MXPA96004146A - Granulos absorbentes - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a los gránulos absorbentes que comprenden una mezclaíntima de un componente de alúmina y un componente de sodio en proporciones tales que, después de la ignición de una muestra de los gránulos a 900§C, la muestra tiene un contenido deóxido de sodio, Na2O, de al menos 20%en peso, caracterizados porque el componente de alúmina se selecciona de alúmina y/o alúmina hidratada, el sodio estápresente en los gránulos como carbonato de sodio en proporciones en peso de 0.5 a 2 partes de carbonato de sodio por parte del componente de alúmina, y los gránulos contienen desde 5 a 20%en peso de un aglutinante.

Description

GRANULOS ABSORBENTES Esta invención se refiere a los absorbentes, y a un proceso para su fabricación, en particular a absorbentes apropiados para la eliminación de gases ácidos con aminantes tales como cloruro de hidrógeno, a partir de corrientes gaseosas. Tales absorbentes son típicamente empleados como un lecho a través del cual la corriente de gas a ser tratada se hace pasar continuamente: el cloruro de hidrógeno contaminante es absorbido por el absorbente, de modo ue el gas efluente tiene un contenido de cloruro de hidrógeno relativamente bajo. Después de un período de tiempo, el absorbente se llega a cargar con el cloruro ,. de hidrógeno bsorbido, hasta que el lecho de absorbente es ipui il izablc para reducir el contenido de cloruro de hi rógeno hast un nivel aceptable: típicamente, se esea tener un gas efluente que conten a menos de una cantidad e pecificada, por ejemplo, 0.1 ppm en volu- 1(. raen de cloruro de hidrógeno. Cuando el gas efluente contiene na proporción inaceptable de cloruro de hidrógeno, se dice ue ha ocurrido "saturación". Se encuentra normalmente ue. cuando ha ocurrido saturación, el contenido e cloruro del lecho es algo menor que 9 - el máximo teórico: rte este modo mientras que las mués-tras Lomadas e La región de entrada del lecho pueden tener un contenido de cloro igual a o cercano al máximo teórico, las muestras tomadas de la región de salida del lecho están expuestas a tener un contenido de cloro significativamente menor que el máximo teórico. Un tipo de absorbente conocido para eliminar gases ácidos contaminantes tales corno cloruro de hidrógeno de las corriente gaseosas, comprende gr nulos de alúmina que an sido impregnados con hidróxido o carbonato de sodio v luego calcinados a una alta temperatura, por ejemplo por arriba de 500°C. La calcinación a talles temperaturas provoca al menos que lgo del hidróxido o carbonato de sodio reaccione con la alúmina para formar alumínalo de sodio. Tales ?ra'nulos absorbentes, en los cuales está presente algo el sodio como .ilumínalo de sodio, romo resulta o de la reacción entre el carbonato de sodio v la ilumina, tienen típicamente un contenido de sodio total ( expresado como óxido de sodio, Na?0) del orden de 12 a 14 en peso, como se mide en la muestra que ha sido calcinada a 900 °C. Estos absorbentes muestran ctividad aceptable para la absorción de cloruro de hidrógeno a temperaturas relativamente altas, por ejemplo del orden de 350°C, y la "saturación" (dando un producto gaseoso que contiene más de 0.1 ppm en volumen de cloruro de hidrógeno) ocurre típicamente cuando l absorbente tiene un contenido total de cloro de aproximadamente de 15-17 % en peso. Sin embargo, la actividad de tales absorbentes a bajas temperaturas, por ejemplo por debajo de apro x imadarante 150°C, está limitada, y el contenido de cloro del lecho cuando ocurre la saturación, puede ser relativamente bajo. Por ejemplo, a temperatura mbiente, la saturación (0.1 ppm de HCl) puede ocurrir cuando el lecho tiene n contenido de cloro promedio únicamente de aproximadamente 8- 9 * en peso. Se ha propuesto en Ia Patente Británica GB 1433762 el emplear como un absorbente para gases ácidos, gr nulos de alúmina ctivada de un área superficial alta, que han sido impregnados con una solución de carbonato e odio, eguido por la evaporación de agua v calentamiento a 120°C. En la publicación de Patente PCT WO 93/22049 se ha propuesto el elaborar absorbentes similares mediante la impregnación de lúmina ?. n con una sal e metal alcalino de un ácido orgánico, tal como ácido acético, seguido por el secado y calcinación a 300-550°C. sta última referencia sugiere que los granulos absorbentes podrfan ser elaborados mediante una técnica de aglomeración ue involucra la alimentación del polvo de alúmina a un recipiente gir torio v rociando una solución acuosa de un compuesto e metal alcalino sobre el polvo de alúmina en el recipiente rotatorio. Mediante esta técnica se sugiere que la cantidad de álcali que podría ser incorporada es tal que, expresada como óxido de metal alcalino, el contenido de álcali del absorbente es de hasta 15 % en peso de la .ilumina. Mediante tal método de impregnación no s pr ctico el producir bsorbentes que contengan más de proximadamente 15 Z en peso de ílcali, expresado como óxido de metal alcalino. Medíanle la utilización de un proceso de producción ilternativo, se ha encontrado que es posible logr r bsorbentes que tengan un contenido de álcali mucho mavor. v e aquf una mayor rapacidad de cloro. Tales íbsorbeptes han mejorado significativamente el f ncion miento i b ja temperatura. En c onsecuencia la presente invención roporciona gr nulos absorbentes que comprenden una mezcla Intima de un componente de alúmina seleccionado de alúmin v/o «il mina hidratada, un componente de álcali seleccionado de carbonato de sodio v/o bicarbonato He sodio en proporciones en peso de 0.5 a 2 partes de dicho componente de álcali por parte del componente de alúmina, v un aglutinante, conteniendo dichos granulos desde '•> hasta 20 % en peso del a lutinante, y - D teniendo un contenido del componente alcalino tal que, después de la ignición de una muestra de granulos a 900°C, la muestra tiene un contenido de óxido de sodio (Na.,0) de al menos 20 % en peso. Los granulos absorbentes tienen preferentemente un tamaño promedio de al menos 2 mm, y preferentemente de a 1 menos 3 mm como un lecho de granulos más pequeños que es susceptible de presentar una resistencia inaceptable al flu o del gas a través de éste. De este modo, se experimenta una. caída de presión inaceptablemente illa, , al paso del gas a través de un lecho de granulos pequeños. Los granulos tienen preferentemente un área 2 superficial BET de al menos 10 m /g. El a lutinante puede ser un cemento hidráulico propiado, tal como cemento de aluminato de calcio. Alternativamente, v preferentemente, el aglutinante comprende una rcilla, como por ejemplo, una rcilla acicular tal como tapulguita o sepiolita. Los bsorbentes de la presente invención pueden er elaborados mediante la granulación de una mezcla de alúmina o una alúmina hidratada tal como tri-hidrato de alúmina, carbonato de sodio, o, preferentemente, bicarbonato, y el aglutinante, en las propor-cíones requeridas, y calcinando la mezcla resultante .i una temperatura moderada, por ejemplo por debajo de aproximadamente 350°C, y preferentemente en el intervalo de 105 a 300°C. A tales temperaturas, se cree que ocurre poca o ninguna descomposición del trihidrato de alúmina, pero l bicarbonato de sodio es convertido a carbonato de sodio. El examen de difracción de rayos X muestra el sodio presente sólo como una fase de carbonato de sodio: se forma poco o ningún aluminato de sodio. Por el termino granulación se entiende el mezclado de los ingredientes en polvo, como por ejemplo, alúmina v/o alúmina hidratada, carbonato y/o bicarbonato de sodio, v el aglutinante, con poco a ente de humectación, tal como agua, en una cantidad que es suficiente para formar una suspensión, v formando la mezcla resul-tante en regados, en general de configuración aproximadamente esférica. Tales técnicas de granulación son bien onocidas n la materia. e pretiere emplear alúmina trihidratada, n ez de lúmina, a que la granulación de las compo-siciones que contienen una alta proporción de carbonato o bicarbonato e sodio v alúmina, tienden a presentar dificultade . El uso de carbonato de sodio, en lugar del bicarbonato de sodio, puede dar como resultado absorbente e menor área superficial. Por lo tanto, se prefiere usar una mezcla de alúmina trihidratada v bi-carbonato de sodio en una proporción en peso en el inter lo de 1.2 a 2.1. Con el fin de elaborar aglomerados de resistencia adecuada, es deseable emplear los ingredientes en una forma finamente dividida. Típicamente, los ingredientes tienen un tamaño de partícula promedio en el intervalo de 1 a 20 µm, preferentemente en el intervalo e 5 a 10 µm. La invención es ilustrada por los siguientes ejempl s.

Ej emp lo 1 Se mezclaron en seco bicarbonato de odio (8 K .), alúmina trihidratada (8 K g . ) y rcilla de a ta -pulguita (1.6 Kg.), ada uno en forma de polvo finamente dividido que tiene un tamaño de partícula promedio en el intervalo de 5 a 10 µm. Parte de la mezcla ( aproximadamente 2 Kg.) se cargo a un mezclador Hobart de capa-cidad de 25 Lt, y se agitó dentro de éste a una velocidad de aproximadamente 60 rpm (1 Hz). Se agregó lentamente agua mientras se agitaba, hasta que la mezcla se adhirió para formar pequeñas esferas o aglomerados. Se gregaron gradualmete cantidades adicionales de la mezcla en polvo v agua, hasta que toda la mezcla en ¡ polvo .se hubo formado en aglomerados. Los aglomerados fueron luego tamizados para rechazar aglomerados que tuvieran un tamaño por debajo de proximadamente 3 mm o por arriba de aproximadamente 5 mm. - Los aglomerados remanentes fueron secados al aire en un horno a 115°C por 4.5 horas, l.'na muestra (Muestra A) de los aglomerados secos se probó como se describe más adelante. La temperatura del horno fué luego L nr remen t da hasta 200°C a una velocidad de ¡0 lü'C ain, v se mantuvo a 200°C por 3 horas para efectuar la calcinación, v luego se probo también una muestra (Muestra B) de los aglomerados calcinados. Ambas muestras de aglomerados tuvieron una densidad aparente de apr imadamente 0.8 g/ml y un área superficial BET de pro imadamente 14 m^/g. El análisis de l s muestras de los a lomerados después de la ignición i <>00°C mostró un contenido de óxido de sodio, N'a-0, arriba del 30 en peso. Las muestras A v B fueron luego probadas para tn sus características de bsorción de cloruro de hidrógeno, mediante el paso de metano que contenía aproximadamente 1 % en volumen de cloruro de hidrógeno a presión atmosférica, v proximadamente a 20°C a través de un lecho v rti l e las esferas o gr nulos de altura de 12 cm, v proporción de ltura al diámetro de 5, a una velocidad espacial de aproximadamente 700/hora . El tiempo tomado antes de que el contenido de cloruro de hidrógeno del gas de salida alcanzara un 1 ppm en volumen, fue determinado y se registra en la siguiente tabla como el "tiempo de saturación a 1 ppm de HCl". Los granulos fueron luego cuidadosamente descargados desde el lecho y divididos en 6 porciones que correspondían a bandas de 2 cm de la profundidad del lecho. Cada porción se analizo para el contenido de cloruro. Los res ltados se muestran en la siguiente tabla: Muestra A Muestra B Tiempo de saturación a 1 ppm de HCl (hrs.) 6.5 13.25 Contenido de cloruro ( % en peso) 15 Porción 1 (superior) 19.8 23.0 orción .. 15.2 24.3 "- Porción ' 9.1 24.3 Porción 2.9 23.7 Porción " 0.5 16.7 'fl Porción 6 (inferior) 0.1 4.9 Ej em lo 2 Se aplicó un procedimiento de prueba similar 5 a aquél del ejemplo 1 (excepto que la velocidad espacial fue de proximadamen e 750/ hora v la saturación" fue considerada como ocurrida cuando el contenido de loruro de hidrógeno del gas de salida alcanzó 10 ppm en volumen) a los siguientes materiales sorbentes: C Granulos de tamaño de partícula dentro del intervalo de 3 a 5 mm que tienen una densidad aparente de aproximadamente 0.9 g/ml y un á r e ,? superficial BET de aproximadamente 16 g/m" elaborados por el procedimiento del ejemplo 1, usando 50 partes en peso de bicarbonato de sodio, 50 partes en peso de lúmina trihidratada y 10 partes en peso de arcilla de atapulguita, con el secado v calcinación que se efectúan en una etapa simple en un secador rotatorio a 145°C. F.1 análisis de na muestra de los granulos que había sido calcinada a 900°C mostró n contenido de óxido de sodio, a -0 , de aproximadamente 30 % en peso. Gr nulos de alúmina comercialmente disponibles de tamaño de apro imadamente 3 mm, impregnados con carbonato de sodio y calcinados por arriba de 500°C para dar granulos de densidad aparente de apro imadamen e 0.75 g/ml v un área superficial BET de aproxima- damente 113 m~/g los cuales, después de de la ignición a 900°C, tuvieron un contenido de óxido de sodio. .N'a^O, de aproximadamente 14 % e n peso . E Granulos de alúmina activada comercialmente disponibles de tamaño de aproximadamente 3 mm, que tienen una densidad aparente de 0.83 "g/ml v un área superficial BET de ? apro imadamente 300 m /g. En la siguiente tabla el "tiempo de saturación" (a 10 ppm de HCl) y el contenido de cloruro de las poriones individuales se cita para cada material sorbente. Además, va que un criterio importante es la cantidad de cloruro de hidrógeno que puede ser absorbida por un olumen dado del lecho absorbente, en la tabla se calcula l peso de cloruro ( Kg de Cl") por m1 de sorbente.

Sorbente C D E Tiempo de saturación a 10 ppm de HCl (horas) 11.75 4 2.5 Contenido de cloruro CZ en peso) Porción 1 (superior) 23.9 1 0 . 5 4 . 5 Porción 2 24.8 9 . 3 5 . 8 Porción 3 24.9 8 . 5 5 . 1 Porción 4 21.9 7 . 5 3 . 4 P rción i 13.1 4.2 2.9 Porción <) (interior) 2.4 0.9 1.0 Cloruro absorbido (Kg por m') 173.5 55.2 32.1 Se bserva que los granulos absorbentes C de la invención tuvieron una capacidad mucho mayor para el cloruro que los sorbentes D o E, a pesar del área superficial BET mucho menor de los granulos absorbentes C. 10 ;:n

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Los granulos absorbentes que comprenden una mezcla íntima de un componente de alúmina y un componente de sodio en proporciones tales que, después de la ignición de una muestra de los granulos a 00°C, la muestra tiene un contenido de óxido de odio, N'a?0, de al menos 20 % en peso, caracterizados porque l componente de alúmina se selecciona de alúmina v/o lúmina hidratada, el sodio esta presente en los gr nulos como carbonato de sodio en proporciones en peso e 0.5 a 2 partes de carbonato de sodio por parte del componente de alúmina, y los granulos contienen desde 5 a 20 % en peso de un aglutinante.

2. Los ^rínulos absorbentes de conformidad con la reivindicación 1, que tienen una área superficial de l menos 10 p 'g.

3. Los granulos absorbentes de conformidad con la reivindicación 1 o con la reivindicación 2, en donde el aglutinante es un cemento hidráulico o una arcilla.

4. Un proceso para la fabricación de granulo. bsorbentes de conformidad con la reivindicación 1, que comprende el granular una mezcla de partículas de alúmina trihidratada, carbonato o bicarbonato de sodio, y un aglutinante, y calcinando la mezcla granulada resultante a una temperatura por debajo de 350°C.

5. Un proceso para la eliminación de gases ácidos de una corriente gaseosa, que comprende el paso de la corriente de gas, a una temperatura por debajo de 150°C, a través de un lecho de granulos absorbentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, o granulos elaborados mediante un proceso de conformidad con la reivindicación 4. EXTRACTO Se describe un absorbente para gases ácidos tales como cloruro de hidrógeno en la forma de granulos, que tienen preferentemen e un tamaño de partícula mayor 2 de 2 mm y un área superficial BET de al menos 10 /g, que comprenden una mezcla íntima de un componente de alúmina seleccionado de alúmina y/o alúmina hidratada, un componente tipo álcali seleccionado de carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio, en proporciones en peso de 0.5 a 2 partes del componente tipo álcali por parte del componente de alúmina, v un aglutinante, conteniendo dichos gr nulos desde 5 a 20 % en peso del aglutinante, y tienen un contenido del componente tipo álcali tal que, después e li ignición de una muestra de los granulos a 900°C, la muestra tiene un contenido de óxido de sodio, N a ,,0 , de al menos 20 % en peso.