RU2019503C1

RU2019503C1 - Process for preparing spherical carbon adsorbent

Info

Publication number: RU2019503C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Гурьянов; Л.Н. Гурьянова; Н.А. Саухин; Н.И. Иванова; М.С. Этцель; В.Л. Назаров
Original assignee: Иванова Нина Ивановна
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: stillage residue resulting from furfurol production and containing 5-20 wt % resin is mixed with concentrated sulfuric acid at a 3-5:1 weight ratio at 20-50 C for 3-4 min. The mixture is molded by dispersion in an immiscible medium at a temperature of 90-120 C. The granules are solidified, carbonized and activated. EFFECT: improved properties of the adsorbent. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения сферического углеродного адсорбента, который находит применение при адсорбции органических веществ из газовой и жидкой фаз в процессах адсорбции в стационарном, движущемся и кипящем слоях. The invention relates to a method for producing a spherical carbon adsorbent, which finds application in the adsorption of organic substances from the gas and liquid phases in adsorption processes in a stationary, moving and fluidized bed.

Известен способ получения сферического углеродного адсорбента смешиванием углеродсодержащего термореактивного мономера, в частности фурфурола, с катализатором отверждения, например концентрированной серной кислотой, в массовом соотношении компонентов в исходной смеси, равном 4 = 9:1, формованием путем диспергирования полученной смеси в нагретую до 75-155^оС, не смешивающуюся с ней среду, в качестве которой используют полиметилсилоксановые жидкости или продукты перегонки нефти с температурой кипения более 160^оС, с последующим отверждением полученных гранул, их карбонизацией и активацией.A known method for producing a spherical carbon adsorbent by mixing a carbon-containing thermosetting monomer, in particular furfural, with a curing catalyst, for example concentrated sulfuric acid, in a mass ratio of components in the initial mixture equal to 4 = 9: 1, molding by dispersing the resulting mixture into a heated mixture to 75-155 ^C, it is not mixed with the medium, which is used as a polymethylsiloxane fluid or petroleum distillates having a boiling point over 160 ^{° C,} followed by curing m derived granules, their carbonization and activation.

Недостатком данного способа является необходимость использования в качестве исходного сырья чистого мономерного продукта, что усложняет и удорожает процесс, а, кроме того, получаемый адсорбент имеет пониженные кинетические и динамические характеристики при адсорбции из жидких фаз. The disadvantage of this method is the need to use a pure monomer product as a feedstock, which complicates and increases the cost of the process, and, in addition, the resulting adsorbent has reduced kinetic and dynamic characteristics during adsorption from liquid phases.

Цель изобретения - упрощение процесса, расширение сырьевой базы и увеличение адсорбционной емкости целевого продукта при адсорбции из жидких фаз. The purpose of the invention is to simplify the process, expand the raw material base and increase the adsorption capacity of the target product during adsorption from liquid phases.

Предлагаемый способ получения сферического углеродного адсорбента заключается в следующем. Кубовый остаток фурфурольного производства, содержащий от 5 до 20% смолы, обрабатывают кислым катализатором отверждения таким, как серная кислота при массовом соотношении кубовый остаток: кислота, равном 3-5:1. Смесь перемешивают при 20-50^оС в течение 3-4 мин с последующим формованием путем диспергирования смеси в нагретом до 90-120^оС минеральное масло (цилиндровое 24, авиационное - марок МС-20 или МС-20С, компрессорное - марок К-19 или КС-19 и др.), не смешивающееся с ней, отверждением полученных гранул, их карбонизацией и активацией. Кубовый остаток содержит 18-53% фурфурола, 15-20% продуктов окисления фурфурола, 6-10% терпеновых производных и 5-15% смолы (продуктов полимеризации компонентов кубового остатка).The proposed method for producing a spherical carbon adsorbent is as follows. VAT residue of furfural production, containing from 5 to 20% resin, is treated with an acid curing catalyst such as sulfuric acid at a weight ratio of VAT residue: acid of 3-5: 1. The mixture was stirred at 20-50 ^{° C} for 3-4 minutes followed by molding by dispersing a mixture heated to 90-120 ^C. Mineral oil (cylinder 24, aviation - marks MC-20 or MC-20S, compressor - marks K 19 or KS-19, etc.), not miscible with it, by curing the obtained granules, their carbonization and activation. VAT residue contains 18-53% of furfural, 15-20% of furfural oxidation products, 6-10% of terpene derivatives and 5-15% of resin (products of polymerization of the components of the still residue).

П р и м е р 1. Для получения сферического углеродного адсорбента из кубового остатка фурфурольного производства, содержащего 20 мас.% смолы смешивают 5,5 мас.ч. кубового остатка с 1 мас.ч. концентрированной серной кислоты (см. табл. 1). Смешение произвдят при 20^оС непрерывно в проточном смесителе, объем которого обеспечивает время смешения, равное 3 мин. После осмоления кубового остатка в смесителе смесь непрерывно подают в распределитель, из которого она диспергируется в виде капель в трубчатый реактор, высотой 2 м, заполненный минеральным маслом МС-20, нагретым до 100^оС. Сформованные эластичные сфероидальные гранулы выдерживают под слоем того же масла в течение суток до их окончательного отверждения. После удаления сформованного продукта от масла проводят его карбонизацию до 850^оС со скоростью подъема температуры 350^оС в час и дальнейшую активацию при 870^оС водяным паром до обгара 24-32%.PRI me R 1. To obtain a spherical carbon adsorbent from the bottom residue of a furfural production containing 20 wt.% Resin mixed 5.5 wt.h. VAT residue with 1 wt.h. concentrated sulfuric acid (see table. 1). Mixing proizvdyat at ²⁰ ° C continuously in a flow mixer, the volume of which provides a mixing time of 3 min. After resinification bottoms mixture in the mixer is fed continuously to the distributor from which it is dispersed as droplets in the tubular reactor 2 m in height, filled with mineral oil, MS-20, heated to 100 ° ^C. The shaped elastic spheroidal pellets was maintained under the same oil layer during the day until their final cure. After removing the molded product from its carbonization oil is carried to 850 ^{° C} at a rate of temperature rise of 350 ^{° C} per hour and further activation at 870 ^{° C} with steam to 24-32% of ablation.

П р и м е р ы 2-6. Осуществляют аналогично примеру 1 (см. табл.1). PRI me R s 2-6. Carried out analogously to example 1 (see table 1).

Приведенные примеры показывают, что только при использовании кубового остатка, содержащего от 5 до 20% смолы, и при проведении процесса смешения в указанных временном и температурном интервале представляется возможным получить после формования сферический продукт. The above examples show that it is possible to obtain a spherical product after molding only by using a still residue containing from 5 to 20% resin and when carrying out the mixing process in the indicated time and temperature range.

При содержании смолы менее 5% гранулы после формования слипаются, а при содержании смол более 20% кубовый остаток быстро отверждается уже в смесителе до формования. When the resin content is less than 5%, the granules stick together after molding, and when the resin content is more than 20%, the bottom residue quickly cures already in the mixer before molding.

В табл. 2 приведено сопоставление показателей механической прочности, параметров пористой структуры и адсорбционной способности при очистке этилового спирта от альдегидов и эфиров адсорбентами, полученными по предложенному способу и способу-прототипу. In the table. 2 shows a comparison of indicators of mechanical strength, parameters of the porous structure and adsorption ability when cleaning ethyl alcohol from aldehydes and ethers with adsorbents obtained by the proposed method and the prototype method.

Предлагаемый способ позволяет получить высокопрочные адсорбенты с развитой структурой микропор и большим, чем в адсорбенте-прототипе объемом мезопор. Наличие более развитой структуры мезопор способствует улучшению кинетики и динамики адсорбции, что выражается в более глубокой очистке спирта от эфиров. Адсорбция высокомолекулярных соединений типа полиэтиленгликоля на адсорбентах, полученных по предложенному способу, не уступает адсорбции на адсорбенте - прототипе. The proposed method allows to obtain high-strength adsorbents with a developed micropore structure and a larger volume of mesopores than in the prototype adsorbent. The presence of a more developed mesopore structure helps to improve the kinetics and dynamics of adsorption, which is expressed in a deeper purification of alcohol from ethers. Adsorption of high molecular weight compounds such as polyethylene glycol on adsorbents obtained by the proposed method is not inferior to adsorption on an adsorbent prototype.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A SPHERICAL CARBON ADSORBENT, including mixing furfural-containing raw materials and concentrated sulfuric acid, forming a mixture by dispersing in a medium not miscible with it at a temperature of 90 - 120 ^o C, curing the granules, their carbonization and activation, characterized in that it contains furfur use still residue of furfural production containing 5 to 20 wt.% resin, and mixing is carried out for 3 to 4 minutes at a mass ratio of furfural-containing raw materials and concentrated sulfuric ki items 3 - 5: 1.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing is carried out at 20 - 50 ^o C.