RU2088524C1

RU2088524C1 - Method for regeneration of sorbent-catalysts

Info

Publication number: RU2088524C1
Application number: RU95115642A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Солин; В.А. Внучкова; А.Н. Тамамьян; А.А. Хазанов; М.В. Петровский; Н.И. Киреева
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЗАРЯ"
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: sorbents in gas purification. SUBSTANCE: invention relates to sorption technics and can be used for regeneration of sorbent-catalysts having lost their catalytic activity under storage. Regenerated sorbent-catalysts are fit to be used for treating industrial gases and to protect respiration organs. Regeneration is effected with a reagent which is ammonia water containing 8-20% of carbon dioxide at sorbent-catalyst to ammonia water ratio 1:(0.4-0.7), whereupon heat treatment at 120- 200 C in fluidized-bed-type kiln follows. EFFECT: enhanced efficiency of process. 3 cl

Description

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для регенерации сорбентов-катализаторов, утративших каталитическую активность в процессе длительного хранения. Регенерированные сорбенты-катализаторы могут быть использованы в процессах очистки промышленных газов или в средствах защиты органов дыхания. The invention relates to sorption technology and can be used for the regeneration of sorbent catalysts that have lost their catalytic activity during long-term storage. Regenerated sorbent-catalysts can be used in industrial gas purification processes or in respiratory protective equipment.

Известен способ получения сорбента для поглощения газообразных примесей, включающий контактирование активированного угля с раствором соли металла с последующей термообработкой, которая проводится и с целью повышения динамической активности сорбента [1]
В литературе описан способ химической регенерации активных углей путем обработки 1-2% ным раствором NaOH с последующей сушкой [2]
Использование известных способов регенерации катализаторов не приводит к полному восстановлению активности сорбентов-катализаторов по плохосорбирующимся веществам типа хлорциана.A known method of producing a sorbent for the absorption of gaseous impurities, comprising contacting activated carbon with a solution of a metal salt, followed by heat treatment, which is carried out to increase the dynamic activity of the sorbent [1]
The literature describes a method for chemical regeneration of activated carbons by treatment with a 1-2% NaOH solution followed by drying [2]
The use of known methods for the regeneration of catalysts does not lead to a complete restoration of the activity of sorbent catalysts for poorly sorbed substances such as chlorocyanine.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ низкотемпературной регенерации углей, в том числе и металлизированных, включающий отработку сорбента паром или газами при 100-400^oC [2, с. 116-125]
Недостатком прототипа является невозможность полного восстановления первоначальной активности сорбентов-катализаторов и обеспечения необходимой стабильности их для дальнейшего использования в средствах очистки воздуха от токсичных плохосорбирующихся примесей.The closest in technical essence and the achieved results is a method of low-temperature regeneration of coal, including metallized, including the extraction of the sorbent with steam or gases at 100-400 ^o C [2, p. 116-125]
The disadvantage of the prototype is the inability to fully restore the initial activity of the sorbent-catalysts and provide the necessary stability for their further use in air purification from toxic poorly absorbed impurities.

Целью изобретения является восстановление первоначальной активности сорбентов-катализаторов по плохосорбирующимся веществам после их длительного хранения. The aim of the invention is to restore the initial activity of the sorbent catalysts for poorly absorbable substances after long-term storage.

Цель достигается предложенным способом путем обработки дезактивированных сорбентов-катализаторов химическими реагентами с последующей сушкой, причем в качестве реагентов берут аммиачную воду, содержащую 8-20% углекислоты при соотношении сорбента-катализатора и аммиачной воды 1: 0,4 0,7, а сушку ведут при 120-200^oC в печи "кипящего слоя".The goal is achieved by the proposed method by treating deactivated sorbents-catalysts with chemical reagents, followed by drying, and ammonia water containing 8-20% carbon dioxide is taken as reagents with a ratio of sorbent-catalyst and ammonia water 1: 0.4 0.7, and drying is carried out at 120-200 ^o C in a fluidized bed furnace.

Из научно-технической литературы авторам неизвестно использование аммиачной воды, насыщенной углекислотой, для регенерации сорбентов-катализаторов. From the scientific and technical literature, the authors are not aware of the use of ammonia water saturated with carbon dioxide for the regeneration of sorbent catalysts.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Поглощение токсичных плохосорбирующихся веществ типа хлорциана происходит за счет их разложения каталитическими добавками, наносимыми на поверхность активного угля. В процессе длительного хранения под действием влажности воздуха происходит кристаллизация добавок, что приводит к потере их активной формы. Сушка такого сорбента-катализатора не позволяет полностью восстановить необходимую форму активных комплексов. The absorption of toxic poorly sorbed substances such as chlorocyanine occurs due to their decomposition by catalytic additives applied to the surface of activated carbon. During long-term storage under the influence of air humidity, crystallization of additives occurs, which leads to the loss of their active form. Drying of such a sorbent-catalyst does not completely restore the necessary form of active complexes.

В результате многочисленных экспериментов удалось подобрать химический реагент, позволяющий полностью восстановить активность каталитических добавок и в дальнейшем обеспечить стабильность регенерированного сорбента-катализатора в процессе работы и хранения. Опытным путем установлены соотношения компонентов при пропитке и температурные режимы сушки, оказывающие влияние на восстановление активных комплексов на поверхности угля. As a result of numerous experiments, it was possible to select a chemical reagent that allows to completely restore the activity of catalytic additives and to further ensure the stability of the regenerated sorbent-catalyst during operation and storage. Empirically established ratios of components during impregnation and temperature conditions of drying, affecting the restoration of active complexes on the surface of coal.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Берут дезактивированный сорбент-катализатор и помещают его в пропиточный аппарат. В отдельном реакторе при нагревании до 40-60^oC готовят раствор аммиачной воды с содержанием 8-25% аммиака и 8-20% углекислоты путем разбавления карбонизованной аммиачной воды (ТУ 113-03-38-69-90) промышленной водой до заданных параметров. Затем в пропиточный аппарат дозируют раствор реагента из реактора при соотношении сорбент-катализатор и раствор 1: 0,4 - 0,7. Включают перемешивающий аппарат и проводят пропитку в течение 5-20 мин. Пропитанный сорбент выгружают из аппарата и подают в печь "кипящего слоя", где ведут сушку газовоздушной смесью при 120-200^oC. Полученный сорбент-катализатор охлаждают и проводят оценку его динамической активности по хлорциану.A deactivated sorbent catalyst is taken and placed in an impregnation apparatus. When heated to 40-60 ^o C, a solution of ammonia water containing 8-25% ammonia and 8-20% carbon dioxide is prepared in a separate reactor by diluting carbonated ammonia water (TU 113-03-38-69-90) with industrial water to the specified parameters . Then, a reagent solution from the reactor is dosed into the impregnation apparatus at a ratio of sorbent-catalyst and solution of 1: 0.4 - 0.7. The stirring apparatus is turned on and the impregnation is carried out for 5-20 minutes. The impregnated sorbent is discharged from the apparatus and fed to the fluidized bed furnace, where the gas-air mixture is dried at 120-200 ^° C. The obtained sorbent catalyst is cooled and its dynamic activity is evaluated for chlorocyanine.

Если при хранении в сорбенте-катализаторе кроме падения активности произошло уменьшение количества каталитических добавок, то на стадии приготовления раствора в аммиачную воду дополнительно вводят соли меди, хрома и серебра из расчета получения в конечном продукте первоначального содержания активных компонентов. If, during storage in a sorbent-catalyst, in addition to a decrease in activity, a decrease in the amount of catalytic additives occurred, then at the stage of preparation of the solution, copper, chromium and silver salts are additionally added to the ammonia water in order to obtain the initial content of active components in the final product.

Пример 1. Берут 1 кг дезактивированного сорбента-катализатора с временем защитного действия по хлорциану 25 мин и помещают в пропиточный аппарат. Example 1. Take 1 kg of deactivated sorbent-catalyst with a time of protective action on chlorocyanine 25 minutes and placed in an impregnation apparatus.

Готовят раствор аммиачной воды с содержанием углекислоты 20% при нагревании до 50^oC. Затем приливают 400 см³ (0,4 кг) раствора в пропиточный аппарат, перемешивают в течение 10 мин, выгружают пропитанный сорбент и подают в печь "кипящего слоя", где проводят термообработку при 200^oC. Полученный сорбент-катализатор выгружают, охлаждают в течение 1 ч. Оценку динамической активности катализатора по хлорциану проводят на динамическом приборе. Условия испытаний катализаторов следующие:
Концентрация паров хлорциана, мг/л 5
Высота слоя сорбента-катализатора, см 3,5
Удельный объемный расход паровоздушной смеси, л/мин•см² 0,5
Относительная влажность воздуха, 50
Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 44 мин.A solution of ammonia water with a carbon dioxide content of 20% is prepared by heating to 50 ^° C. Then, 400 cm ³ (0.4 kg) of solution are poured into an impregnation apparatus, stirred for 10 minutes, the impregnated sorbent is discharged and fed to a fluidized bed furnace, where heat treatment is carried out at 200 ^o C. The resulting sorbent catalyst is discharged, cooled for 1 h. The dynamic activity of the catalyst for chlorocyanine is evaluated on a dynamic instrument. The test conditions for the catalysts are as follows:
The concentration of chlorocyanine vapor, mg / l 5
The height of the layer of sorbent catalyst, cm 3,5
The specific volumetric flow rate of the vapor-air mixture, l / min • cm ² 0.5
Relative humidity 50
The resulting sorbent catalyst had a dynamic activity of 44 minutes.

Пример 2. Берут 1 кг дезактивированного сорбента-катализатора с временем защитного действия 28 мин. Готовят раствор и проводят пропитку как в примере 1, за исключением того, что термообработку проводят при 120^oC.Example 2. Take 1 kg of deactivated sorbent catalyst with a protective action time of 28 minutes A solution is prepared and impregnation is carried out as in example 1, except that the heat treatment is carried out at 120 ^o C.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 38 мин. The resulting sorbent catalyst had a dynamic activity of 38 minutes

Пример 3. Берут 1 кг дезактивированного сорбента-катализатора с временем защитного действия 26 мин. Готовят раствор аммиачной воды с содержанием 8%- ной углекислоты. В пропиточный аппарат засыпают катализатор и прибавляют 700 см³ (0,7 кг) раствора, перемешивают в течение 10 мин. Далее проводят сушку как в примере 1.Example 3. Take 1 kg of deactivated sorbent catalyst with a protective time of 26 minutes Prepare a solution of ammonia water containing 8% carbon dioxide. The catalyst is poured into the impregnation apparatus and 700 cm ³ (0.7 kg) of the solution are added, mixed for 10 minutes. Next, carry out the drying as in example 1.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 36 мин. The resulting sorbent catalyst had a dynamic activity of 36 minutes

Пример 4. Берут 1 кг дезактивированного сорбента-катализатора с временем защитного действия 30 мин, причем содержание меди в катализаторе ниже требуемых значений на 1% а содержание хрома ниже на 0,3% Проводят обработку и сушку катализатора как в примере 1 за исключением того, что в аммиачный раствор дополнительно вводят 17 г купраната меди и 9 г бихромата калия. Example 4. Take 1 kg of deactivated sorbent catalyst with a protective time of 30 minutes, and the copper content in the catalyst is lower than the required values by 1% and the chromium content is lower by 0.3%. The catalyst is treated and dried as in example 1 except that 17 g of copper cupranate and 9 g of potassium dichromate are additionally added to the ammonia solution.

Полученный катализатор соответствовал требованиям по содержанию меди и хрома и имел время защитного действия по хлорциану 37 мин. The resulting catalyst met the requirements for the content of copper and chromium and had a protective time for chlorocyanine of 37 minutes

Как следует из приведенных примеров, в результате обработки дезактивированного сорбента-катализатора аммиачной водой, содержащей 8-20% углекислоты при соотношении сорбента-катализатора и ам. воды 1: 0,4 0,7 и сушки при 120-200^oC в печи "кипящего слоя", происходит восстановление активности катализатора по плохосорбирующимся веществам на 20-45%
Из изложенного следует, что каждый из признаков предлагаемой совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно восстановление активности сорбентов-катализаторов после длительного хранения, а вся совокупность является достаточной для характеристики предлагаемого технического решения.As follows from the above examples, as a result of processing a deactivated sorbent-catalyst with ammonia water containing 8-20% carbon dioxide with a ratio of sorbent-catalyst and am. water 1: 0.4 0.7 and drying at 120-200 ^o C in a fluidized bed furnace, the activity of the catalyst for poorly adsorbed substances is restored by 20-45%
It follows from the foregoing that each of the features of the proposed combination to a greater or lesser extent affects the achievement of the goal, namely, the restoration of the activity of sorbent-catalysts after prolonged storage, and the entire population is sufficient to characterize the proposed technical solution.

Claims

1. The method of regeneration of sorbents-catalysts based on activated carbons, including their heat treatment, characterized in that before the heat treatment is carried out with a solution of carbonized ammonia water with a content of 8
25% ammonia and 8 20% carbon dioxide with a mass ratio of sorbent solution equal to 1 (0.4 0.7), and heat treatment is carried out at 120 200 ^o C in a fluidized bed furnace.

2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment with a solution of carbonized ammonia water is carried out in the presence of metal salts in the solution.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the salts of copper, salts of copper, chromium and silver are used.