RU2525178C1 - Адсорбент для осушки газов - Google Patents
Адсорбент для осушки газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525178C1 RU2525178C1 RU2013109005/05A RU2013109005A RU2525178C1 RU 2525178 C1 RU2525178 C1 RU 2525178C1 RU 2013109005/05 A RU2013109005/05 A RU 2013109005/05A RU 2013109005 A RU2013109005 A RU 2013109005A RU 2525178 C1 RU2525178 C1 RU 2525178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adsorbent
- matrix
- water
- capacity
- saturation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Адсорбент для осушки газов, содержащий пористую матрицу и в порах матрицы активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество из группы гидрофосфатов или дигидрофосфатов натрия или калия с размерами частиц 1-10 нм в количестве 40-100 вес.% в расчете на сухое вещество матрицы. В качестве пористой матрицы используют мезопористые силикаты из группы силикат МСМ-41, алюмосиликат, цирконосиликат или титаносиликат с размером мезопор 2-50 нм и общим объемом мезопор не менее 1-2 см3/г, полученные методом золь-гель синтеза или темплатного синтеза. Гидрофосфаты или дигидрофосфаты натрия или калия вводятся методом пропитки из 1 М водного раствора с последующей сушкой адсорбента на воздухе при 100°C в течение 2 часов. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала. Изобретение позволяет увеличить емкость по воде. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к адсорбентам, используемым для осушки от воды газовых сред, включая воздух и технические газы.
Глубокая осушка воздуха и технических газов, т.е. удаление воды, используется во многих современных технологиях и разработка адсорбентов с высокой емкостью по воде представляет собой важнейшую техническую задачу
Известны оксидные (например, силикагель) и цеолитные (типа А, X. Y и др.) адсорбенты для удаления воды из воздуха и других газов и их смесей (Р. Айлер, Химия кремнезема, М.: Мир, 1982; Д. Брек, Цеолитовые молекулярные сита, М.: Мир, 1976). Они имеют ряд недостатков: низкая адсорбционная емкость по воде (не выше 20-30 вес.% в расчете на сухой адсорбент, т.е. не более 0,2-0,3 г H2O на 1 г адсорбента), медленная адсорбция и десорбция (регенерация адсорбента), высокие температуры, требующиеся для десорбции воды (обычно выше 300°C).
Известны адсорбенты, основанные на использовании пористых матриц, модифицированных добавками гигроскопических соединений (как правило, солей). Подобные сорбенты описаны в патенте DE4130035, B01D 53/60, опубл. 23.09.1993, публикациях (I.V. Ponomarenko et al., Microporous and Mesoporous Materials, 129 (2010) 243; J. Mrowiec-Bialon et al., Chem. Mater., 9 (1997) 2486; Yu.I. Aristov et al., React. Kinet. Catal., 592 (1996) 325; D.I. Kolokolov et al., J. Phys. Chem., C, 11233 (2008) 12853).
Наиболее близким к настоящему изобретению прототипом является композитный осушитель газов и жидкостей, содержащий пористую матрицу с открытой системой пор, отличающийся тем, что композитный осушитель содержит активное влагопоглощающее высокогигроскопичное вещество, помещенное в поры матрицы и способное к обратимым процессам гидратации - дегидратации, причем в качестве активного влагопоглощающего вещества используют сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, нитраты щелочных и щелочноземельных металлов, галогениды щелочных металлов, галогениды кальция, и их смеси, например сорбенты, содержащие хлорид кальция (RU 2169606, B01D 53/26, опубл.27.06.2001).
Недостатком прототипа является невысокая емкость по воде, не превышающая 0,45 г H2O на 1 г сухого адсорбента и недостаточно низкие температуры регенерации (около 200°C). Невысокая емкость данных адсорбентов объясняется невысокими величинами объема пор, характерными для оксида алюминия (0,3-0,5 см3/г) и силикагеля (0,5-0,8 см3/г). Кроме того, системы на основе хлорида кальция расплываются при полном насыщении или высоком содержании воды в газе (воздухе).
Техническим результатом настоящего изобретения является создание эффективного адсорбента с емкостью, превышающей 0,45 г/г, и температурами десорбции (регенерации) не выше 100°C, сохраняющего текстуру сухого сыпучего материала при полном насыщении водой или при высоком содержании воды в газе (воздухе).
Для достижения технического результата предлагается адсорбент для осушки газов, содержащий пористую матрицу и в порах матрицы активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество, отличающийся тем, что в качестве пористой матрицы используют мезопористые силикаты из группы, включающей силикат МСМ-41, алюмосиликат, цирконосиликат или титаносиликат с размером мезопор 2-50 нм и общим объемом мезопор не менее 1-2 см3/г, полученные методом золь-гель синтеза или темплатного синтеза, в мезопоры которых методом пропитки из водного раствора с последующей сушкой адсорбента при 100°C в течение 2 часов введено активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество из группы гидрофосфатов или дигидрофосфатов натрия или калия с размерами частиц 1-10 нм в количестве 40-100 вес.% в расчете на сухое вещество матрицы.
Поскольку известно, что температурные характеристики определяются размером частиц, то достижение высокой емкости и снижение температуры выделения (десорбции) воды обеспечивается наноразмерными (1-10 нм) частицами нанесенных солей, то есть имеет место ярко выраженный наноразмерный эффект.
В качестве высокопористой матрицы используют оксидные и смешанные оксидные системы с объемом пор 1-2 см3/г на основе оксидов кремния, циркония, алюминия и титана, полученные золь-гель методом или темплатным синтезом, а также углеродные материалы. При этом удельная поверхность данных систем составляет от 500 до 1500 м2/г. Важнейшим свойством пористой матрицы, полученной методом золь-гель синтеза или темплатного синтеза, является наличие и преобладание мезопор с диаметром 2-50 нм и отсутствие или незначительная доля микропор (<2 нм).
Количество активного влагопоглощающего гигроскопического вещества из группы гидрофосфатов или дигидрофосфатов натрия или калия с размерами частиц от 1-10 нм составляет 40-100 вес.% (в расчете на сухую пористую матрицу).
Матрица предварительно подвергается термической обработке при температурах 200-600°C, предпочтительно 200-350°С, в течение 1-5 час. Регенерация адсорбента с целью удаления адсорбированной воды осуществляется нагреванием в токе сухого воздуха или инертного газа при температурах 60-120°C.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Для приготовления адсорбента осушителя газов используют мезопористый силикат типа МСМ, приготовленный темплатным синтезом с использованием цетилтриметиламоний бромида в качестве темплата и предварительно прогретый в токе воздуха при 200°C 3 ч. Удельная поверхность по БЭТ 1023,9 м2/г, объем мезопор (диаметр пор ≤50 нм) 1,947 см3/г, объем микропор (диаметр пор ≤ 2 нм) 0,253 см2/г. Гидрофосфат натрия вводят в матрицу мезопористого силиката (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% Na2HPO4 (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют в статической установке по поглощению паров воды при 20°C при относительной влажности 75% до постоянного веса, после чего взвешиванием определяют количество адсорбированной воды. Емкость составила 1,2 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 2. Образец адсорбента готовят по примеру 1, за исключением того, что гидрофосфат натрия вводят в количестве 100% (10 г). Емкость составила 1,45 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 3. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый цирконосиликат, приготовленный золь-гель методом и предварительно прогретый в токе воздуха при 200°C 3 ч. Удельная поверхность по БЭТ 875 м2/г, объем мезоропор 1,4 см3/г. Гидрофосфат натрия наносят на мезопористый цирконосиликат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% гидрофосфата натрия (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют как в примере 1. Емкость составила 1,15 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 4. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый алюмосиликат, приготовленный золь-гель методом и предварительно прогретый в токе воздуха при 200°C 3 ч. Удельная поверхность по БЭТ 987 м2/г, объем мезоропор 1,3 см3/г. Гидрофосфат натрия наносят на мезопористый алюмосиликат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% гидрофосфата натрия (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют как в примере 1. Емкость составила 1,15 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 5. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый титаносиликат, приготовленный золь-гель методом и предварительно прогретый в токе воздуха при 200°C 3 ч. Удельная поверхность по БЭТ 980 м2/г, объем мезоропор 1,25 см3/г. Гидрофосфат натрия наносят на мезопористый титаносиликат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% гидрофосфата (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют как в примере 1. Емкость составила 1,05 г Н2О/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 6. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый силикат по примеру 1. Дигидрофосфат натрия наносят на мезопористый силикат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% NaH2PO4 (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют в статической установке по поглощению паров воды при 20°C до постоянного веса, после чего взвешиванием определяют количество адсорбированной воды. Емкость составила 1,3 г H2O/г адсорбента.
После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 7. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый силикат по примеру 1. Гидрофосфат калия наносят на мезопористый силикат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% K2HPO4 (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют в статической установке по поглощению паров воды при 20°C до постоянного веса, после чего взвешиванием определяют количество адсорбированной воды. Емкость составила 1,2 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 8. Для приготовления адсорбента используют в качестве матрицы мезопористый силикат по примеру 1. Дигидрофосфат калия наносят на мезопористый силикат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% KH2PO4 (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют в статической установке по поглощению паров воды при 20°C до постоянного веса, после чего взвешиванием определяют количество адсорбированной воды. Емкость составила 1,1 г Н2О/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 9. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что количество гидрофосфата натрия, вводимого в поры матрицы, составляет 60% (6 г), а относительная влажность составила 86%. Емкость составила 1,4 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 10. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что количество гидрофосфата натрия, вводимого в поры матрицы, составляет 60% (6 г), а относительная влажность составила 24%. Емкость составила 0,4 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 11. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что количество гидрофосфата натрия, вводимого в поры матрицы, составляет 60% (6 г), а относительная влажность составила 56%. Емкость составила 0,8 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 12. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что в качестве высокопористой матрицы используют активированный уголь, а количество гидрофосфата натрия, вводимого в поры матрицы, составляет 100% (10 г). Емкость составила 1,2 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 13. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что в качестве высокопористой матрицы используют активированный уголь, а в качестве гигроскопичного вещества - дигидрофосфат натрия. Количество дигидрофосфата натрия, вводимого в поры матрицы, составляет 100% (10 г). Емкость составила 1,1 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 14. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что в качестве высокопористой матрицы используют активированный уголь, а в качестве гигроскопичного вещества - гидрофосфат калия. Количество гидрофосфата калия, вводимого в поры матрицы, составляет 100% (10 г).
Емкость составила 1,05 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 15. Образец готовят по примеру 1, за исключением того, что в качестве высокопористой матрицы используют активированный уголь, а в качестве гигроскопичного вещества - дигидрофосфат калия. Количество дигидрофосфата калия, вводимого в поры матрицы, составляет 100% (10 г). Емкость составила 1 г H2O/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 16. В качестве матрицы адсорбента - осушителя технологических газов (азот, гелий, аргон, кислород, водород) используют мезопористый силикат типа МСМ-41, предварительно прогретый в токе воздуха при 200°C 3 ч. Удельная поверхность по БЭТ 1023,9 м2/г, объем мезоропор (диаметр пор<50 нм) 1,947 см3/г, объем микропор (диаметр пор<2 нм) 0,253 см3/г. Гидрофосфат натрия наносят на мезопористый силикат (10 г) из 1 М водного раствора методом пропитки матрицы по влагоемкости при 20°C в три приема. После нанесения 80 вес.% гидрофосфата натрия (8 г), адсорбент сушат на воздухе при 100°C в течение 2 часов. Емкость адсорбента по воде определяют в проточной установке по поглощению паров воды при 20°C при пропускании технологического газа, содержащего до 1 вес.% воды, через адсорбент до его насыщения (определяется по достижению постоянного веса), после чего взвешиванием определяют количество адсорбированной воды. Емкость составила 0,95 г Н2О/г адсорбента. После насыщения водой адсорбент сохраняет текстуру сухого сыпучего материала.
Пример 17. Регенерацию адсорбента по примеру 1 после насыщения парами воды проводят продувкой адсорбента сухим воздухом или инертным газом при температуре 100°C в течение 1 ч.
Пример 18. Регенерацию адсорбента по примеру 1 после насыщения парами воды проводят продувкой адсорбента сухим воздухом или инертным газом при температуре 60°C в течение 2 ч.
Таким образом, предлагаемые в настоящем изобретении адсорбенты воды (осушители) характеризуются более высокой емкостью по воде (0,45-1,45 г H2O/г), чем известные системы, включая прототип, более низкой температурой десорбции воды для регенерации адсорбента 60-100°C и большей устойчивостью к расплыванию после насыщения адсорбционной емкости водой, сохраняя текстуру сухого сыпучего вещества.
Claims (2)
1. Адсорбент для осушки газов, содержащий пористую матрицу и в порах матрицы активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество, отличающийся тем, что в качестве пористой матрицы используют мезопористые силикаты с размером мезопор 2-50 нм из группы, включающей силикат типа МСМ, алюмосиликат, цирконосиликат или титаносиликат с объемом мезопор 1-2 см3/г, полученные методом золь-гель синтеза или темплатного синтеза, в мезопоры которых введено методом пропитки из водного раствора с последующей сушкой адсорбента при 100°C в течение 2 часов активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество из группы гидрофосфатов или дигидрофосфатов натрия или калия с размерами частиц 1-10 нм в количестве 40-100 вес.% в расчете на сухое вещество матрицы.
2. Адсорбент по п.1, который регенерируют в токе сухого воздуха или инертного газа нагреванием при 60-100°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109005/05A RU2525178C1 (ru) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Адсорбент для осушки газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109005/05A RU2525178C1 (ru) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Адсорбент для осушки газов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2525178C1 true RU2525178C1 (ru) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013109005/05A RU2525178C1 (ru) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Адсорбент для осушки газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2525178C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620116C1 (ru) * | 2016-03-14 | 2017-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Адсорбент для сероводорода |
RU2620793C1 (ru) * | 2016-03-14 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Адсорбент для сернистого газа |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2169606C2 (ru) * | 1999-06-15 | 2001-06-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Композитный осушитель газов и жидкостей |
RU2334554C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2008-09-27 | Ламмус Текнолоджи Инк. | Мезопористые материалы с активными металлами |
RU88987U1 (ru) * | 2008-04-02 | 2009-11-27 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Устройство для очистки и осушки сжатого газа |
WO2012012130A2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-26 | Uop Llc | Natural gas purification system |
-
2013
- 2013-02-28 RU RU2013109005/05A patent/RU2525178C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2169606C2 (ru) * | 1999-06-15 | 2001-06-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Композитный осушитель газов и жидкостей |
RU2334554C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2008-09-27 | Ламмус Текнолоджи Инк. | Мезопористые материалы с активными металлами |
RU88987U1 (ru) * | 2008-04-02 | 2009-11-27 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Устройство для очистки и осушки сжатого газа |
WO2012012130A2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-26 | Uop Llc | Natural gas purification system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620116C1 (ru) * | 2016-03-14 | 2017-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Адсорбент для сероводорода |
RU2620793C1 (ru) * | 2016-03-14 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Адсорбент для сернистого газа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5212992B2 (ja) | アルミニウムケイ酸塩複合体及び該複合体からなる高性能吸着剤 | |
CN103084144B (zh) | 一种用于吸附挥发性有机污染物的硅藻土基多孔复合材料及其制备方法 | |
ES2928974T3 (es) | Adsorbentes zeolíticos con superficie externa elevada que comprenden bario y/o potasio y su uso | |
CN102125821B (zh) | 一种去除挥发性有机污染物的活性炭-硅气凝胶复合物 | |
KR100879312B1 (ko) | 이산화탄소 흡착제의 제조방법 | |
JP6761999B2 (ja) | 非晶質アルミニウムケイ酸塩の造粒体に吸湿性の塩を担持させた水蒸気吸着材 | |
EP2488294B1 (en) | Honey comb matrix comprising macro porous desiccant, process and use thereof | |
Rajamani et al. | Bundled-firewood like AlOOH-CaCl2 nanocomposite desiccant | |
WO2010082456A1 (ja) | 再生質吸湿剤 | |
RU2525178C1 (ru) | Адсорбент для осушки газов | |
CN105582790A (zh) | 一种高吸附性环保中空玻璃干燥剂 | |
JP5392121B2 (ja) | 吸湿剤の製造方法 | |
JP2015509832A (ja) | 乾燥剤担持ハニカム化学フィルタおよびその製造方法 | |
JP2004059330A (ja) | 非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる管状構造体、その製造方法及びそれを用いた吸着剤 | |
RU2169606C2 (ru) | Композитный осушитель газов и жидкостей | |
JP2011255331A (ja) | アルミニウムケイ酸塩複合体を基材とした高性能水蒸気吸着剤 | |
WO2014176002A1 (en) | Zeolitic adsorbents for use in adsorptive separation processes and methods for manufacturing the same | |
RU2540433C2 (ru) | Адсорбент для удаления воды из газов | |
CA2916159A1 (en) | Molecular sieve adsorbent blends and uses thereof | |
Pei et al. | Preparation and selective adsorption of core–shell desiccant for heat and moisture recovery | |
RU2175885C1 (ru) | Способ получения модифицированного активного угля | |
Onyestyák et al. | Novel biomorphous zeolite/carbon composite having honeycomb structure | |
RU2780182C1 (ru) | Регенерируемый влагопоглотитель с повидоном | |
RU2244588C1 (ru) | Способ получения композитного осушителя газов и жидкостей | |
Pavlova et al. | Synthesis and investigation of physicochemical characteristics of granulated LSX in various forms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210301 |