RU2618071C1 - Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода - Google Patents
Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618071C1 RU2618071C1 RU2016103283A RU2016103283A RU2618071C1 RU 2618071 C1 RU2618071 C1 RU 2618071C1 RU 2016103283 A RU2016103283 A RU 2016103283A RU 2016103283 A RU2016103283 A RU 2016103283A RU 2618071 C1 RU2618071 C1 RU 2618071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- absorber
- carbon dioxide
- granules
- carbonate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода и может быть для очистки атмосферы от диоксида углерода герметичных объектов, для создания контролируемой газовой среды, для очистки атмосферного воздуха в топливных элементах. Способ заключается во взаимодействии соли циркония и вещества, образующего гидроксид циркония с добавлением карбоната аммония и перекиси водорода. В качестве исходных веществ используют оксид цинка и основной карбонат циркония. В качестве связующего используют акриловый лак в количестве (5±0,5)% в расчете на сухие вещества. Полученные гранулы подвергают гидротермальной обработке. Изобретение позволяет увеличить динамическую активность поглотителя по диоксиду углерода и повысить прочность гранул поглотителя. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония и может быть использовано в технологии получения регенерируемых поглотителей диоксида углерода для очистки атмосферы от диоксида углерода герметичных объектов, для создания контролируемой газовой среды в плодоовощехранилищах, для очистки атмосферного воздуха в топливных элементах и других областях техники, где необходимо получение газов, свободных от диоксида углерода.
Известен способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония, основанный на взаимодействии растворов солей циркония с растворами щелочей (А.с. СССР №865381, МПК B01J 20/06, 1981 г.). Способ состоит в следующем.
Готовят растворы азотнокислого цирконила и растворы щелочи (КОН или NaOH). Крепкий 3-4 н. раствор азотнокислого цирконила вводят при перемешивании в 8-20 н. раствор щелочи. Образующийся осадок гидроксида циркония отделяют от маточного раствора, сушат при температуре 50-60°C, обрабатывают раствором щелочи, промывают водой до отрицательной реакции на анионы, сушат.
Для получения гранул порошок подвергают формованию известными способами.
Недостатком этого способа является трудоемкость изготовления, заключающаяся в большом количестве операций, и использование дорогостоящих солей циркония (например, азотнокислого цирконила).
Известен способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония, основанный на взаимодействии соли циркония и вещества, образующего гидроксид циркония, в качестве соли циркония используют основной карбонат циркония, а в качестве вещества, образующего гидроксид циркония, используют оксиды и/или гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов (Патент РФ №2316391, МПК B01J 20/06, 2008 г.).
Оксидами и/или гидроксидами щелочных и щелочно-земельных металлов могут быть оксид магния (MgO,), оксид кальция (СаО), гидроксид лития (LiOH), гидроксид магния (Mg(OH)2), гидроксид кальция (Са(ОН)2), гидроксид бария (Ва(ОН)2).
Способ заключается во взаимодействии в твердой фазе порошков основного карбоната циркония и одного из следующих веществ: оксида или гидроксида магния, оксида или гидроксида кальция, гидроксида бария, гидроксида лития при мольном соотношении металла к цирконию от 1:0,5 до 1:2,0. Смешение осуществляют в любом пригодном для смешения порошкообразных материалов устройстве, например, в двухлопастном смесителе, в течение 1,0-1,5 часов.
В процессе смешения компоненты взаимодействуют друг с другом с образованием твердой фазы гидроксида циркония.
Полученный продукт смешивают с обычным связующим, например, поливиниловым спиртом или поливинилацетатной эмульсией, в количестве 1-3% в расчете на сухие вещества.
Затем осуществляют формование гранул любым известным способом (шнекование, таблетирование, закатка), полученные гранулы рассеивают и подвергают сушке при температуре 20-110°C.
Недостатком этого способа является низкая динамическая активность получаемого регенерируемого поглотителя по диоксиду углерода.
Известен способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония, основанный на взаимодействии соли циркония и вещества, образующего гидроксид циркония, в качестве соли циркония используют основной карбонат циркония, а в качестве вещества, образующего гидроксид циркония, используют оксид и/или гидроксид цинка (Патент РФ №2359751, МПК B01J 20/06, 2009 г.).
Способ состоит в следующем.
Смешивают порошок основного карбоната циркония и порошок оксида или гидроксида цинка при мольном соотношении элементов цинка к цирконию от 1:0,33 до 1:2,5, предпочтительно от 1:1,0 до 1:2,0. Смешение осуществляют в любом пригодном для смешения порошкообразных материалов устройстве, например, в двухлопастном смесителе, в течение 1,0-1,5 часов.
В процессе смешения компоненты взаимодействуют друг с другом с образованием твердой фазы гидроксида циркония.
Для получения гранул порошок подвергают формованию с поливиниловым спиртом или поливинилацетатной эмульсией известными способами. Полученные гранулы сушат при температуре 20-110°C.
Недостатком этого способа является низкая динамическая активность получаемого регенерируемого поглотителя по диоксиду углерода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония путем смешения и взаимодействия основного карбоната циркония и оксида цинка, добавления связующего с последующим формованием и сушкой (Решение о выдаче патента на изобретение Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатент) Заявка №2014137281 от 28.10.2015 г.).
Способ заключается во взаимодействии основного карбоната циркония и оксида цинка, причем перед взаимодействием основного карбоната циркония и оксида цинка в систему вводят карбонат аммония при мольном соотношение ионов циркония к карбонату аммония равном 1:(0,2-1,0), затем добавляют раствор перекиси водорода и ведут процесс в коллоидном состоянии, при этом мольное соотношение ионов циркония к перекиси водорода составляет 1:(0,2-0,8), а в качестве связующего используют смесь поливинилового спирта с акриловым лаком в массовом соотношении 1:1 в количестве 5±0,5% мас. в расчете на сухие вещества.
Недостатком этого способа является невысокая динамическая активность получаемого регенерируемого поглотителя по диоксиду углерода. При этом в процессе эксплуатации было выявлено частичное разрушение гранул с образованием пыли, которая оказывает негативное влияние на органы дыхания, что говорит о недостаточной прочности гранул поглотителя.
Задачей изобретения является получение поглотителя диоксида углерода, обеспечивающего улучшение эксплуатационных характеристик поглотителя.
Техническим результатом изобретения является повышение динамической активности поглотителя по диоксиду углерода и увеличение прочности гранул поглотителя.
Технический результат достигается способом получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония, путем смешения и взаимодействия основного карбоната циркония и оксида цинка, добавления связующего с последующим формованием, сушкой и гидротермальной обработкой, причем перед взаимодействием основного карбоната циркония и оксида цинка в систему вводят карбонат аммония, при мольном соотношение ионов циркония к карбонату аммония равном 1:0,2, затем добавляют раствор перекиси водорода, при этом мольное соотношение ионов циркония к перекиси водорода составляет 1:0,65, в качестве связующего используют акриловый лак в количестве 5±0,5% мас. в расчете на сухие вещества, гидротермальную обработку проводят при 110 - 190°C в течение 20 часов.
Гидротермальная обработка при умеренных температурах нагрева гранулированного продукта приводит к обезвоживанию, упорядочиванию структуры и кристаллизации аморфных структур. Гранулы равномерно сжимаются с образованием высокой плотности упаковки практически без разрыва скелета геля из-за отсутствия сил капиллярного сжатия. Также во время гидротермальной обработки происходит окончательная полимеризация акрилового лака, что приводит к увеличению механической прочности гранул.
Нижний предел гидротермальной обработки 110°C обусловлен тем, что процессы химически связанной воды из глобул и упорядочивание их структуры начинаются при 90-100°C, а становятся заметными при указанной выше температуре.
При гидротермальной обработке свыше 190°C происходит деструкция ZrO(OH)2 и образование ZrO2, в результате чего снижается динамическая активность.
Время гидротермальной обработки не менее 20 часов необходимо для завершения процесса упорядочивания структуры.
Использование связующего в количестве 5±0,5% мас. в расчете на сухие вещества обеспечивает механическую прочность гранул поглотителя.
Использование в качестве связующего вещества акрилового лака позволяет повысить механическую прочность формованного продукта. Данный результат достигается за счет того, что акриловый лак обладает большей степенью полимеризации по сравнению с поливиниловым спиртом.
Способ осуществляется следующим образом.
Смешивают порошок основного карбоната циркония с карбонатом аммония, при постоянном перемешивании добавляют оксид цинка. Смешение осуществляется в любом пригодном аппарате для смешения сыпучих материалов с повышенной связностью частиц, в смесителе с z-образными лопастями, в течение 30-60 минут.
Затем, не прекращая перемешивания, приливают 50% перекись водорода. Смешение продолжают еще в течение 15±5 минут до образования пасты. Полученную пасту сушат при температуре 80±5°C.
В процессе смешения основной карбонат циркония и оксид цинка взаимодействуют друг с другом с образованием гидроксида циркония и карбоната цинка. Гидроксид циркония является целевым продуктом реакции и активным веществом по отношению к адсорбции диоксида углерода. Образующийся карбонат цинка является высокодисперсным, нерастворимым в воде веществом, который оказывает структурирующее действие и улучшает кинетические характеристики поглотителя и повышает стабильность работы поглотителя в циклических условиях. Побочные летучие продукты в виде карбоната аммония, перекиси водорода и образовавшихся перкарбонатов удаляются в процессе сушки при 80±5°C.
Полученный продукт смешивают со связующим. В качестве связующего используют акриловый лак марки «Акратам AS 04.1», или любой другой с аналогичными вяжущими свойствами в количестве 5±0,5% мас., в расчете на сухие вещества.
Затем осуществляют формование гранул любым известным способом (например, таблетированием), полученные гранулы рассеивают и подвергают сушке при температуре 20-60°C.
Затем просушенные гранулы загружают в автоклав и выдерживают над слоем дистиллированной воды в течении 20 часов при 110-190°C.
Дополнительные Примеры, представленные ниже, осуществлены с целью исследования оптимальных условий проведения гидротермальной обработки.
Пример 1
300 г основного карбоната циркония с влажностью 28 моль/кг, содержащего 1,07 моль циркония (Zr), смешивают с 21,1 г карбоната аммония, содержащего 0,22 моль (NH4)2CO3 (мольное соотношение Zr/(NH4)2CO3=1/0,2), тщательно перемешивают, добавляют 40 г оксида цинка, содержащего 0,49 моля ZnO (мольное соотношение Zr/Zn=1/0,46), перемешивают в течение 40 минут, добавляют 38 мл перекиси водорода (H2O2), содержащую 0,65 моль H2O2 (мольное соотношение Zr/H2O2=1/0,65), перемешивают 15 минут, сушат полученную гелеобразную смесь при температуре 80°C в течение 5 часов, затем в поглотитель добавляют 50 г связующего (5,0% в расчете на сухие вещества), в качестве которого используют акриловый лак марки «Акратам AS 04.1», перемешивают и формуют гранулы путем продавливания через фильеры диаметром 2 мм, гранулы сушат при температуре 25°C, рассеивают на ситах. Просушенные гранулы загружают в автоклав и выдерживают над слоем дистиллированной воды в количестве 150 мл при 110°C в течении 20 часов. Полученный продукт представляет собой гранулы фракцией 1,5-2,0 мм и насыпной плотностью 1,01 г/см3.
Пример 2
Все как по примеру 1, за исключением того, чту гидротермальную обработку гранулированного продукта ведут при 130°C. Полученный продукт представляет собой гранулы фракцией 1,5-2,0 мм и насыпной плотностью 1,02 г/см3.
Пример 3
Все как по примеру 1, за исключением того, чту гидротермальную обработку гранулированного продукта ведут при 150°C. Полученный продукт представляет собой гранулы фракцией 1,5-2,0 мм и насыпной плотностью 0,98 г/см3.
Пример 4
Все как по примеру 1, за исключением того, чту гидротермальную обработку гранулированного продукта ведут при 170°C. Полученный продукт представляет собой гранулы фракцией 1,5-2,0 мм и насыпной плотностью 0,93 г/см3.
Пример 5
Все как по примеру 1, за исключением того, чту гидротермальную обработку гранулированного продукта ведут при 190°C. Полученный продукт представляет собой гранулы фракцией 1,5-2,0 мм и насыпной плотностью 0,92 г/см3.
Испытания полученного заявляемым способом регенерируемого поглотителя диоксида углерода проводили на установке, имитирующей условия работы поглотителя для очистки воздуха герметичного объекта, регенерация поглотителя осуществлялась продувкой водяным паром.
Условия проведения испытаний:
- объем навески поглотителя 150 см3;
- расход воздуха через слой поглотителя (16±1) л/мин;
- объемная доля диоксида углерода в газовоздушной среде (0,35±0,05)%;
- температура газовоздушной среды (20-65)°C;
- относительная влажность воздуха (30-80)%.
Испытания проводились в циклах сорбция-десорбция.
Динамическая активность полученного поглотителя представлена средняя за 5 циклов и рассчитана по формуле:
где а ср - средняя динамическая активность поглотителя по CO2, л/л;
a 1 - динамическая активность поглотителя по CO2 за первый цикл, л/л;
a 2 - динамическая активность поглотителя по CO2 за второй цикл, л/л;
a 3 - динамическая активность поглотителя по CO2 за третий цикл, л/л;
a 4 - динамическая активность поглотителя по СО2 за четвертый цикл, л/л;
a 5 - динамическая активность поглотителя по CO2 за пятый цикл, л/л.
Механическая прочность гранул поглотителя определялась обычным методом на раздавливание (г/гранулу).
Для проведения сравнительных испытаний, был изготовлен регенерируемый поглотитель диоксида углерода по способу, описанному в примере 1 заявки с решением о выдаче патента на изобретение Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатент) №2014137281 от 28.10.2015 г.
Результаты испытаний поглотителя представлены в таблице.
Как видно из представленных данных, изобретение позволяет увеличить динамическую активность поглотителя на основе гидроксида циркония по диоксиду углерода по сравнению с прототипом, а также, за счет смены связующего, повысить прочность гранул поглотителя.
Claims (1)
- Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония, заключающийся в смешении и взаимодействии основного карбоната циркония и оксида цинка, добавлении связующего с последующим формованием и сушкой, причем перед взаимодействием основного карбоната циркония и оксида цинка в систему вводят карбонат аммония, при мольном соотношение ионов циркония к карбонату аммония равном 1:0,2, затем добавляют раствор перекиси водорода, при этом мольное соотношение ионов циркония к перекиси водорода составляет 1:0,65, отличающийся тем, что после сушки гранулы подвергают гидротермальной обработке при 110-190°C в течение 20 часов, а в качестве связующего используют акриловый лак в количестве 5±0,5 % мас. в расчете на сухие вещества.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103283A RU2618071C1 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103283A RU2618071C1 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618071C1 true RU2618071C1 (ru) | 2017-05-02 |
Family
ID=58697789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016103283A RU2618071C1 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618071C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656490C1 (ru) * | 2017-06-19 | 2018-06-05 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация "Росхимзащита" | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU994413A1 (ru) * | 1981-01-06 | 1983-02-07 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ получени диоксида циркони |
RU2316391C1 (ru) * | 2006-09-05 | 2008-02-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
RU2349550C2 (ru) * | 2003-04-30 | 2009-03-20 | Магнезиум Электрон Лтд. | Способ приготовления циркониевых оксидов и смешанных оксидов на циркониевой основе |
RU2434810C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-11-27 | Магнезиум Электрон Лимитед | Гидроксид циркония |
US20140174292A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Samsung Fine Chemicals Co., Ltd. | Carbon dioxide adsorbent including barium titanate, carbon dioxide capture module including the same, and methods for separating carbon dioxide using the same |
RU2524607C2 (ru) * | 2012-10-25 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
-
2016
- 2016-02-01 RU RU2016103283A patent/RU2618071C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU994413A1 (ru) * | 1981-01-06 | 1983-02-07 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ получени диоксида циркони |
RU2349550C2 (ru) * | 2003-04-30 | 2009-03-20 | Магнезиум Электрон Лтд. | Способ приготовления циркониевых оксидов и смешанных оксидов на циркониевой основе |
RU2434810C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-11-27 | Магнезиум Электрон Лимитед | Гидроксид циркония |
RU2316391C1 (ru) * | 2006-09-05 | 2008-02-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
RU2524607C2 (ru) * | 2012-10-25 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
US20140174292A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Samsung Fine Chemicals Co., Ltd. | Carbon dioxide adsorbent including barium titanate, carbon dioxide capture module including the same, and methods for separating carbon dioxide using the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656490C1 (ru) * | 2017-06-19 | 2018-06-05 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация "Росхимзащита" | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5897845A (en) | Absorbents | |
JP4890444B2 (ja) | カルシウム及び/又はマグネシウムを含む多孔質粒子からなる粒状物 | |
JP2001070726A (ja) | 二酸化炭素吸着方法、二酸化炭素吸着剤及びその製法 | |
TW200911361A (en) | Spherical agglomerates based on zeolite(s), process for their production and their use in adsorption processes and in catalysis | |
CN109553118B (zh) | 一种工业生产无水氢氧化锂球的方法 | |
CA2767416A1 (en) | Particulate, heterogeneous solid co2 absorbent composition, method for its preparation and use thereof | |
RU2618071C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
EP0445776B1 (en) | Preparation of high capacity unsupported regenerable co2 sorbent | |
RU2524607C2 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
RU2575655C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
TW200946461A (en) | Basic magnesium sulfate granule and process for production thereof | |
JP5037066B2 (ja) | 高比表面積酸化マグネシウム粉末及びその製造方法 | |
RU2632700C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
RU2316391C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
JP2017048069A (ja) | 脱硫剤の製造方法 | |
JP4051399B2 (ja) | 乾燥剤原料およびその製造方法 | |
RU2755541C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония | |
JP3571095B2 (ja) | 酸性ガス吸収剤の製造方法 | |
RU2671583C1 (ru) | Поглотитель диоксида углерода, способ его приготовления и способ очистки газовых смесей | |
KR101159986B1 (ko) | 이산화탄소 흡착 카트리지의 제조방법 | |
JP3675753B2 (ja) | 炭酸ガス吸収材、その使用方法およびその再生方法 | |
RU2656490C1 (ru) | Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода | |
JPH08333110A (ja) | 粒状活性炭及びその製造方法 | |
JP2017077541A (ja) | 二酸化炭素吸着剤 | |
EP3619277A1 (de) | Kompositmaterial zur speicherung von wasser und/oder wärme |