RU2807840C1 - Способ приготовления поглотителя хлороводорода из газовых смесей - Google Patents
Способ приготовления поглотителя хлороводорода из газовых смесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807840C1 RU2807840C1 RU2023107041A RU2023107041A RU2807840C1 RU 2807840 C1 RU2807840 C1 RU 2807840C1 RU 2023107041 A RU2023107041 A RU 2023107041A RU 2023107041 A RU2023107041 A RU 2023107041A RU 2807840 C1 RU2807840 C1 RU 2807840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen chloride
- absorber
- fibrous carbon
- oxide
- silicon oxide
- Prior art date
Links
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 40
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 208000017574 dry cough Diseases 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M monosodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004223 monosodium glutamate Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 210000004798 organs belonging to the digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области адсорбционного разделения газов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности. Раскрыт способ приготовления поглотителя хлороводорода из газовых смесей. Способ включает стадии, на которых смешивают и измельчают до среднего размера частиц 1 мкм гидроксид кальция с высокоповерхностным порошком оксида кремния и каталитического волокнистого углерода. К полученной смеси добавляют водный раствор полиэтиленоксида и перемешивают до образования пасты, при этом концентрация полиэтиленоксида в водном растворе составляет 2 мас. %. Полученную пасту гранулируют путем экструзионного формования, гранулы высушивают при температуре 120 °С в течение 4 часов и прокаливают в течение 2 часов при 500 °С в атмосфере азота или аргона с получением поглотителя, содержащего пористую матрицу из агломератов частиц оксида кремния, волокнистого углерода и оксида кальция. Техническим результатом является получение поглотителя с высокой сорбционной емкостью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.
Description
Изобретение относится к области адсорбционного разделения газов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности, для решения технологических задач переработки хлорсодержащих полимеров, защиты оборудования от коррозии и защиты окружающей среды.
Хлороводород является токсичным газом, обладающим резким удушающим запахом. Газ термически устойчив, поэтому потоком ветра его облако может переноситься на большие расстояния. В момент попадания хлороводорода в организм человека начинается сухой кашель, нарушается работа органов дыхания и пищеварения. Вещество широко используется для получения хлоридов, для травления металлов в электронной промышленности, очистки поверхности сосудов, скважин от карбонатов металлов, обработки руд, при производстве каучуков, глутамината натрия, соды, хлора и других продуктов, также применяется в органическом синтезе. Хлороводород присутствует в нефтяных фракциях и газах нефтепереработки. В процессе каталитического риформинга бензиновых фракций с целью получения высокооктановых бензинов хлорсодержащие органические соединения (ХОС) (дихлорэтан, четыреххлористый углерод) добавляют в исходное сырье для повышения кислотности катализатора. В результате протекания данного процесса происходит частичное восстановление ХОС водородсодержащем газом риформинга. При этом направляемый на гидроочистку нефтяных фракций риформат, содержит хлороводород, присутствие которого негативно сказывается на используемом технологическом оборудовании за счет коррозии и образования хлористого аммония. При гидроочистке бензиновых и других фракций из-за присутствия в сырье и водородсодержащем газе галогенсодержащих соединений нарушается технология процесса вследствие коррозии.
В производственных условиях отходящие технологические газы, содержащие в качестве примесей хлороводород, очищают водными суспензиями гидроксида, карбоната кальция или брусита (патенты RU №2095130, МПК В01D 53/68, опубл. 10.11.1997 и RU №2141371, МПК В01D 53/68, 53/14, опубл. 20.11.1999).
В патенте RU №2095130 предложено проводить очистку от хлористого водорода путем обработки хлороводородсодержащего газа водной суспензией гидрооксида кальция. Предварительно в суспензию добавляют измельченный карбонат кальция при массовом соотношении Ca(OH)2 CaCO3 1 (0,2-1,5).
В патенте RU №2141371 предложен способ очистки хлорсодержащих газов путем
- промывки газов в абсорбере, при этом существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются следующие:
- в циркуляционном баке суспензию отстаивают и, для промывки газа в абсорбере, расходуют осветленную часть суспензии (из верхней части бака) - поглотительную жидкость,
- обрабатывают поглотительную жидкость, расходуемую для промывки газов в абсорбере, химическим реагентом. Для получения поглотительной суспензии в качестве химического реагента используют молотый оксидный материал, взятый из ряда: оксид кальция, оксид магния (брусит, обоженный магнезит).
Опытным путем установлено, что при насыщении суспензии гидроксида кальция слямии свыше 300 кг/м3 (при этом CaO срабатывается до концентрации 20 кг/м3) поглотительная способность гидркосида кальция не обеспечивает очистку газа до санитарных норм (эффект "высаливания"), и его заменяют свежим.
Тем не менее подобные способы не позволяют добиться глубокой степени очистки газов, более того данные системы являются крупногабаритными, что может служить ограничением при их использовании на малотоннажных производствах.
Наиболее эффективным способом удаления галогеносодержащих соединений из технологических газов является их поглощение различными твердыми сорбентами (Таныгин А.В., Забродина Н.А., Прокофьев В.Ю., Гордина Н.Е. Сорбенты на основе соединений алюминия и кальция для очистки газов от хлороводорода // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2013. №10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sorbenty-na-osnove-soedineniy-alyuminiya-i-kaltsiya-dlya-ochistki-gazov-ot-hlorovodoroda). Для очистки газов и жидкостей от хлороводорода предлагают использовать поглотитель, содержащий металлы VIII группы (железо, никель), металл IB группы (медь) и/или металл IIB группы (цинк) на носителе оксиде или гидроксиде алюминия (Пат. Франции 2776536, 01.10.1999). Основным недостатком указанного поглотителя является ограниченная область применения. Высокая сорбционная емкость по хлороводороду достигается при наличии в очищаемом газе помимо хлороводорода существенного количества влаги, которая способствует поглощению хлороводорода. Тем не менее во многих случаях необходимо очищать от хлороводорода глубоко осушенный газ. Так, водородсодержащий газ каталитического риформинга содержит лишь 10-30 м.д. воды, и данный поглотитель не эффективен для его очистки от хлороводорода.
Хорошо известно, что активированный оксид алюминия может действовать как поглотитель для удаления небольших количеств HCl из газов и жидкостей. Например, известны поглотители на основе оксида алюминия для удаления HCl из газовых потоков (патенты US №4639259, МПК B01D 53/02, 53/14, 53/68, B01J 20/04, 20/08, C10G 25/00, C10K 1/32, 1/34, опубл. 27.01.1987 и US №4762537, МПК B01J 20/18, C02F 1/28, опубл. 09.08.1988). Как правило, поглотители HCl, изготовленные из оксида алюминия, формуют в виде сфер, причем сферы образуют неподвижный слой, через который пропускают очищаемый газ. Также известно, что оксиды алюминия, пропитанные карбонатом или гидроксидом натрия (до 5 мас. %), проявляют улучшенные характеристики по отношению к поглощению хлористого водорода. Промотирование подобных носителей солями щелочных металлов позволяет существенно повысить время защитного действия адсорбентов (патент US №5595954, МПК B01D 53/04, 53/68, B01J 20/04, 20/08, C01B 7/01, опубл. 21.01.1997). Недостатком указанных материалов является невысокая сорбционная емкость по хлороводороду, что позволяет использовать данные сорбенты для очистки газовых смесей риформинга с относительно невысоким содержанием хлороводорода на уровне нескольких десятков м.д.
В патенте (патент JP №5595954, МПК B01D 53/14, B01J 20/06, C10G 25/00, опубл. 02.09.1999) предложен поглотитель для сорбции хлороводорода, состоящий из 2-15 (предпочтительно 5-10) весовых частей инертного связующего (глина, силикагель, соли и гидроксиды алюминия), 5-25 (предпочтительно 10-17) весовых частей тугоплавкого неорганического носителя (кизельгур, оксид кремния, оксид алюминия, керамика) на 10 весовых частей оксида цинка. Данный материал обладает низкой сорбционной емкостью по хлороводороду, которая составляет 11,3 и 11,4 мас. %, соответственно.
В патенте Российской Федерации 2527091 описывается изобретение поглотителя для очистки газов от хлора и хлористого водорода. Указанный поглотитель содержит в мас. %: оксид цинка - 26,0-75,0; оксид магния - 1,5-6,0; оксид алюминия - 21-70. В результате удается получить поглотитель, обладающий высокой прочностью и сорбционной емкостью по хлору около 30 мас. %. Недостатком указанного изобретения является высокая стоимость составляющих его компонентов, что делает затруднительным использование данного поглотителя, например, в процессе очистки продуктов газификации биомассы и поливинилхлорида, поскольку в данных процессах необходимо непрерывно очищать газовые потоки от значительного количеств хлороводорода.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому техническому решению является поглотитель, предназначенный для адсорбционной очистки газов от галогенсодержащих примесей, представляющий собой композитный материал из гидроксида натрия, нанесенного на активированный уголь, и натронной извести. Натронная известь состоит из смеси оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция и гидроксида натрия [Патент ФРГ 3708039, опубл. 06.10.1988]. Поглотитель обладает высокой сорбционной емкостью по хлороводороду. Недостатки использования щелочи на носителях обусловлены низкой скоростью поглощения хлороводорода, низкой коррозионной устойчивостью поглотителя (гидроксид натрия, нанесенный на угли) в области высоких температур (150-550 °С), а также подверженности к спеканию при высокой температуре, в результате чего происходит падение сорбционной емкости поглотителя.
Настоящее изобретение решает техническую задачу способа получения поглотителя для селективного поглощения хлороводорода из газовых смесей, обладающего высокой сорбционной емкостью.
Технический результат - получение поглотителя с высокой сорбционной емкостью.
Задача решается способом приготовления поглотителя, по которому на первом этапе смешивают порошки гидроксида кальция, высокоповерхностного оксида кремния и каталитического волокнистого углерода при следующем соотношении компонентов мас. %: гидроксид кальция 75,5-95,4; высокоповерхностный порошок оксида кремния 8,2-0,8; каталитический волокнистый углерод 16,3-3,8. Смесь истирают в шаровой мельнице до среднего размера частиц - 1 мкм. Далее в полученную смесь порошков добавляют водный раствор полиэтиленоксида (2 мас. %) и тщательно перемешивают в смесителе до образования вязкой пасты. Полученную пасту гранулируют путем экструзионного формования. Далее гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120 °С в течение 4 часов и прокаливают в течение 2 часов при 500 °С в атмосфере азота или аргона. Результатом является получение поглотителя хлороводорода из газовых смесей, который содержит активный компонент - оксид кальция, в качестве модифицирующих и порообразующих добавок содержит тонкодисперсный оксид кремния (силикагель) 1-10 мас. %, каталитический волокнистый углерод в количестве 5-20 мас. %, остальное - оксид кальция в количестве 94-70 мас. %, соответственно.
Каталитический волокнистый углерод представляет собой трехмерную ажурную структуру на основе многослойных углеродных нанотрубок с плотностью менее 100 мг/см3. В качестве катализатора синтеза многослойных углеродных нанотрубок применяют катализатор и/или смесь катализаторов, обеспечивающих получение нанотрубок разного диаметра, что приводит к получению волокон с полимодальным распределением по диаметру нанотрубок.
Указанный поглотитель можно использовать для адсорбционного выделения хлороводорода из газообразных продуктов газификации хлорсодержащих пластиков, газов риформинга нефтепродуктов и др.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Для приготовления поглотителя сначала синтезируют углеродное волокно в соответствии с методикой, приведенной в патенте (пат. RU №2373995, МПК B01J21/00, опубл. 27.11.2009). Далее смешивают порошки гидроксида кальция (124,2 г.), высокоповерхностного оксида кремния (силикагель КСКГ) (1 г.) и каталитического волокнистого углерода (5 г.) и истирают в шаровой мельнице до среднего размера частиц - 1 мкм. Далее в полученную смесь порошков добавляют водный раствор полиэтиленоксида (2 мас. %). Массовое соотношение смеси порошков и раствора полиэтиленоксида составляет 1:1. Смесь порошков и водного раствора полиэтиленоксида тщательно перемешивают в смесителе до образования вязкой пасты. Полученную пасту гранулируют путем экструзионного формования. Далее гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120 °С в течение 4 часов и прокаливают в течение 2 часов при 500 °С в атмосфере азота или аргона. По данным рентгенофлюоресцентного анализа полученный поглотитель, содержащий пористую матрицу из агломератов частиц, содержит: 94 мас. % оксида кальция, 1 мас. % оксида кремния, 5 мас. % каталитического волокнистого углерода.
Полученные образцы поглотителя загружают в проточный адсорбер, сорбционные эксперименты осуществляют при температуре 150, 300, 550 °С. Через сорбент пропускают газовоздушную смесь с содержанием хлороводорода 10 об. %. (парциальное давление хлороводорода 10,13 кПа), скорость подачи смеси - 20 л/час. В процессе сорбции происходит полное насыщение поглотителей хлороводородом, которое определяется по кривой проскока концентрации HCl на выходе из реактора. Сорбционную динамическую емкость А дин (в мас. %) рассчитывали по следующей формуле:
где U - скорость подачи газовоздушной смеси в реактор, л⋅мин-1; С 0 и С - концентрации HCl на входе и на выходе из реактора, об. %; M - молярная масса HCl, г⋅моль-1; V м - мольный объем газа, л⋅моль-1; m сорб - масса сорбента, г. при стандартных условиях: Т = 298 K и P = 1 бар).
Сорбционная емкость поглотителя при температуре в реакторе 150, 300, 550 °С, и парциальном давлении HCl в газовой смеси - 10,13 кПа составляет 21, 65, 60 мас. %, соответственно.
Для проведения реакции предпочтительными являются температура 300 °С и парциальное давление HCl в газовой смеси - 10,13 кПа.
Текстурные характеристики исходного гидроксида кальция, диоксида кремния, каталитического волокнистого углерода приведены в таблице 1.
| Таблица 1. Текстурные характеристики сорбентов, рассчитанные из данных низкотемпературной адсорбции азота. | |||
| Образец | Состав | Удельная поверхность, м2/г | Объем пор, см3/г |
| Углеродное волокно | С(углерод) | 331 | 1,8 |
| Силикагель | SiO2 | 399 | 0,85 |
| Гидроксид кальция (гранулы) | 14 | 0,15 | |
| Поглотитель | 39 | 0,46 | |
Пример 2.
Аналогично примеру 1 готовят поглотитель, при этом смешивают порошки гидроксида кальция (112,3 г.), высокоповерхностного оксида кремния (силикагель КСКГ) (5 г.) и каталитического волокнистого углерода (10 г.) и истирают в шаровой мельнице до среднего размера частиц - 1 мкм. Полученный поглотитель, содержащий пористую матрицу из агломератов частиц, содержит: 85 мас. % оксида кальция, 5 мас. % оксида кремния, 10 мас. % каталитического волокнистого углерода.
Полученный поглотитель (15 г.) загружают в проточный адсорбер, сорбционный эксперимент осуществляют при 300 °С. Через сорбент пропускают газовоздушную смесь с содержанием хлороводорода 10 об. % (парциальное давление хлороводорода 10,13 кПа), скорость подачи смеси - 20 л/час.
Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя по хлороводороду, которая составляет 89 мас.%.
Пример 3.
Аналогично примеру 1 готовят поглотитель, при этом смешивают порошки гидроксида кальция (105,7 г.), высокоповерхностного оксида кремния (силикагель КСКГ) (10 г.) и каталитического волокнистого углерода (10 г.) и истирают в шаровой мельнице до среднего размера частиц - 1 мкм. По данным элементного анализа полученный поглотитель содержит: 80 мас. % оксида кальция, 11 мас. % оксида кремния, 9 мас. % каталитического волокнистого углерода.
Полученный поглотитель (15 г.) загружают в проточный адсорбер, сорбционный эксперимент осуществляют при 300 °С. Через сорбент пропускают газовоздушную смесь с содержанием хлороводорода 10 об. % (парциальное давление хлороводорода 10,13 кПа), скорость подачи смеси - 20 л/час.
Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя по хлороводороду, которая составляет 74 мас. %.
Пример 4.
Аналогично примеру 1 готовят поглотитель, при этом смешивают порошки гидроксида кальция (92,5 г.), высокоповерхностного оксида кремния (силикагель КСКГ) (10 г.) и каталитического волокнистого углерода (20 г.) и истирают в шаровой мельнице до среднего размера частиц - 1 мкм. Полученный поглотитель содержит: 70 мас. % оксида кальция, 10 мас. % оксида кремния, 20 мас. % каталитического волокнистого углерода.
Полученный поглотитель (15 г.) загружают в проточный адсорбер, сорбционный эксперимент осуществляют при 300 °С. Через сорбент пропускают газовоздушную смесь с содержанием хлороводорода 10 об. % (парциальное давление хлороводорода 10,13 кПа), скорость подачи смеси - 20 л/час.
Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя по хлороводороду, которая составляет 67 мас.%.
Пример 5.
Поглотитель (15 г.), полученный по примеру 2, загружают в проточный адсорбер, сорбционный эксперимент осуществляют при 300 °С. На сорбент подают газовоздушную смесь с парциальным давлением хлороводорода 10 Па, скорость подачи смеси - 20 л/час. Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя по хлороводороду, которая составляет 68 мас. %.
Пример 6.
Поглотитель (15 г.), полученный по примеру 2, загружают в проточный адсорбер, сорбционный эксперимент осуществляют при 300 °С. Через сорбент пропускают газовоздушную смесь с парциальным давлением хлороводорода 25 кПа, скорость подачи смеси - 20 л/час. Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя по хлороводороду, которая составляет 93 мас. %.
Пример 7 (сравнительный).
В качестве образца сравнения используют гранулированный коммерческий поглотитель кислых газов Loflosorb, содержащий 75-80 мас. % гидроксида кальция. Гранулы Loflosorb имеют форму сферы с диаметром 3,5 мм, удельная поверхность Loflosrb составляет 39 м2/г. Сорбционный эксперимент осуществляют аналогично примеру 2 при 300 °С и парциальном давлении HCl в смеси 10,13 кПа. Аналогично примеру 1 определяют сорбционную емкость поглотителя. Сорбционная динамическая емкость Loflosorb составляет 62 мас. %.
Пример 8 (сравнительный).
В качестве образцов сравнения используют прокаленный при 900 °С гранулированный мрамор. Образцы испытывают в проточном адсорбере, сорбционный эксперимент осуществляют аналогично примеру 1 при температурах 150, 300 и 550 °С и парциальном давлении HCl в смеси 10,13 кПа. Сорбционная динамическая емкость по HCl прокаленного мрамора при 150, 300 и 550 °С составляет 10, 23 и 15 мас. %, соответственно.
Claims (7)
1. Способ приготовления поглотителя хлороводорода из газовых смесей, включающий стадии, на которых:
- смешивают и измельчают до среднего размера частиц 1 мкм гидроксид кальция с высокоповерхностным порошком оксида кремния и каталитического волокнистого углерода,
- к полученной смеси добавляют водный раствор полиэтиленоксида и перемешивают до образования пасты, при этом концентрация полиэтиленоксида в водном растворе составляет 2 мас. %,
- полученную пасту гранулируют путем экструзионного формования,
- гранулы высушивают при температуре 120 °С в течение 4 часов и прокаливают в течение 2 часов при 500 °С в атмосфере азота или аргона с получением поглотителя, содержащего пористую матрицу из агломератов частиц оксида кремния, волокнистого углерода и оксида кальция.
2. Способ по п.1, заключающийся в том, что каталитический волокнистый углерод представляет собой трехмерную ажурную структуру на основе многослойных углеродных нанотрубок с плотностью менее 100 мг/см3.
3. Способ по п.1, заключающийся в том, что соотношение компонентов составляет, мас. %: гидроксид кальция 75,5-95,4; высокоповерхностный порошок оксида кремния 8,2-0,8; каталитический волокнистый углерод 16,3-3,8.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807840C1 true RU2807840C1 (ru) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3708039A1 (de) * | 1987-03-12 | 1988-10-06 | Hoelter Heinz | Chemisorptionsmittel zur trockenen entschwefelung |
| JPH0882411A (ja) * | 1994-09-14 | 1996-03-26 | Okura Ind Co Ltd | 焼却炉中の塩化水素除去法ならびに塩化水素吸収剤 |
| RU2135269C1 (ru) * | 1994-01-20 | 1999-08-27 | Солвей (Сосьете Аноним) | Реактивная композиция и способ очистки газа, содержащего хлороводород |
| JPH11276883A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Meidensha Corp | 塩化水素吸着剤とその製造・再生方法及び塩化水素除去方法 |
| KR20000050482A (ko) * | 1999-01-11 | 2000-08-05 | 윤종용 | 칼슘화합물을 이용한 유해가스 정화방법 |
| RU2171138C1 (ru) * | 2000-10-02 | 2001-07-27 | Новичков Сергей Борисович | Адсорбент для очистки отходящих газов |
| RU2342982C2 (ru) * | 2007-01-25 | 2009-01-10 | ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" | Смешанный неорганический химический поглотитель |
| RU2519366C2 (ru) * | 2012-06-01 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" (ОАО "АЗКиОС") | Поглотитель хлористого водорода |
| RU2630551C2 (ru) * | 2013-03-28 | 2017-09-11 | Фельс-Верке Гмбх | Гранулят для абсорбции вредных газов и способ его получения |
| RU2757115C1 (ru) * | 2021-03-01 | 2021-10-11 | Яков Абраммерович Гольдштейн | Способ получения сорбента для очистки отходящих газов |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3708039A1 (de) * | 1987-03-12 | 1988-10-06 | Hoelter Heinz | Chemisorptionsmittel zur trockenen entschwefelung |
| RU2135269C1 (ru) * | 1994-01-20 | 1999-08-27 | Солвей (Сосьете Аноним) | Реактивная композиция и способ очистки газа, содержащего хлороводород |
| JPH0882411A (ja) * | 1994-09-14 | 1996-03-26 | Okura Ind Co Ltd | 焼却炉中の塩化水素除去法ならびに塩化水素吸収剤 |
| JPH11276883A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Meidensha Corp | 塩化水素吸着剤とその製造・再生方法及び塩化水素除去方法 |
| KR20000050482A (ko) * | 1999-01-11 | 2000-08-05 | 윤종용 | 칼슘화합물을 이용한 유해가스 정화방법 |
| RU2171138C1 (ru) * | 2000-10-02 | 2001-07-27 | Новичков Сергей Борисович | Адсорбент для очистки отходящих газов |
| RU2342982C2 (ru) * | 2007-01-25 | 2009-01-10 | ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" | Смешанный неорганический химический поглотитель |
| RU2519366C2 (ru) * | 2012-06-01 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" (ОАО "АЗКиОС") | Поглотитель хлористого водорода |
| RU2630551C2 (ru) * | 2013-03-28 | 2017-09-11 | Фельс-Верке Гмбх | Гранулят для абсорбции вредных газов и способ его получения |
| RU2757115C1 (ru) * | 2021-03-01 | 2021-10-11 | Яков Абраммерович Гольдштейн | Способ получения сорбента для очистки отходящих газов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101043702B1 (ko) | 유체 스트림으로부터 산 가스를 제거하기 위한 스캐빈저 | |
| CN1081936A (zh) | 一种除去氯化氢的吸附剂 | |
| PL180120B1 (pl) | Sposób usuwania siarkowodoru z plynnego strumienia gazu PL PL | |
| KR101680610B1 (ko) | 산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법 | |
| US9987625B2 (en) | Desulfurization agent | |
| KR101111036B1 (ko) | 포스겐 제조 방법 및 시스템 | |
| JP5259090B2 (ja) | 塩化物の除去方法及び塩化物吸収剤 | |
| EP0530319A1 (en) | ACID ADORBENTS CONTAINING ALUMINA AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. | |
| WO2000044466A2 (en) | Hc1 adsorbent, method of making same and process for removing hc1 from fluids | |
| RU2807840C1 (ru) | Способ приготовления поглотителя хлороводорода из газовых смесей | |
| JP3781871B2 (ja) | 塩化物吸収剤 | |
| RU2804129C1 (ru) | Поглотитель хлороводорода и способ очистки газовых смесей | |
| EP0810278B1 (en) | Process for eliminating mercury from liquid hydrocarbons | |
| JPH09225296A (ja) | 固体塩化物吸収剤 | |
| EP4215483A1 (en) | Carbonaceous material and method for producing same, and fluorine-containing organic compound removing material, water purification filter, and water purifier | |
| Bringle et al. | Sorption of humic acid from aqueous solutions by lanthana-alumina mixed oxide pillared bentonite | |
| JP4429423B2 (ja) | 塩素化合物除去剤及びそれを用いる炭化水素流体中の塩素化合物の除去方法 | |
| EP3334691B1 (en) | Composition and process for removing chlorides from a gaseous stream | |
| RU2205064C1 (ru) | Адсорбент для очистки газов и жидкостей от галогенсодержащих соединений и способ его приготовления | |
| SK3202002A3 (en) | Guard bed containing lead compounds upstream of a bed of copper-containing catalyst to prevent its contamination by chlorine and sulphur contaminants | |
| WO2024135611A1 (ja) | 炭化水素プロセス流処理用のハロゲン吸着剤 | |
| RU2519366C2 (ru) | Поглотитель хлористого водорода | |
| JP2007190503A (ja) | 固体塩化物吸収剤 | |
| JP2000017273A (ja) | 水銀の除去方法 | |
| JP2023141734A (ja) | 塩素化合物吸着剤 |