Способ получения сорбента-катализатора

 

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано в средствах очистки воздуха от токсичных примесей (средствах защиты органов дыхания, промышленных адсорберах и т.д.). Предложен способ получения сорбента катализатора, включающий пропитку активного угля раствором каталитических добавок с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора берут аммиачный раствор, содержащий 8 - 16 мас.% углекислоты, 10 - 25 мас.% купраната меди, 2,0 - 5,0 мас.% хрома при соотношении уголь - пропиточный раствор 1 : 0,5 - 0,9 и термообработку проводят в печи "кипящего слоя" при 155 - 190^oC. Способ позволяет повысить динамическую активность сорбента-катализатора по плохосорбирующимся веществам типа хлорциана.

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано в средствах очистки воздуха от токсичных примесей (средствах защиты органов дыхания, промышленных адсорберах и т.д.).

Известен способ получения катализатора, содержащего хромит меди, заключающийся в том, что пористый неорганический носитель пропитывают солью меди и соединением хрома, высушивают, а затем нагревают в течение 0,1 20 ч при 250 500^oC [1] Недостатками известного способа являются низкая стабильность и резкое ухудшение свойств катализатора при работе в небольших слоях, что не позволяет использовать его в средствах защиты органов дыхания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения сорбента-катализатора путем пропитки частиц активного угля раствором каталитических добавок меди (5 20 мас.), серебра (0,03 0,1 мас. ) и триэтилендиамина (1 7,5 мас.) при соотношении уголь - пропиточный раствор 1 1,0 1,5 и термообработки при 105^oC [2] Недостатком прототипа является низкая динамическая активность по плохосорбирующимся веществам (хлорциан, синильная кислота и т.п.).

Целью изобретения является повышение динамической активности сорбента-катализатора по плохосорбирующимся веществам типа хлорциана.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку активного угля раствором каталитических добавок с последующей термообработкой, причем в качестве пропиточного раствора берут аммиачный раствор, содержащий, мас. углекислота 8 16; купранат меди 10 25; хром 2,0 5,0 при соотношении уголь пропиточный раствор 1 0,5 0,9 и термообработку проводят в печи "кипящего слоя" при 155 190^oC.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения сорбента-катализатора путем пропитки аммиачным раствором, содержащим углекислоту в количестве 8 16 мас. 10 25 мас. купраната меди; 2,0 5,0 мас. хрома при соотношении уголь пропиточный раствор 1 0,5 -0,9, и термообработки в печи "кипящего слоя" при 155 190^oC.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Поглощение плохосорбирующихся веществ типа хлорциана происходит за счет их разложения каталитическими добавками, наносимыми на поверхность угля. Активность катализатора по токсичным примесям определяется химическим составом образующихся комплексов и их формой. Известно, что наибольшей активностью обладают добавки в аморфной форме, а катализаторами разложения хлорциана являются хроматы меди и хроматы медь аммония - nCuCrO₄·mNH₃·pH₂O. Для получения требуемой формы и состава комплексов необходимо подобрать пропиточный раствор со строго заданными реагентами, исключающими образование восстановительной среды, а также обеспечить оптимальное соотношение компонентов и условия сушки, которые благоприятствуют формированию активных комплексов на поверхности угля.

В результате многочисленных экспериментов удалось подобрать состав пропиточного раствора, соотношение активный уголь-раствор и оптимизировать условия термообработки.

Способ осуществляют следующим образом. В отдельном реакторе с подогревом готовят пропиточный раствор. Берут 60 100 л карбонизованной аммиачной воды (ТУ 113-03-27-87-90), содержащей 10 20 мас. аммиака и 8 16 мас. углекислоты. Затем небольшими порциями загружают 12 25 кг купраната меди CuCO₃·Cu(OH)₂ и растворяют его при 40 50^oC. После растворения купраната меди в реактор засыпают 4 10 кг хромового ангидрида или 5,7 14,2 кг бихромата калия, раствор подогревают до 50 70^oC и перемешивают 30 60 мин.

Берут активный уголь с размером гранул (зерен) от 0,1 до 4,0 мм, суммарным объемом пор 0,70 1,0 см³/г и помещают его в пропиточный аппарат, затем включают перемешивание и подают раствор в соотношении 0,5 0,9 кг раствора на 1 кг угля. При дозировании раствора через объемный мерник учитывают плотность раствора. Затем перемешивают пропитанный уголь в течение 5 30 мин и выгружают в приемный бункер печи "Кипящего слоя". Затем проводят сушку газовоздушной смесью при 155 190^oC. Скорость подачи пропитанного угля 500 900 кг/ч, выход готового продукта 95 98% Полученный сорбент-катализатор обладает высокой динамической активностью по хлорциану и стабилен в процессе хранения.

Пример 1. Берут 1 кг активного угля АГ-5 с суммарной пористостью 0,85 см³/г и размером гранул 0,5 1,5 мм, помещают его в пропиточный аппарат. Готовят раствор следующим образом: в 325 см³ карбонизованной аммиачной воды, содержащей 16 мас. углекислоты, растворяют последовательно 125 г купраната меди и 50 г хромового ангидрида при перемешивании в течение 40 мин и нагревании до 60^oC. Затем в пропиточный аппарат подают 500 г приготовленного раствора, перемешивают 10 мин и выгружают в бункер перед печью "кипящего слоя". Далее сушат пропитанный уголь в печи "кипящего слоя" при 190^oC до удаления влаги. Полученный сорбент-катализатор выгружают, охлаждают и проводят оценку динамической активности по хлорциану.

Определение динамической активности по хлорциану проводят на динамическом приборе. Условия испытаний катализаторов следующие: Концентрация паров хлорциана 5 мг/л Высота слоя сорбента-катализатора 3,5 см Удельный объемный расход паровоздушной смеси 0,5 л/мин·см² Относительная влажность воздуха 50% Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 46 мин.

Пример 2. Берут 1 кг активного угля АГ-8 с суммарным объемом пор 0,82 см³/г и размером зерен 0,5 1,5 мм.

Готовят пропиточный раствор следующим образом: в 792 мл карбонизованной аммиачной воды, содержащей 8% углекислоты, растворяют 90 г купраната меди и 18 г хромового ангидрида при перемешивании в течение 40 мин и нагревании до 70^oC. Затем подают в пропиточный аппарат уголь и раствор в соотношении на 1 кг угля 900 г приготовленного раствора, перемешивают 10 мин и далее как в примере 1 проводят сушку и выгрузку.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 41 мин.

Пример 3. Берут активный уголь АД-4 с суммарным объемом пор 0,86 см³/г и размером зерен 0,5 1,5 мм.

Далее как в примере 1 за исключением того, что сушку проводят при 155^oC.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 38 мин.

Пример 4. Берут 1 кг активного угля АГ-5 с суммарным объемом пор 0,98 см³/г и размером гранул 0,5 1,5 мм.

Далее как в примере 2 за исключением того, что сушку проводят при 155^oC.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 43 мин.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение динамической активности по плохосорбирующимся веществам типа хлорциана, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного решения.

Формула изобретения

Способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку активного угля раствором каталитических добавок с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора берут аммиачный раствор, содержащий 8 16 мас. углекислоты, 10 25 мас. купраната меди, 2 5 мас. хрома при соотношении уголь пропиточный раствор 1 0,5 0,9 и термообработку проводят в печи "кипящего слоя" при 155 190^oС.