Патент ссср 222340
» . .;" » .» (у г -„, С«с»
О П И С А Н И Е 222340
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистическиг, Республик
Зависимое от авт. свидетельства М
Кл. 12k, 1/12
Заявлено 09.1V 1966 (№ 1068330/23-26) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 22.V11.1968. Бюллетень ¹ 23
Дата опубликования описания 11.XI I.1969
МПК С 01с
УДК 546.171:66.074.34 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АММИАКА И АМИНОВ
ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Известны способы поглощения аммиака и аминов катионитами, причем используется водородная форма катионитов. Недостатком этого способа является небольшая динамическая емкость сорбента, а также сложность приготовления и особенно регенерации его.
Предлагаемый способ позволяет осуществить эффективную сорбцию аммиака или аминов при весьма простой регенерации сорбента.
Для этого аммиак илн амины поглощает из газовых смесей катионит, например, КУ-2 в цинковой или в магниевой форме. Поглощение происходит в результате реакции:
RaZ + 4NH — R Zn (ХНс) 4
К2Мд + 2NHa — > К Mg(NHa) g
Динамическая активность катпонита КУ-2 (в слоях длиной 3 — 10 см) составляет для
Zn-формы 7,5 — 8 ммол NH3 на 1 г сухого катионита (около 5 ммол на 1 см загрузки), для Mg-формы около 3 ммоль МН» на 1 г сухого катионита (около 2 ммоль на 1 см загрузки). Динамическая емкость незначительно зависит от скорости газа и от концентрации аммиака или амина в нем.
Основной особенностью цинковой и магниевой форм катионита является возможность эффективной регенерации этих форм путем промывки водой. При пропускании воды через отработанный (насыщенный аммиаком или амином) слой катионита в Zn- или Mg-форме сорбпрованный аммиак или амин вымывается, тогда как связанный со смолой катион остается:
RaZn(rNH>) +хНвО >RqZn+4NH 5 КвМд(ХН ) в+уН О вЂ” КвМд+2NH OH (раствор) Многократное повторение циклов сорбция— десорбция на одних и тех же загрузках катионита показало полную воспроизводимость ре10 зультатов. Различия Zn- и Мд-форм катионита заключаются в следующом. Zn-форма обладает в 2,5 раза большей удель15 ной динамической активностью, чем Мд-форма. Однако для полной десорбции аммиака с Zn-формы требуется пропускание через 1 кг ионита 300 — 400 .г воды, тогда как полная регенерация Мд-формы достигается при пропус20 канин 15 — 20 .г воды через 1 кг ионита. Соответственно в первом случае получаются растворы со средней концентрацией аммиака 0,3— 0,4 г/.г NHg (0,02 N), а во втором 3 г/л КН, (0,2 Дт). 25 Практически, однчко, нет необходимости в полной десорбции аммиака из ионита, так как небольшая часть аммиака не препятствует использованию ионита для сорбции в следующем цикле процесса. Для регенерации ионита 30 на 70 — 80% достаточно в три-четыре раза 222340 Составитель Леонтьева Редактор Л. Новожилова Техред Л. Я, Левина Корректор Г. С. Мухина Заказ 3221/13 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 3 меньшее количество воды, чем необходимое для полной регенерации. При этом получаются более концентрированные растворы 1 г/л NH3 для Zn-формы и до 10 г/л NH3 для Mg-формы катионита. Предлагаемый способ поглощения аммиака и аминов из газовых смесей может быть использован как в целях санитарно-химической защиты (очистка воздуха), так и для извлечения аммиака и аминов из газов, например коксового газа, с целью утилизации этих ценных веществ. В последнем случае целесообразно использовать Mg-форму катионита, позволяющую получать более концентрированные растворы аммиака при регенерации ионита. Переработка этих растворов для получения аммиака или аминов в концентрированном или чистом виде может проводиться известными методами, например путем дистилляции или экстракции. После отгонки (или экстрагирования) аммиака или амина вода, содержащая некоторый остаток NH3 или амина, может быть возвращена .на регенерацию ионита. Дело в том, что если для регенерации используется техническая вода, то содержащиеся в воде катионы постепенно вытесняют ионы Zn>+ или М@в+ из ионита, уменьшая его емкость; для восстановления емкости ионита при этом требуется периодическое донасыщение этими ионами. Использование дистиллированной (или деионизированной) воды практически исключает обеднение катионита ионами Zn>+ или М1та+, но сравнительно дорого. Поэтому наиболее экономичной схемой является обращение воды в цикле регенерации ионита— отгонка аммиака (амина). Пример 1. В колонку, помещали 100 г (в пересчете на сухую смолу) катионита КУ-2 (6 — 8 /о дивинилбензола) .в Zn-форме, приготовленной путем пропускания 5%-ного раствора ZnC1 через катионит в Н-форме до выравнивания рН исходного раствора и фильтрата. Катионит содержал около 0,5 г НвО на 1 г сухой смолы. Высота слоя катионита — 10 см, диаметр колонки — 4,5 см. Через катионит пропускали аммиачно-воздушную смесь, содержащую 10 мг/л NH3 (0,6 ммоль/л) и 15 мг/л НаО (относительная влажность 70 /о), с тем5 35 пературой 22 — 23 С. Объемная скорость газа составляла 30 — 35 л/мин, линейная скорость 0,3 м/сек. До проскока аммиака, определяемого при помощи газоанализатора УГ-1 с чувствительностью 0,004 мг/л, было пропущено 1320 л газа и поглощено 13,1 г ХНз (0,77 моль), т. е. 7,7 мм оль на 1 г сухого ионита. Регенерацию проводили пропусканием дистиллированной воды через колонку с ионитом. Всего было пропущено 40 л воды со скоростью 0,5 л/мин и десорбировано 12,9 г NH3. В первых 10 фильтрата содержалось 9,5 г NH3, т. е. )70% общего количества аммиака, .находящегося в ионите. Содержание Zn в фильтрате:составляло 0,01 г/л, т. е. всего десорбировано около 2% Zn, находящегося в ионите. При трехкратном повторении циклов сорбция — регенерация с этой же загрузкой ионита при тех же условиях получены вполне аналогичные результаты (поглощено до проскока 12,4 — 13,2 г NH3, десорбировано 12,4 — 13,0 г NH3, содер жанне Zn в фильтрате 0,005 — 0,01 г/л). Пример 2. В колонку помещали 100 г (в пересчете на сухую смолу) катионита КУ-2 в Mg-форме, приготовленной путем пропускания 5 /о-ного раствора MgC1> через катионит в Н-форме. Влажность ионита, объем слоя, состав, температура и скорость газа были такими же, как в примере 1. До проскока аммиака было пропущено 480 л газа и поглощено 4,8 г NH3 (0,28 моль), т. е. 2,8 ммоль NH3 на 1 г сухого ионита. Регенерацию проводили дистиллированной водой. Всего было пропущено 2 л воды со скоростью 0,2 л/мин и десорбировано 48 г NH . Содержание Mg в фильтрате 0,005 г/л, т. е. десорбировано 0,2% Mg, находящегося в ионите. Предмет изобретен ия Способ извлечения аммиака и аминов из газовых смесей путем сорбции катионитом с последующей регенерацией его, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения, в качестве катионита применяют катионит в цинковой или магниевой форме. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию катионита осуществляют водой.
