Сорбент для извлечения фторида водорода из газов и способ его получения

 

Изобретение относится к сорбентам для извлечения фторида водорода из газовых смесей и способам его получения и может быть использовано для улавливания фторида водорода из сбросных газов или для очистки газообразных фторидов металлов (гексафторидов урана, вольфрама, молибдена, серы, селена, теллура и др.) от фторида водорода. Способ получения сорбента включает смешение фторида лития и добавки, в качестве добавки используют фториды кальция, или магния, или аммония, смесь фторидов увлажняют и формуют в гранулы, гранулы спекают при температуре 250-500^oС, обрабатывают жидким фторидом водорода или раствором фтористоводородной кислоты с концентрацией более 30 мас.% и подвергают температурной обработке с получением сорбента, содержащего 75-90 мас. % LiF и 10-25 мас.% CaF₂ или MgF₂. Полученный сорбент на основе фторида лития в форме гранул удобен в эксплуатации, выдерживает много кратные циклы сорбции-десорбции и позволяет эффективно улавливать фторид водорода из газов. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к сорбентам для извлечения фторида водорода из газовых смесей и способам его получения и может быть использовано для улавливания фторида водорода из сбросных газов или для очистки газообразных фторидов металлов (гексафторидов урана, вольфрама, молибдена, серы, селена, теллура и др.) от фторида водорода.

Известно применение для извлечения фторида водорода из газов порошкообразного фторида лития (Галкин Н.П., Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. - М.: Атомиздат, 1975, с. 69). Недостатком порошкообразных сорбентов является пыление при загрузке и выгрузке из колонны, слеживаемость и комкование порошка в процессе сорбции, приводящие к каналообразованию в слое сорбента, что уменьшает поверхность контакта газ - твердое.

Известен порошкообразный сорбент для извлечения фторида водорода из газов на основе фторидов щелочных металлов (лития или натрия) с добавкой порошка фторида бария в количестве 5,6-35,5 об.% (А.c. 1549581, МПК B 01 J 20/02, B 01 D 53/02, опубл. 15.03.90, БИ 10). Добавка фторида бария улучшает эксплуатационные характеристики сорбента, однако сорбент по-прежнему имеет недостатки, присущие порошкообразным сорбентам. Удельная поверхность такого сорбента составляет 1,1-1,3 м²/г.

Сорбент по А. с. 1549581 получают смешением фторида лития или натрия с фторидом бария при заданном соотношении компонентов (прототип способа).

Известен сорбент - фторид лития для улавливания газообразных фторидов, имеющий форму гранул (Галкин Н.П., Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. - М.: Атомиздат, 1975, с.89 и 90). Однако он также имеет низкую удельную поверхность 1-3 м²/г (прототип сорбента).

Задачей изобретения является разработка сорбента для извлечения фторида водорода из газов, удобного в эксплуатации и имеющего высокую удельную поверхность, а также разработка способа его получения.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения сорбента для извлечения фторида водорода из газов, включающем смешение фторида лития и добавки, в качестве добавки используют фториды кальция, или магния, или аммония, смесь фторидов увлажняют и формуют в гранулы, гранулы спекают при температуре 250-500^oС, обрабатывают жидким фторидом водорода или раствором фтористоводородной кислоты с концентрацием более 30 мас.% и подвергают температурной обработке.

Поставленную задачу решают также тем, что сорбент на основе фторида лития в форме гранул содержит добавку фторида кальция или магния, а гранулы имеют удельную поверхность 3,8-8,5 м²/г. Сорбент имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Фторид лития - 90-75 Фторид кальция или магния - 10-25 Сорбент получают следующим образом.

Смесь фторида лития и фторида кальция, или магния, или аммония, содержащую указанные фториды в заданном соотношении, увлажняют до содержания воды 5-7 мас. %. Увлажненную смесь формуют в гранулы путем прессования роторным формователем при давлении прессования 8 МПа. Отформованные таблетки подвергают спеканию в течение заданного времени при температурах 250-500^oС. Получают гранулы со следующими характеристиками (см. таблицу 1). Статическую прочность определяли по ГОСТ 21560.2-82, удельную поверхность определяли по ГОСТ 28794-90.

Как видно из таблицы 1, при температуре спекания 250-500^oC и с использованием указанных добавок в смеси получают гранулы, имеющие статическую прочность 40-96 кгс/см², пригодные для дальнейшей обработки с целью повышения удельной поверхности. Полученные после спекания гранулы обрабатывают жидким фторидом водорода или раствором фтористоводородной кислоты с концентрацией 30-95 мас.% в течение заданного времени, после чего гранулы подвергают температурной обработке при температуре 200-250^oC. В таблице 2 приведены характеристики сорбентов после обработки гранул, полученных в опытах 1а, 1г, 2а, 2г, 3а, 4г, 5а, 6г, жидким фторидом водорода или раствором HF с концентрацией 30-95 мас.%.

Как видно из таблицы 2, полученные гранулы имеют удельную поверхность 3,8-8,5 м²/г, обеспечивающую эффективное улавливание фторида водорода из газов, при этом статическая прочность сорбента позволяет его использовать в циклах сорбции-десорбции многократно.

Пример Приготовленный сорбент состава 90% LiF-10% CaF₂, имеющий удельную поверхность 8,5 м²/г и и статическую прочность 51 кгс/см², загружают в вертикальную никелевую колонку диаметром 50 мм и высотой слоя 200 мм. Газовую смесь, содержащую 90 об. % азота и 10 об.% фторида водорода пропускают со скоростью 2 мл/мин через колонку с сорбентом в течение заданного времени. После проведения процесса сорбции проводят десорбцию фторида водорода. Циклы сорбции - десорбции повторяют многократно. В процессе испытаний определяют степень извлечения фторида водорода из газовой смеси, емкость сорбента по фториду водорода и количество осыпи (фракции менее 1 мм). Результаты испытаний сорбента приведены в таблице 3.

Таким образом, сорбент, имеющий заявляемые характеристики и полученный заявляемым способом, удобен в эксплуатации, выдерживают многократные циклы сорбции-десорбции и позволяет эффективно улавливать фторид водорода из газов.

Формула изобретения

1. Способ получения сорбента для извлечения фторида водорода из газов, включающий смешение фторида лития и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используют фторид кальция, или фторид магния, или фторид аммония, смесь фторидов увлажняют и формуют в гранулы, гранулы спекают при температуре 250-500^oС, обрабатывают жидким фторидом водорода или раствором фтористоводородной кислоты с концентрацией более 30 мас. % и подвергают температурной обработке.

2. Сорбент для извлечения фторида водорода из газов на основе фторида лития в форме гранул, отличающийся тем, что он содержит добавку фторида кальция или фторида магния, а гранулы имеют удельную поверхность 3,8-8,5 м²/г.

3. Сорбент по п. 2, отличающийся тем, что компоненты имеют следующее соотношение, мас. %: фторид лития 90-75, фторид кальция или магния 10-25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5