Способ получения сорбента

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2339444:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" (RU)

Изобретение относится к способам получения сорбентов для улавливания газообразных фторидов: фторида водорода, гексафторидов молибдена, вольфрама, рения, урана и др. Способ получения сорбента включает приготовление шихты из фторидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и порообразователя, формование гранул, их сушку при температуре 60-150°С и спекание при температуре 350-550°С, при этом в качестве порообразователя используют карбонат аммония в количестве 15÷50% от массы фторидов. Изобретение позволяет уменьшить коррозионное воздействия компонентов шихты на материалы оборудования и ликвидировать забивки оборудования фторидом аммония. Полученные гранулы циклически устойчивы, имеют приемлемые удельную поверхность и механическую прочность. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к способам получения сорбентов для улавливания газообразных фторидов.

Для извлечения из газовых потоков летучих фторидов - фторида водорода, гексафторидов молибдена, вольфрама, рения, урана и др. - обычно используют сорбенты на основе фторидов щелочных (натрия, лития), щелочноземельных (кальция, бария) и других металлов.

Известен порошкообразный сорбент для извлечения фторида водорода из газов на основе фторидов щелочных металлов (лития, натрия) с добавкой порошка фторида бария в количестве 5,6-35,5% (А.С. №1549581, МПК B01J 20/02, В01D 53/02, опубл. 15.03.90, БИ №1).

Недостатком порошкообразных сорбентов является пыление при загрузке и выгрузке из сорбционной колонны, высокое гидравлическое сопротивление прохождению газового потока, возможность слеживания порошка и т.д. Поэтому стремятся получать сорбент в виде гранул (таблеток), насыпной слой которых легко пропускает газовый поток.

Гранулы должны иметь достаточную механическую прочность, удовлетворительную пористость и величину внутренней поверхности пор, а также циклическую устойчивость, т.е. сохранять физико-химические свойства в циклических процессах сорбции-десорбции.

Известен способ получения гранулированного сорбента на основе фторида натрия и фторида лития, используемого для селективного извлечения фторида водорода из газовых смесей, в котором используется прессование сухих порошков кислых бифторидов натрия или лития в таблетки с последующим их прокаливанием и спеканием при температуре 300-500°С (Галкин Н.П., Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. М.: Атомиздат, 1975, с.70, 89-90, 117). Получаемые гранулы имеют низкую удельную поверхность внутренних пор 1-3 м2/г и низкую циклическую устойчивость.

Известен способ получения сорбента гранулированного фторида натрия из фторида натрия, увлажненного водой, при спекании таблеток (гранул) в области температур 650-930°С (Патент США №3372004, опубл. 1968). Способ включает приготовления шихты на основе фторида натрия, формование таблеток, сушку таблеток и их спекание при температуре 650-930°С, вследствие чего таблетки имеют весьма небольшие пористость - около 10% и удельную поверхность - около 0,1 м2/г.

Известен способ получения гранулированного сорбента на основе фторида лития, согласно которому при подготовке шихты во фторид лития добавляют фториды калия или магния или аммония, шихту увлажняют до 5-7%-ного содержания воды и формуют в гранулы, которые спекают при температуре 250-500°С и обрабатывают фтористо-водородной кислотой (Патент РФ №2211726, МПК B01J 20/02, B01D 53/68, опубл. 10.09.2003). Сорбент применяют для извлечения фторида водорода из газов.

Добавку фторида магния или кальция вводят в шихту для упрочнения гранул сорбента путем создания «скелета» структуры гранул из неактивных в процессе сорбции добавок. Добавку фторида аммония применяют для образования пор в структуре гранул сорбента, образующихся при нагревании шихты в результате выделения газов (аммиака и фтористого водорода) при разложении фторида аммония. Способ позволяет получать сорбент, содержащий 75-90% фторида лития и имеющий удельную поверхность 3,8-8,5 м2/г. Этот способ выбран за прототип.

Способ имеет следующие недостатки. Фторид водорода, образовавшийся при разложении фторида аммония, попадая в воздуховоды вентиляции, вызывает интенсивную коррозию материалов воздуховодов. При температурах ниже 140°С происходит рекомбинация из газовых компонентов (аммиака и фторида водорода) фторида аммония, который оседает на поверхности воздуховодов и вызывает их забивку. Далее, будучи веществом гигроскопичным, фторид аммония набирает влагу и образует коррозионно-активные подтеки на поверхности воздуховодов.

Задачей изобретения является разработка способа получения сорбента из неорганических фторидов, обеспечивающего уменьшение коррозионного воздействия компонентов шихты на материалы оборудования и ликвидацию забивок оборудования фторидом аммония.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения сорбента для улавливания летучих фторидов, включающем приготовление шихты из фторидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и порообразователя, формование гранул, их сушку и спекание, в шихту в качестве порообразователя добавляют карбонат аммония.

Карбонат аммония добавляют в количестве 15-50% от массы фторидов.

Сушку гранул ведут при температуре 60-150°С, а спекание - при температуре 350-550°С.

Сорбент получают следующим образом.

В порошок фторида металла, либо в смесь фторидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, представляющих основу сорбента, добавляют 15-50 мас.% карбоната аммония, и полученную смесь тщательно перемешивают. Воду вводят после тщательного перемешивания сухих компонентов. Количество воды определяют экспериментально по качеству прессования, но обычно оно составляет примерно 7%. После формования гранул диаметром 6 мм их подвергают сушке при температуре 60-150°С. При температуре 60°С начинается разложение карбоната аммония, а при 150°С разложение заканчивается по реакции:

Процесс разложения протекает необратимо с образованием большого количества газообразных продуктов, выделение которых в процессе сушки способствует порообразованию в гранулах сорбента. Продукты разложения коррозионно неактивны и обратно в карбонат аммония не рекомбинируют. Продукты разложения удаляются, не оставляя следов в газоходах.

При спекании пористых заготовок гранул в области температур 350-550°С образуются достаточно прочные гранулы.

Ниже приводятся примеры осуществления способа.

Пример 1. В смесь фторидов бария и лития, взятых в соотношении BaF2/LiF=80% /20% добавили порошок карбоната аммония (NH4)2CO3 в количестве 30% от массы фторидов. После тщательного перемешивания сухих компонентов и добавления воды в количестве 7% от сухой массы произвели формование и сушку гранул при температуре 60-150°С в течение 1 часа, а затем спекание гранул при температуре 450°С в течение 2 часов. Пористость полученных гранул составила 50%, прочность - 10 кгс/см2.

Пример 2. Порошок фторида лития смешали с порошком карбоната аммония, при этом карбонат аммония взяли в количестве 40% от массы фторида лития. По описанной в примере 1 технологии получили гранулы сорбента. Пористость полученных гранул составила 60-80%, прочность 10-15 кгс/см2.

Пример 3. Изготовили три партии гранул с различным содержанием в шихте карбоната аммония. Для этого порошок фторида лития смешали с порошком карбоната аммония, взятого от массы фторида лития в количестве 15% (первая партия), 30% (вторая партия) и 50% (третья партия). После тщательного перемешивания сухих компонентов и добавления воды в количестве 7% от сухой массы произвели формование и сушку гранул при температуре 60-150°С в течение 1 часа, а затем спекание гранул при температуре 450°С в течение 2 часов.

Полученные гранулы подвергали многократным испытаниям в циклах «сорбция-десорбция» фторида водорода, после которых часть гранул поступала на исследование их физико-химических характеристик. Пористость определялась пикнометрическим методом, удельная поверхность - методом Брунауэра-Эммета-Теллера (метод БЭТ), механическая прочность - в соответствии с ГОСТ 21560.2-82.

Результаты исследований свойств гранул сорбентов приведены в таблице.

Таблица
№ партии Пористость, % Удельная поверхность, м2Механическая прочность, кгс/см2
исходнаяпосле 1-го циклаисходнаяпосле 1-го циклапосле 3-го циклапосле 5-го цикла исходнаяпосле 3-го циклапосле 5-го цикла
1 48,064,01,629,8810,7117,516,213,214,7
2 58,776,01,0111,615,0416,915,614,314,0
3 64,976,00,7813,617,318,0311,311,312,7

Как видно из таблицы, гранулы, полученные по предложенной технологии, циклически устойчивы. С увеличением циклов «сорбция-десорбция» удельная поверхность гранул, доступная сорбату, увеличивается и стабилизируется за счет раскрытия внутренних пор, а механическая прочность гранул практически неизменна.

Статическая емкость полученных сорбентов составила 0,6 моль HF/моль LiF, что соответствует 85% от теоретически возможной емкости порошкообразного фторида лития (0,77 моль HF/моль LiF).

Добавка карбоната аммония в шихту в количестве, меньшем 15 мас.%, не обеспечивала требуемую пористость получаемых гранул (меньше 40%), а добавка в количестве, превышающем 50 мас.%, не обеспечивала необходимую прочность гранул.

Заявляемый способ получения сорбента по сравнению со способом-прототипом позволяет уменьшить коррозионное воздействия компонентов шихты на материалы оборудования и ликвидировать забивки оборудования фторидом аммония.

1. Способ получения сорбента для улавливания летучих фторидов, включающий приготовление шихты смешением сухих компонентов, включающих фториды щелочных и/или щелочноземельных металлов и порообразователь, формование увлажненной шихты в гранулы, их сушку и спекание, отличающийся тем, что порообразователь карбонат аммония вводят в шихту в количестве 15÷50% от массы фторидов.

2 Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку гранул ведут при температуре 60-150°С, а спекание - при температуре 350-550°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения пористых углеродных материалов. .

Изобретение относится к сорбционно-фильтрующим материалам, используемым в средствах защиты для очистки воздуха от газов, паров и аэрозолей. .
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или в фильтрующих средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.

Изобретение относится к получению углеродных сорбентов. .
Изобретение относится к получению пористых углеродных материалов с высокой удельной поверхностью и развитой микропористостью, которые могут найти применение в качестве адсорбентов и пористых углеродных носителей для катализаторов.

Изобретение относится к способу проведения сорбции и десорбции паров органических соединений, в частности к процессам сорбции и десорбции с помощью углеродных сорбентов, содержащих фуллерены, с использованием при этом воздействия светового, ультрафиолетового или рентгеновского излучения.
Изобретение относится к области пористых материалов, адсорбентов медицинского назначения, носителей ферментов, клеток, лекарственных препаратов, биологически активных веществ Берут углеродминеральный сорбент, которому придают наряду с его детоксицирующими свойствами специфические гепатопротекторные свойства путем нежесткого модифицирования сорбента полисахаридом растительного происхождения - фукоиданом.

Изобретение относится к фильтрам для обработки воды, преимущественно для удаления бактерий и вирусов. .

Изобретение относится к технологии получения ультрадисперсных углеродсодержащих сорбентов. .

Изобретение относится к способу и установке для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером. .
Изобретение относится к технологии переработки неорганических веществ и может использоваться для разделения газовых смесей летучих фторидов. .

Изобретение относится к производствам атомной промышленности и, в частности, к технологии обезвреживания сбросных фторсодержащих газовых смесей разделительного производства.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к очистке отходящих газов процессов получения титана и магния от хлора и хлорида водорода. .

Изобретение относится к области обработки радиоактивных газообразных отходов. .

Изобретение относится к способу регенерации и выделения оксифторидов серы из газовых смесей. .

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при переработке лопаритовых, цирконовых, ильменитовых и рутиловых концентратов хлорным способом.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано, в частности, в титано-магниевом производстве для попутного получения дополнительной товарной продукции - растворов хлорида кальция на основе утилизации жидких и газообразных отходов производства, образующихся при производстве магния и титана, в частности на стадиях: обезвоживания карналлита, электролиза хлорида магния и хлорирования титаносодержащих шлаков.

Изобретение относится к способу удаления, уменьшения и/или устранения галогенсодержащих соединений, в частности хлорированных соединений, содержащихся в газе или в жидкости, в котором вводят во взаимодействие газ или жидкость с композицией, полученной путем осаждения на оксид алюминия по меньшей мере одного соединения, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из щелочных металлов, с последующим кальцинированием оксида алюминия при температуре по меньшей мере 600oС.

Изобретение относится к способам удаления галоидных соединений из газов или жидкостей. .

Изобретение относится к синтезу гранулированных химических поглотителей для улавливания фторсодержащих газов
Наверх