Способ получения формованного сорбента

Изобретение относится к способам получения формованного сорбента. Порошкообразный кристаллический адсорбент из ряда цеолитов и/или силикагелей смешивают со связующим, в качестве которого используют полимеры фторпроизводных этилена в сухом виде. К полученной смеси добавляют реологическую добавку из ряда кетонов, например ацетон, которая также выполняет роль растворителя связующего. Полученную суспензию перемешивают до получения однородной массы, из которой формуют изделие. Сырое изделие подвергают термообработке для удаление реологической добавки. Изобретение позволяет повысить термическую устойчивость сорбента до 450°С, улучшить кинетические параметры процесса массопереноса сорбата и повысить емкость сорбента в циклах сорбция - десорбция. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к способам получения формованного сорбента.

Использование сорбентов в адсорбционных процессах требует предварительного формования кристаллов сорбента в агломераты различной формы. Существующие методы формования кристаллических сорбентов предполагают использование как неорганических, так и органических связующих и имеют своей целью решение конкретной практической задачи - получение сорбента с заданными характеристиками. При этом получаемый формованный сорбент должен удовлетворять следующим основным требованиям: высокая сорбционная емкость, высокая кинетика массопереноса в циклах сорбции и десорбции, достаточная вибро- и ударопрочность, устойчивость к воздействию перепада температур и агрессивных сред и др. Сорбент должен быть достаточно термостоек для проведения его регенерации. Кроме того, формованный сорбент должен иметь определенные геометрические размеры, определяемые конструкцией адсорбера, в котором он эксплуатируется.

Основной задачей при создании любого формованного сорбента является подбор оптимальной комбинации сорбент - связующее и технологических приемов формования, которые позволили бы получить формованный продукт, удовлетворяющий перечисленным выше требованиям.

Известны способы получения формованных сорбентов, где в качестве связующего используются различные неорганические материалы: глины различных марок, соединения алюминия и кремния, цементы и др. [патент США №4123390, МПК B01J 29/06, 1978 г.; Патент ФРГ 2633598, МПК С01В 33/26, 1978 г.; А.с. СССР №135467, МПК B01D 53/02, 1961 г.; А.с. СССР 169088, МПК B01D 53/02, 1965 г.; А.с. СССР 172722, МПК B01D 53/02, 1965 г.].

Формованные сорбенты, полученные по перечисленным выше изобретениям, хотя и имеют достаточно высокую сорбционную емкость, способны быть регенерированы при высоких температурах без изменения своих сорбционных характеристик и устойчивы к воздействию агрессивных сред, имеют ряд общих недостатков. Например, высокий механический износ при длительной эксплуатации. Зачастую под воздействием перепада температур, гидравлических нагрузок, воздействия сорбируемой и десорбируемой в циклах воды и других явлений происходит разрушение гранул сорбента и образование большого количества мелкодисперсной фракции (пыли). Это приводит не только к блокировке транспортных пор сорбента и, как следствие этого, к уменьшению сорбционной емкости сорбента и значительному снижению кинетических параметров массопереноса в процессах сорбции - десорбции, но и негативно влияет на очищаемые газы, трубопроводы, клапана и другие узлы адсорбционных установок.

Существенно уменьшить процесс пылеобразования в ходе эксплуатации сорбента возможно при использовании в качестве связующего органических полимеров.

Известен способ получения формованного сорбента по патенту ЕПВ №0176083 [МПК B01J 20/18, 1985 г.] с использованием в качестве связующего латекса. Латекс представляет собой суспензию полимерных частиц размером <20 мкм в воде. Полимер может включать ненасыщенные карбоксильные кислоты, акрилы, полиолефины, поливинилхлориды и т.п. Особенность технологии заключается в том, что частицы латекса должны иметь меньший размер, чем частицы цеолита.

Хотя сорбент, полученный по этому способу, практически не образует пыли в циклах сорбция - десорбция, он имеет существенный недостаток - относительно невысокая температурная устойчивость латекса. Это делает затруднительной регенерацию данного сорбента при высоких температурах, особенно если в качестве сорбирующего материала используется цеолит.

Известен способ получения формованного сорбента, заключающийся в смешении сорбента (цеолита), увлажняющего реагента (изопропиловый спирт), растительного стеарина и термоотверждающейся смолы (фенольные, амино полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные и др. смолы), формовании полученной суспензии при давлении и ее термообработке при повышенной температуре либо в вакууме при повышенной температуре в течение длительного времени [патент РФ №2380383, МПК С08К 3/34, 2010 г]. Сорбент, полученный согласно изобретению, имеет достаточно высокую прочность к различным воздействиям и термостойкость, что делает возможным его использование в многочисленных циклах сорбция - десорбция.

Однако данный способ получения формованного сорбента имеет недостатки. Во-первых, довольно существенные энергозатраты, вызванные необходимостью длительной обработки формованного сорбента при повышенных температурах с целью полного удаления добавок, необходимых для придачи смеси пластичности на стадии формования (растительные парафины и изопропиловый спирт) и непосредственно для приобретения сорбентом твердой формы. Во-вторых, сорбент, полученный по этому способу, не обладает разветвленной структурой транспортных пор, что снижает его сорбционную емкость и кинетику процессов массопереноса.

Известен способ получения формованных сорбентов, заключающийся в смешении порошкообразного адсорбента (различные цеолиты, силикагели либо их комбинации) с органическим полимером (полиамид, полиэфирсульфон, полиолефины, полиамидимид, полиэтилентерефталат либо любая их комбинация) и реологической добавкой, выбранной из воскообразных компонентов и/или масел (пчелиный воск, этилен-виниловый спорт, полиолефингликоли и др.) с последующим формованием этой композиции в сырое изделие [патент ЕРВ №1323468, МПК B01J 20/18, 2001 г.]. Перед формованием композиции в сырое изделие ее необходимо нагреть до температуры плавления реологической добавки, после чего производится непосредственно формование либо экструзией, либо инжекционным формованием. Затем из формованного изделия либо термически, либо экстракцией растворителем, либо их комбинацией производится удаление реологической добавки. При этом в случае удаления реологической добавки термической обработкой данная операция производится при температуре 180-220°С в течение от 12 до 24 часов. В случае удаления реологической добавки экстракцией в качестве экстрагирующего растворителя используется вода, C16 спирты, С3-C8 кетоны либо их комбинации. Экстракция происходит при температуре 60-80°С в течение от 12 до 24 часов. При этом в экстрагирующий растворитель обязательно вводят эмульгатор. Затем сырое изделие дополнительно активируют при температуре от 90 до 240°С в течение 1-8 часов.

Однако данный способ получения сорбента довольно сложен в плане технической реализации (например, проведение длительной экстракции реологической добавки в ультразвуковой ванне в среде органического растворителя), длителен, трудоемок и энергоемок. Кроме того, сорбент, полученный данным способом, имеет недостаточно высокую емкость на единицу массы и недостаточно высокую кинетику процессов массопереноса сорбата в циклах сорбция - десорбция. Низкая кинетика десорбции сорбата значительно увеличивает затраты ресурсов при длительной эксплуатации данного сорбента в циклах сорбция - десорбция.

Следует отметить, что сорбент, полученный данным способом, имеет недостаточно высокую температуру деструкции (из представленного в описании к патенту ЕРВ №1323468 на фиг.1 результата термического анализа следует, что деструкция полиамида (органического связующего) начинается при температуре порядка 280°С). Это затрудняет проведение полной регенерации сорбента после цикла сорбции, что, в свою очередь, приводит к снижению сорбционной емкости сорбента, кинетики процесса поглощения сорбата и степени удаления сорбата из газовой фазы в многократных циклах сорбция - десорбция. Представленный способ получения сорбента не позволяет получать сорбционный материал на основе цеолитов для использования в циклах сорбция - десорбция, сохраняющих свои изначально высокие сорбционные характеристики (достаточно полная десорбция воды из большинства сорбентов на основе цеолитов происходит при термической регенерации при температуре не менее 300-350°С в вакууме при остаточном давлении 0,1 мм рт.ст. либо при простой термической регенерации при 400-450°С [Н.В.Кельцев. Основы адсорбционной техники. М.: Химия. 1976. 511 с.]).

Известен способ получения формованных сорбентов по патенту США №7300500 [МПК B01D 53/02, 2007 г.]. Способ заключается в смешении порошкообразного адсорбента (химические адсорбенты представлены оксидами, галогенидами, сульфатами и перхлоратами металлов и т.д., физические адсорбенты представлены активированным углем, цеолитами, оксидами алюминия, титана, бора, силикагелем либо их комбинации и т.д.) с полимерным связующим. В качестве полимерного связующего могут быть использованы политетрафторэтилен, его различные сополимеры, полиолефины и т.д. При этом на стадии смешения адсорбента и полимерного связующего в смесь вводятся вещества, регулирующие кинетику сорбции за счет образования на поверхности гранул исходного порошкообразного адсорбента газопроницаемой пленки различной толщины. В качестве данных веществ используют масла, жиры, различные углеводороды, жирные кислоты и их производные. Возможно использование для данной цели и других веществ, например, циклических органополисилоксанов, изопропилата алюминия и др. Полученную смесь формуют обычными методами. Для облегчения процесса формования в смесь дополнительно вводят реологическую добавку, в качестве которой используют циклический диметилполисилоксан, этанол, гексан и т.п. в количестве от 10 до 100 весовых частей по отношению к весу формуемой смеси. Реологическая добавка удаляется после формования термической обработкой сырого изделия при температуре 200-250°С в течение до 24 часов.

Этот способ менее трудоемок и технологически проще, поскольку исключает стадию удаления реологической добавки методом экстракции. При этом использование в качестве связующего политетрафторэтилена и его различных сополимеров позволяет в некоторой степени улучшить качественные характеристики конечного формованного сорбента. Например, за счет увеличения температуры термической деструкции полимерного связующего расширяются температурные пределы его длительной эксплуатации.

Однако формованный сорбент, полученный этим способом, характеризуется низкой кинетикой поглощения сорбатов, что обусловлено ухудшением условий диффузии молекул сорбата в объем сорбента из-за образования на поверхности гранул исходного порошкообразного адсорбента газопроницаемой пленки различной толщины. Последнее связано с условиями проведения операции смешения компонентов, согласно которым на этой стадии в смесь вводятся вещества, регулирующие кинетику (масла, жиры, различные углеводороды, жирные кислоты и их производные).

Недостаточно высокая кинетика сорбции значительно ограничивает область применения формованных сорбентов, полученных данным способом, поскольку для большинства используемых в различных областях техники адсорбционных процессов необходима высокая кинетика массопереноса сорбата в циклах сорбции и десорбции. Кроме того, при эксплуатации данного сорбента в циклах сорбции и десорбции высока вероятность нарушения его структурных и морфологических параметров. В результате этого обычно происходит выпадение мелкодисперсной фракции исходного порошкообразного сорбента из полимерного связующего (образование пыли), что крайне негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках формованного сорбента.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик формованного сорбента.

Технический результат заключается в повышении кинетики процессов массопереноса сорбата и сорбционной емкости сорбента в циклах сорбция - десорбция.

Технический результат достигается тем, что в способе получения формованного сорбента, включающем смешение порошка адсорбента, в качестве которого используют цеолиты, силикагели либо их комбинации, с полимерным связующим, в качестве которого используют полимеры фторпроизводных этилена, и реологической добавкой, формование полученной композиции в сырое изделие требуемой конфигурации и удаление реологической добавки термической обработкой, в качестве реологической добавки используют растворитель, выбранный из ряда кетонов в количестве 10-20 мл на 1 грамм полимерного связующего.

Содержание в исходной композиции для формования, представляющей собой суспензию, реологической добавки определяет не только реологические свойства суспензии, влияющие на продолжительность и интенсивность ее перемешивания для гомогенизирования, условия и способы ее формования, но и на устойчивость композиции в гомогенном состоянии. Последнее крайне важно для получения однородных по своему составу формованных сорбентов и снижения их дефектности. Кроме того, количество реологической добавки и размер ее молекул оказывает существенное влияние на формирование вторичной пористой структуры формованных сорбентов в процессе ее удаления на стадии сушки, что находится в тесной взаимосвязи с механическими свойствами формованных сорбентов и кинетическими параметрами процессов массопереноса сорбата при их эксплуатации.

Реологическая добавка является порообразователем. При удалении реологической добавки из сырого изделия в процессе сушки образуется множество сквозных транспортных пор диаметром до 10 мкм (вторичная пористая структура формованного сорбента), определяющих кинетику процесса массопереноса сорбата в циклах сорбции и десорбции. Количество реологической добавки, определенное экспериментальным путем, напрямую связано с морфологией вторичной пористой структурой формованного сорбента. Установленное оптимальное количество реологической добавки составляет 10-20 мл на 1 грамм полимерного связующего. При соблюдении этих технологических параметров образующаяся вторичная пористая структура формованного сорбента выполняет функцию так называемого «молекулярного насоса», которая существенно улучшает кинетические параметры массопереноса сорбата.

В качестве реологической добавки могут быть использованы диметилкетон (2-пропанон, ацетон) и метилэтилкетон (2-бутанон), предпочтительно использовать ацетон.

Снижение количества реологической добавки ниже указанного значения не только ухудшает механические и адсорбционные свойства формованного сорбента, но и усложняет процесс его формования вследствие высокой вязкости суспензии. Первое может быть объяснено как уменьшением количества транспортных пор, образующихся при удалении реологической добавки (что вызывает рост диффузионного сопротивления и ведет к снижению кинетики массопереноса сорбата), так и неоднородностью структуры получаемых формованных сорбентов вследствие неравномерного распределения частиц адсорбента в объеме полимерного связующего. Увеличение количества реологической добавки выше указанного значения не приводит к кардинальному улучшению эксплуатационных характеристик формованного сорбента, однако отрицательно сказывается на его себестоимости и оказывает дополнительное негативное воздействие как на обслуживающий персонал, так и на окружающую среду.

Смешение порошка адсорбента и полимерного связующего желательно осуществлять в твердой форме и реологическую добавку вводить в полученную смесь. При этом весовое соотношение адсорбент / полимерное связующее целесообразно поддерживать равным 70-87/30-13.

При содержании связующего в сухом формованном сорбенте меньше 13% снижается его прочность, что может привести к его разрушению при многократном использовании в циклах сорбция - десорбция. Увеличение содержания связующего в сухом формованном сорбенте больше 30% нецелесообразно, так как дальнейшее увеличение связующего не приводит к существенному росту прочности сорбента, однако снижает его сорбционную емкость на единицу массы.

Предпочтительно для приготовления исходной композиции для формования использовать порошкообразный адсорбент с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм.

Использование частиц адсорбента указанного размера обеспечивает получение формованного сорбента с высокими значениями сорбционной емкости за счет доступности всего объема сорбента для диффундирующего газа, т.к. при использовании в качестве связующего фторопласта не происходит блокировки транспортных и внутренних пор сорбента (молекулы связующего на порядок превосходят размер транспортных пор). Этому же способствует то обстоятельство, что при удалении растворителя указанными способом происходит резкое (до 10 раз) увеличение удельной поверхности сорбента, а связующее после удаления растворителя представляет собой прочную газопроницаемую оболочку с размерами окон существенно больших, чем размеры адсорбируемых молекул, что обеспечивает формованному сорбенту высокую кинетику процессов массопереноса в циклах сорбция - десорбция. Это утверждение подтверждает фотографии сегментов полученного формованного сорбента, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа Neon фирмы Carl Zeiss. На фотографии (фиг.1) во фторопластовом связующем четко видно множество сквозных транспортных пор диаметром от 1 до 10 мкм.

Также отчетливо видно, что адсорбент прочно закреплен в матрице, основа матрицы (фторопласт-42) не забивает поры сорбента, позволяя тем самым иметь доступ очищаемого газа ко всему объему сорбента и не вызывая при этом большого диффузионного сопротивления.

Увеличение дисперсности исходного порошка сорбента выше 6 мкм приводит к уменьшению прочности получаемого формованного сорбента (при многократных циклах сорбция - десорбция наблюдается выпадение частиц сорбента из полимерного связующего).

Способ осуществляется следующим образом.

Готовят исходную композицию, для чего порошкообразный кристаллический адсорбент, например цеолит, силикагель или их комбинации, смешивают в сухом виде в обычном смесителе в необходимом соотношении с полимерным связующим, в качестве которого используются полимеры фторпроизводных этилена (предпочтительно использовать в виде порошка), например фторопласт-42 марки «Ф - 42В» ГОСТ 25428-82. К полученной смеси при непрерывном перемешивании добавляют в требуемом количестве реологическую добавку, выбранную из ряда кетонов, например ацетон. Реологическая добавка выступает также в качестве растворителя полимерного связующего. После полного растворения связующего полученную композицию (суспензию) вновь перемешивают любым известным способом до получения однородной массы. Суспензию порошка адсорбента и полимерного связующего в реологической добавке формуют в сырое изделие любым известным способом, обеспечивающим необходимую для решения конкретной технической задачи геометрическую форму сорбента (труба, цилиндр, таблетка, кольцо, лист, сотовая структура и т.д.), например, с помощью экструдера либо литья. Полученное сырое формованное изделие (формованный сорбент) подвергают обработке с целью полного удаления реологической добавки. Это может быть либо термическая обработка в вакууме, либо воздействие поля сверхвысокой частоты (СВЧ). При этом реологическая добавка выступает в качестве порообразователя, образуя при удалении из сырого изделия в процессе сушки множество сквозных транспортных пор диаметром до 10 мкм. После этого сорбент готов к эксплуатации.

Пример 1.

Готовят исходную композицию, для чего 3,5 кг порошкообразного кристаллического цеолита (например, кристаллита NaX) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 1,5 кг порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 30 л ацетона (из расчета 20 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие литьем в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают термообработке в вакууме при температуре 70-120°С и остаточном давлении 5 мм рт.ст. в течение 4,1-4,6 часов до полного удаления реологической добавки. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 2.

Готовят исходную композицию, для чего 7,5 кг порошкообразного кристаллического сорбента (например, цеолита NaA) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 2,5 кг порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 37,5 л ацетона (из расчета 15 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие литьем в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают термообработке в вакууме при температуре 90-150°С и остаточном давлении 7 мм рт.ст. в течение 4,0-4,5 часов до полного удаления реологической добавки. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 3.

Готовят исходную композицию, для чего 870 г порошкообразного кристаллического сорбента (например, кристаллита NaX) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 130 г порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 1,3 л ацетона (из расчета 10 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие экструзией в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают обработке путем воздействия поля сверхвысокой частоты (СВЧ). Процесс осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 24 минут. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 4.

Готовят исходную композицию, для чего 870 г порошкообразного кристаллического сорбента (например, силикагеля КСКГ) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 130 г порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 1,75 л ацетона (из расчета 13,5 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие литьем в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают обработке путем воздействия поля сверхвысокой частоты (СВЧ). Процесс осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 28 минут. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 5.

Готовят исходную композицию, для чего 4,0 кг порошкообразного кристаллического сорбента (например, силикагеля КСМГ) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 1,0 кг порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 10 л ацетона (из расчета 10 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие литьем в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают термообработке в вакууме при температуре 80-140°С и остаточном давлении 10 мм рт.ст. в течение 5,0-5,2 часов до полного удаления реологической добавки. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 6.

Готовят исходную композицию, для чего 4,0 кг порошкообразного кристаллического сорбента (например, кристаллита NaX и силикагеля КСМГ при весовом соотношении 1/1) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 1,1 кг порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 12 л ацетона (из расчета 11 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие литьем в цилиндрическую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают термообработке в вакууме при температуре 80-140°С и остаточном давлении 10 мм рт.ст. в течение 5,1-5,4 часов до полного удаления реологической добавки. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Пример 7.

Готовят исходную композицию, для чего 4,0 кг порошкообразного кристаллического сорбента (например, кристаллита NaX и силикагеля КСМГ при весовом соотношении 1/1) с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм смешивают с 1,1 кг порошкообразного фторопласта в обычном смесителе. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляют 12 л ацетона (из расчета 11 мл ацетона на 1 г фторопласта). После полного растворения фторопласта полученную суспензию вновь перемешивают в этом же смесителе до получения однородной массы, после чего формуют в сырое изделие экструзией в листовую форму. Полученное формованное сырое изделие подвергают обработке путем воздействия поля сверхвысокой частоты (СВЧ). Процесс осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 46 минут. После этого формованный сорбент готов к эксплуатации.

Для определения термической устойчивости полученные по примерам 1-7 образцы сорбентов после стадии сорбции водяного пара были подвергнуты комплексному термогравиметрическому анализу на исследовательском комплексе TAG - 24 фирмы "Setaram". Исследования проводились на воздухе при атмосферном давлении в температурном интервале от 20 до 500°С. В ходе проведения экспериментов было установлено, что характер кривых ДТГ и ДТА образцов сорбентов различного химического состава аналогичен, поэтому во избежание перегрузки материала однотипными графиками приведены результаты исследований образца сорбента, полученного по примеру 3 (фиг.2).

Из результатов термического анализа следует, что в диапазоне температур от 80 до 280°С происходит интенсивная убыль веса (26,3%). Процессы, происходящие в указанном выше температурном интервале, соответствуют десорбции воды. При температуре ~430-450°С (в зависимости от состава образца) начинается процесс деструкции образца, подтверждающийся значительным экзотермическим эффектом на кривой ДТА и убылью веса.

При проведении термического анализа всех образцов не было зафиксировано никаких эффектов в температурном интервале от 330 до 360°С. Можно сделать вывод о повышении термостойкости основы сорбента до 430-450°С за счет влияния порошка адсорбента.

Кроме того, в тождественных условиях методом ДТГ был исследован кристаллит NaX (исходный адсорбент при приготовлении формованного сорбента по примеру 3) также после стадии сорбции водяного пара. Из графических данных, представленных на фиг.3, отчетливо видно, что характер и форма кривых ДТГ для образца сорбента со связующим (кривая 1), формованного по примеру 3, и образцов чистого кристаллита NaX (кривая 2) практически тождественны на участке от 80 до 280°С (участок, характеризующий процесс десорбции воды), что позволяет сделать однозначный вывод о том, что связующее в виде фторопласта, введенное в сорбент по предложенному способу, абсолютно не влияет на механизм и кинетику процесса десорбции воды, причем десорбция воды из полученного по изобретению формованного сорбента происходит полностью.

Полученные по примерам 1-7 формованные сорбенты были исследованы в статических условиях стандартными методами с целью определения сорбционной емкости на единицу массы и кинетики процессов массопереноса при различных условиях на протяжении 20 циклов сорбция - десорбция. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таблица
Характеристики формованных сорбентов.
Способ получения Температура термической деструкции связующего, °С Статическая емкость по парам воды при φ=75%, мг/г Скорость поглощения паров воды при φ=75%, мг/г·час Время производственного цикла при производстве единицы продукции, час
После получения После 20 циклов сорбция-десорбция После получения После 20 циклов сорбция-десорбция
По примеру 1 435 22,2 22,1 19,3 19,2 4,6
По примеру 2 430 19,4 19,5 18,8 18,8 4,5
По примеру 3 426 26,3 26,4 25,4 25,3 0,47
По примеру 4 432 27,2 27,0 24,8 24,9 0,52
По примеру 5 436 24,5 24,5 23,4 23,3 5,2
По примеру 6 446 25,8 25,7 24,6 24,7 5,4
По примеру 7 451 26,1 26,1 24,7 24,5 0,83

Как видно из приведенных в таблице данных, предложенный способ получения формованного сорбента позволяет увеличить кинетические параметры процессов массопереноса сорбата и сорбционную емкость сорбента на единицу массы в циклах сорбция - десорбция.

При этом полученный по предложенному способу формованный сорбент не разрушается и не образует пыли в процессе эксплуатации за счет эластичности полимерного связующего, полностью нивелирующей деформационные напряжения, вызванные перепадом температур, аэродинамическими и гидравлическими нагрузками на гранулы сорбента, т.е. его основные эксплуатационные свойства в процессе работы не меняются.

Таким образом, формованные сорбенты, полученные согласно изобретению, имеют высокую кинетику массопереноса сорбата и максимальную реализацию сорбционной емкости сорбента в циклах сорбция - десорбция, причем эти эксплуатационные характеристики остаются практически неизменными при эксплуатации формованного сорбента в циклах сорбция - десорбция.

1. Способ получения формованного сорбента, включающий смешение порошка адсорбента, в качестве которого используют цеолиты, силикагели либо их комбинации, с полимерным связующим, в качестве которого используют полимеры фторпроизводных этилена, и реологической добавкой, формование полученной композиции в сырое изделие требуемой конфигурации с последующим удалением реологической добавки термической обработкой, в качестве реологической добавки используют растворитель, выбранный из ряда кетонов в количестве 10-20 мл на 1 г полимерного связующего.

2. Способ получения формованного сорбента по п.1, отличающийся тем, что смешение исходных компонентов осуществляют при соотношении порошок адсорбента/связующее, равном 70-87/30-13 вес.%.

3. Способ получения формованного сорбента по п.1, отличающийся тем, что в качестве реологической добавки используют ацетон.

4. Способ получения формованного сорбента по п.1, отличающийся тем, что используют исходный порошкообразный адсорбент с дисперсностью от 1 мкм до 6 мкм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии, в частности к способам создания сорбентов для анализа органических веществ. .

Изобретение относится к способу удаления нарушающих эндокринную систему веществ, к применению карбоната кальция с активированной поверхностью в таком способе, комбинации активированного угля и композита карбоната кальция с активированной поверхностью и нарушающих эндокринную систему веществ, необязательно адсорбированных на активированном угле.
Изобретение относится к способам получения ферромагнитных углеродных адсорбентов и может быть использовано в сорбционных процессах очистки промышленных сточных вод, при ликвидации нефтяных загрязнений и для селективного извлечения благородных металлов из растворов.

Изобретение относится к углеродным адсорбентам. .

Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии и касается газохроматографического разделения смесей органических веществ. .

Изобретение относится к получению углеродных ионообменных материалов. .

Изобретение относится к сорбентам, используемым в качестве анионообменников, и способам их получения. .
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.
Изобретение относится к способам получения волокнисто-пористых сорбентов и может быть использовано для сбора нефти и нефтепродуктов с различных поверхностей, в том числе воды и почвы.

Изобретение относится к химической технологии, сорбент может применяться для выделения и концентрирования 137 Cs в жидких отходах низкого уровня активности, в аналитической практике и на предприятиях ядерно-топливного цикла.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может найти применение в коксохимической, химической, нефтяной, машиностроительной и обрабатывающих отраслях промышленности.
Изобретение относится к композитному материалу с повышенной силой сцепления, состоящему из по меньшей мере одного полимера и по меньшей мере одного соединения, выбираемого из диоксида кремния и активированного угля, при этом указанный композитный материал имеет: средний размер частиц по меньшей мере 100 мкм, пористый объем (Vd1), образованный порами диаметром от 3,6 до 1000 нм, по меньшей мере 0,2 см3/г, силу сцепления такую, что содержание в нем частиц размером меньше 100 мкм, полученное под давлением воздуха 2 бара, составляет меньше 1,5 объемных %, предпочтительно равно 0,0%.
Изобретение относится к способам получения волокнисто-пористых сорбентов и может быть использовано для сбора нефти и нефтепродуктов с различных поверхностей, в том числе воды и почвы.

Изобретение относится к способам ионообменной очистки водных растворов, содержащих соли металлов переменной валентности, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке технологической, сточной и питьевой воды.

Изобретение относится к поглощающим барьерным материалам. .
Изобретение относится к сорбирующим материалам, используемых в системах, где необходимо поддерживать вакуум или управлять составом газовой среды. .
Изобретение относится к области сорбционно-фильтрующих материалов, которые могут использоваться в качестве аналитических лент и фильтров для анализа радиоактивного йода.

Изобретение относится к способу получения агломерированного цеолитового сорбента в виде сферических гранул. .

Изобретение относится к способам получения формованного сорбента

Наверх