Способ получения композиционного сорбционно-активного материала

Изобретение направлено на разработку блочного композиционного сорбционно-активного материала. Способ получения включает вращение объемной проводящей металлической матрицы, погруженной в суспензию, имеющую следующий состав (масс.%): цеолит фожазитовой структуры 32-37; каолин 11-15; вода 28,5-30,0; натрий карбоксиметилцеллюлоза 8,0-8,5; поливиниловый спирт 4,5-5,0; пероксид водорода 3,0-4,5; клееканифольный пенообразователь 2,5; гидроксид натрия 4,0. Далее производят сушку в потоке нагретого воздуха, термообработку и равномерное охлаждение. Способ позволяет обеспечить повышенные скорости нагрева и охлаждения блочного материала для эффективной реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса с термопродувочной регенерацией. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области процессов очистки и разделения газов, в частности к сорбционным материалам для использования в циклических адсорбционно-десорбционных процессах с термопродувочной регенерацией.

Известен способ получения сорбционно-фильтрующего композиционного материала, выполненного из микроволокон и состоящего из трех слоев, в котором внутренний слой наполнен частицами активированного угля, импрегнированного азотнокислым серебром и содержащим микроволокна с диаметром 5-10 мкм из полипропилена при массовом отношении угля к волокнам, равном 1:(2-4) соответственно, наружные слои выполнены из двухслойного материала, содержащего подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон, а рабочий слой состоит из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука, при этом наружные слои размещены таким образом, что каждый рабочий слой из нановолокон соприкасается с внутренним слоем, наполненным активированным углем (Патент на изобретение РФ №2414960, МПК B01J, 2011 г.).

Недостатком данного способа является возможность разрыва мест термоскреплений слоев материала в условиях знакопеременных динамических нагрузок, вызванных циклическим изменением температуры или давления. Данный недостаток обуславливает возможность проскока сорбируемой среды через места разрыва слоев без сорбции, что снижает надежность работы установок, в которых такой материал используется.

Известен способ получения адсорбента диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов для дыхательных систем (патент США 7326280, МПК B01D 53/02, 2008 г.), по которому осуществляют экструдирование смеси порошков гидроксида металла, в частности безводного гидроксида лития, и полиэтилена с добавлением смазочного материала (минерального масла) с образованием листа. Для экструдирования материала в плоский лист может использоваться нагретая матрица. Экструдированный материал может быть поджат между двумя валками каландра, один из которых гладкий, а второй снабжен канавками, за счет которых на листе материала формируются выступы. Лист приобретает ребристую форму, что обеспечивает создание необходимых каналов для потока газа при эксплуатации поглотителя. Ребристый лист можно охладить до температуры ниже точки плавления полиэтилена и затем смотать в рулон.

Однако сорбционный материал, полученный таким способом, пригоден для осуществления процессов хемосорбции газов на поверхности каналов в рулоне и не пригоден для использования в циклических адсорбционно-десорбционных процессах за счет физической адсорбции, поскольку в таких процессах требуется обеспечение режима фильтрации через сорбционный материал с целью обеспечения доступа к пространству микропор. Кроме того, данный способ изготовления является энерго- и ресурсоемким из-за использования низкопроизводительной вакуумной обработки и технологически сложным из-за многостадийности изготовления сорбента. Также недостатком является сложность удаления смазочного материала из полученного адсорбента.

Известен способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов (Патент на изобретение РФ №2481154, МПК B01J, 2013 г.). Способ включает смешение порошка пористого адсорбирующего материала, в качестве которого используют цеолиты, силикагели либо их комбинации, с полимерным связующим и формование полученной композиции в изделие требуемой геометрической конфигурации, при этом формование осуществляют методом электростатического прядения при температуре 25-50°C, после чего проводят активацию гибких композиционных сорбционно-активных материалов в вакууме при остаточном давлении не более 5 мм рт.ст. и температуре 70-120°C до полного удаления растворителя, при этом в качестве полимерного связующего используют полимеры фторпроизводных этилена. Смешение исходных компонентов осуществляют при соотношении порошок пористого адсорбирующего материала / полимерное связующее, равном 70-95/30-5 вес. %, а перед формованием в смесевую композицию из адсорбента и полимерного связующего вводят растворитель, выбранный из ряда кетонов, в количестве 7-30 мл на 1 грамм полимерного связующего.

Сорбционные материалы, полученные данным способом также обладают недостатками, аналогичными описанным выше, за исключением того, что данный процесс экономичный в плане энергопотребления и обеспечивает относительную легкость удаления растворителя.

Известен способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода (Патент на изобретение РФ №2484891, МПК B01J, 2013 г.). Способ включает образование дисперсии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и формование адсорбента. При этом образование дисперсии осуществляют смешением порошков гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов с волокнообразующим полимером, в качестве которого используют фторполимер, и органическим растворителем, в качестве которого используют ацетон, а смешение исходных компонентов осуществляют при соотношении порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов / фторполимер, равном 70-85/30-15 вес. %, а количество растворителя составляет 4,0-6,8 мл на 1 грамм фторполимера. Формование осуществляют воздействием на дисперсию электростатического поля, после чего проводят увлажнение формованного материала водой либо щелочным раствором до содержания воды в химическом адсорбенте диоксида углерода от 15 до 21%.

Данный адсорбционный материал также предназначен для использования в процессах химической регенерации воздуха, использование его в циклических процессах термической регенерации воздуха затруднено из-за необходимости обеспечения равномерного прогрева материала.

Известен способ получения волокнистого проводящего сорбционного-активного материала (Патент США №8758490, МПК B01D, 2012 г.). В патенте предлагается регенерируемый сорбент, состоящий из полых волокон, объединенных в пучок. Полое волокно содержит один или более слоев, одинакового или различных составов. При этом какой-либо из слоев обладает проводящими свойствами. Регенерация адсорбента осуществляется за счет нагрева пучка волокон путем пропускания по этому слою электрического тока. Адсорбент, полученный данным способом, может равномерно прогреваться по всему объему, что обеспечивает эффективность его регенерации.

Недостатком сорбента, полученного данным способом, является наличие канальной пористости в полых волокнах, что отрицательно сказывается в циклических адсорбционно-десорбционных процессах, где необходимо обеспечение режима фильтрации газа через адсорбент для обеспечения доступа к микропорам. Наличие нескольких слоев материала требует надежного способа их скрепления между собой и с другими волокнами, что усложняет процесс его получения. Кроме того, поскольку материал состоит из полых волокон, в которых только один из слоев проводящий, необходимо обеспечить надежный подвод электрического тока ко всем слоям одновременно, что приводит к усложнению аппаратурно-технологического оформления процесса.

Известен способ получения блочных высокопористых ячеистых материалов на основе технологии свободнотекущих пен. При получении блоков в качестве пенообразующих систем применяли клееканифольный пенообразователь. Для повышения пенистости к пенообразователю добавляли активатор пенообразования, а для повышения пеноустойчивости стабилизатор пены. Для формирования вспененной структуры в пасту, содержащую цеолит, вводился газонаполнитель, в качестве которого применялся пероксид водорода. Соответствующим образом подготовленный состав подвергался вспучиванию и отвердеванию с образованием ячеистой высокопроницаемой макропористой монолитной структуры. При этом для ускорения процесса отверждения перед началом процесса вводился отвердитель. Далее блок подвергался предварительной сушке, высокотемпературной прокалке с целью спекания и удаления органических компонентов, обработке щелочным раствором с целью повышения его механических и адсорбционных свойств [Акулинин Е.И., Гладышев. Н.Ф., Дворецкий Д.С., Дворецкий С.И. Способы получения блочных цеолитовых адсорбентов для осуществления процессов короткоцикловой адсорбции. Вестник казанского технол. университета, Казань, Т. 18, №15, 2015, С. 122-125].

Задачей изобретения является повышение скоростей нагрева и охлаждения адсорбента для обеспечения эффективной реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса с термопродувочной регенерацией.

Решение технической задачи достигается за счет использования блочного композиционного сорбционно-активного материала (КСАМ) на основе объемной проводящей матрицы.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Технический результат достигается тем, что способ получения блочного КСАМ включает погружение в исходный раствор и придание вращения с частотой 0,2 1/с объемной проводящей металлической матрицы. Исходный раствор для получения блочного адсорбента представляет собой устойчивую суспензию, состоящую из смеси порошка цеолита фожазитовой структуры (32-37% масс.), каолина (11-15% масс.) и воды (28,5-30% масс.), с добавлением натрий карбоксиметилцеллюлозы (8-8,5% масс.), поливинилового спирта (4,5-5% масс.) пероксида водорода (3-4,5% масс.), клееканифольного пенообразователя (2,5% масс.), гидроксида натрия (4% масс.), с последующей сушкой полученных заготовок в потоке нагретого воздуха при температуре 25-40°C и скорости обтекания 0,5-2 м/с, изотермической выдержкой в течение одного часа при температуре 450-550°C и равномерным охлаждением до комнатной температуры в течение 4 часов.

Использование объемной проводящей металлической матрицы позволяет обеспечить надежный подвод электрического тока и равномерный прогрев по всему объему блочного КСАМ через одну точку контакта, что упрощает аппаратурно-технологическое оформление адсорбционно-десорбционного процесса. Кроме того, объемная матрица выполняет одновременно роль армирующего каркаса блочного КСАМ. Вращение матрицы в процессе приготовления блока с частотой 0,2 1/с обеспечивает равномерность распределения компонентов исходного раствора по объему получаемого блочного КСАМ.

Использование в качестве основы блочного КСАМ смеси цеолита фожазитового типа и каолина обеспечивает, соответственно, удовлетворительную адсорбционную емкость получаемого блочного изделия и механическую прочность, в том числе отсутствие разрушения и пыления в процессе эксплуатации.

Применение натрий карбоксиметилцеллюлозы в качестве высокомолекулярной стабилизирующей добавки обеспечивает требуемую вязкость исходного раствора.

Применение поливинилового спирта обеспечивает стабилизацию пены в процессе ее образования и пеноустойчивость.

Применение пероксида водорода обеспечивает порообразование по всему объему блочного КСАМ.

Использование клееканифольного пенообразователя обеспечивает равномерность образования пены.

Использование гидроксида натрия в качестве щелочного компонента позволяет активировать процесс ценообразования.

Изотермическая выдержка блоков при температуре 450-550°C обеспечивает удаление адсорбированной и конституционной воды, а также удаления остатков органических связующих, а равномерное охлаждение до комнатной температуры в течение 4 часов позволяет обеспечить отсутствие растрескивания поверхности блока.

Состав блочных адсорбентов с различным типом цеолита приведен в табл. 1.

Эффективность предлагаемого метода иллюстрируют характеристики получаемых блочных адсорбентов (табл. 2), а также динамика нагрева-охлаждения блоков высотой 0,2 м и диаметром 0,035 м, представленная на графике. Адсорбционная емкость определялась объемным методом, величина перепада давлений - методом фильтрации, измерение температуры проводилось путем установки датчиков температуры на концах и в середине блочного КСАМ.

Динамика нагрева-охлаждения блочных КСАМ высотой 0,2 м и диаметром 0,035 м представлена на фигуре.

В табл. 3 представлены данные по равномерности прогрева блочных КСАМ на основе цеолита LiLSX высотой 0,2 м по времени.

Предложенный способ получения блочных КСАМ на основе проводящей матрицы позволяет обеспечить повышенные скорости нагрева и охлаждения блочного КСАМ для обеспечения эффективной реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса с термопродувочной регенерацией.

Способ получения блочного композиционного сорбционно-активного материала, включающий приготовление суспензии, содержащей цеолит фожазитовой структуры, каолин, воду, натрий карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт, пероксид водорода, клееканифольный пенообразователь, погружение в приготовленную суспензию объемной матрицы, сушку полученного материала в потоке нагретого воздуха при 25-40°С и скорости обтекания 0,5-2 м/с, изотермическую выдержку в течение одного часа при 450-550°С и охлаждение полученного материала, отличающийся тем, что на стадии приготовления суспензии в нее дополнительно вводят гидроксид натрия при следующем содержании компонентов в суспензии (% масс.):

цеолит фожазитовой структуры 32-37
каолин 11-15
вода 28,5-30,0
натрий карбоксиметилцеллюлоза 8,0-8,5
поливиниловый спирт 4,5-5,0
пероксид водорода 3,0-4,5
клееканифольный пенообразователь 2,5
гидроксид натрия 4,0

в качестве объемной матрицы в суспензию погружают проводящую металлическую матрицу и осуществляют ее вращение с частотой 0,2 с-1, полученный материал охлаждают до комнатной температуры равномерно в течение 4 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу формирования угольного слоя, применяемого в фильтрующей коробке для респиратора. Способ формирования конформного фильтрующего слоя включает определение внутреннего периметра впуска контейнера для образования фильтрующего слоя, предоставление заполняющей трубы, имеющей внутренний периметр первого размера, причем первый размер заполняющей трубы является меньшим, чем внутренний периметр фильтрующего слоя, и штормовое заполнение, по меньшей мере частично, фильтрующего слоя фильтрующими гранулами, причем фильтрующие гранулы пропускают через первую заполняющую трубу для формирования слоя в фильтрующем слое.
Изобретение относится к способам получения титаносиликатов, используемых в качестве сорбентов с ионообменными и восстановительными свойствами, и может найти применение для концентрирования и выделения благородных металлов.

Изобретение относится к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций.

Изобретение относится к области промышленной экологии и касается вопроса утилизации отхода лесохимии – лигнина - и использования материала, полученного на его основе, в качестве сорбента для очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов.

Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Сорбент получают путём инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в присутствии бентонита в водной среде при перемешивании.
Изобретение относится к области производства сорбционно-активных материалов. Предложен способ получения импрегнированного сорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, импрегнирующей добавки, пропитку основы, вылеживание и термообработку.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов. Предлагается способ модифицирования природных сорбентов.

Изобретение относится к разделению газов. Способ разделения газов включает приведение адсорбента или мембраны, содержащих кристаллы цеолита типа ZSM-58, в контакт с входящим потоком газа, содержащим первый компонент и второй компонент, с образованием первого потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа, и улавливание второго потока газа, обогащенного вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа.

Изобретение относится к получению композиционных сорбентов для извлечения из сточных вод нефтепродуктов и органических загрязнителей, обладающих возможностью многократной регенерации.
Изобретение относится к сорбентам для жидких сред. Получен сорбирующий материал, содержащий 35-65% шлама химводоочистки ТЭЦ и 65-35% золошлаковых отходов ТЭЦ.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов. Способ получения сорбента осуществляют путем модификации природного цеолита клиноптилолитового типа.

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод и может быть использовано на водозаборах, промышленных предприятиях и в индивидуальных системах очистки питьевой воды.

Изобретение относится к способу очистки углеводородного сырья, содержащего олефины и по меньшей мере одну примесь, содержащую по меньшей мере один гетероатом, в котором осуществляют стадию контактирования сырья с адсорбентом, содержащим от 93 мас.% до 99,8 мас.% цеолита и от 0,2 до 7 мас.% связующего, причем цеолит относится к типу 12MR, причем указанный цеолит содержит кремний и элемент T, выбранный из группы, состоящей из алюминия, бора, галлия и железа, и атомное отношение Si/T в цеолите меньше 20.
Изобретение относится к получению органоминеральных сорбентов на основе природных алюмосиликатов. Способ получения гидрофобного сорбента из клиноптилолитового туфа включает термообработку клиноптилолитового туфа до постоянной массы, активирование при повышенной температуре в растворе 4,0 М соляной кислоты, промывку водой, сушку до постоянной массы, обработку раствором диметилдихлорсилана или триметилхлорсилана.

Изобретение относится к цеолитным адсорбентам. Адсорбент метилйодида включает цеолит, содержащий по меньшей мере один металл, адсорбирующий йодид, или его соединение.

Изобретение относится к способу бескислородного сочетания метана в олефины, в котором: метан в качестве исходного газа можно напрямую конвертировать в олефины и совместно получать ароматические соединения и водород; указанные катализаторы представляют собой катализаторы, в которых элементы-металлы легированы в каркас аморфных материалов в расплавленном состоянии, изготовленных из Si, связанного с одним или более атомами из С, N и О; количество легирующих металлов в легированном каркасе катализаторов составляет более чем 0,001 массового %, но менее чем 10 массовых % от общей массы катализатора.

Настоящее изобретение относится к адсорбенту для десульфуризации углеводородного масла, его получению и использованию. Адсорбент десульфуризации для каталитического крекинг-бензина содержит следующие компоненты в расчете на общую массу адсорбента: Si-Al молекулярное сито со структурой A-FAU, где А представляет собой одновалентный катион, в количестве 3-20% масс., связующее, выбранное из диоксида титана, диоксида олова, диоксида циркония и оксида алюминия, в количестве 3-35% масс., источник диоксида кремния в количестве 5-40% масс., оксид цинка в количестве 10-80% масс., металл-промотор, выбранный из кобальта, никеля, железа и марганца, в количестве 5-30% масс., где по меньшей мере 10% масс.
Изобретение относится к адсорбентам для десульфуризации углеводородного масла, их получению и применению. Адсорбирующее вещество для десульфуризации каталитического крекинг-бензина содержит следующие компоненты в расчете на общую массу адсорбирующего вещества: Si-Al молекулярное сито со структурой ВЕА в количестве 3-20 мас.%, связующее, выбранное из группы, состоящей из диоксида титана, диоксида олова, диоксида циркония и оксида алюминия, в количестве 3-35 мас.%, источник диоксида кремния в количестве 5-40 мас.%, оксид цинка в количестве 10-80 мас.% и металл-промотор, выбранный из группы, состоящей из кобальта, никеля, железа и марганца в количестве 5-30 мас.%, при этом по меньшей мере 10 мас.% металла-промотора присутствует в состоянии пониженной валентности.
Изобретение относится к способу получения потока алкилированного ароматического соединения из по меньшей мере частично необработанного потока способного к алкилированию ароматического соединения, содержащего каталитические яды, и потока алкилирующего агента, включающего следующие стадии: (а) контактирование указанного потока способного к алкилированию ароматического соединения, содержащего указанные каталитические яды, с обрабатывающей композицией в зоне обработки, отдельной от реакционной зоны алкилирования, в условиях обработки с целью удаления по меньшей мере части указанных каталитических ядов и получения обработанного отходящего потока, который включает обработанное способное к алкилированию ароматическое соединение и сниженное количество каталитических ядов, причем указанная обрабатывающая композиция представляет собой пористый кристаллический материал, который имеет отношение площади поверхности к объему, составляющее более 30 дюймов-1 (12 см-1), указанные условия оработки включают температуру от 30 до 300°С; (б) периодическую подачу потока алкилирующего агента в указанную зону обработки совместно с указанным по меньшей мере частично необработанным способным к алкилированию ароматическим соединением, чтобы достичь увеличения температуры, вызванного экзотермической реакцией между указанным алкилирующим агентом и указанным по меньшей мере частично необработанным способным к алкилированию ароматическим соединением в присутствии указанной обрабатывающей композиции при указанных условиях обработки, причем указанное увеличение температуры определяет степень старения указанной обрабатывающей композиции; причем периодическая подача алкилирующего агента означает, что алкилирующий агент подают в зону обработки с интервалами от 1 секунды до 24 часов или более, и затем прекращают подавать на периоды времени от 1 минуты до 15 суток или более; и (в) контактирование указанного обработанного способного к алкилированию ароматического соединения в указанном отходящем потоке и потока алкилирующего агента с каталитической композицией в указанной реакционной зоне алкилирования, отдельной от указанной зоны обработки, при по меньшей мере частично жидкофазных условиях каталитического превращения с получением алкилированного отходящего потока, который включает дополнительное количество алкилированного ароматического соединения, причем указанная каталитическая композиция включает пористый кристаллический материал, имеющий каркасный структурный тип, выбранный из группы, включающей FAU, BEA, MOR, MWW и их смеси, причем указанные по меньшей мере частично жидкофазные условия каталитического превращения включают температуру от 100 до 300°С, давление от 689 до 4601 кПа, молярное отношение обработанного способного к алкилированию ароматического соединения к алкилирующему агенту от 0,01:1 до 25:1 и массовую часовую объемную скорость подачи сырья (МЧОС), составляющую в расчете на алкилирующий агент от 0,5 до 500 ч-1.

Изобретение относится к получению цеолитных адсорбентов. Предложены варианты гранулированного цеолитного адсорбента, содержащего в поверхностном слое гранул глубиной 5-300 микрон кристаллическую фазу цеолита типа А.

Изобретение относится к области получения вспененной полимерной композиции для изготовления сорбентов. Композиция для полимерного сорбента содержит (вес.%): карбамидоформальдегидная смола 25-30; эмульгирующая-стабилизирующая добавка 4-6; пенообразователь 3-5; хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13; пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14; кислотный отвердитель 9-12; вода – остальное. Изобретение позволяет создать многофункциональную композицию и получить сорбент с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 3 пр.

Изобретение направлено на разработку блочного композиционного сорбционно-активного материала. Способ получения включает вращение объемной проводящей металлической матрицы, погруженной в суспензию, имеющую следующий состав : цеолит фожазитовой структуры 32-37; каолин 11-15; вода 28,5-30,0; натрий карбоксиметилцеллюлоза 8,0-8,5; поливиниловый спирт 4,5-5,0; пероксид водорода 3,0-4,5; клееканифольный пенообразователь 2,5; гидроксид натрия 4,0. Далее производят сушку в потоке нагретого воздуха, термообработку и равномерное охлаждение. Способ позволяет обеспечить повышенные скорости нагрева и охлаждения блочного материала для эффективной реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса с термопродувочной регенерацией. 1 ил., 3 табл.

Наверх