Способ извлечения кислых или основных компонентов из газовых смесей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 311492 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 13. 10.6 9 (21) 13705 99/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01 77.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 09.05.77 (51) M. Кл

В Olg 59/30

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК 66,071.7 (088.8) А. И. Вулих, М. К. Загорская, Г. A. Никандров и, Л, В. Лесковская (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КИСЛЫХ ИЛИ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ

ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области очистки газов адсорбционными методами и может быть использовано в технике газоочистки и санитарной зашиты.

Известен способ извлечения из газовых смесей кислых или основных компонентов, например сернистого газа, галоидоводородов, аммиака, адсорбцией соответственно на анионитах в ОН-форме или катионитах в Н-форме с последующей десорбцией образовавшихся щ солей щелочью или кислотой. Однако этот способ требует для регенерации избытка кислоты или щелочи, а полученные растворы содержат наряду с образовавшейся солью ретенерируюший агент, что осложняет утилиза- 15 цию растворов и удорожает процесс. Кроме того, при сорбции кислых компонентов температура очищаемой газовой смеси ограничена низкой термостойкостью анионитов.

Цель изобретения — повысить производи- 20 тельность и упростить процесс. йля этого сорбцию осуществляют на увлажненном слабоионизированном катионите или анионите в солевой форме, которая расщепляется кислотой или основанием, образующими-25 ся при растворении поглощаемого вещества в в воде, с последующей десорбцией образовавшейся соли водой.

В качестве слабоионизированных ионитов используют слабокислотный карбоксильный катионит, например КБ-4, и слабоосновный анионит, содержащий вторичные и третичные аминогруппы, например AH-2Ф.

Для извлечения кислых компонентов пз газовой смеси применяют слабокислотный катионит в солевой форме, например карбоксильный катионит КБ-4, обладающий большей термос- и химической стойкостью, что значительно повышает верхний предел температуры очищаемой газовой смеси и упрощает его использование в санитарнозащитных фильтрах. Основные компоненты извлекают слабоосновным анионитом, например AH-2Ф, в с олевой ф орме.

При этом газ, образующий при растворении в воде кислоту или основание, с большей константой ионизации, чем константа монизации соответствующего ионита в Н— или ОН-форме, расщепляет солевую форму ионита, связывая соответственно катион или

311492

Составитель Н. Савенкова

Редактор В. Дибобес Техред А. Демьянова Корректор С. Болдижар

Заказ 813/78 Тираж 902 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 анион и переводя ионит в водородную или гидроксильную форму.

2ЯМа+SO+Н 0 2RH+Na SO

2 2 2 5 R H S04 + 2NH + H Q R OH +(Н Н ) 604 .

Этот процесс протекает практически нацело, если константа диссоциации (Кдрэ ) кислоты или основания, эбразуемых поглощаемым газом (H>60» NH40H ), более чем на порядок превышает величину Кдд соответствующего ионита в Н вЂ” или ОН-@орме.

Карбэкс ильные катиониты, имеющие ф ункциональные группы-СООН с р К 6, и слабоос новные аниониты с вторичными аминогр уппами- йН О,НрК и, 7соответствуютэтому 15 условию при взаимодействии с сернистым ангидридом (pK«, H>50 — 2), аммиаком (pKä МН, 0Н 5) у хлэристыM вэдэрэдэм (РК и НМ 1) и т.д. При десэрбции водой получаются концентрированные растворы сэлей, о не сэдержашие свэбэднэй кислоты или основания. Иэнит регенерируют эснэванием или кислотой с расходом, близким к стехиэметрическэму.

Пример 1. B колонну диаметром 50 мм загружают 125 г карбоксильного катионита

КБ-4 в Nà-форме (в пересчете на сухую смолу), что соответствует 100 г катионита в Н-форме с полной обменной емкостью

10,5 мг . экв/г. Влажность катионита

40 вес. %, размер зерен 0,5-1,0 мм, Высота слоя катионита в начале опыта 95 мм.

Через слой катионита пропускают газ при комнатной температуре с содержанием

5 + 0,5 мг/л 50 и 13 + 0,5 мг/л Н О 35 со скоростью 25 л/мин (0,2 м/сек). Qo появления ЬО в выходящем газе было з пропущено 6,05 м газа и поглощено 30 r.

SOp. Влажность катионита при этом умень шается до 20 вес. %, высота слоя — до 40

80 мм.

llanee катионит промывают 400 мл горячей воды (70 С) и собирают фильтрат фракциями. Первые 200 мл раствора содержат 57 r Na>SO> (95% обшего количес 4g тва ) и представляют 25%-ный раствор сульфита натрия, остальной объем фильтрата сэхраняют для использования в следующем цикле. Катионит регенерируют 3%-ным раствором Ь с1 ОН . При пятикратном повторении sa цикла сэрбция - десорбция — регенерация получают полную воспроизводимость резуль татов. Выход Maq ЬО по израсходованным количествам Йо1oH и Ь0 составляет 98%, Пример 2. В условиях, аналогичных примеру 1, сэрбируют сернистый ангидрид из смеси с воздухом на катионите КБ-2 в NH4-форме. Удельная динамическая емкость сорбента составляет 25 вес. % 50 . При десорбции образовавшегося сульфита аммония водой получают 20%-ный раствор, после чего катионит регенерируют 2%-ным водным раствором аммиака. Выход сульфита аммония составляет 97%.

Пример 3. В колонку диаметром

50 мм загружают 100 г анионита АН-2Ф в SO4 -форме (в расчете на сухой ионит).

При этом содержание SOq составляет

0,68 г ° экв, влажность ионита 25%; размер зерен 0,5-1 мм. Через слой анионита пропускают воздух (20оС), содержащий

2 мг/л NHq и 13 мг/л Н О, со скоростью 25 л/мин (0,2 м/сек). l1o проскоз ка NHq пропускают 5,3 м газа, при этом поглощается 10,6 r NHg . При промыва« нии ионита водой получают 15%-ный раст вор сульфата аммония, после чего ионит регенерируют 5%-ной H SO4 . Выход соли по израсходованным аммиаку и кислоте составляет 98%, Формула изобрете ния

1. Способ извлечения кислых или основных компонентов из газовых смесей, например сернистого газа, галоидоводородов, аммиака, путем сорбции на ионитах с последующей десорбцией, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения производительности и упрощения процесса, сэрбцию эсуществляют на увлажненном слабоионизированном катионите или аниэните в солевой форме, которая расщепляется кислотой или основанием, образующимися при растворении поглощаемого вещества в воде, с последующей десорбцией образовавшейся соли водой.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что в качестве слабоионизированных ионитов используют слабокислотный карбоксильный катионит, например КБ-4, и слабо эснэвный аниэнит, содержащий вторичные и третичные аминогруппы, например АН-2Ф.