×
25.08.2017
217.015.ce7f

АДСОРБЕНТ ДЛЯ СЕРНИСТОГО ГАЗА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002620793
Дата охранного документа
29.05.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к адсорбентам для улавливания, концентрирования и хранения сернистого газа. Адсорбент содержит носитель - мезопористый силикат МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м/г и активный компонент - карбонат натрия в количестве 20-30 вес.% от общей массы адсорбента. Изобретение обеспечивает получение продукта с улучшенными сорбционными характеристиками. 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к материалам, предназначенным для осуществления адсорбционных процессов, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности, в частности к адсорбентам для улавливания и поглощения SO2 в составе отходящих газов химических и металлургических производств, предприятий тепловой энергетики.

Уровень техники

Адсорбенты, используемые в системах очистки от SO2, должны иметь большую адсорбционную способность даже при небольших концентрациях SO2 в газовых смесях, обладать высокой селективностью, иметь высокую механическую прочность, обладать способностью к регенерации и иметь низкую стоимость. Кроме того, задача осложняется тем, что в горячих газах этих производств содержится больше паров воды, чем SO2, и вода предпочтительно адсорбируется, препятствуя адсорбции сернистого газа.

На практике нашли применение следующие адсорбенты: активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты.

Решение проблемы улавливания SO2 поставлено в ряд наиболее приоритетных задач в связи с проблемой глобального загрязнения воздуха и охраны окружающей среды. Решение этой проблемы предусматривает значительное снижение техногенных выбросов.

Известен адсорбент (оксид алюминия) для очистки отходящих газов (Современный сухой способ очистки газов. / Шулепов И.М. и др. - "Экология и пром-ть России", 1999, №6, с. 4-9). Недостатком использования Аl2O3 в качестве адсорбента является низкая эффективность очистки газов от газообразных вредных компонентов, а также высокая себестоимость процесса.

Также известно применение карбоната кальция в качестве адсорбента для очистки газов, содержащих фториды (Пат. РФ №2088314, МПК6 В01D 53/68, 1977).

Однако использование этих материалов в качестве адсорбентов для очистки газов от SO2 сопряжено с рядом недостатков, заключающихся в низкой эффективности, сложности проведения процессов регенерации, что снижает эффективность процесса очистки газов и повышает его себестоимость.

Известен адсорбент для улавливания кислых газов, состоящий из носителя, с нанесенными на него олигомерами, содержащими аминогруппы, в котором в качестве носителя применена металлорганическая каркасная структура типа MOF-5, имеющая инкапсулированные олигомеры, содержащие полиэтиленамины -СН2-CH(NH2)n- типа PEPA, где значение n находится в пределах от 5 до 10 (RU 2420352, кл. B01J 20/22, опубл. 10.06.2011). Однако у этого адсорбента имеется два существенных недостатка: малая насыпная плотность (около 0.35-0.4 г/см3) и низкая стабильность и термостабильноть в присутствии паров воды. В результате при достаточно высокой весовой емкости по кислым газам объемные характеристики поглотителя оказываются невелики вследствие малой насыпной плотности.

Известен мезопористый оксид магния [S. Choi, J.H. Drese, C.W. Jones, ChemSusChem 2 (2009) 796]. Однако процедура приготовления этого материала весьма сложна, поскольку для процесса нужен органический темплат и токсичный органический растворитель, и многостадийный синтез требует значительного времени [D.M. D'Alessandro, В. Smit, J.R. Long, Angew. Chem. Int. Ed. 49 (2010) 2; Q. Wang, J. Luo, Z. Zhong, A. Borgna, Energy Environ. Sci. 4 (2011) 42; J. Roggenbuck, M. Tiemann, J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 1096; J. Roggenbuck, G. Koch, M. Tiemann, Chem. Mater. 18 (2006) 4151]. Адсорбционная емкость подобных систем по кислым газам не превышает 10 вес.%.

Мезопористый MgO, модифицированный нитратом калия [А.-Т. Vu et al. Mesoporous MgO sorbent promoted with KNO3 for CO2 capture at intermediate temperatures/ Chemical Engineering Journal 258 (2014) 254-264] имеет емкость по кислым газам около 13.9 вес.%.

Известны адсорбенты на основе оксида магния, нанесенного на оксидные или углеродные носители. Оксид магния на углеродном носителе был получен карбонизацией композита, состоящего из оксида кремния, обработанного серной кислотой, триблоксополимера, сахарозы и нитрата магния [M. Bhagiyalakshmi et al. A direct synthesis of mesoporous carbon supported MgO sorbent for CO2 capture/ Fuel 90 (2011) 1662-1667]. Этот адсорбент показал емкость по кислым газам на уровне 9 вес.%.

Известен мезопористый силикат типа SBA-15, модифицированный 3-аминопропил-триметоксисиланом [A. Zukal, J. Jagiello, J. Mayerov, J. Cejka, Thermodynamics of CO2 adsorption on functionalized SBA-15 silica. NLDFT analysis of surface energetic heterogeneity // Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2011) 15468]. Лучшая емкость по кислым газам составила 3,54 вес.% для адсорбента, содержащего наибольшее количество 3-аминопропил-триметоксисилана, а именно в количестве 2,6 ммоль на 1 г адсорбента.

Наиболее близким по существенным признакам к предлагаемому адсорбенту является адсорбент для улавливания кислых газов, с нанесенным компонентом, представляющий собой 4 вес.% MgO на мезопористых неорганических цеолитоподобных носителях типа Al-SBA-15 [A. Zukal et al. MgO-modified mesoporous silicas impregnated by potassium carbonate for carbon dioxide adsorption/ Microporous and Mesoporous Materials 167 (2013) 44-50], который демонстрирует хорошие адсорбционные свойства по отношению к кислым газам. Температура полной десорбции кислых газов составляла 300°С. Дополнительная модификация такой системы карбонатом калия (5 вес.%) приводит к увеличению адсорбционной емкости, которая, однако, не превышает 5 вес.% (25 см3/г).

Недостатком указанного адсорбента (мезопористого силиката типа MgO/Al-SBA-15) является низкая емкость по кислым газам. Еще одним недостатком указанных систем является достаточно высокая температура десорбции кислых газов - 300°С (стадия регенерации адсорбента). Кроме того, в присутствии воды емкость этого адсорбента по кислым газам снижается в 2-3 раза.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение адсорбента для сернистого газа, обладающего увеличенной адсорбционной емкостью при одновременном снижении температуры десорбции (регенерации).

Поставленная задача решается адсорбентом для сернистого газа, представляющим собой носитель, в качестве которого используется мезопористый силикат МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м2/г с допустимой величиной погрешности до 10% с нанесенным карбонатом натрия, при этом количество нанесенного карбоната натрия составляет 20-30 вес.% от общей массы адсорбента.

Техническим результатом является то, что полученный адсорбент обладает увеличенной адсорбционной емкостью (10-15 вес.%), при этом адсорбент обладает свойством десорбции (регенерации) при температуре 100-150°С.

Поглощение протекает в соответствии со стехиометрией реакции:

Na2CO3+SO22O=2NaHSO3

Таким образом, полученный адсорбент для сернистого газа обладает улучшенными свойствами по улавливанию, концентрированию и хранению сернистого газа.

Для увеличения адсорбционной способности предлагается адсорбент на основе МСМ-41 и карбоната натрия, нанесенного путем влажной пропитки матрицы водным раствором карбоната натрия. Нанесение раствора карбоната натрия осуществляют в несколько приемов с промежуточными сушками таким образом, чтобы количество нанесенного карбоната составляло 20-30 вес.% Na2CO3 от общей массы адсорбента.

Осуществление изобретения

Для получения адсорбента согласно настоящему изобретению используют носитель, представляющий собой мезопористый силикат типа МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м2/г и с объемом пор 1,1 см3/г с допустимой величиной погрешности до 10% от указанных параметров (R. Schmidt, Ε. Hansen, D. Akporiaye, O.H. Ellestad, Microporous Materials, Vol.3, no. 4-5, 1995, P. 443-448). Затем носитель пропитывают водным раствором карбоната натрия с концентрацией от 10 до 20 вес.%. При этом для достижения лучшего распределения раствора на носителе пропитку осуществляют в несколько приемов с промежуточными сушками. Предпочтительно носитель пропитывать по влагоемкости водным раствором карбоната натрия в течение 15-20 мин и высушивать при комнатной температуре (20-25°С) в течение 5-6 часов до достижения состояния сухого порошка. При этом чередование стадий пропитки и сушки осуществляется до достижения нанесенного карбоната в количестве 20-30 вес.% Nа2СО3 от общей массы адсорбента. Для достижения указанного количества (до поглощения носителем всего раствора карбоната натрия) нанесенного натрия карбоната достаточно проведения 2-5 стадий (чередования нанесения и сушки). Количество нанесенного карбоната натрия определяют весовым методом. После последней сушки полученный адсорбент нагревают в потоке инертного газа до 150°С и выдерживают до постоянного веса, приблизительно в течение 2-3 ч.

Поскольку адсорбент предназначен для улавливания, концентрирования и хранения сернистого газа SO2 в составе отходящих газов химических и металлургических производств, предприятий тепловой энергетики, содержащих пары воды и сернистый газ, для проверки адсорбционной емкости адсорбент насыщали смесью, моделирующей топочные газы. Для этого готовили смесь, содержащую 2 об.% Н2O и 200 ррм SO2 с допустимой величиной погрешности в пределах 10%. Насыщение адсорбента смесью проводили при температуре 20-30°С в течение 1 ч и взвешивали. Количество поглощенного SO2 также можно определить методом термодесорбции при 150-200°С (10 град/мин, скорость Не - 40 мл/мин ±10%) с улавливанием SO2 в ловушке, охлаждаемой жидким азотом.

Емкость полученного адсорбента составляет от 10 до 15 вес.%, при этом адсорбент обладает свойством десорбции (регенерации) при температуре 100-150°С.

Используемый мезопористый силикат МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м2/г и с объемом пор 1,1 см3/г с нанесенным карбонатом натрия имеет достаточную площадь поверхности пор и достаточное количество нанесенного вещества для адсорбции сернистого газа. Указанные параметры поверхности, объема пор и наносимого компонента действуют совместно на достижение технического результата. Количество нанесенного компонента свыше 30 вес.% от общей массы адсорбента нецелесообразно, т.к. большая часть пор будет заполнена карбонатом натрия, что в свою очередь повлияет на адсорбционную емкость адсорбента. Нанесение карбоната натрия в количестве менее 20 вес.% от общей массы адсорбента не позволит добиться заявленной адсорбционной емкости.

Достижение технического результата предлагаемым в настоящем изобретении адсорбентом иллюстрируется примерами.

Пример 1

1 г воздушно-сухого адсорбента - мезопористого силиката МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м2/г и с объемом пор 1,1 см3/г пропитывали 1 M водным раствором карбоната натрия в 3 приема с промежуточными сушками таким образом, что количество нанесенного карбоната составляло 20 вес.% Nа2СО3, т.е. 0.2 г Na2СО3 + 0.8 г носителя. После пропитки полученный адсорбент нагревали в потоке инертного газа до 150°С и выдерживали 2 ч (до постоянного веса). Адсорбент насыщали смесью, моделирующей топочные газы с содержанием 2 об.% Н2O и 200 ррм SO2, при 30°С и взвешивали. Количество поглощенного SO2 определяли также методом термодесорбции при 150-200°С (10 град/мин, скорость Не - 40 мл/мин) с улавливанием SO2 в ловушке, охлаждаемой жидким азотом. Количество поглощенного при 30°С и затем выделенного при 200°С SO2, отнесенное на 1 г сухого сорбента (0.8 г мезопористого силиката + 0,2 г Na2СО3) и выраженное в %, составляло 10.5 вес.%.

Пример 2

1 г воздушно-сухого адсорбента - мезопористого силиката МСМ-41 с удельной поверхностью около 1300 м2/г и с объемом пор 1,1 см3/г пропитывали 1 M водным раствором карбоната натрия в 4 приема с промежуточными сушками таким образом, что количество нанесенного карбоната составляло 30 вес.% Na2CO3, т.е. 0.3 г Nа2СО3 + 0.7 г носителя. После пропитки полученный адсорбент нагревали в потоке инертного газа до 150°С и выдерживали 2 ч (до постоянного веса). Адсорбент насыщали смесью, моделирующей топочные газы с содержанием 2 об.% Н2O и 200 ррм SO2, при 30°С и взвешивали. Количество поглощенного SO2 определяли также методом термодесорбции при 150-200°С (10 град/мин, скорость Не - 40 мл/мин) с улавливанием SO2 в ловушке, охлаждаемой жидким азотом. Количество поглощенного при 30°С и затем выделенного при 200°С SO2, отнесенное на 1 г сухого сорбента (0.7 г мезопористого силиката + 0,3 г Nа2СО3) и выраженное в %, составляло 15 вес.%.

Данные примеров показывают, что предлагаемый в настоящем изобретении модифицированный адсорбент в 2 раза по характеристикам емкости по SO2 превосходит известные адсорбенты данного назначения и характеризуется более низкой температурой десорбции SO2.

Адсорбент для сернистого газа, представляющий собой носитель с нанесенным компонентом, отличающийся тем, что в качестве носителя он содержит мезопористый силикат МСМ-41 с удельной поверхностью 1300 м/г с допустимой величиной погрешности до 10%, а в качестве нанесенного компонента содержит карбонат натрия, при этом количество нанесенного карбоната натрия составляет 20-30 вес.% от общей массы адсорбента.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 49 items.
27.07.2013
№216.012.5923

Катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана и способ непрерывного окислительного дегидрирования этана с его использованием

Настоящее изобретение относится к катализатору и способу непрерывного окислительного дегидрирования парафинов в соответствующие олефины, а именно этана в этилен. Описан катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана в этилен, содержащий смешанную оксидную фазу катализатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488440
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5924

Катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах и способ его получения

Изобретение относится к области химической обработки газовых выбросов, в частности к катализатору для окислительного разложения хлорорганических соединений и к способу его получения. Описаны катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах, содержащий золото, родий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488441
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6111

Способ удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля и устройство для реализации способа

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологиям и устройствам для удаления углеводородов из выхлопных газов автомобиля в период холодного запуска двигателя. Сущность изобретения: в способе удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля и устройстве для его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490481
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.6389

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения синтез-газа с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к получению синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например, метана, природного газа или попутных нефтяных газов с использованием высокоэффективного катализатора. Описан способ приготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491118
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e65

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к способу получения катализатора для процесса получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например метана, природного газа или попутных нефтяных газов. Описан способ приготовления катализатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493912
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.12.2013
№216.012.8c53

Катализатор для селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов и способ селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов с его использованием

Изобретение относится к каталитическим технологиям очистки этиленовых мономеров для полимеризации. Предложен эффективный катализатор, содержащий наноразмерные частицы золота с размером 2-5 нм. В качестве носителя используют мезопористый цеолитоподный силикат МСМ-41 с удельной поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501606
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.02.2014
№216.012.a5d1

Способ приготовления катализатора для получения бензола из метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения бензола из метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для получения бензола из метана путем его конверсии, включающий нанесение молибдена на носитель, представляющий собой цеолит HZSM-5, путем пропитки его водным раствором соли молибдена с последующей прокалкой на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508164
Дата охранного документа: 27.02.2014
10.05.2014
№216.012.c02f

Катализатор для получения этилбензола из бензола и этана и способ получения этилбензола с его использованием

Изобретение относится к области катализа. Описан катализатор для получения этилбензола из бензола и этана, содержащим активную составляющую и цеолит, который в качестве активной составляющей содержит оксидную фазу формулы MoVTeNbO при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксидная фаза -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514948
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c254

Способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ окислительной конденсации метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана (ОКМ) до C углеводородов, включающий нанесение марганца и вольфрамата натрия на носитель диоксид кремния путем его последовательной пропитки водными растворами нитрата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515497
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c261

Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов путем нанесения платины или палладия на прокаленный сульфатированный цирконийоксидный носитель путем пропитки его водным раствором соединения платины или палладия с последующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515510
Дата охранного документа: 10.05.2014
Showing 1-10 of 211 items.
27.07.2013
№216.012.5923

Катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана и способ непрерывного окислительного дегидрирования этана с его использованием

Настоящее изобретение относится к катализатору и способу непрерывного окислительного дегидрирования парафинов в соответствующие олефины, а именно этана в этилен. Описан катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана в этилен, содержащий смешанную оксидную фазу катализатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488440
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5924

Катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах и способ его получения

Изобретение относится к области химической обработки газовых выбросов, в частности к катализатору для окислительного разложения хлорорганических соединений и к способу его получения. Описаны катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах, содержащий золото, родий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488441
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6389

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения синтез-газа с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к получению синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например, метана, природного газа или попутных нефтяных газов с использованием высокоэффективного катализатора. Описан способ приготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491118
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e65

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к способу получения катализатора для процесса получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например метана, природного газа или попутных нефтяных газов. Описан способ приготовления катализатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493912
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.12.2013
№216.012.8c53

Катализатор для селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов и способ селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов с его использованием

Изобретение относится к каталитическим технологиям очистки этиленовых мономеров для полимеризации. Предложен эффективный катализатор, содержащий наноразмерные частицы золота с размером 2-5 нм. В качестве носителя используют мезопористый цеолитоподный силикат МСМ-41 с удельной поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501606
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.02.2014
№216.012.a5d1

Способ приготовления катализатора для получения бензола из метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения бензола из метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для получения бензола из метана путем его конверсии, включающий нанесение молибдена на носитель, представляющий собой цеолит HZSM-5, путем пропитки его водным раствором соли молибдена с последующей прокалкой на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508164
Дата охранного документа: 27.02.2014
10.05.2014
№216.012.c02f

Катализатор для получения этилбензола из бензола и этана и способ получения этилбензола с его использованием

Изобретение относится к области катализа. Описан катализатор для получения этилбензола из бензола и этана, содержащим активную составляющую и цеолит, который в качестве активной составляющей содержит оксидную фазу формулы MoVTeNbO при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксидная фаза -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514948
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c254

Способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ окислительной конденсации метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана (ОКМ) до C углеводородов, включающий нанесение марганца и вольфрамата натрия на носитель диоксид кремния путем его последовательной пропитки водными растворами нитрата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515497
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c261

Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов путем нанесения платины или палладия на прокаленный сульфатированный цирконийоксидный носитель путем пропитки его водным раствором соединения платины или палладия с последующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515510
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c262

Способ приготовления катализатора для получения ароматических углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения ароматических углеводородов с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для получения ароматических углеводородов путем конверсии углеводородных газов, включающий нанесение молибдена на носитель, представляющий собой цеолит HZSM-5, путем пропитки его водным раствором соли молибдена с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515511
Дата охранного документа: 10.05.2014
+ добавить свой РИД