Адсорбент для улавливания платиноидов и способ его получения

Адсорбент для улавливания платиноидов и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.Адсорбент для улавливания платиноидов , содержащий в качестве основы окись кальция, а в качестве добавок окись никеля или кобальта, отличающийся тем, что, с целью повышения поглотительной емкости по платиноидам, а также механической прочности, он дополнительно содержит алюминат бария и активированный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окись никеля или кобальта 9-14 Алюминат бария10-20 Активированный уголь 5-6 Окись кальцияОстальное. 2. Способ получения адсорбента для улавливания платиноидов, включающий смешение окиси кальция с хлоридами никеля или кобальта с последующим формованием полученной смеси, сушкой и прокаливанием готового продукта , отлича.ющийся тем, что, с целью повьппения эксплуатационных характеристик адсорбента в условиях изменяющейся влажности и температуры, в качестве окиси кальция используют ее дезинтегрированньй порошок, перед смешением окиси каль§ ция, с хлоридами никеля или кобальта ее смешивают с алюминатом бария, а перед формованием в смесь добавляют активированньй уголь в гранулированном виде. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в смесь добдвляют активированный уголь с размером гранул ,0 и 0,2-0,5 мм при их соотношении от суммарного содержания СО в смеси 60-70 и 30-40 мас.% соответственно . 00

ае (u) CCN03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Х

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

9-14

10-20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3584437/23-26, 3584448/23-26 (22) 10.03.83 (46) 23.08.84. Бюл.93 1 ,(72) Н.Ф.Клещев, А.П.Домарев, Н.И.Голобородько, M.M.Êàðàâàåâ, Б.M,Êèïíèñ, С.П.Твердохлеб, А.Е.Демидов и А.А,.Каминский (53) 661. 183. 12 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹437527, кл. В 01 3 19/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 717820, кл. В 01 J 19/04, 1976. (54) АДСОРБЕНТ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПЛАТИНОИДОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. (57)1.Адсорбент для улавливания платиноидов, содержащий в качестве основы окись кальция, а в качестве добавок окись никеля или кобальта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения поглотительной емкости по платиноидам, а также механической прочности, он дополнительно содержит алюминат бария и активированный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Окись никеля или кобальта

Алюминат бария зш В 01 J 20/04 В 01 Р 53/02

/ Активированный уголь, 5-6

Окись кальция Остальное.

2. Способ получения адсорбента для улавливания платиноидов, включающий смешение окиси кальция с хлоридами никеля или кобальта с последующим формованием полученной смеси, сушкой и прокаливанием готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик адсорбента в условиях изменяющейся влажности и температуры, в качестве окиси кальция используют ее дезинтегрированный порошок, перед смешением окиси кальция с хлоридами никеля или кобальта ее смешивают с алюминатом бария, а перед формованием в смесь добавляют активированный уголь в гранулированном виде.

3. Способ по п.2, о т л и ч а ю" шийся тем, что в смесь добавляют активированный уголь с размером гранул 0,5-1,0 и 0,2-0,5 мм при их соотношении.от суммарного содержания в смеси 60-70 и 30-40 мас.Ж соответственно.

1 1109

Изобретение относится к химической технологии, в частности к области приготовления адсорбентов для улавливания платиноидов, и может быть использовано в химических процессах, 5 где имеет место уно". потоком газа аэрозолей, паров или частиц платиноидов.

Известен гранулированный сорбент для улавливания платиноидов на основе 1<> карбоната и окиси кальция, в который в качестве связующего введен азотнокислый кальций в количестве 0,223,0 мас.7 и выгорающие добавки— древесные опилки или графит 0,55,07. в пересчете на основное вещество (1 3.

Недостатком сорбента является его чувствительность к влаге, что при высокотемпературных процессах и осо- дб бенно при остановках агрегата приво- дит к частичному или полному разрушению и слипанию частиц сорбента. Влагопоглощение сорбента на основе кар" боната и окиси кальция за 5 ч при д содержании воды в газе 2 07 и 30 С составляет 2,77.. Кроме того, он г. обладает малой механической прочностью и относительно высокой истираемостью, что также ведет к разрушению гранул сор-. бента. Прочность сорбента 25 кг/см, истираемость за 2 ч составляет 567.

Эти недостатки вызывают повышение сопротивления в системе л в конечном итоге ведут к аварийным остановкам оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому адсорбенту является адсорбент для улавливания платиноидов, содержащий в качестве основы окись кальция, а в качестве добавок окись никеля или кобальта (2).

I

Недостатками известного адсорбента являются его низкая поглотительная способность, так за 1400 ч работы содержание платинь и палладия в нем составляет 0,2 мас.X а также низкая механическая прочность из-за влагопоглощения {0,8-0,8 мас.X).

При содержании в воздухе 27 влаги известный адсорбент при остановке процесса и понижении его температуры о до 30 С за 6 ч претерпевает фазовые превращения с образованием гидро- 5 окиси кальция, которая при последующем выходе на рабочий режим спекается, что приводит к резкой потере

187 поглотительной емкости адсорбента и может вызвать аварийную ситуацию.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения адсорбента для улавливания платиноидов, включающий смешение окиси кальция с хлоридом никеля или кобальта с последующим формованием полученной смеси, сушкой и прокаливанием готового продукта. Согласно указанному способу проводят смешение окиси кальция и хлоридов никеля или кобальта путем добавления в порошкообразную смесь кальция растворов хлоридов, формование полученной смеси и сушку при 100-200оС, прокаливание с . постепенным повышением температуры о до 200 С. Смешивание реагентов ведут при их соотношении, обеспечивающем конечное содержание в адсорбенте, мас.Х! окись кальция 80-95, .окислы никеля или кобальта 5-20 (2 7.

Недостатком известного способа получения адсорбента- является то, что он не обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики готового адсорбента в условиях изменяющейся влажности и температуры. При остановке процесса с продувкой адсорбента воздухом при 30 С за 6 ч его механическая прочность падает с 1032

130 кг/см до 35-40 кг/см, а потери массы после 1400 ч работы составляют 50-557.

Цель изобретения — повышение поглотительной емкости адсорбента по платиноидам и его механической прочности, а также эксплуатационных характеристик в условиях изменяющейся влажности и температуры.

Поставленная цель достигается тем

У что адсорбент для улавливания платиноидов, содержащий в качестве основы окись кальция, а в качестве добавок окись никеля или кобальта, дополнительно содержит алюминат бария и активированный уголь при следующем .соотношении компонентов, мас.X:

Окись никеля или кобальта 9-14

Алюминат бария 10-20

Активированный уголь 5-6

Окись кальция Остальное °

Кроме того, согласно способу получения адсорбента для улавливания платиноидов, включающему смешение окиси кальция с хлоридами никеля или кобальта с последующим формованием полученной смеси, сушкой и прокаливанием

1109187

20

Использование активированного угля фракции 0,5-1,0 и 0,2-0,5 мм позво- . ляет получать адсорбент, обладающий одновременно высокой механической, прочностью (до 110-113 кг/см )и массу с высокой 5„ (49-37 м /г) . готового продукта, в качестве окиси кальция используют ее дезинтегрированный порошок, перед смешением окиси кальция с хлоридами никеля или кобальта ее смешивают с алюминатом бария, а перед формованием в смесь добавляют активированный уголь в гранулированном виде.

Причем в смесь добавляют активированный уголь с размером гранул

0,5-1,0 и 0,2-0,5 мм при их соотношении от суммарного содержания в смеси 60-70 и 30-40 мас.Ж соответственно.

Верхний и нижний пределы содержания указанных компонентов (окиси никеля или кобальта, алюмината бария, активированного угля и основы — окиси кальция) обусловлены требованием получения механически прочного и водостойкого, обладающего оптимальной удельной поверхностью (9„ ) и объемом пор и, как следствие,*высокой поглотительной способностью по платиноидам,адсорбента.

При количественном соотношении исходных компонентов, выходящем за указанные пределы, получаемый адсорбент не обладает достаточной влагостоикостью, и 5> .а значит

30 и сорбционной емкостью по платиноидам, которая равна 0,307. платины и палладия в верхнем слое.

При соотношении компонентов, выходящем за указанные верхние пределы, И полученный адсорбент хотя и обладает достаточно низкой влагопоглощаемостью 0,27., однако его сорбционные характеристики при этом не улучшаются по сравнению с оптимальным составом.

Дезинтегрированная окись кальция, обладая высокой химической активностью за счет несовершенства кристаллической структуры при быстром хими. ческом взаимодействии с катионами вносимого металла и совместно с высокотемпературной термостойкой добавкой алюмината бария, позволяет сохранять заданную структуру, высокую поверхность при резких изменениях температуры и влажности.

При использовании угля фракции ниже указанных пределов увеличивается удельная поверхность, но снижается механическая прочность.

При использовании угля фракции выше указанных пределов уменьшается удельная поверхность и прочность, но увеличивается пористость. Соотношения между количеством угля указанных фракций для получения оптимальных структурно-адсорбционных характеристик адсорбепта должны находиться в пределах 60-707. угля фракции

0,5-1,0 мм и 30-407 фракции 0,20,5 мм.

Технология способа получения адсорбента заключается в следующем.

Берут порошок дезинтегрированной окиси кальция и смешивают с алюминатом бария. После перемешивания в нее приливают растворы хлорида никеля или кобальта в смеси с хлоридом кальций, подогретые до 40-45ОС.Смесь перемешивают до образования густой пастообразной массы и в нее дoбавляют активированный уголь типа

БАУ фракций 0,5-1,0 и 0,2-0,5 мм.Смешение указанных компонентов проводят исходя из следующего их количественного соотношения в конечном продукте: мас.%: окись никеля или кобальта 9-14; алюминат бария 10-20; активированный уголь 5-6, в том числе фракции 0,5-1,0 и 0,2-0,5 мм 60-70 и 30-40 от этого суммарного количества, окись кальция остальное.

Полученную массу хорошо перемешивают, подвергают формованию, например, методом шнекования, затем сушат при комнатной температуре или при 100 С, затем прокаливают в интервале 100900 С с подъемом температуры 100 С/ч и выдержкой при 900 С в течение 3040 мин. В итоге получают адсорбенты, обладающие развитой удельной поверхностью, водостойкостью, хорошей механической прочностью и поглотитель« ной способностью по платиноидам.

П р и м e p 1. Адсорбент для улавливания платиноидов готовят смешением 500 r дезинтегрированной окиси кальция и 100 r алюмината бария. Смесь. хорошо перемешивают, затем приливают растворы хлорида никеля в количестве

290 г и раствор хлорида кальция в количестве 510 r. Оба раствора должны быть предварительно подогреты до

45 С. Смесь перемешивают до образовао

1109

Состав

Показатель

80-95

Остальное

5-20

9-14

10-20 алюминат бария

БАУ

5-6

Количество,r

Прочность,кг/см

250

250

80-100

110-113

35-40

85-90

1,7

4,0.ния густой пастообразной массы и затея вносят активированный уголь БАУ фракции 1-0,5 мм s количестве 30 г и фракции 0,5-0,2 мм в количестве 20 r.

Массу перемешивают, шнекуют, сушат 5 при комнатной температуре в течение суток и прокаливают с подъемом температуры 100 С/ч до 900 С с выдержкой при этой температуре в течение 30 мин.

Полученный адсорбент содержит в в пе- 1О ресчете на оксиды мас. Х: СаО 76, А1г 8@0 10; Nl 9, а тивированный уголь

5 и имеет 5>> 31 мг/г, влагопоглощение через 6 ч при 2Х влаги и 30 С

0,7%, содержание платины и палладия после 1400 ч работы и одной продувки воздухом 0,30%, прочность после продувки 85 кг/см .

Пример 2. 400 r дезинтегриро-20 ванной окиси кальция смешивают с 150 r

Ф алюмината бария, смесь хорошо переме;шивают, затем приливают подогретые до 40 С растворы хлорида кобальта в количестве 240 r и хлорида кальция г в количестве 260 r. Далее проводят операции по примеру 1. В итоге получают адсорбент, содержащий в пересчете на оксиды, мас.%. СаО 66, ЛСг ба0 15, СоО 14, активированный уголь 5 и !. имеющий 5 А 49-37 м /г, влагопоглощение через 6 ч при 2Х влаги и 30 С

0,5Х, содержание платины и палладия после 1400 ч работы и одной продувки воздухом 0,45%, механическую прочность 87 кг/см .

Состав адсорбента,мас.%

СаО со един ение NiO или СоО

Механическая прочность после продувки через 700 ч,кг/см

Удельная поверхность,м /r

187 6

П р и м е p 3. 630 г дезинтегрированной окиси кальция смешивают с

200 r алюмината бария. Смесь хорошо перемешивают, затем приливают подогретые до 45 С растворы хлорида кобальта в количестве 210 r и хлорида кальция в количестве 510 r. Смесь перемешивают до образования густой пастообразной массы и затем вносят активированный уголь БАУ фракции 1-0,5 мм в количестве 30 r и фракции 0,5-0,2 мм в количестве 30 r. Далее проводят операции по примеру 1. В итоге получают адсорбент, содержащий в пересчете на оксиды, мас.% .СаО 63,М В©0

20, СоО 14, активированный уголь 6 и имеющий 8,А 49-34 мг/г, влагопоглощение 0,3%,содержание платины и палладия после 1400 ч работы и одной продувки воздухом 0,40%, прочность

90 Kr/cMã

Пример 4. Проводят сравнительные испытания полученных по примерам 1-3 и известного адсорбентов по улавливанию платионидов в процессе каталитического разложения аммиака.

Испытания проводятся на модельной установке под давлением 7,3 ата, температуре контактирования 900 С, концентрации аммиака в аммиачновоздушной смеси 10,50% при одной продувке воздухом.

В таблице представлены основные .показатели работы адсорбентов в процессе их эксплуатации. известный предлагаемый

1109187

Продолжение таблицы

Состав

Показатель

4,0

48,2

Пористость,%

Объем пор,см /г

Влагопоглощение,%

0,148

0,3-0,6

0,223

0,8-0,9

155

108

0,45

0,20 l 40

Составитель P. Пензии

Редактор О; Бугир Техред И.Асталош

Корректор Е. Сирохман

Заказ 5976/6 Тираж 533

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4

Потери массы после продувки через 1400 ч работы, г

Содержание Pt u Pd в массе после

1400 ч работы и одной продувки воздухом, %.

Остаток массы после 1400 ч работы,г

Из таблицы видно, что предлагаемые адсорбенты после 1400 ч работы и 25 одной продувки воздухом имеют в полтора-два раза выше механическую прочность, в 2 раза большую поглотительную емкость по платине и палладию и на 18% меньше потери массы. 30

Технико-экономическая эффектив-< ность предлагаемых адсорбентов в сравизвестный предлагаемый

< нении с известным заключается в уве личении в полтора-два раза емкости поглощения по ценным благородным металлам, а также в значительном улучшении физико-химических характеристик, которые позволяют эксплуатировать данные адсорбенты в условиях изменяющейся температуры и влажности среды.