Способ получения сорбента для сероводорода

 

Изобретение относится к химической технологии, преимущественно к способам получения сорбентов для сероводорода, которые могут быть использованы для сухой очистки газов от сероводорода. Предлагаемый способ получения сорбентов для сероводорода отличается тем, что в качестве основной составляющей сорбента используют дисперсные промышленные отходы, содержащие 50-75% оксидов железа, например красный шлам, который подвергают совместному смесительному размолу с активатором-порообразователем, например хлористым аммонием в количестве 5-15% от массы основной составляющей, и связующим - лингосульфатом натрия в количестве 15-30% от массы основной составляющей. Из смеси изготавливают таблетки либо гранулы, которые подвергают термообработке в атмосфере водорода, сначала в политермических условиях до 500-650^oC в пределах одного ч, а затем в изотермических условиях при температуре 500-650^oC в течение 60-90 мин. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, преимущественно к способам получения сорбентов, которые могут быть использованы для очистки промышленных и природных газов, а также вентиляционного воздуха от сероводорода.

В современной химической технологии для высокой степени очистки газов от сероводорода с низким содержанием сероводорода ( до 0,5%) применяют сухую очистку. Для этой цели преимущественно используют активированные угли либо сорбенты на основе активированных углей и импрегнированного иодом глинозема (патент ГДР N 283275, кл. С 01 В 31/08, опуб. 10.10.90).

Известные сорбенты сложны в изготовлении и эксплуатации, дорогие по стоимости и непригодны для массового использования.

Известен способ получения таблеток сорбента для сероводорода, включающий смешение его основной составляющей со связующей и активатором-порообразователем (патент США N 4732888, кл. B 01 J 20/02 опуб. 22.08.88). В качестве основной составляющей используют порошки ZnO и Fe₂O₃ крупностью около 1 мкм в количестве, обеспечивающим образование феррита цинка, а в качестве связующей крахмал и/или метилцеллюлозу в количестве 15% с неорганической добавкой бентонит и/или каолит и/или портландцемент в количестве 5% а в качестве активатора Na₂CO₃ в количестве 5% из полученной смеси изготавливают таблетки и спекают их при 1800^oC с получением сорбента с удельной поверхностью 0,5-5 м²/г.

Однако по существующему способу получение сорбента для сероводорода осуществляют при высокой температуре термообработки гранул, которая необходима для разложения активатора и порообразователя (Na₂CO₃ - углекислый натрий, а также образования феррита цинка из оксидов железа и цинка, при которой происходит образование жидкой фазы связующей, вследствие чего получают сорбенты в невысокой удельной поверхностью 0,5 5 м² г, а следовательно и с малой сорбционной емкостью. Кроме того для изготовления сорбента в качестве основной составляющей применяют оксиды цинка и железа высокой дисперсности (около 1 мкм), которые сравнительно дороги.

Изобретение направлено на снижение температуры термообработки таблеток или гранул и достижение более высокой удельной поверхности сорбента.

Это достигается тем, что в способе получения сорбента для сероводорода, включающем смешение основной составляющей сорбента с активатором-порообразователем и связующей, изготовление таблеток и их термообработку, в качестве основной составляющей используют промышленных отход, содержащий 50-75% оксида железа, например, красный шлам, в качестве активатора-порообразователя вводят вещество, у которого газообразная составляющая выделяется при температуре 300-500^oC, например хлористый аммоний, в количестве 5-15% от массы основной составляющей сорбента, в качестве связующей используют лингосульфат натрия в количестве 15-30% от массы основной составляющей сорбента, подвергают их смесительному размолу до образования однородной массы, из которой изготавливают таблетки или гранулы, а термическую обработку их ведут в атмосфере водорода при температуре 500-650^oC сначала в политермических, а затем в изотермических условиях. При этом термообработку в политермических условиях ведут в пределах 60 мин, а в изотермических условиях 60-90 мин.

Выбранные условия термообработки и количество вводимых активатора-порообразователя и связующей обеспечивают последовательное выделение физической и конституционной воды, пиролиз и испарение, возгонку либо разложение активатора и порообразователя, например возгонку хлористого аммония, и восстановление оксидов железа, что обеспечивает образование большого количества открытых пор и получение сорбента с более высокой удельной поверхностью и достаточной прочностью.

Примеры. Исходный красный шлам анализировали на содержание оксидов железа и влажность. При влажности более 8% красные шламы подсушивали. В 1 00 г красного шлама вводили 5-15% хлористого аммония, 15-30% лингосульфата натрия плотностью 1,25 г/см³ и подвергали смесительному размолу в шаровой мельнице в течение 5 ч, а затем изготовили таблетки и гранулы: таблетки диаметром 2 мм, длиной 2-5 мм, гранулы +1-5 мм.

Воздушно-сухие таблетки либо гранулы в пределах 60 мин. нагревали в политермических условиях до 500-650^oC, а затем в изотермических условиях при 500-650^oC выдерживали 60-90 мин. Атмосфера водород, его расход 0,5 л/мин. Охлажденные в атмосфере водорода таблетки либо гранулы затарили в герметичные емкости. Замеры удельной поверхности проводили по методу БЭТ адсорбцией азота при температуре жидкого азота (см. таблицу).

Использование предлагаемого способа получение сорбента для сероводорода обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность получения сорбентов из более дешевого вторичного сырья, дисперсных промышленных отходов, тем самым комплексно решать охрану окружающей среды; снижение энергозатрат при термообработке таблеток либо гранул сорбента за счет снижения температуры термообработки; получение сорбентов с более высокой удельной поверхностью, а следовательно и сорбционной емкостью, что значительно снизит стоимость сорбентов.

Формула изобретения

1. Способ получения сорбента для сероводорода, включающий смешение основной составляющей сорбента с активатором-порообразователем и связующей, изготовление таблеток и их термообработку, отличающийся тем, что в качестве основной составляющей используют промышленный отход красный шлам, содержащий 50 75% оксида железа, в качестве активатора-порообразователя вводят вещество, у которого газообразная составляющая выделяется при 300 500^oС в количестве 5 15% от массы основной составляющей сорбента, в качестве связующей используют лигносульфат натрия в количестве 15 30% от массы основной составляющей сорбента, подвергают их смесительному размолу до образования однородной массы, из которой изготавливают таблетки или гранулы, а термическую обработку их ведут в атмосфере водорода при 500 650^oС сначала в политермических, а затем в изотермических условиях.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку в политермических условиях ведут в пределах 60 мин, а в изотермических условиях 60 90 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активатора-порообразователя используют хлористый аммоний.

РИСУНКИ

Рисунок 1