СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА-КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 1997 года по МПК B01J20/30 C01B31/08 

Изобретение относится к получению сорбентов и может быть использовано для очистки отходящих газов химических, металлургических, целлюлозно-бумажных производств от сернистых соединений: диоксида серы, сероводорода, меркаптана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного активного угля из торфа методом сернисто-калиевой активации (Кельцев Н.В. Основы сорбционной техники, М. Химия, 1976, с. 84. Уголь марки СКТ-6А ТЭУ N Д2ГУ-942-66). Способ заключается в смешении исходного материала торфа с сернистым калием, грануляции, карбонизации и парогазовой активации.

К недостаткам метода относится использование дорогостоящего сырья - торфа, сернистого калия, связующих смол и недостаточно высокая пористость, каталитическая активность и механическая прочность.

Целью изобретения является получение сорбента -катализатора с повышенными сорбционными и каталитическими свойствами по отношению к сернистым соединениям из дешевого специфического сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гранулированного сорбента катализатора, включающем смешение исходного сырья со связующим, грануляцию, карбонизацию и активацию используют концентраты сульфитно-спиртовой барды КБП в качестве исходного сырья и КБЖ в качестве связующего, причем карбонизацию КБП проводят при температурах 350 - 400^oC, смешение карбонизованного угля при температурах 120 -130^oC при соотношении карбонизованного остатка из КБП КБЖ 3 1 1,2, а парогазовую активацию ведут в течение 20 25 мин при температурах 750 - 800^oC.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве исходного сырья используют отходы целлюлозно-бумажной промышленности технические лигносульфонаты. Технические лигносульфонаты кальция, получаемые при использовании варочной кислоты на кальциевом основании, выпускаются под товарным названием: концентрат сульфитно-спиртовой барды в соответствии с ГОСТом 8518-57 в виде 3-х марок: КБЖ, КБТ и КБП.

Концентрат КБЖ это густая жидкость темно-коричневого цвета удельного веса при (20^oC) 1,27, содержащая 50% сухих веществ. Концентраты КБТ и КБП различаются только по содержанию сухих веществ. КБТ содержит 76% сухих веществ, КБП светло-коричневый порошок, высушенный до воздушно-сухого состояния.

Концентраты сульфитно-спиртовой барды, получаемые при варке целлюлозы с магниевым, натриевым или аммониевым основаниями также могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения активного сорбента катализатора.

Основу технических лигносульфонатов составляет ароматические структуры С₆-С₃ типа фенилпропановых звеньев

Эти звенья сшиты линейно и пространственно в макромолекулы и насыщены сульфогруппами HSO-3

или анионами солей варочной кислоты NaSO-3,NH₄SO-3 и др. В зависимости от варки и глубины сульфирования лигносульфонаты могут содержать серу в количестве от 3 до 12% Это предопределяет специфику пиролиза лигносульфонатов и каталитическую активность полученного из него сорбента-катализатора по отношению к диоксиду серы, сероводороду, меркаптану.

Наличие в золе лигносульфонатов микроколичеств (10^-3 - 10^-6%), железа, кобальта, марганца, меди и других элементов также способствует получению сорбента с каталитическими свойствами.

Способ осуществляется следующим образом.

Концентрат сульфитно-спиртовой барды (КБП) карбонизуют при температурах 350 400^oC. Затем карбонизованный остаток измельчают и смешивают при нагревании до 120 130^oC с сульфитно-спиртовой бардой (КБЖ) в соотношении 3 1 1,2 до получения пластичной массы. Далее массу гранулируют и подвергают карбонизации и активации при температурах 750 800^oC в потоке водяного пара и углекислого газа в течение 20 25 мин. Охлаждение ведут в инертной атмосфере.

Пример 1 (N 2 в таблице).

100 г сухой сульфитно-спиртовой барды (КБП) карбонизуют при 350^oC при постепенном повышении температуры (10^o в мин) до прекращения выделения газов.

Карбонизованный остаток измельчают и смешивают с сульфитно-спиртовой бардой (КБЖ) в соотношении 3 1 при нагревании до 120^oC до получения пластичной массы.

Далее пластичную массу гранулируют и подвергают карбонизации и активации при повышении температуры 750^oC в потоке водяного пара и углекислого газа в течение 20 мин. Охлаждение ведут в инертной атмосфере.

Пример 2 (N 5 в таблице).

100 г сухой сульфитно-спиртовой барды (КБП) карбонизуют при 400^oC. Карбонизованный остаток измельчают и смешивают с сульфитно-спиртовой (КБЖ) в соотношении 3 1,2 при нагревании до 130^o до получения пластичной массы.

Далее пластичную массу гранулируют и подвергают карбонизации и активации при повышении температуры до 800^oC в потоке водяного пара и углекислого газа в течение 25 мин. Охлаждение ведут в инертной атмосфере.

В качестве основных характеристик образцов, доказывающих достижение эффекта использованы суммарная пористость (сорбционная емкость сорбента) степени каталитического окисления диоксида серы в триоксид (X₁), сероводорода в элементарную серу (X₂), метилмеркаптана в диметилдисульфид (X₃) и механическая прочность гранул на истирание по МИС-60-8.

Результаты испытаний образцов получены при условиях опытов: концентрация серосодержащих компонентов 0,2 об. остальное воздух, насыщенный водяными парами; температура 20^oC, объемная скорость 500 мин.^-1. Диаметр гранул 1,5 2 мм, длина гранул 3 4 мм.

Результаты опытов занесены в таблицу.

Как видно из таблицы при выходе за заявляемые пределы опытов 2 и 5, цель изобретения не достигается. Предлагаемый сорбент-катализатор имеет увеличение пористости и каталитической активности в 1,5 1,6 раза по сравнению с прототипом. Механическая прочность гранул по МИС-60-8 повысилась с 65% до 75% что позволяет улучшить эксплуатационные показатели процессов очистки. Дешевое (в 15 раз дешевле, чем у прототипа) исходное сырье, являющееся малоиспользуемым отходом целлюлозно-бумажной промышленности (КБЖ и КБП), более низкая температура переработки сырья (на 100^oC ниже, чем у прототипа), повышенная сорбционная и каталитическая активность сорбента-катализатора, позволяющая использовать аппараты меньшего размера, делают изобретение экономически выгодным.

Использование: в получении сорбентов для очистки отходящих газов химических, металлургических, целлюлозно-бумажных и других производств от сернистых соединений: диоксида серы, сероводорода, меркаптана. Сущность изобретения: способ включает смешение исходного сырья со связующим, грануляцию, карбонизацию и активацию, используют в качестве исходного сырья сухой концентрат сульфитно-спиртовой барды (КБП), а в качестве связующего - сульфитно-спиртовую барду с содержанием сухих веществ 50% (КБЖ), карбонизацию КБП проводят при температуре 350 -400^oC, смешение при 120 - 130^oC, при соотношении карбонизированного остатка КБП и КБЖ, равном 3 : 1 -1,2, а активацию ведут в течение 20 - 25 мин при 750 - 800^oC. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения гранулированного сорбента, включающий смешение исходного сырья со связующим, грануляцию смеси, карбонизацию и активацию, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют карбонизованный при 350 400^oС сухой концентрат сульфидной-спиртовой барды, в качестве связующего сульфидно-спиртовую барду с содержанием сухих веществ 50% их смешение проводят при 120 130^oС при соотношении карбонизованного концентрата и связующего, равном 3 (1 1,2), а карбонизацию и активацию проводят в течение 20 25 мин при 750 800^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбонизацию и активацию проводят в атмосфере водяного пара и углекислого газа. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что после активации продукт охлаждают в инертной атмосфере.