СОСТАВ ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРБИДНОГО АЦЕТИЛЕНА ОТ ПРИМЕСЕЙ Российский патент 2000 года по МПК B01D59/14 B01D53/04 B01J20/08 

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, например карбидного ацетилена от фосфина и сероводорода, и может быть использовано для очистки промышленных газов от аналогичных примесей.

Известен состав для очистки газов от фосфина, содержащий хлорное железо, йодистый калий, инфузорную землю и воду /1/.

Недостатком известного состава является сравнительно низкая объемная скорость очистки газа (до 300 час^-1).

Известен состав для очистки газов от фосфина, содержащий хлорное железо, сернокислую соль двухвалентной меди, гидрат карбоната натрия, окись ртути, инфузорную землю и воду /2/.

Недостатком такого состава является также низкая объемная скорость очистки газа (до 300 час^-1), использование ядовитых соединений (окись ртути) и дороговизна.

Известен состав для очистки ацетилена от фосфина, представляющий собой порошкообразную инфузорную землю, пропитанную хромовым ангидридом и серной кислотой, с содержанием влаги до 20 мас.% /2/.

Недостатком данного состава является его большой расход в процессе очистки (в среднем 270-300 г/дм³), за счет высокого содержания влаги (до 20 мас.%), снижающей активность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является каталитическая масса, используемая для очистки ацетилена низкого давления от фосфина, содержащая, мас.%:
хромовый ангидрид - 11 - 13
свободную серную кислоту - 16-18
йодистый калий - 0,01
инфузорную землю - 51-56
воду - 13-22
очищающая активность в литрах очищаемого ацетилена на грамм каталитической массы, дм³/г - 5,0-5,5 /3/
Недостатком такого состава является также высокое содержание влаги (до 22 мас.%), снижающей его активность (в условиях повышенной влажности ацетилена) и острый дефицит инфузорной земли, используемой в качестве носителя.

Цель изобретения - повышение очищающей активности состава, увеличение объемной скорости очистки газа и расширение сырьевой базы.

Поставленную цель достигают тем, что состав, включающий хромовый ангидрид, свободную серную кислоту, йодистый калий и воду, в качестве носителя содержит порошкообразный глинозем при следующем соотношении компонентов, мас. %:
хромовый ангидрид - 11 -13
свободная серная кислота - 18-21
йодистый калий - 0,001-0,01
порошкообразный глинозем - 57-63
вода - остальное
очищающая активность в литрах очищенного ацетилена на грамм состава, дм/г - 6,5-7,5
Глинозем характеризуется развитой пористой структурой (объем пор составляет 0,8 г/м³ при преобладающем радиусе 500-1000 ангстрем), высокими сорбционными свойствами, химической стойкостью.

Использование порошкообразного глинозема в качестве носителя позволит улучшить физико-механические свойства состава, а именно: уменьшить слеживаемость и повысить устойчивость при хранении, в процессе эксплуатации снизить гидравлическое сопротивление, увеличить объемную скорость очистки газа до 1400 час^-1, повысить очищающую активность состава до 6,5-7,5 дм³/г по сравнению с прототипом, где очищающая активность составляет 5,0-5,5 дм³/г.

Далее, снизить содержание влаги до 14 мас.%, при увеличении срока службы очистного состава в 2-3 раза в зависимости от содержания фосфина и сероводорода в исходном ацетилене.

Активным компонентом в составе является шестивалентный хром (Cz⁺⁶), который находится в соединениях хромового ангидрида (CzO₃) или бихромата калия (K₂Cz₂O₇).

Содержание Cz⁺⁶ в составе находится в пределах 11-13 мас.%. Он наиболее активен как окислитель в кислой среде, поэтому в очистную массу вводится свободная серная кислота (H₂SO₄) в количестве до 21 мас.% и вода до 14 мас. %.

Для получения 100 г указанного состава в лабораторных условиях берется 0,1 г йодистого калия (Kl), 17 г бихромата калия (K₂Cz₂O₇), 63 г порошкообразного глинозема и загружается в месильную машину. Масса в сухом виде перемешивается в течение 30 минут.

Затем 11 см³ технической очищенной воды разбавляют 11 см³ H₂SO₄ с плотностью 1,84 г/см³ и заливают в замес при постоянном перемешивании.

После добавления всего количества кислоты перемешивание продолжается в течение часа.

Полученный состав опробирован в лабораторных и промышленных условиях на реальном газе.

Схема установки, условия испытания в лабораторных условиях и определение очищающей активности состава выполнялись в соответствии с ТУ 6-21- 33-78, с изм.1-5 /3/.

В U-образную трубку загружали 40 см³ испытуемого состава.

Расход карбидного ацетилена (объемную скорость 1400 час^-1) определяли газовым счетчиком.

Отбор проб проводили каждые 0,5 часа в течение всего опыта. Содержание фосфина и сероводорода в газе до и после очистки определяли по методике, описанной в ГОСТ 5457-75, с изм. 1-3 /4/.

Содержание примесей в карбидном ацетилене (об.%) получено:
1. Фосфина до очистки 0,08-0,09, после очистки 0,01-0,04 (норма не более 0,08);
2. Сероводорода до очистки 0,1, после очистки 0,005-0,01 (норма не более 0,05).

В табл. 1 приведена очищающая активность предлагаемого состава.

Пример 1. Приготовляют состав для очистки карбидного ацетилена от фосфина и сероводорода, содержащий, мас.%:
хромовый ангидрид - 13
свободную серную кислоту - 21
порошкообразный глинозем - 63
вода - 3
очищающая активность в литрах очищенного ацетилена на грамм состава, дм³/г - 7,5
Примеры 2-7. Составы, полученные по вышеуказанному способу, но с указанным в табл. 1 соотношением компонентов. Очищающая активность получена в пределах 6,5-7,5 дм/г.

Примеры 8-10 (сравнительные). Составы получают с внеограниченным соотношением компонентов. Очищающая активность состава получена в пределах 1,5-6,3 дм³/г.

Как видно из табл. 1 предложенный состав (примеры 1-7) обладает более высокой очищающей активностью (6,5-7,5 дм³/г) по сравнению с прототипом (5,0-5,5 дм³/г).

В примерах 8-10 наблюдалась более низкая активность (1,5-6,3 дм³/г) вследствие неоптимального содержания компонентов в составе.

Промышленные испытания проведены на техническом ацетилене, полученном из карбида кальция в стационарных генераторах.

Испытуемый состав соответствовал составу примера 1 (табл. 1) с очищающей активностью 7,5 дм³/г. В процессе испытания контролировали содержание фосфина и сероводорода в карбидном ацетилене до и после очистки.

В результате проведенных испытаний получено (табл. 2) остаточное содержание в газе (об. %): фосфина 0,02-0,05 (на входе 0,09), сероводорода 0,005-0,01 (на входе 0,1). Норма по фосфину не более 0,08, по сероводороду не более 0,05.

Предложенный состав не содержит ядовитых соединений, обладает более высокой очищающей активностью, при объемной скорости очистки 1400 час^-1. Очищенный карбидный ацетилен отвечает требованиям Госстандарта по остаточному содержанию примесей в виде фосфина и сероводорода. Существенно снижены затраты при приготовлении и эксплуатации состава, за счет использования порошкообразного глинозема.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство N 521916, кл. В 01 D 53/14, 1975 г.

2. Стрижевский И.И. Технические основы и безопасность производства газообразного и растворенного ацетилена. Изд-во "Химия", 1968, с. 72-75.

3. ТУ 6-21-33-78, с изм.1-5 "Масса каталитическая для очистки ацетилена от фосфористого водорода" (прототип).

4. ГОСТ 5457-75 с изм.1-3 "Ацетилен растворенный и газообразный технический".

Может быть использовано для очистки карбидного ацетилена от примесей. Состав содержит хромовый ангидрид, свободную серную кислоту, йодистый калий, порошкообразный глинозем в качестве носителя при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромовый ангидрид 11 - 13, свободная серная кислота 18 - 21, йодистый калий 0,001 - 0,01, порошкообразный глинозем 57 - 63, вода остальное. Изобретение позволяет улучшить физико-механические свойства состава. 2 табл.

Состав для очистки карбидного ацетилена от фосфина и сероводорода, содержащий хромовый ангидрид, свободную серную кислоту, йодистый калий, носитель и воду, отличающийся тем, что в качестве носителя он содержит порошкообразный глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хромовый ангидрид - 11 - 13
Свободная серная кислота - 18 - 21
Йодистый калий - 0,001 - 0,01
Порошкообразный глинозем - 57 - 63
Вода - Остальное