СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА Российский патент 2014 года по МПК C01F7/02 B01J20/08 

Область техники

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения гранулированного алюмокальциевого сорбента, применяемого для тонкой очистки технологических и отходящих газов в производстве экстракционной фосфорной и серной кислот, нефтехимической промышленности.

Уровень техники

Известен способ получения активной гранулированной окиси алюминия, включающий обработку малогидратированного оксида алюминия в шаровой мельнице в слабом растворе азотной кислоты при рН 5÷7,9, пластификацию полученной суспензии азотной кислотой, формование цилиндрических гранул и сушку и прокаливание при температуре 550°С [А.с. SU 615645 А, МПК⁴ C01F 7/02, заявл. 09.11.1976, опубл. 23.12.1986, бюл. №47].

Существенными недостатками этого способа является образование оксидов азота на стадиях сушки и прокаливания гранул сорбента, а также не достаточно высокая активность по отношению к фтористым соединениям в газовой фазе. При этом под активностью понимается степень улавливания фтористых соединений в единицу времени при условии обеспечения санитарных норм по фтору после адсорбции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является способ получения гранулированного активного оксида алюминия, который включает механическую активацию гидроксида алюминия в вибрационной мельнице с последующими прокаливанием при температуре 280÷550°C в течение 6 ч. Прокаленный порошок пластифицируют 5%-ым раствором поливинилового спирта. Пластификацию проводят в Z-образном смесителе при температуре 60°С до достижения оптимальной формовочной влажности, затем массу формуют в гранулы, которые сушат при температуре 150÷180°C в течение 6 ч. В результате получают гранулы активного оксида алюминия, имеющие механическую прочность 12,3 МПа и степень поглощения соединений фтора 95% [Пат. RU 2105718 С1, МПК⁶ С01F 7/02, заявл. 09.02.1993, опубл. 27.02.1998].

Недостатком прототипа является недостаточно высокая активность при поглощении фтористых соединений. Кроме того, недостатками прототипа являются наличие двух стадий термической обработки гранул, а также высокая стоимость сырья, что особенно актуально, так как отработанный сорбент не подлежит регенерации.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения гранулированного сорбента, обладающего повышенными показателями активности по отношению к соединениям фтора, а также упрощение способа и снижение стоимости сырья.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ получения сорбента включает механическую активацию сухой смеси негашеной извести и гидроксида алюминия (содержание СаО в исходной смеси 70÷90 мас.%, а содержание Аl(ОН)₃ 10÷30 мас.%) в мельницах с ударно-сдвиговым характером нагружения в течение 0,1÷12 ч, пластифицирование водой до получения однородной массы и достижения оптимальной формовочной влажности, формование гранул и их сушку при температуре 110÷120°С не менее 4-х ч.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. 20 г (10 мас.%) гидроксида алюминия и 180 г (90 мас.%) негашеной извести загружают в барабанную шаровую мельницу и механоактивируют в течение 12 ч. Измельченную смесь перегружают в смеситель и добавляют 64 мл воды, перемешивание продолжают до образования однородной пластичной массы. Затем осуществляют формование гранул диаметром 3 мм, которые сушат при температуре 110°С в течение 4-х часов.

Пример 2. 20 г (20 мас.%) гидроксида алюминия и 80 г (80 мас.%) негашеной извести загружают в вибрационную ролико-кольцевую мельницу и механоактивируют в течение 0,5 ч. Измельченную смесь перегружают в смеситель и добавляют 27 мл воды, перемешивание продолжают до образования однородной пластичной массы. Затем осуществляют формование гранул диаметром 3 мм, которые сушат при температуре 115°С в течение 4-х часов.

Пример 3. 6 г (30 мас.%) гидроксида алюминия и 14 г (70 мас.%) негашеной извести загружают в планетарную мельницу и механоактивируют в течение 0,1 ч. Измельченную смесь перегружают в смеситель и добавляют 6 мл воды, перемешивание продолжают до образования однородной пластичной массы. Затем осуществляют формование гранул диаметром 3 мм, которые сушат при температуре 120°С в течение 4-х часов.

Активность гранул алюмокальциевого сорбента определяли на установке проточного типа по степени поглощения соединений HF и SiF₄ из паровоздушной смеси, содержащей 1,2 г/м³ HF и SiF₄ при температурах 60 и 125°С. Выбор температур связан с технологией экстракционной фосфорной кислоты. Фторсодержащие газы, отходящие из выпарного аппарата, имеют температуру 125°С, а газы, отходящие из промывного скруббера - 60°С.

Степень поглощения рассчитывалась по формуле

α=(С_исх-С_к)/С_исх×100%,

где С_исх, С_к - содержание соединений фтора в смеси в пересчете на элементарный фтор до и после адсорбера соответственно.

Свойства гранулированного алюмокальциевого сорбента приведены в таблице.

Таблица Свойства гранулированных (⌀ 3 мм) алюмокальциевых сорбентов Пример Активность (степень поглощения фтора, %) 60°С 125°С 1 66 99 2 65 99 3 63 98 Прототип 54 95

Как видно из представленных в таблице данных, использование предлагаемого способа позволяет увеличить степень поглощения фтора на 16,7÷22,2% при температуре 60°С и на 3,1÷4,2% при температуре 125°С.

Кроме того, за счет исключения прокаливания и проведения термической обработки в одну стадию упрощается процесс приготовления гранулированного сорбента. Использование более дешевых ингредиентов позволяет снизить затраты на сырье на 53÷68%.

Изобретение относится к области химии. Для получения гранулированного сорбента смешивают 70÷90 мас.% негашеной извести и 10÷30 мас.% гидроксида алюминия. Смесь подвергают последовательно механической активации в мельницах с ударно-сдвиговым характером нагружения в течение 0,1÷12 ч, пластификации водой, формованию гранул и сушке при температуре 110÷120°C не менее 4 ч. Изобретение позволяет упростить процесс, снизить себестоимость продукта, улучшить активность сорбента. 1 табл., 3 пр.

Способ получения гранулированного сорбента, включающий механическую активацию исходного сырья, содержащего гидроксид алюминия, пластифицирование массы, формовку и сушку гранул, отличающийся тем, что в качестве сырья используют смесь 70÷90 мас.% негашеной извести и 10÷30 мас.% гидроксида алюминия, в качестве пластификатора используют воду, а сушку проводят при температуре 110÷120°C не менее 4 ч.