Способ подготовки цеолитов для адсорбции газов Советский патент 1983 года по МПК B01D53/02 

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ АДСОРБЦИИ

ГАЗОВ

1

Изобретение относится к подготовке адсорбентов с целью использования в адсорбционной технике для очистки (или осушки) природных и промышленных отходящих газов от кислых компонентов и влаги, таких как SO2,CO2, HaS, и др., и может быть использовано в процессах адсорбционной очистки.

Известен способ адсорбционной очистки воздуха с применением в качестве адсорбента тонкоизмельченного молекулярного сита, нанесенного на поверхность легкосворачиваемого волокнистого материала. Далее волокнистый материал совместно с адсорбционной массой сворачивается в рулоны и помещается, в адсорбционную технику 1.

Адсорбент, используемый согласно этому способу, имеет следующие недостатки: невозможно использование адсорбента в адсорбционной технике с движущимся слоем из-за трудности (или невозможности) перемещения по адсорбционной колонке, способности деформироваться и недостаточной механической прочности; рулоны волокнистого материала забиваются механической пылью, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления слоя адсорбента; метод подготовки адсорбента (рулонов) достаточно трудоемкий процесс; трудоемок также процесс отделения адсорбционной массы от волокнистого материала после истечения срока ее службы; из-за низкой термической

5 стойкости волокнистого материала процесс десорбции осуществляется при более низких температурах, что приводит к уменьшению кинетической скорости регенерации адсорбционной массы и др.

Наиболее близким к изобретению по тех

° нической сущности и достигаемому результату является способ подготовки цеолита для адсорбции газов, включающий дробление и измельчение 2.

15 Недостатками известного способа является следующее: в случае применения мелких частиц адсорбента (порядка 1,0-5,0 мм для увеличения активной поверхности) гидравлическое сопротивление слоя адсорбента чрезмерно возрастает; несмотря на боль20щую механическую прочность природных цеолитов, в дальнейших процессах очистки газов все же получается значительное количество пыли, особенно в аппаратах с движущимся слоем адсорбента. Целью изобретения является предотвращение пылеобразования при адсорбции и уменьшение гидравлического сопротивления слоя при сохранении высокой адсорбционной емкости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подготовки цеолита для адсорбции газов, включающему измельчение цеолитов, цеолит измельчают до фракции 0,074-0,5 мм, смешивают с бентонитовой глиной и водой и набивают во внутренний объем колец Рашига. Причем бентонитовую глину берут в количестве 5,5-6,5 вес %. Способ осуществляется следующим образом. Природные цеолиты измельчаются до фракции 0,074-0,5 мм и подготавливается тесто влажности 20-24% с применением воды и связующей добавки - бентонита в количестве 5,5-6,5 вес. %. Увеличение содержания бентонита более 6,5 вес. % приводит к чрезмерному повышению количества балласта в составе адсорбента. Уменьшение же содержания бентонита приводит к нарушению связывания частиц адсорбента и тестообразования. Далее влажная масса ручным или механическим способами набивается вовнутрь колец Рашига, высушивается при 105-110°С и загружается в адсорбционную технику. Размеры применяемых колец могут колебаться в широких пределах от I 10 мм, d 10 мм до I 50 мм, d 50 мм. Степень измельчения цеолитовой породы имеет важное значение, так как тонкое измельчение (0,074-0,5 мм) облегчает тестообразование и увеличивает удельную поверхность адсорбционной массы. Цеолитовая масса дисперсностью более 0,5 мм плохо связывается со связующей добавкой - бентонитом, а после сушки плохо удерживается во внутреннем объеме колец Рашига. Нижними предел измельчения (0,074 мм) обусловлен тем, что в тонких измельчениях затраты на процесс измельчения сильно возрастает (почти в 2-2,5 раза). Предлагаемый способ подготовки адсорбента и применение последнего в адсорбционной технике позволяют улучшать также аэродинамические характеристики слоя адсорбента, поскольку гидравлическое сопротивление слоя, состоящего из колец Рашига, примерно в 1,6-2,0 раза меньше по сравнению с сопротивлением слоя, состоящего из кусков природных цеолитов таких же размеров. После истечения срока службы адсорбента разделение колец Рашига от отработанного адсорбента осуществляется опусканием адсорбента в емкость с водой. Освобожденные от отработанной адсорбционной массы кольца Рашига возвращаются в процесс подготовки адсорбента для повторного использования. Следует отметить, что при применении предложенного вида адсорбента в адсорбционной технике масса колец Ращига является балластом, составляющим 20-40% общей массы адсорбента, который не .участвует в процессе адсорбционной очистки. Однако это не требует увеличения объема адсорбционных установок по следующим причинам: пористый адсорбент во внутреннем объеме колец Рашига имеет больше адсорбционной емкости примерно в 1,5 раза, чем негранулированные куски природных цеолитов; кинетические кривые улавливания показывают,- что пористый адсорбент во внутреннем объеме колец Рашига насыщается в 2 раза быстрее, чем образцы из природных кусков, что позволяет интенсифицировать процессы адсорбции и десорбции. Коренное предотвращение истирания и пылеобразования, интенсификация ведения процесса очистки и улучшение аэродинамической характеристики слоя адсорбента являются положительными эффектами способа подготовки адсорбента предлагаемымспособом и применения его в адсорбционной технике. Пример 1. Прводилась подготовка адсорбента предлагаемым способом и очистка отходящих 5О2-содержащих газов на адсорбционной колонке непрерывного действия с движущимся слоем адсорбента, производительностью 10-15 . Результаты испытаний: Содержание влаги в адсорбционной массе до процесса сушки, %22 Размеры применяемых колец Рашига, 1 Xd,мм15X10 Содержание бентонита в массе,%6 Производительность установки по исходному газу, Содержание SO в очищенном газе, %0,7 Температура процесса адсорбции, °С 27-33 Температура процесса, десорбции, °С 278-321 Содержание SOj в очищаемом газе, %0,031 Содержание SO в газах десорбции,%17,5 Гидравлическое сопротивление слоя адсорбента, мм вод. ст.- 120 ЗапыленностьНе замечена Адсорбционная емкость адсорбента, г/100 г (расчетная)3,6 Пример 2. Природный углекислый газ очищался от влаги в слое адсорбента, при-, готовленного предлагаемым способом, во внутреннем объеме колец Рашига, ( 1,5 см, d 1,0 см). Содержание влаги В ИСХОДНОМ газе составляло 0,2- зультаты испытаний Производительность по исходному газу, Содержание бентонита в адсорбционной массе,% Содержание влаги в адсорбционной массе до процесса сушки, % Температура процесса десорбции, °С 197 Температура процесса адсорбции, °С 31 Содержание влаги в очищенном газе, % Сопротивление слоя, мм вод. ст. Запыленность Не з Адсорбционная емкость адсорбента г/100 г (расчетная) 2,9- Пример 3. Проводилась подго сорбента поизвестному способу ЗОз-содержащих газов на устано санной в примерах 1 и 2. Основны таты испытаний: П роиз водительность установки, Размеры фракции применяемых кусков +10 цеолита, мм Содержание SOj в очищаемом газе, /о 0,7 Содержание ЗОг в очищенном газе, /о 0,03 Содержание ЗОз в газах десорбции,% 15,7 Температура процесса адсорбции, °С 31 Температура процесса десорбции, °С 304- Гидравлическое сопротивление слоя частиц, мм вод. ст. Потеря адсорбционной массы за цикл в виде ПЫЛИ, О/О0,11 Адсорбционная емкость адсорбента, г/100 г3,1 Пример А. Проводилась подготовка адсорбента и очистка содержащих тазов на непрерывно действующей лабораторной установке с адсорбционной массой дисперсностью частиц -fO,541.4 мм во внутреннем объеме колец. Были замечены потери адсорбента вследствие рассыпания из объема колец и запыление. Особенно в газах десорбции содержание пыли сильно возрастало и достигало г/м. Пример 5. Проводилась очистка газов от SOa на адсорбенте во внутреннем объеме колец Рашига, содержащем 5,5/о бентонита в качестве связующей добавки. Замечено незначительное запыление в основном в процессе десорбции. Пример 6. Проводилась очистка газов от -SOi на адсорбенте во внутреннем объеме колец Рашига, содержащем 6,5/о бентонита в качестве связующей добавки. Запыление не замечено. Адсорбционная емкость адсорбента уменьшилась на 0,05 г/100 г адсорбента по сравнению с первым примерам. Формула изобретения 1. Способ подготовки цеолитов для адсорбции газов, включающий измельчение цеолитов, отличающийся тем, что, с целью предотвраиления пылеобразования при адсорбции и уменьшения гидравлического соТ1рртивления слоя адсорбента при сохранении высокой адсорбционной емкости, цеолит измельчают до фракции 0,074-0,5 мм, смешивают с бентонитовой глиной и водой и набивают во внутренний объем колец Рашига. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бентонитовую глину берут в количестве 5,5-6,5 вес. о/о. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4012206, кл. 55-34, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 596272, кл. В 01 D 53/02, 1978.