Способ получения адсорбента паров воды Советский патент 1983 года по МПК B01J20/10 

Изобретение относится к химичес-кой технологии, в частности к получению модифицированных сорбентов, которые могут быть использованы в качё.стве осушителей газов в статичес ких и динамических условиях. . Известно, что фосфорный ангидрид является одним из наиболее эффективны поглотителей паров влаги, обеспечивающнх высокую степень осушки газов Cl Существеннйаш недостатками, препятствующими его широкому использов анию в качестве сорбента влаги, являются летучесть вредных паров; высокая гигроскопичность мелкодисперсного порошка, что значительно снижает сгрок его эффективного использования, так как на поверхности частиц пятиокисй фосфора образуется пленка фосфорной кислоты, приводящая к снижению активности хемосорбента по отношению к парам воды; трудность регенерации. Наиболее близким по технической супшости и достигаемому результату , является способ получения адсорбента паров воды, включаюпщй обработку силикагеля фосфорной кислотой Г23. Недостатком известного способа модифицирования является неопределенность химического состава поверхности и, следовательно, плохая воспроизводимость сорбционных свойств. Например, образец силикагеля, пропитанный фссфсфной кислотой, содержащий 4 фосфора, при насыщении его парами воды становится липким. После отмывки пропит гшного образца водой содержание фосфора в нем уменьшается и колеблется от 1,06 до 1,4 мг-ат/г.. Целью изобретения является повышение адсорбционной емкости. Поставленная цель достигается описываемым способом получения адсорбента паров воды, включающим сушку силикагеля при 200- з6о°С, обработку парами оксихлорида фосфора при 20300°С до содержания фосфора в целевом продукте 1-1,6 мг-ат/г и удалением газообразных продуктов . Обработку парами оксихлорида фосфора и .воды можно прсюодить многократно (.2-3 раза) до содержания фосфора в конечном продукте 1-1,6 мг-ат/г. Парами воды силикагель обрабатывают до прекращения выделения HCt. % В результате указанный сорбент покрывается равномерным фосфоркйелородным слоем и приобретает повышенную по сравнению с исходным продуктом способность к водопоглощению. Например, если исходный силикагель при относительной влажности до 70% имеет влагоемкость 6-8 вес.%, то фосфорсодержащий силикагель имеет, в зависимости от содержания фосфора, влагоемкость 20-40% при той же относительной влажности. При этом у предлагаемого адсорбента способность к регенерации остается на том же уровне и троцесс регенерации осуществляется при тех же режимах, что и у исходного силикагеля. Оптимальное количество фосфора (в пересчете на пятиокись фосфора), входящее в состав сорбента, составляет 1-1,6 мг-ат/г, причем нижний предел обуславливается тем, что COOTветствует 1-му монослою фосфоркислородных групп, покрывающему всю поверхность сорбента, а верхний предел ограничивается тем, что при большем содержании фосфора поверхностный слой приобретает недостатки фосфорного ангидрида, т.е. становится липким вследствие, образования фосфорной кислоты при контакте с влажным воздухом Нижний предел процесса сушки обусловлен тем, что при температуре ниже 200°С из силикагеля неполностью десорбируется физически сорбированная влага, а при сушке силикагеля и обработке его парами РОСЕз Н20 вьпие 300°С снижается количество хвмосорбированного за 1 цикл обработки фосфор Нижний предел процесса обработки (20°С) обусловлен удобством проведения процесса без дополнительного нагревания. Пример 1. Исходный силикагель марки ШСК с удельной поверхностью 250 (ГОСТ 3956-36 высушива ется при для удаления физически сорбированной влаги, помещается в среду с относительной влажностью 70% и температурой 20°С и выдерживается до постоянного веса. Затем сорбент регенерируется при 200°С в течение 2 ч. Адсорбционная емкость сорбента составляет 6 вес.% при относительной влажности 70% и после регенерации со храняется . Пример 2. Навеска исходного силикагеля, высушенного как в примере 1, обрабатывается парами оксихлоiрида фосфора в реакторе проточного типа при 20°С. Током сухого воздуха удаляется непрореагировавший оксихло РИД фосфора и НС. Содержание фосфоpa (в пересчете на Р относительной влажности 70% в образце 1 мг-ат/г или 31 мг/г. Адсорбционная емкость определяется как в примере 1 и составляет 20 вес.%. После регенерации при она сохраняется. Пример 3. Навеска силикакелля ПО примеру 1 обрабатывается парами POCEj при , а затем (после удаления летучих продуктов ) током влажного воздуха поверхность гидррлизуется, удаляется образовавшийся НС Е и повторяется операция обработки оксихлоридом фосфора по примеру 2. Содержание фосфора и адсорбционная емкость при относительной влажности 70% до и после регенерации составляют соответственно 1,3 мг-ат/г и 25 вес.%. Пример 4. Навеска силикаге-j ля по примеру 1 обрабатывается аналогично примеру 3 при ,причем цикл обработки повторяется трижды. Содержание фосфора и адсорбционная емкость при относительной влажности 70% до и после регенерации составляют соответственно 1,6 мг-ат/г и 35 вес.%. Пример 5. Силикагель обрабатывается аналогично примеру 4 до содержания фосфора на поверхности сорбента более 1,6 мг-ат/г. Адсорбционная емкость сорбента 35%, однако образец покрыт липкой пленкой фосфорной кислоты. Данные по примерам сведены в таблицу. Таким образом, предлагаемый фосфсфсодержащий силикагель обладает повышенной по сравнению .с исходным и известным силикагелями влагоемкостью, сохраняя при этом способность регенерироваться njHi тех же режимах, что и исходьйй.силикагель, и как следствиеболее низкие энергозатраты, чем при регенерации сорбентов. Экономический эффект от использования данного модифицированного сорбента для осушки внутренних объемов герметичных приборов определяется за счет повышения качества и эксплуатационной надежности приборов, т.е. за счет увеличения их срока службы. При расчете учитывается ожидаемый коэффициент изменения параметкра за счет увеличения срока службы, составляющий 1,12-1,3. Годовая экономическая эффективность при этом составляет 300 тыс.руб.

Известный

4,06-1,03

1

1,3

1,6

Более 1,6

Формула изобретения

1.Способ получения адсорбента паров воды, включакадий обработку сшшкагеля соединением фцрфора,.о т л ичающийся тем, что, с целью повыиения адсорбционной емкости, силикагель перед обработкой высгуши,вакгг, а обработку ведут парами оксихлорида фосфора с последучощей обработкой парами воды и удалением газообразных продуктов реакции.

2,Способ по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что высушивание

Образец становится липким в связи с образованием фосфорной кислоты

20 25

20 25 35

35

Образец покрыт липкой пленкой

силикагеля ведут при 200-300 С, а обработку силикагеля парами оксихлорида фосфора ведут при 20-300°С до содержания фосфора в целевом продукте 1-1,6 мг-ат/г.

Источники ИЕ1формации,

35 принятые в5 внимание при экспертизе ; 1. Ван Везер. Фосфор и,его соединения. М., изд-во )Иностраннсй1 литературы, 1962, с. 642.

2. Кельцев Н.В. Основы адсюрбци40 онной техники. М., 1976, с. 97т98.