СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО СИТА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО СИТА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА


RU (11) 2090260 (13) C1

(51) 6 B01J20/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95122074/25 
(22) Дата подачи заявки: 1995.12.26 
(45) Опубликовано: 1997.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент СССР N 3801513, кл. 252-421, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР N 1669538, кл. B 01 J 20/20, 1989. 
(71) Заявитель(и): Казаков Владислав Алексеевич; Хотулева Валентина Николаевна 
(72) Автор(ы): Казаков Владислав Алексеевич; Хотулева Валентина Николаевна 
(73) Патентообладатель(и): Казаков Владислав Алексеевич; Хотулева Валентина Николаевна 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО СИТА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА 

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к способу получения углеродного молекулярного сита и его использования для разделения кислорода и азота. Сущность: измельчают бурый уголь до фракции 1-6 мм, карбонизуют и обрабатывают водным 0,5-2,5%-ным раствором полиэтиленгликолей общей формулы OH(CH2CH2O)n, где n = 907, или блоксополимеров окиси пропилена и окиси этилена с пропиленгликолем общей формулы



где n = 215, m = 11710, при объемном соотношении уголь:раствор 1... 1,5: 1 и сушат полученные углеродные молекулярные сита (УМС). Полученные УМС позволяют выделять азот из его смесей с кислородом, например из воздуха, высокой степени чистоты (практически не содержит кислорода). 1 з. п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области нетопливного использования угля, конкретно к способу получения углеродного молекулярного сита (УМС) для разделения обогащенных кислорода и азота из их смесей, например из воздуха.

Известен способ получения УМС, адсорбирующего кислород лучше, чем азот и аргон из их смесей, путем формования гранул из смеси угля со связующим с последующей термообработкой в инертной среде до 600oC в присутствии углеродсодержащего вещества углеводородов, спиртов, смол, природного и коксового газов в течение 1-60 мин [1]

Недостатком указанного способа является недостаточно высокая сорбция кислорода и селективность по кислороду.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения УМС путем формования гранул из угля технологической группы Г6, который измельчают до величины частиц менее 60 мкм и гранулируют в тарельчатом грануляторе с добавкой к угольной пыли 2,5%-ного раствора сульфитно-дрожжевой бражки с получением гранул влажностью 20% сырые гранулы сушат и подвергают карбонизации до достижения выхода летучих 8-12% охлажденный карбонизат загружают в реактор и заливают водным раствором моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля общей формулы

CnH2n+1C6H4O(C2H4O)mH,

где n 8-10, m 10-12 или n 4-10, а m 6-12, при массовом соотношении эфира и гранул 0,47-0,53:100.

Гранулы выдерживают в растворе около получаса, сушат сначала на воздухе, а затем при 97oC до остаточной влажности 1% Гранулы испытаны при разделении компонентов воздуха [2]

Коэффициент разделения УМС, вычисленный по формуле

,

где величины адсорбции кислорода и азота,

их парциальные давления в исходной смеси,

составляет 11,9-12,3, содержание азота в обогащенном газе 97,5-98,3% прочность гранул по МИС-8=98%

Недостатком известного способа является недостаточно высокая степень разделения газов.

Целью изобретения является повышение селективности молекулярного сита по кислороду.

Это достигается способом получения углеродного молекулярного сита для разделения кислорода и азота, включающим измельчение бурого угля до фракции 1-6 мм, его карбонизацию и последующую обработку водным 0,5-2,5%-ным раствором полиэтиленгликолей общей формулы

OH(CH2CH2O)n, (I)

где n 907,

или блоксополимеров окиси пропилена и окиси этилена с пропиленгликолем общей формулы



где n 215,

m 11710,

при объемном соотношении уголь: раствор 1.1,5:1.

Отличием предложенного способа от известного является то, что для получения молекулярного сита используют бурый уголь, измельчают его до фракции 1-6 мм, а для обработки используют водный раствор 0,5-2,5%-ной концентрации полиэтиленгликолей или блоксополимеров указанных выше общих формул при объемном соотношении уголь:раствор 1.1,5:1.

Для получения УМС используют бурые угли. Технический анализ пробы угля Канско-Ачинского бассейна (%): Ad 8-12; Vdaf 45-49; Wa 12; Cdaf 69-72; H+daf 5; Ndaf 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный уголь измельчают до величины 1-6 мм и подвергают карбонизации во вращающейся муфельной печи с внешним обогревом при температуре на входе в печь 300oC, а на выходе 850oC. Скорость вращения барабана печи 1 об/мин. Карбонизацию ведут 50-70 мин. Обработанный продукт охлаждают, загружают в реактор и заливают водным раствором (0,5-2,5% ) полиэтиленгликолей или блоксополимеров окиси пропилена и окиси этилена с пропиленгликолем общей формулы

HO(CH2CH2O)n, (I)

где n 907,



где n 215,

m 11710,

при объемном соотношении уголь:раствор (1-1,5):1, выдерживают в течение 3 часов. Далее раствор сливают, продукт сушат сначала на воздухе, а затем при 120-130oC в сушилке.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. 100 кг угля измельчают в молотковой дробилке до размера частиц 1-6 мм и подвергают карбонизации, как указано выше. При этом образуется 43 кг карбонизата. Охлажденный карбонизат загружают в реактор и заливают 45 л водного раствора полиэтиленгликоля общей формулы I 2%-ной концентрации (объемное соотношение уголь: раствор 1:1), выдерживают в растворе 3 часа, после чего раствор сливают, а полученное углеродное молекулярное сито сушат сначала на воздухе, а затем при 120oC до остаточной влажности 0,5-1%

Выход УМС 40 кг.

В готовом продукте определяют разделение компонентов воздуха за одну стадию на короткоцикловой установке, состоящей из двух параллельно работающих адсорберов емкостью 2 л каждый с осуществлением адсорбции при 5 атм и десорбции при 20 торр, и концентрацию компонентов в обогащенном газе. Длительность цикла адсорбции составляет 2 мин. Производительность установки по обогащенному газу 120 л/л адсорбента в час.

Результаты испытаний УМС в сравнении с прототипом представлены в таблице (пример 1).

Пример 2 аналогичен примеру 1, за исключением концентрации водного раствора полиэтиленгликоля и объемного соотношения уголь:раствор.

Примеры 3 и 4 аналогичны примеру 1 и примеру 2, за исключением того, что используют 0,5%-ный и 1%-ный водные растворы полиэтиленгликоля.

Примеры 5 и 6 аналогичны примеру 1, за исключением того, что используют водный раствор блоксополимера окиси этилена и окиси пропилена с пропиленгликолем общей формулы II (0,5 и 1% водный раствор).

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет получить углеродные молекулярные сита, имеющие более высокую степень разделения кислорода и азота. (Позволяют получить азот, практически не содержащий кислорода). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения углеродного молекулярного сита для разделения кислорода и азота, включающий измельчение угля, его карбонизацию и последующую обработку водным раствором алкиленгликолей, отличающийся тем, что измельчение угля ведут до 1 6 мм, а в качестве алкиленгликолей используют соединения общей формулы полиэтиленгликоль ОH(CH2CH2O)n, где п 907, или блоксополимер окиси пропилена и окиси этилена с пропиленгликолем , где n 215, m 11710, в 0,5 2,5%-ной концентрации их водных растворов при объемном соотношении уголь: раствор 1,0 1,5 1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют бурый уголь.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru