CZ25060U1

CZ25060U1 - Sorbent sulfanu

Info

Publication number: CZ25060U1
Application number: CZ201327343U
Authority: CZ
Inventors: Antos@Petr; Horová@Dorota; Dolezal@Jirí; Kimmerová@Iva; Zápotocký@Lubos
Original assignee: Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s.
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-03-11

Description

Technické řešení se týká sorbentu sulfanu na bázi exfoliovaného vermikulitu s příměsí železa, zinku nebo mědi pro odstraňování sulfanu z odpadních plynů.

Dosavadní stav techniky

Mezí nejčastější dosavadní adsorbenty sulfanu patří aktivní uhlí impregnované látkami, které mají silný oxidační účinek (např. KMnO₄, sloučeniny šestimocného chrómu), jódem nebo alkalickými sloučeninami, dále zeolity a oxidy kovů (tzv. plynárenská hmota tvořená oxidy železa). Všechny uvedené dosavadní adsorbenty sulfanu mají nevýhody. Aktivní uhlí nemá příliš dobrou io adsorpční kapacitu pro sulfan, a proto se pro lepší odstraňování sulfanu přidává do čištěného plynu další složka, např. amoniak. Nevýhodou zeolitových sorbentů je kromě jejich vysoké ceny dobrá sorpce vody, což zejména u odpadních plynů významně snižuje jejich kapacitu pro adsorpci sulfanu. Hlavní nevýhodou plynárenské hmoty je, že při reakci se sulfanem vznikají sulfidy a polysulftdy železa, které při výměně použitého sorbentu podléhají na vzduchu samovolné15 mu vznícení.

Patentový spis US20010005981 popisuje kalcinovanou křemelinu s obsahem 5 až 30% hmotn. Fe^v iontů.

Patentový spis W02005058468 popisuje sorbent na bázi expandovaného perlitu. Sorbent je určen pro odstranění sulfanu a sloučenin síry z krakovaných benzínů a naftových paliv. Sestává io z nosiče impregnovaného promotorem vybraným ze skupiny kovů zahrnující Co, Ni, Fe, Mn, Zn,

Cu, Mo, Ag, Sn, V a Sb. Hlavní složkou sorbentu je ZnO (60 až 80 % hmotn.).

Britský patentový spis GB 1351786 uvádí impregnovaný sorbent obsahující CuO pro desulfurizaci uhlovodíků. Porézní nosič má velikost zm 1 až 10 mm s měrným povrchem o velikosti 30 až 600 m²/g. Nosič byl vybrán ze skupiny zahrnující oxid křemičitý, hlinkokremičítany, pemzu, křemelinu, montmorillonit, kaolín, atapulgit a aktivovanou hydratovanou aluminu.

Sorbent lze použít i při nízkých teplotách a je regenerovatelný.

Kanadský patentový spis CA 1196477 popisuje sorbent sulfanu obsahující kovový oxid na inertním žáruvzdorném nosiči s měrným povrchem větším než 10 m²/g. Nosičem může být silika, alumína, oxid zirkoničitý, oxid horečnatý, oxid titaničitý a jejich směsi. Aktivní složkou sorbentu je sloučenina kovu vybraného ze skupiny zahrnující Cr, Co, Cu, Fe, Mn a V, který může být ve formě oxidu, hydrátovaného oxidu nebo hydratovaného křemičitanu. Obsah oxidu kovu v sorbentu je min. 20 % hmotn. (přednostně 40 % hmotn.) vyjádřeno jako kov. Minimálně 50 % hmotn. oxidu kovu je přítomno ve formě částic menších než 40 nm.

Uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje sorbent sulfanu podle technického řešení.

Podstata technického řešení

Sorbent sulfanu je charakterizován tím, že sestává z exfoliovaného vermikulitu o velikosti částic až 10 mm obsahujícího 5 až 50 % hmotn. alespoň jednoho oxidu alespoň jednoho kovu vybraného ze skupiny zahrnující Fe, Zn a Cu.

Základem technického řešení je využití schopnosti exfoliovaného vermikulitu adsorbovat kapali40 nv až do několikanásobku své hmotnosti. Vermíkulit je hydratovaný hořečnato-hlinitý fylosilikát s obecným vzorcem (Mg, Fe, Al)i((AI, Si)₄)(OH)2.4HiO. Má měrný povrch o velikosti jednotek m7g, ale po termální exfcliaci, při níž dochází působením tlaku páry vzniklé z mezivrstevné vody k exfoliaci (oddálení) jeho vrstev až na třicetkrát větší vzdálenost, se výrazně zvyšuje jeho schopnost adsorpce.

i? Podstatou zachycování sulfanu na sorbentu sulfanu podle technického řešení je chemická reakce, kterou lze vyjádřit rovnicí

- 1 C.7. 25060 Ul

Fe₂O₃ + H₂S -> 2 FeS + S + 3 H₂O (l).

Sorbent sulfanu podle technického řešení je vzhledem k obsaženému přírodnímu vermikulitu levný a i po použití nezávadný pro životní prostředí díky obsahu málo rozpustných sloučenin. Vzhledem k přítomnosti elementární síry je použitý sorbent rovněž potenciálně využitelný v ze5 mědělství jako hnojivo.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Sorbent sulfanu sestává z exfoliovaného vermikulitu o velikosti částic 4 až 8 mm obsahujícího
v prvním případě 38,9 % hmotn. Fe₂O₃, dě 6.7 % hmotn. CuO.	ve druhém případě 25.9 % hmotn. ZnO a ve třetím přípa-
Adsorpční kapacita sorbentů sulfanu byla testována ve vsádkovém uspořádání při koncentraci sulfanu 3,6 % obj. ve vzduchu při teplotě 20 °C po dobu 7 dní. Celková kapacita sorbentů je uve-
děna v následující tabulce:
sorbent	celková kapacita mg H₂S/g
surový vermikulit	10,84
expandovaný vermikulit	1,17
vermikulit s 38,9 % hmotn. Fe₂O3	431,5
vermikulit s 25,9 % hmotn. ZnO	66,9
vermikulit s 6,7 % hmotn. CuO	78,6

Příklad 2

Sorbent sulfanu sestává z exfoliovaného vermikulitu o velikosti částic 4 až 8 mm obsahujícího 19,4 % hmotn. Fe₂O₃,

Adsorpční kapacita sorbentu sulfanu byla testována v průtočných testech při průtoku 200 1/h plynu s obsahem 600 mg/m³ H₂S při teplotě 20 °C. Výsledky testu jsou uvedeny v následující tabulce:

sorbent průniková kapacita celková kapacita _mg H₂S/g mg H₂S/ml mg H₂S/g mg H₂S/ml vermikulit s 19,4 % hmotn. Fe₂O₃ 14,3 6,8 22,0 10,5

Průmyslová využitelnost

Sorbent sulfanu sestávající z exfoliovaného vermikulitu s obsahem kovu vybraného ze skupiny zahrnující Fe, Cu a Zn je průmyslově využitelný pro odstraňování sulfanu z odpadních plynů, zejména čištění odpadního vzduchu různého původu.

CZ 25060 Ul

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Sorbent sulfan u, vyznačující se tím, že sestává z exfoliovaného vermikulitu o velikosti částic 2 až 10 mm obsahujícího 5 až 50 % hmotn. alespoň jednoho oxidu alespoň jednoho kovu vybraného ze skupiny zahrnující Fe, Zn a Cu.