способ получения углеродминеральных адсорбентов

Формула изобретения

Способ получения углеродминеральных адсорбентов, включающий термообработку отходов, содержащих неорганические оксиды и углеродсодержащие компоненты, отличающийся тем, что в качестве отходов используют отработанные катализаторы крекинга углеводородов процесса переработки нефти и термообработку ведут в среде инертного газа или на воздухе при 550 - 700^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения углеродминеральных адсорбентов, которые могут найти применение для очистки промстоков от органических (например, нафталина) и неорганических (ионов железа, меди, марганца, кобальта и др.) примесей, а также и от микроорганизмов.

Известен способ получения углеродминеральных адсорбентов, включающий высокотемпературный пиролиз органических соединений на поверхности гранулированных неорганических оксидов с образованием на них слоя углерода (1). Пиролиз ведут при 600 700^oC, используя предельные углеводороды, как источник углерода, в среде из паров воды или в кислороде.

Недостатки способа сложность технологии и высокая стоимость целевого продукта из-за дороговизны исходных компонентов основы и углеводородов.

Наиболее близким к заявленному является способ получения углеродминеральных адсорбентов /2/, по которому органические соединения наносят на поверхность предварительно прокаленных при 400 550^oC носителей гранулированных неорганических оксидов (различные модификации Al₂O₃, алюмосиликаты, SiO₂) путем высокотемпературного пиролиза дивинила до образования слоя углерода на поверхности гранул порядка 20 35 мас. с последующей обработкой водяным паром или в струе CO₂ при 780 850^oC. При этом происходит обгар углерода до 12 20 мас. и развитие пористой структуры, отчего возрастает поверхность адсорбента.

Недостатки способа:

также высокая стоимость целевого продукта;

сложность технологии (стадия предварительной обработки и две стадии термообработки, причем вторую проводят при 780 850^oC в среде паров воды или в токе CO₂);

полученные адсорбенты активны только по отношению к органическим веществам (фенолу), причем активностью обладают только содержащие 12 20 мас. углерода.

Задачей изобретения было создание более простой и дешевой технологии с получением адсорбентов с заданным содержанием углерода и расширение области их применения.

В предлагаемом способе в качестве исходного материала носителя и источника углерода берут сорбенты 0 отработанные катализаторы крекинга углеводородов нефтеперерабатывающих производств, а активирование ведут в токе воздуха или инертного газа. При этом, варьируя условия обработки, температуру и время, а также в зависимости от состава минеральной основы (модификации Al₂O₃, природная глина, цеолит, SiO₂) возможно получить адсорбент с заданным составом и свойствами.

При проверке на полезность полученных адсорбентов оказалось, что в зависимости от процента в них углерода они могут эффективно сорбировать загрязнения различной природы. Так, если активным по органике является сорбент, содержащий 12 20 мас. углерода, то для ионов тяжелых металлов (Fe²⁺, Mn ²⁺, Cu²⁺ и др.) 3 5 мас. а для микроорганизмов 7 12 мас.

Пример 1. Отработанный сорбент состава (по результатам химанализа: SiO₂ 50% Al₂O₃ 12% Fe₂O₃ 5% кокс - 12% прочие (TiO₂, MgO и др.) 14% помещают в кварцевый реактор и прокаливают при 550^oC в течение 1,5 ч, при доступе воздуха. Получают адсорбент с содержанием С 5 мас.

Пример 2. По условиям примера 1, процесс ведут при 700^oC в инертной среде. Углерода в целевом продукте 12%

Пример 3. По примеру 1, при 650^oC, в инертной среде. Углерода 18%

Экспериментальные исследования, проведенные с другими отработанными сорбентами на основе Al₂O₃, содержание кокса 8 12% на основе SiO₂, где кокса 3 6% дали аналогичные результаты, а именно: при нагреве до 700^oC и в инертной среде получают адсорбент с несколько большим содержанием углерода, нежели при 550^oC и на воздухе. Сорбционная способность полученных заявленным способом адсорбентов проверялась нами на различных объектах. Для этого 40 см³ полученного адсорбента помещали в колонку и пропускали очищаемый раствор со скоростью, обеспечивающей время контакта с адсорбентом в течение 20 мин. Было выявлено, что различные адсорбенты проявляют высокую адсорбционную активность по отношению к самым различным объектам. Ниже приведена таблица результатов проверки эффективности удаления различных загрязнений, с использованием адсорбентов, полученных из отходов, на основе Al₂O₃.

Как видно из таблицы, активность по отношению к тому или иному виду загрязнений не всегда находится в прямой зависимости от количества углерода в адсорбенте. Так, высокая степень очистки по ионам тяжелых металлов наблюдается при содержании C 3 5%

Преимущества заявленного способа:

удешевление технологии (не требуется синтез исходных компонент);

упрощение технологии (одна стадия вместо трех);

процесс ведут в более мягких условиях: более низкая температура (до 700^oC вместо 350^oC) или в инертной атмосфере (вместо паров воды или струи CO₂, для чего необходимо дополнительное оборудование);

обеспечивает безотходную утилизацию отработанных катализаторов крекинга углеводородов процесса нефтепереработки, что немаловажно для охраны окружающей среды.