Способ очистки газов — SU 1586746 (original) (raw)
(5)5 В 01 О 39/00, 39/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ(57) Изобретение относится к способам очистки газов в системах автоматического управления процессами варки стекла, плавки Изобретение относится к способам очистки газов от реакционных соединений, паров воды и тонкодисперсной пыли.Цель изобретения - повышение степени очистки.Газовую смесь пропускают через высококремнеэемное пористое стекло, получаемое путем выщелачивания в растворах неорганических кислот ликвировавших натриевоборосиликатных стекол.фильтрматериал изготавливается следующим образомВысококремнеземное пористое стеклосостава, мас,%: %02 91,5; В 20 з 7,9; МагО 0,5; А 20 з 0,1 получают синтезом исходного натриевоборосиликатного стекла состава, мас.%: ЗЮ 2 66,0; В 20 з 26,2; МагО 6,8; А 20 з 1,0. Варка этого стекла осуществляется в горшковой печи периодического действия при 1460 в 14 С. Выработка изделий в виде дисков и пластин ведется с помощью пресс-форм, Выработанные изделия помеЖ 1586746 А 1 стали и т.д. и может быть использовано для очистки контролиремых газов от включений пыли, реакционных газов и водяных паров, Целью изобретения является увеличение степени очистки. Цель достигается путем пропускания газовой смеси через высококремнеземное пористое стекло с обьемом пор не менее 0,1 см /г. размером пор 20 - 993А, имеющее следующий состав, мас.%: %02 88-96: ВгОз 3,5-10,5; йагО 0,1-1,0; А 20 з 0,1-0,8. Степень очистки от реакционных соединений и воды достигает 99,7%, от пыли - 100%, в то время как прототип имеет те же показатели, равные соответственно 84,5% и 3-5%, 1 ил., 2 табл,щаются в муфельную печь с равномерным распределением температур. Термообработка осуществляется при 530 С в течение трех суток. После завершения режима изделия отжигаются и охлаждаются при отключении печи.Выщелачивание проводится в Зй растворесоляной кислоты, температура кислотной ванны 50 С, время выщелачивания трое суток. П ромы в ка пористых иэделий осуществляется сначала в проточной, а затем в дистиллированной воде до нейтральной среды. Сушка пористого стекла до влажности 5 - 7% проводится на воздухе 5- 10 ч, затем до влажности 2-3% в термостате при 200 С 2 ч, Для получения гранул используются иэделия, которые в процессе выщелачивания пришли в негодность - треснули, разрушились полностью или частично.Дробление пористого стекла проводится в шаровой мельнице емкостью 8 л, вес шаров 2,5 кг, навеска стекла 800 г. Опти 158674610 15 стекло раствор раствор мальное время дробления для получения наибольшего процента выхода пористых гранул размерами 1,5-6,0 мм составляет 4- 5 мин, После дробления проводится ситовой анализ сухим способом, Характеристика гранул, полученных по данному режиму; пористость 30%, размер пор 20 - 30 А, ,насыпной вес 0,85 г/см, максимальная разбочая температура 600 С,Обязательным условием получения высококремнеземного пористого стекла является синтез исходного тариевоборосиликатного стекла со следующим содержанием компонентов, мас.%: 902 60-70; В 20 з 20- 35; Ма 20 5,0 - 7,9; А 120 з 0,1 - 2,0. Стекла таких составов обладают способностью к ликвации, т.е, разделению стекла на две фазы - щелочеборатную и высококремнеземную, Причиной ликвации является изменение координации ионов бора с 3 до 4, так называемая борная аномалия, Такимобразом присутствие В 20 з в исходном стекле в укаэанных количествах - необходимое условие ликвации исходных стекол, которые при химической обработке в растворах неорганических кислот подвергаются выщелачиванию, т,е, удалению химически нестойкой щелочеборатной фазы. Выщелачивание в растворе кислоты ликвирующего натриевоборосиликатного стекла можно представить схемой йаООВ зависимости от состава исходного стекла и режимов его термической обработки состав оставшейся после выщелачивания высококремнеземной фазы изменяется в следующих пределах, мас.%: 502 88 - 96; ВзОз 3,5-10,5; Ма 20 0,1-1,0; А 20 з 0,1-0,8, а на месте щелочеборатной фазы остаются поры. Высокое содержание кремнезема (=-. 88%) в пористых стеклах является очень важным фактором, так как обуславливает химическую устойчивость материала в нейтральных и кислых средах, а также большую еомостойкость (900-1000 С), высокую ра 20 25 30 35 40 45 50 55 бочую температуру (600 С) и механическую прочность.Присутствие В 20 з в пористых стеклах (3,5 - 10,5) повышает адсорбционную способность, так как в силу гетерогенного состава внутренняя поверхность этого материала отличается высокой полярностью. Наличие в структуре тонкодисперсного кремнезема, остающегося после выщелачивания легкоплавкой фазы, также увеличивает сорбционную емкость и фиксирующие свойства пористых стекол.Высококремнеземные пористые стекла представляют собой губчатую структуру с непрерывной системой каналов, характеризуемые достаточно узким распределением пор по размерам (пористые стекла занимают промежуточное положение между силикагелями и цеолитами), развитой внутренней поверхностьг;,100-200 м /г), объемом пор 0,2 - 0,4 см"/г, большой адсорбционной способностью, обусловленной полярностью внутренней поверхности и наличием микропор, задерживающих жидкости ка пилля рн ы ми силами.На чертеже представлен график типичных кривых распределения пор по размерам для двух пористых стекол,Разброс пор по размерам не превышает +10 А (для 30 А) и + 20 А (для 90 А), В случае увеличения размера основных пор 20 А в стекле всегда присутствует незначительное количество пор 20 А, Именно эти обстоятельства (узкое распределение пор по размерам и наличие мелких пор, т.е. нижний диапазон размеров пор) делают возможным очистку отходящих газов, кроме пыли, от реакционных газообразных окислов и паров воды,Применение стекла с размерами пор менее 20 А нецелесообразно из-за технологической сложноСти получения таких сте; кол, а увеличение размера пор более 99 А уменьшает эффективность очистки в силу уменьшения размера внутренней поверхности.В табл. 1 показана зависимость степени очистки от химического состава стекла, размера и объема пор.Через фильтрующий материал пропускают реакционные газы, тонкодисперсная пыль и пары воды с концентрацией 0,8 г/нм химического состава, мас. %: СО 54: СО 2 15; 502 15; Р 205 10; 02 2; Н 2 2; Н 20 2, Имеющее малый размер пор и химически активную внутреннюю поверхность пористое стекло, в отличие от применяемых в известном способе материалов, практически полностью поглощает и химически связывает оксиды металлов и пары воды, атакже реакционные оксиды, Особенно важно улавливание таких газов, как 302, Р 20 ь, СО и СО 2, которые в силу своей химической активности разрушают приборы и оборудование, выводя из строя системы автоматического регулирования процесса вакуумирования стали,В табл. 2 представлены данные по очистке от пыли и реакционных оксидов смеси газов, пыли и паров воды, получающейся при вакуумировании стали.Предлагаемый способ очистки газов универсален в своей технической основе и может найти применение в стекловарении, для пароэжекторных насосов вакууматоров металла и в других областях машиностроения и промышленных производств,Предлагаемый способ по сравнению с известным позэоляет повысить степень очистки газов за счет сильно развитой химически активной внутренней поверхности высококремнеземных пористых стекол и увеличить производительность за счет применения фильтрующего материала в виде гранул, Способ позволяет также увеличить срок службы фильтра и надежность работы, что обеспечивается применением каркаса из прочного материала - металла, кроме того, фильтрующий материал имеет высокие эксплуатационные характеристики; рабочие температуры до 600 С практически без изменения структурных характеристик, что позволяет очистить отходящие газы в горячем состоянии без предварительного охлаждения; химическая устойчивость в кислых и нейтральных средах, что дает возможность уловить окислы, дающие при соединении с парами воды кислоты.Фильтрующий материал легко очищается, Чистка фильтра из пористого стекла в виде гранул осуществляется не чаще одного раза в месяц, при этом количество плавок стали не менее 500, После кипячения в воде (соотношение объемов вода - стекло 10:1) в течение 20-30 мин, затем сушки на воздухе 2 - 3 ч и в термостате при 200 С в течение двух часовгранулы стекла снова пригодны для использования. роме того, фильтрующий материал доступен в силу использования отходов производства (в отличие от прессуемой и обжигаемой при высоких температурах высокоглиноземной керамики), выдерживает большие механические нагрузки, перепады температур и давлений.5Увеличение производительности способа очистки достигается за счет применения фильтрующего материала в виде гранул размерами 1,5-6,0 мм, Применение гранул ме 10 нее 1,5 мм нежелательно из-за появленияпыления стекла, а использование гранул более 6 мм снижает величину отношения развитой контактной поверхности стекла к его объему, что приводит к уменьшению проиэ 15 водительности.Производительность предлагаемогофильтра, оцениваемая по проницаемостиду , . 480 -490 -20атм см сг,в то время, как проницаемость по воздуху пластин из спеченного стекла (фильтров "Шотта") в аналогичных условиях на шесть порядков ниже и составляетз,- 3 нсмсм0,2 - 0,3 10 - . Увеличениюатм см спроизводительности способствует также одновременная очистка газов от пыли за30 счет фильтрации по каналам между частицами стекла; от газов и паров за счет фильтрации через поры диаметром 20 - 99 А.Формула изобретения35Способ очистки газов от реакционныхсоединений, водяных паров и тонкодисперсной пыли путем пропускания газовой смеси через зернистый пористый материал с40 объемом пор не менее 0,1 см/г, включающий окислы кремния, алюминия и натрия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения степени очистки, в качестве зернистого пористого материала берут высоко 45 кремнеземное пористое стекло с размеромпор 20-99 А, имеющее следующий состав, мас. ь:502 88-96 ВОз 3,5-10,5 50, йа 20 0,1 - 1,0А 203 0,1-0,8Химический состав гранул из пористого стекла,мас, 3102 А 120 з йагО В 2 ОЗ Таблица 2 96,0 88,0 95,0 96,0 91,0 88,0 88,0 91,0 95,0 96,5 88,0 88,0 95.0 96,0 88,0 92,0 88,588,5 96,0 96,5 88,0 91,0 90,0 92,0 88,0 3,6 10,5 4,5 3,6 8,1 10,5 1 1,8 8,1 4,5 2,5 10,5 1 1,5 3,5 3,6 10,5 1,1 10,5 1 1,0 3,5 2,5 10,5 1,5 8,2 6,7 10,5 0,3 1,0 0,4 0,3 0,6 1,0 0,1 0,6 0,3 0,6 1,0 0,4 1,0 0,3 1,0 0,6 0,6 0,4 0,3 0,6 0,7 0,7 1,0 0,5 0,5 0,1 0,5 0,1 0,1 0,3 0,5 0,1 0,3 0,2 0,4 0,5 0,1 0,5 0,1 0,5 0,3 0,4 0,1 0,2 0,4 0,8 0,8 0,8 0.8 1,0 15 20 55 99 105 15 15 15 15 15 20 21 21 99 98 98 105 105 105 105 21 98 15 105 21 0,10 0,18 0,21 0,26 0,27 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,18 0,18 0,18 0,26 0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,27 0,18 0,26 0,10 0,21 0,18 98,9 99,7 99,7 99,7 99,1 98,9 98,8 98,9 98,8 98.7 99,7 99,0 99;6 99,6 99,7 99,7 99,1 98.9 99,1 98,8 99,7 99,6 98,8 99,1 99,01586746 750 ЯЛ Составитель Т.Чиликинадактор И,Шулла Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревск роизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2382 Тираж 581 ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5