Способ выделения примесей органических веществ или их смесей, образующих гетероазеотропы с водой, из газовых выбросов химических процессов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903729/04 . (22) 18.01.91 (46) 07.03.93. Бюл, № 9 (71) Дзержинский филиал Государственного научно-исследовательского института по промышленной и санитарной очистке газов (72) В.И,Траченко, Ю.В.Кашников и

Л.Н.Янкитова (56) 1. Серпионова Е,Н. Промышленная адсорбция газов и паров. M.: Высшая школа, 1969, с. 199.

2. Авторское свидетельство СССР . ¹ 1225604, кл, В 01 D 53/02, опублик. 1986. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ, ОБРАЗУЮЩИХ ГЕТЕРОАЗЕОТРОПЫ

С ВОДОЙ, ИЗ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ . (57) Использование: очистка газовых выбросов химических производств, адсорбция орИзобретение относится к способам рекуперации органических веществ из газовых выбросов различных производств, использующих эти вещества в качестве растворителей. В процессах окраски и сушки промышленной продукции растворители, ограниченно растворимые в воде (например, этилацетат, толуол, ксилол, бензин, четыреххлористый углерод), испаряются в воздух, вследствие чего образуются газовые выбросы, из которых они извлекаются адсорбционным способом.

Цель изобретения — сокращение расходов водяного пара и охлаждающей воды и упрощение технологической схемы процесса.

„„БЦ„„1799611 А1 (51)5 В 01 0 53/02, С 10 6 70/04 ганических примесей из газов, азеотропная перегонка. Сущность изобретения: ведут очистку газов от примесей органических веществ или их смесей, образующих гетероазеотропы с водой, для чего примеси адсорбируют на стационарном слое активированного угля и получают очищенный газ. Регенерацию насыщенного адсорбента проводят продувкой водяным паром с последующей конденсацией смеси паров и перегонкой конденсата в дистилляционной колонне, заполненной на 20-30 % ее объема водным слоем гетероазеотропа органических продуктов и воды, который отбирают с верха той же колонны.

Смесь паров, получаемую за счет десорбции органических веществ при регенерации адсорбента, вводят под слой жидкости в колонне. Органический слой гетероазеотропа повторно используют в основном химическом процессе. 1 табл. 1 ил.

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема проведения процесса рекуперации смеси этилацетата и бензина,где 1 — адсорбер; 2 — дистиллятор;

3 — конденсатор; 4 — сепаратор; 5 — промежуточная цистерна (емкость) для хранения водного слоя; 6 — цистерна (приемник) для хранения смеси этилацетата и бензина; 7— насос для транспорта смеси этилацетата и бензина в производство.

Пример . Паровоздушная смесь, содержащая пары этилацетата и бензина в массовом соотношении 1; 1 с суммарной концентрацией органических паров 2 — 3 г/мз, при температуре 20-30 С подается в стеклянную адсорбционную колонку 1 со

1799611 скоростью в расчете на полное сечение колонки 1000 м /м ч.

Внутренний диаметр колонки 0,022 м, высота слоя угля (AP-В ГОСТ 8703 — 74) в колонке 0,7 м, В процессе адсорбции пары бензина и этилацетата поглощаются активным углем, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу, Динамическая активность угля при ногоцикловой работе составляет

5,0 Д. Проскок паров этилацетата через колонку с очищенным воздухом фиксируется с помощью калориметра ФЭК. При укаэанной динамической активности к завершению насыщения адсорбента концентрация паров этилацетата в очищенном воздухе составляет 50 мг/мз. Процесс рекуперации смеси паров этилацетата и бензина осуществляется по двухфазному циклу (адсорбция-десорбция), После насыщения активного угля парами растворителей до проскока колонку переключают в фазу десорбции.

Для этого с помощью клапана перекрывают подачу загрязненного потока в колонку и закрывают клапан на выходе очищенного воздуха иэ адсорбера. Затем отKpblBGIQT клапан на выходе паров рекуперата в фазе десорбции из адсорбера и в колонку противотоком по отношению к потоку паровоздушной смеси подают водяной пар. Водяной пар на входе в колонку имеет температуру 110 — 120 С и давление

50,75 кПа, Скорость потока водяного пара в фазе десорбции составляет 150 м /м ч. Температура слоя угля в процессе десорбции определяется с помощью термопар ХК и милливольтметра и составляет 105 — 110 С, В фазе десорбции поглощения активным углем органические вещества вытесняются водяным паром и образуют паровую смесь с массовой долей органических веществ в ней 20-25 Д. Продолжительность десорбции составляет 1 ч.

Перед десорбцией в первом цикле дис тиллятор 2 заполняют водой на 20-30, B процессе десорбции смесь паров этилацетата, бензина и воды подают в нижнюю часть дистиллятора 2, в котором происходит отгонка гетероазеотропной смеси бензинэтилацетат — вода, Скорость движения паров органических веществ в дистилляторе

1430 — 2140 м /м ч, Из дистиллятора 2 пары гетероазеотропа поступают в кожухотрубчатый теплообменник, охлаждаемый оборотной водой с температурой 20 С, где они конденсируются и жидкая водно-органическая смесь с температурой 30 С стекает в сепаратор 4, В сепараторе 4 из-за разности в плотности органических веществ и их ограниченной

Формула изобретения

Способ выделения примесей органических веществ или их смесей, образующих гетероазеотропы с водой, из газовых выбросов химических процессов адсорбцией на стационарном слое активированного угля с получением очищенного газа и извлечением адсорбированных продуктов с насыщенного адсорбента десорбцией водяным паром с последующей конденсацией смеси паров, перегонкой полученного конденсата при отборе с верха колонны паров гетероазеотропа органических продуктов и воды, охлаждением, конденсацией паров азеотропа и разделением конденсата на водный и растворимостью в воде смесь расслаивается на водный и органический слои. Органический слой стекает в приемник 6 и имеет состав, мас. (,: этилацетат 4,9; бензин 49; вода 2. Без дополнительной подготовки этот слой направляется в основное проиэводство и используется в качестве растворителя.

Водный слой накапливается в емкости 5 и периодически доэируется в дистиллятор 2, "0 После окончания дистилляции вода из дистиллятора с концентрацией органических веществ не более 50 мг/м сливается в канализацию или используется на производство водяного пара, необходимого для

"5 осуществления процесса десорбции. Pacxqp, воды при проведении процесса по такому способу составляет 100 кг на 1 кг рекуперированного растворителя..

Расход пара на разогрев и дистилляцию

20 водного слоя десорбата по сравнению с прототипом сокращается на 30 и подвод свежего пара из магистрали исключается.

Расход активного угля в предлагаемом способе составляет 0,00046 кг на 1000 м

25 очищаемого воздуха.

Процесс осуществляется по двухфазному циклу (адсорбция, десорбция), Сушка активного угля как отдельная фаза процесса не требуется. Его подсушивание происхоЗ0 дит за счет теплоты, вносимой в слой воз- душным потоком в фазе адсорбции и вытесняющего действия паров органических веществ из-эа их лучшей адсорбируемости по сравнению с водяными парами.

35 Внедрение предлагаемого способа рекуперации из газовых выбросов смеси этилацетата и бензина позволит сократить расход воды на конденсацию 2 раза. Кроме того за счет полного использования теплоты

40 пара десорбата в течение всего периода десорбции на проведение процесса дистилляции представляется возможность снизить расход пара по сравнению с прототипом на

15 — 20 о °

1799611 дистилляционной колонны, которую на 2030 $ ее объема заполняют водным слоем гетероазеотропа, а смесь паров, получаемую при десорбции органических веществ, вводят под слой жидкости в колонне, Принеры рекуперации из газовых выбросов индивидуальных паров органических веществ и их смесей, ограниченно растворимых в воде и образующих с ней гетероаэеотропные снеси

Вещество

11звестный способ

Предлагаемый способ

Адсобрция

Десорбция

Адсорбция

Десорбция Ректификация

Н, из

Гьь трь ь нз ь са а,Х луа. н

У °

Состав гетероазеотропа, нас,Ф с „, q, с кг aÑ

Чь кг иЗ мэ ч мэ. ч мэ ° ч иэ, ч ю

30 160 110

132 90,23

6,5 2140

Хлорбенэол

264 6>5 2140 30 160 110

30 160 110 217 6,5 2140 30 160 110 108 90-9) 6,5 2140 п-Ксилол

Смесь:

Пропанэл, Толуол (I: 2) 6,0 2140 30 160 !1О 230 6,0 2140 30

160 110 115 76 7

13 вода;

40 пропано;

47 толуол

Прииечание: а,2

- динамическая активность адсорбента при многоцикловой работе активного угля, иас.Х от иассы загрукенного в адсорбер угля;

- скорость потока паровоздушной смеси (ПВС) а расчете на полную площадь сечения не эегрухенного углем адсорбера;

Н,мз/мэ ч

v„ нз/мэь.ч

- скорость потока водяной пары, аналогичная скорости потока ПВС;

- расход охлакдазв!ей воды на конденсацию 1 кг смеси паров органических веществ и воды, выходящих иэ allcopbepa в Фазе десорбции;

Ч ° с С

- температура килекия гетероазеотропа

Пассовая концентрация органических веществ в очищаемом воздухе 4 г/из органический слой, повторно используемый в процессе, отл и ча ю щи йся тем, что, с целью сокращения расхода охлаждающей воды и водяного пара при упрощении процесса, пары гетероазеотропа отгоняют из 5

28,4хлор" бензол:, 71,6 вода

68,2параксил;

31,8вода

Концентрация ве" щеста в воде из дистиллятора, нг/нз