Способ обезвреживания фтор-хлор углеводородов

 

Изобретение относится к обезвреживанию промышленных отходов, содержащих фтор-хлор углеводороды. Сущность изобретения: способ включает термическую обработку отходов в токе продуктов сгорания органического топлива при температуре 1400 - 1500^oC при избытке воздуха с коэффициентом избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива 1,15 - 1,20 и в присутствии гидрата окиси кальция в виде 30 - 35% водной суспензии. 3 табл.

Изобретение относится к обезвреживанию промышленных отходов, содержащих фтор-хлор углеводороды (хладоны). Из аналогов в настоящее время для очистки промышленных отходов, содержащих хладоны, известен углеадсорбционный способ, изложенный в тезисах докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы технического развития производства" г. Сумы, М. 1990 г. и "Охрана окружающей среды на предприятиях Минмедпрома СССР" Ташкент, 1990, М. 1990, с. 89-90.

По указанному способу промышленные отходы, содержащие хладоны, обезвреживают путем их адсорбирования активированным углем с последующей регенерацией адсорбента водяным паром.

Пары воды и растворителя на стадии десорбции конденсируют, конденсат охлаждают и направляют в фазоразделитель, где происходит отделение растворителя от воды. Органический слой конденсата направляется в основное производство или на ректификацию.

Водный слой после предварительной очистки от хладонов методом азеотропной отгонки или отдувки воздухом утилизируют совместно с химзагрязненными сточными водами предприятия.

В зависимости от природы улавливаемого растворителя и концентрации его паров в газовых выбросах в качестве адсорбента используют промышленные активированные угли различных марок. Природа улавливаемых соединений и их концентрация в газовых выбросах определяют также технологию процесса рекуперации и его параметры.

Указанный способ очистки промышленных отходов, содержащих хладоны, имеет ряд следующих недостатков: 1. Способ трудоемок, так как включает в себя и процесс адсорбции и процесс десорбции водяным паром.

2. Способ осуществляется с применением дефицитного и дорогого активированного угля.

3. Вследствие высокой реакционной способности хладонов на стадии десорбции водяным паром происходят нежелательные их превращения, главным образом, гидролиз с образованием хлорида и фторида водорода. Образование в ходе гидролиза HCl и HF резко увеличивает коррозионную активность среды. Многочисленные исследования и опыт промышленной эксплуатации рекуперационных установок показали, что единственным коррозионностойким материалом является дорогостоящий титан.

Известны также термические способы обезвреживания промышленных отходов, содержащих хладоны, изложенные в следующих источниках информации: Verfahren Zur unnocitcundichen Abfallocruertunq: Заявка N 3917129, кл. A 62 D 31/00, BO95100.

Zoffier wernec, Mertens. Gottsiliq. D.

Bheinische, Braunkchienverke, AE-Np, 3917129.9. Заявлено 25.05.89. Опубликовано 29.11.90.

в статьях: "Einflub ion pve aut dil Mulloerbennunq Reimann D.// Entsorq. Pran. 1990. N 5. c. 248, 250.

"Sndermilloerbrennunq ohne Dioxine Haltiner E.W./Verfahrenstechnik." - 1990. 24, N 7-8, с. 10-11.

"Mchstufiqer verbrennunqszerfahren fur Abfalle/Robieh A." Chem/ i nq - Techn." 1989-61 N 12. с. 975.

Согласно приведенным источникам информации, обезвреживание хладонов проводят путем их термической обработки, в результате чего обеспечивается обезвреживание хладонов, но одновременно имеет место образование других токсичных веществ, в частности, диоксинов, обладающих канцерогенным действием. Известен также термический способ обезвреживания промышленных отходов, содержащих хладоны, изложенный в книге Бернадинер М.Н. Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. Химия, 1990 г.

Указанный способ обезвреживания хладонов является наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и принят за ближайший аналог. По ближайшему аналогу обезвреживание хладонов проводят на установке, принцип работы которой заключается в том, что промышленность отходы, содержащие хладоны, через форсунки распыливают в высокотемпературный факел, где происходит их испарение и перегрев до температуры 1000 1100^oC.

Необходимые условия в рабочей зоне создают за счет сжигания керосина, бензина или природного газа при коэффициенте избытка воздуха 1,05 1,10. Одновременно с хладонами в реактор через форсунки подают водяные пары для связывания образующихся в результате обезвреживания хладонов, молекулярного хлора и фтора. Для нейтрализации образующихся хлористого и фтористого водорода в реактор вводят 10% водный раствор NaOH и порошкообразный Ca(OH)₂ в соотношении 1:1,1 от стехиометрии.

Ниже приведены химические реакции, имеющие место в данном случае: Согласно указанному выше источнику информации по ближайшему аналогу в результате обезвреживания промышленных отходов, содержащих хладоны, термическим способом получаются минеральные соли CaCl₂, CaF₂ (ПР-4·10^-11г·ион/л), NaCl, CaCl₂ и нетоксичные газы CO₂, N₂.

Главным недостатком ближайшего аналога является то, что при температуре в реакторе 900-1100^oC, коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10 при обезвреживании хладонов наблюдается образование других более токсичных веществ, в частности, канцерогенов диоксинов (ПДК 10^-12г/кг живого веса) "Химия и жизнь", N 7, 1991 г.

Это сообщение приведено в статье "Gin weq Lu weniqer Queskselwer und Dioxn/Nethe: LP. Vmwetmaqazin 1990, 19 N 1 с. 60-61, а также в журнале "Химия и жизнь", N 7. 1991. с. 6-7.

При температуре в реакторе 800-1000^oC, времени контакта 0,4 с, коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10, возможно также образование токсичных фосгенов COF₂, COCl₂. Это сообщение приведено в книге Бернадинер М.Н. Шурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. Химия, 1990.

Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что промышленные отходы, содержащие хладоны, подвергают термической обработке при температуре 1400-1500^oC, при коэффициенте избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива 1,15-1,20, в присутствии 30-33% водной суспензии Ca(OH)₂, в течение 2 с.

Заявляемое техническое решение гарантирует высокую степень разложения хладонов с образованием нетоксичных минеральных солей CaCl₂, CaF₂ и газообразных продуктов Co₂, N₂.

Заявляемое техническое решение позволяет также снизить расход топлива, подаваемого для обезвреживания хладонов, так как при подаче для нейтрализации HF и HCl 33% водной суспензии Ca(OH)₂ требуется 12 кг/ч, тогда как NaOH 10% водного раствора 180 кг/ч.

Как видно из результатов, представленных в табл. 1, заявляемое техническое решение гарантирует высокую степень разложения хладонов с образованием нетоксичных продуктов на срезе выхлопной трубы CO₂, N₂, H₂O.

Анализ на определение диоксионов проводили с применением хромато-масс-спектроскопии.

Перед вариантом промышленного применения заявитель утверждает, что настоящее техническое решение соответствует критерию изобретения - "изобретательский уровень", так как на основе ознакомления с научно-технической и патентной информацией заявителем не было обнаружено заявляемой совокупности признаков технического решения и так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Вариант промышленного применения.

1. В зону подачи органического топлива (I), снабжено воспламенителем, находящимся в рабочем положении, подают распылением керосин 4,0 кг/ч и через форсунки воздух 26,8 м³/ч. При этом происходит сгорание керосина.

2. Далее продукты сгорания поступают в следующую зону (II), в которую после достижения температуры 1400^oC одновременно подают путем распыления следующие компоненты: промышленные отходы производства: трифторхлорэтан 20 кг/ч; суспензию Ca(OH)₂ 33 12,0 кг/ч; водяные пары 3,0 кг/ч; воздух 30,9 м³/ч через форсунки, соотношение количества воздуха во II зоне к количеству воздуха в I зоне равно 1,15.

3. Смесь, полученную по п. 2, выдерживают при температуре 1400^oC в течение 2 с.

4. Далее смесь, полученная по п. 3, поступает в выхлопную трубу, в которой охлаждается до 200^oC.

5. После охлаждения со среза выхлопной трубы отбирают пробы для анализа на конечное содержание следующих продуктов:
трифторхлорэтана,
окислов азота NO^-₂, NO^-₃,
диоксинов,
окиси углерода,
хлористого водорода,
фтористого водорода.

В табл. 2 приведены результаты химического анализа обезвреживаемого продукта.

Как видно, при промышленном применении заявляемого способа обезвреживание фтор-хлор углеводородов имеет место полное отсутствие токсичных продуктов. Полученные в результате обезвреживания отходов, содержащих фтор-хлор углеводороды минеральные соли CaCl₂, CaF₂, улавливаются фильтрами и находят широкое применение в строительной промышленности. Анализ на определение трихлорфторметана проводили хроматографическим методом, а на диоксины хромато-масс-спектроскопией. Остальные варианты промышленного применения заявляемого способа аналогичны варианту N1, а их переменные параметры и показатели приведены в табл. 3, включая вариант N1.

Представленные варианты промышленного выполнения заявляемого способа гарантируют выполнение всех вариантов в полном соответствии с заявляемым техническим решением.

Формула изобретения

Способ обезвреживания промышленных отходов, содержащих хлор-фторуглеводороды, включающий их термическую обработку в токе продуктов сгорания органического топлива при избытке воздуха и в присутствии гидрата окиси кальция, отличающийся тем, что термическую обработку проводят при 1400 - 1500^oС при коэффициенте избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива 1,15 1,20 в течение 2 с, причем гидрат окиси кальция используют в виде 30 35%-ной водной суспензии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2