CS210126B1

CS210126B1 - A method for trapping gaseous reactants and vapor vapors

Info

Publication number: CS210126B1
Application number: CS513379A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Navratil; Karel Hlustik
Original assignee: Bohumil Navratil; Karel Hlustik
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Účelem vynálezu, je zlepšit zachycování plynných reakčních složek, a par kapalin ve vodě nebo vodném roztoku s následujícím zpracováním získaného roztoku. Podstatou postupu je spojení původní směsi vzduchu s reakční složkou nebo parou zachycované složky s jedním nebo více proudy obsahujícími rovněž zachycovanou složku s tím, že vzniklý výsledný proud obsahuje zachycovanou složku s tím, že vzniklý výsledný proud obsahuje zachycovanou složku ve vyšší koncentraci. Takto upravená směs se vede na absorpci ve vodném prostředí. Získaný roztok zachycované složky ce dále zpracuje např. destilaci . Uvedený postup může být využit ve výrobě a zpracování polymerů k zachycováni složek z exhalací, případně k zachycování některých reakčních složek a emitovaných složek pří zpracování anorganických látek.The purpose of the invention is to improve the capture of gaseous reactants and liquid vapors in water or an aqueous solution with subsequent processing of the resulting solution. The essence of the process is to combine the original mixture of air with the reactant or vapor of the captured component with one or more streams also containing the captured component, with the resulting resulting stream containing the captured component in a higher concentration. The mixture thus treated is sent for absorption in an aqueous medium. The obtained solution of the captured component is further processed, e.g. by distillation. The above process can be used in the production and processing of polymers to capture components from exhalations, or to capture some reactants and emitted components during the processing of inorganic substances.

Description

Vynález se týká způsobu zachycování plynných reakčních složek a par kapalin, alespoň částečně rozpustných ve vodě, absorpcí ve vodě nebo vodném roztoku. Cílem postupu je zvýšení efektivnosti zpětného získání zachycovaných složekThe invention relates to a process for capturing gaseous reactants and vapors of liquids, at least partially water-soluble, by absorption in water or an aqueous solution. The aim of the procedure is to increase the efficiency of recovery of captured components

Plynné reakční složky a páry kapalin jsou průvodním jevem většiny technologických postupů v chemii, petrochemii a zpracování polymerních látek. Společnou charakteristickou vlastností velké části těchto plynných složek a par je jejich toxický účinek. Proto se stále více uplatňují požadavky na technické opatření zabezpečující hygienickou nezávadnost pracovního prostředí a ochranu životního prostředí»Gaseous reactants and vapors of liquids are a concomitant phenomenon of most technological processes in chemistry, petrochemistry and processing of polymeric substances. The common characteristic of many of these gaseous components and vapors is their toxic effect. Therefore, the requirements for technical measures ensuring the hygienic safety of the working environment and environmental protection are increasingly applied »

Nejrozšířenější jsou vzduchotechnická opatření zabezpečující odsávání a výměnu vzduchu z pracovního prostředí. Tato skýtají velké objemy odsávaného vzduchu s relativně nízkými koncentracemi plynných reakčních složek a par, které se přeraistují z pracovního prostoru nejčastějí do atmosféry. Pro toto přemístění, respektive rozptýlení exhalací, existují omezení ve formě emisních a imisních limitů. Proto je nutno plynné reakční složky a páry z emitovaných proudů zachycovat či odstraňovat.The most common are air-conditioning measures ensuring the exhaustion and exchange of air from the working environment. These provide large volumes of exhaust air with relatively low concentrations of gaseous reactants and vapors, which relocate from the work area most often into the atmosphere. There are limitations in the form of emission and immission limits for this relocation or dispersion of emissions. Therefore, the gaseous reactants and vapors from the emitted streams must be collected or removed.

Pro likvidaci spalitelných plynných reakčních složek a par se v současné době použív.á v technickém měřítku katalytického nebo plamenného spalování složek s použitím přídavného paliva. Tento postup dovoluje zejména likvidaci uhlovodíků. Pří spalování proudů _zobsahujících složky, jejichž spálením vznikají škodlivé produkty jako například sloučeniny síry, dusíku, chloru, fluoru a pod., je žádoucí jejich následné zachycování.For the disposal of combustible gaseous reactants and vapors, the catalytic or flame combustion of the components using an additional fuel is currently used on a technical scale. This procedure permits in particular the disposal of hydrocarbons. During combustion _of streams containing moieties which are formed by burning harmful products such as sulfur, nitrogen, chlorine, fluorine etc., It is desirable to their subsequent trapping.

V každém případě spalování představuje likvidaci vstupujícího materiálu, který přechází do formy spalných produktů, znečišťujících ovzduší.In any case, incineration is the destruction of the incoming material, which becomes airborne combustion products.

K zachycování par z exhalací ae rovněž používá postupů beztlakové i tlakové kondenzace,absorpce ve vodě a různých rozpouštědle ch přípádně adsorpce na aktivním uhlí.It also uses techniques for pressureless and pressure condensation, absorption in water and various solvents or adsorption on activated carbon to capture vapors from exhalation and ee.

Kondenzace par z exhalací však může být účinná jen omezeně. Lze jí pouze snížit obsah zachycované složky na hodnotu rovnovážnou, která je určována tenzí par pří teplotě podchlazenx plynného proudu. Snížení obsahu par ve směsi se vzduchem na hodnoty přípustné z hlediska hygienických norem by si vyžádalo hlubokých podchlazení; využívání těchto metod práce je z důvodu energetických ekonomicky omezené.However, vapor condensation from exhalation can only be effective to a limited extent. It can only reduce the entrapped component to an equilibrium value, which is determined by the vapor pressure at the temperature of the subcooled x gas stream. Reducing the vapor content of the mixture with air to acceptable hygiene standards would require deep supercooling; the use of these methods of work is economically limited due to energy.

Zachycováním plynných reakčních složek a par kapalin ačlsorpcí na aktivním uhlí se dosahuje vysokého vyčištění vzduchu. Technologické problémy však vznikají při zpětném získávání zachycovaných složek z aktivního uhlí. Uvádí se např., že pro zachycování se zpětnou recyklací složek, technických rozpouštědel, adsorpci na uhlí, jsou tyto postupy ekonomicky efektivní až u směsí obsahujících kolem 1 '?< hmotnostních zachycované složky, podle konkrétního typu rozpouštědla. Desorpce zachycované složky z aktivního uhlí se většinou provádí vodní párou. Vedle energetických nároků v případě zachycování ve vodě rozpustných složek vznikají takto zředěné vodné roztoky, jejichž další zpracování je možné extrakcí nebo destilací. Při zachycování složek s vodou omezeně mísitelných nebo prakticky nemísitelných, vznikají velké objemy vody s nízkou koncentrací rozpouštěné složky.By trapping gaseous reactants and vapors of liquids and adsorption on activated carbon, high air purification is achieved. However, technological problems arise in recovering entrapped constituents from activated carbon. It is stated, for example, that for recovery with the recycling of components, industrial solvents, adsorption to coal, these processes are economically effective only for mixtures containing about 1% by weight of the entrapped component, depending on the particular type of solvent. The desorption of the activated carbon constituent is mostly carried out with steam. In addition to the energy requirements, in the case of entrapment of water-soluble constituents, such dilute aqueous solutions are formed, which can be further processed by extraction or distillation. When capturing components with limited miscibility or practically immiscible water, large volumes of water with low concentration of dissolved component are formed.

Rovněž při vypírání škodlivin z exhalací v mokrých pračkách se sice dosahuje odstranění složek z plynného proudu, ale tyto se pouze převedou do formy vodného roztoku obvykle velmi zředěného. Z důvodu ochrany životního prostředí se tyto velmi zředěné roztoky, respektive prací odpadní vody musí zneškodňovat, což představuje nákladné čištění odpadních vod v čistírnách.Even when scrubbing pollutants from wet scrubbers, the components are removed from the gaseous stream, they are only converted into an aqueous solution, usually very dilute. For the sake of environmental protection, these very dilute solutions or wastewater treatment must be disposed of, which means costly wastewater treatment in sewage treatment plants.

Uvedené nevýhody odstraňuje ve velké míře postup podle tohoto vynálezu. Podstata způsobu zachycováni plynných reakčních složek a par kapalin spočívá v tom, že původní směs vzduchu a alespoň jedné zachycované složky, kterou představuje plynná reakční složka, případně pára kapaliny, o koncentraci zachycované složky 0,002 až 2,0 Z hmotnostních, se spojí s nejméně jedním proudem sestávajícím nejméně z jedné složky, jíž je zachycovaná složka ve formě plynu nebo páry. Připojovaný proud může být tvořen směsí se vzduchem, a to v celkové koncentraci 0,1 - 10 % hmotnostních. Koncentrace reakční zachycované složky ve výsledném proudu po smísení je vyšší než v původní směsi, a je v rozmezí 0,008 až 4,0 7, hmotnostních. Takto upravená směs se vede na absorpci ve vodném prostředí, kde se pohlcuje zachycovaná složka a vytváří roztok ve vodě o koncentraci 5 - 30 7„ hmotnostních, který se dále zpracuje, zejména destilací v jednom nebo více stupních. Základní složka se případně vrací k technické aplikaci.These disadvantages are largely eliminated by the process of the present invention. The principle of the method of capturing gaseous reactants and vapors of liquids consists in combining the original mixture of air and at least one entrapped component, which is a gaseous reactant or vapor of liquid, with a entrapped component concentration of 0.002 to 2.0 wt. a stream consisting of at least one component, the entrained component being in the form of gas or vapor. The feed stream may be a mixture with air in a total concentration of 0.1-10% by weight. The concentration of the reactant trapped component in the resulting stream after mixing is higher than in the original mixture, and is in the range of 0.008 to 4.0% by weight. The mixture thus treated is absorbed in an aqueous medium, where the entrapped component is absorbed, forming a solution in water of a concentration of 5-30% by weight, which is further processed, in particular by distillation in one or more stages. The basic component may eventually return to technical application.

Řešeni podle tohoto vynálezu poskytuje výhody, které prostřednictvím sníženého množství emitovaných škodlivin ve vzduchu a vodě vedou ke zlepšení pracovního a životního prostředí. Postup umožňuje snížit technologické ztráty recyklovaných složek ve výrobě, které by jinak bylo nutno nahradit Čestvou-primární surovinou. Zvyšuje tak stupeň využití surovin. Dosažení vyšších koncentrací zachycovaných složek v absorpčním roztoku snižuje energetickou náročnost dalšího zpracování, zvyšuje efektivnost jejích dělení a čištění.The solution according to the invention provides advantages which, through a reduced amount of emitted pollutants in air and water, result in an improvement of the working and environmental environment. The process makes it possible to reduce the technological losses of recycled components in the production, which would otherwise have to be replaced by the Fresh-Primary Raw Material. It increases the degree of utilization of raw materials. Achieving higher concentrations of entrapped components in the absorption solution reduces the energy consumption of further processing, increasing the efficiency of separation and cleaning.

Jako plynné reakční složky lze uvažovat výsledné produkty chemických reakcí, případně komponenty převáděné k chemické reakci, zejména chlorovodík, fluorovodík.As gaseous reactants, the resulting products of the chemical reactions, or the components converted to the chemical reaction, in particular hydrogen chloride, hydrogen fluoride, can be considered.

Pod pojmem pára kapaliny jde zejména o páry organických rozpouštědel, případně jejích směsí, které např. vy tvářejí odsávané proudy v procesu syntézy těchto látek, případně při jejich aplikací jako měrného média roztoků, disperzí polymerů apod.The term vapor of liquid is especially vapors of organic solvents or their mixtures, which, for example, create exhausted streams in the process of synthesis of these substances, eventually in their application as a specific medium of solutions, polymer dispersions and the like.

Podle podmínek manipulace a postupu zpracování roztoků, případně plynných reakčních složek se vznikající plynné proudy musí odvádět a lze jednotlivé složky zachycovat zejména absorpcí ve vodném prostředí. Obtížnost a proveditelnost zachycení reakční složky je závislá na stavu a složení zpracovávaného proudu .Depending on the handling conditions and the process of treatment of the solutions or gaseous reactants, the resulting gaseous streams must be removed and the individual components can be collected, in particular, by absorption in an aqueous medium. The difficulty and feasibility of trapping the reactant depends on the state and composition of the stream to be treated.

Kombinací jednotlivých proudů a jejich spojením, případně úpravou množství odváděných proudů podle vynálezu, může být získána směs plynů nebo par ze vzduchu o koncentraci zachycované složky vyšší. Získaný proud o vyšší koncentrací zachycované složky umožňuje dosažení efektivnějŠího chodu procesu v absorpčním stupni i při následné regeneraci složky. Je to zejména zvýšení účinnosti zachycení složky a snížení energetické náročností.By combining the individual streams and combining them, or by adjusting the amount of exhaust streams according to the invention, a mixture of gases or vapors from the air with a concentration of the trapped component can be obtained. The stream obtained with a higher concentration of the entrapped component enables a more efficient operation of the process in the absorption stage even during the subsequent regeneration of the component. In particular, it increases the capture efficiency of the component and reduces energy consumption.

Připojovaný a/nebo původní proud plynných reakčních složek a par kapalin obsahující zachycované složky může být tvořen nejméně ze dvou původně oddělených dílčích proudů, které mohou být spojeny po předchozím vzájemném smíšení nebo samostatně, a to současně nebo následně. Nosným médiem v dílčích smíchávaných proudech je vzduch. Volbou celkového přiváděného množství tohoto vzduchu k jednotlivým proudům a řízením průtoků nosného média v dílčích proudech se reguluje koncentrace zachycované složky a složení směsi po směšování.The downstream and / or initial stream of gaseous reactants and liquid vapors containing the entrapped components may be formed from at least two initially separate sub-streams, which may be combined upon prior mixing or separately, simultaneously or sequentially. The carrier medium in the partial mixed streams is air. By selecting the total supply of this air to the individual streams and controlling the flow rates of the carrier medium in the partial streams, the concentration of the trapped component and the composition of the mixture after mixing are controlled.

Zachycovanou složkou mohou být anorganické škodliviny obsažené např, v koncových plynech nebo i spalných plynech. Z hlediska recyklace materiálu má technický význam zejména aplikace na zachycování anorganických rozpustidel alespoň částečně rozpustných ve vodě, zvláště rozpustidel ze skupiny alkoholů, esterů, ketonů, případně jejich směsí. Problémy s jejich zachycováním jsou dnes v praxi velmi časté a v souvislosti s ekonomikou provozů i s péci o životní prostředí nabývají stále více na významu .The entrapped component may be inorganic pollutants contained, for example, in tail gases or even combustion gases. From the point of view of material recycling, it is of particular technical interest to capture inorganic solvents which are at least partially soluble in water, in particular solvents from the group of alcohols, esters, ketones or mixtures thereof. Problems with their capture are very common in practice today and are becoming increasingly important in the context of plant economics and environmental management.

V této skupině zvláštní postavení představuje dimetylformamid, případně jeho směsi s jinými organickými, rozpustidly; a to zejména pro jeho určité specifické vlastnosti, např. neomezenou smísitelnost s vodou a jinými organickými polárními rozpustidly, vysokou rozpouštěcí schopnost, vedle toho probíhající hydrolýzu apod. 1 přes určité komplikace spojené s aplikací diroety1formaraidu, zejména i přes jeho toxické účinky, je nutno např. v polyuretanové chemii využívat jeho vlastností v praxi.In this group, dimethylformamide, or mixtures thereof with other organic solvents, represents a special position; especially due to its specific properties, eg unlimited miscibility with water and other organic polar solvents, high solubility, in addition ongoing hydrolysis etc. 1 despite certain complications associated with the application of diroethylformaraid, in particular despite its toxic effects, e.g. in polyurethane chemistry to use its properties in practice.

Proto je postup zachycování těchto rozpustidel podle uvedeného vynálezu zvláště významný.Therefore, the process of capturing these solvents according to the invention is particularly important.

Podle uvedeného postupu se zvyšuje koncentrace zachycovaných složek v plynném proudu tak, aby bylo možno získat absorpci ve vodě relativně vysoké koncentrace rekuperátu, který je ekonomicky i technicky výhodné zpracovat na technologicky využitelnou směs neb čistou složku postupy běžně používanými pro dělení, a čištění roztoků a kapalných směsí. Mezi nejobvyk1ejši patří destilační. postupy, kterou jsou energeticky náročné vzhledem k nutností odpařování roztoků. Zvýšení koncentrace.According to the process, the concentration of entrapped components in the gaseous stream is increased so as to obtain relatively high concentrations of recuperate in water, which is economically and technically advantageous to process into a technologically usable mixture or pure component by methods commonly used for separation and purification of solutions and liquids. mixtures. Distillation is the most common. procedures that are energy intensive due to the need for solution evaporation. Increase concentration.

a o h y c o v ané složky v r e k u pe r át u představuje snížení energetické náročnosti na čištěn i d ě 1 e ti!. s 1 o ž e k .a h y c o c t e c tio ns of the s o c tions represent a reduction in the energy consumption for cleaning even children !. s 1 o o e k.

Potřebnou úpravu složení a koncentrace zachycované složky ve směsi plynů a par se vzduchem lze provádět míšením proudů vznikajících v různých místech v technologii a/nebo záměrně připravovaným proudem. Úprava složení je účelná v případech nízkých koncentrací, které jsou nižší než 1 - 2 % hmotnostních. Jestliže primární proud obsahuje vyšší koncentraci zachycované složky, pak je technicky i ekonomicky výhodné přímé -zpracováni směsi at již absorpcí nebo a d s o r p c í .The necessary adjustment of the composition and concentration of the entrapped component in the mixture of gases and vapors with air can be accomplished by mixing the streams generated at various points in the technology and / or the deliberately prepared stream. Adjustment of the composition is useful in cases of low concentrations that are less than 1-2% by weight. If the primary stream contains a higher concentration of the entrapped component, it is technically and economically advantageous to directly treat the mixture, either by absorption or absorption.

Pro úpravu původní směsi je výhodné používat proud o vyšší, koncentraci zachycované složky ve směsi se vzduchem, která leží mino rozmezí, koncentrací výbušné směsi. Podmínky v technologii se upravují regulací. množství protékajícího vzduchu tak, aby výbušná směs nemohla vzniknout. V případě záměrně připravovaného proudu plynné složky se pára bezprostředně smísí s původu um proudem nebo nosným médiem,For the treatment of the original mixture, it is advantageous to use a stream of a higher concentration of entrapped component in the mixture with air that lies within the range of the concentration of the explosive mixture. The conditions in the technology are regulated by regulation. the amount of air flow so that the explosive mixture cannot form. In the case of a deliberately prepared stream of gaseous component, the steam is immediately mixed with the source stream or carrier medium,

K bližšímu objasnění, podstaty vynálezu uvodíme následující příklady provedeni, které však jeho podstatu neomezují.In order that the invention may be more fully understood, the following non-limiting examples are set forth.

Příklad 1Example 1

Proud vzduchu v množství 300 ra^/h s obsahem 0,0023 Z hmot. HF byl smíšen s proudem parovzdušné směsi, v množství 0,75 m^/h aAir flow rate of 300 rpm / h containing 0.0023 wt. HF was mixed with a stream of steam air mixture in an amount of 0.75 m 2 / h a

Claims

SUBJECT V

1. A process for capturing gaseous reactants and vapors of liquids, such as an organic solvent, in particular from the ketone group, having a content of 2.5% by weight. HF and 17 wt. H2O. The mixture thus obtained contained 0.0085 HF and was fed to a 4-stage absorption device. The absorption medium was water. The aqueous solution obtained in the absorber contained 8% by weight of HF and the outgoing air stream contained 0.0005% by weight of HF. The recuperate thus obtained can be further purified and concentrated by conventional techniques, in particular by distillation.

Example 2

The combustion gas stream of 156 ° C containing 0.08% by weight of HCl and 1.7% by weight of water vapor was mixed with a vapor stream of 20.05% by weight of HCl and 79.95% by weight of water. The treated 0.21% HCl mixture was passed to a 4-stage absorber. From the absorber, the effluent contained 20 wt% HCl and the outgoing emitted stream contained 0.0003 wt% HCl.

Example 3

An air stream of 13,000 m ^ / h containing 0.38% by weight of dimethylformamide, 0.5-7% by weight of methylene chloride and 1.25-7% by weight of water vapor was mixed with a stream of 2000 m ^ / h of air-vapor-containing mixture. 7.3% by weight of dimethylformamide, 2.7% by weight of methylene chloride and 0.9% by weight of water vapor. The mixture thus obtained, at a temperature of 130 ° C and containing 1.3% by weight of diroethylformamide, 0.79% by weight of methylene chloride and 1.2% by weight of water vapor, was passed to a 5-stage absorber. The absorption liquid was water. The solution obtained contained 27% by weight of dimethylformamide and 2.5% by weight of methylene chloride and the effluent gas stream contained 0.008% by weight of dimethylformamide.

Example 4

To the original air flow of 31,000 kg / h with a content of 0.014% by weight of formamide and C, 86% by weight of steam was added a flow of 3,500 kg / h of a steam-air mixture containing 0.11% by weight of dimethylformamide. 2% by weight of water vapor. The resulting mixture containing 0.023 wt% dimethylformamide and 1 wt% water vapor was treated with a vapor stream of dimethylformamide obtained by evaporation of 6.8 kg / h of commercial dimethylformamide containing 99.9 Z dimethyiformamide. The obtained mixture containing 0.043 7% dimethylformamide was passed to a 4-stage absorber, where the absorption liquid was water. The recovered recuperate contained 18% by weight of dimethylformamide.

Example 5

Air flow temperature of 82 ° C at 350 ro. ³ / h containing 2.7 wt.% Dioxane and 2.8 wt.% Water vapor was mixed with a stream containing 9 wt.% Dioxane. The resulting mixture containing 4% by weight of dioxane was fed to a three-stage water-scrubbed absorber. The solution obtained contained 5.7% dioxane. The outgoing stream contained 0.9 7 hmo t no s tnic hd ioxa.nu.

SUMMARY OF THE INVENTION, alcohols, or a mixture thereof, in particular dimethylformamide, or a mixture thereof with substances, in particular from the group of esters, ketones, in particular ethyl acetate, roethyl ethyl ketone, which are at least partially soluble in water by absorption in water or an aqueous solution characterized in that the original mixture of air and at least one entrapped component, which is a gaseous reactant or vapor of liquid, with a entrapped component concentration of 0.002 - 2.0% by weight, is combined with at least one stream consisting of at least one constituent, trapped component in the form of gas or vapor, optionally mixed with air, in a concentration range of 0.1-10% by weight, the concentration of trapped reactant in the resulting stream after mixing being higher than in the original mixture and in the concentration range of 0, 08 -4.0 wt This leads to absorption in the aquatic environment, where the trapped component is absorbed and forms a solution in water of concentration. 5-30% by weight, optionally further processed, in particular by distillation in one or more stages.

2. Method according to claim 1, characterized in that the connected and / or the original current is composed of at least two originally separated portions of the current which can be connected after mixing with one another or separately, simultaneously or sequentially.

Severoprafta. n. p-r-Avod 7. Moel