CS257132B1 - Sposob spracovania vodných roztokov zmesí odpadných organických látok - Google Patents

Description

2 5 7 1 3.2 3

Vynález sa týká spůsobu spracovania vod-ných roztokov zmesí odpadných organic-kých látok obsahujúcich hlavně alkalickésoli organických kyselin vznikajúce akovedfajšie produkty pri oxidácii organickýchlátok vzduchem v kvapalnej fáze.

Oxidácia organických látok v kvapalnejfáze, váčšinou v přítomnosti katalyzátorovsa používá na přípravu důležitých chemic-kých látok, například fenolu, cyklohexanó-nu alebo vyšších alkoholov. Reakciu možnozastavit v prechodnom štádiu za vzniku al-koholov a ketónov zamedzením priebehu de-štrukčnej oxidácíe vo váčšom rozsahu. Ved-lejšími látkami pri vzniku cyklických alko-holov a ketónov sú kyslíkaté produkty hlb-šej oxidácie — cyklické glykoly, ketoalko-holy, diketóny, laktóny. Ďalšou oxidáciou spojenou s deštrukcioukruhu vznikajú dikafboxylové a monokarbo-xylové kysěliny, CO á CO2. Prěto sa reak-cia váčšinou vedie tak, aby konverzia orga-nické j látky nebola vyššia ako 2 až 15 %.Například pri oxidácii cyklohexánu vzdu-chom v přítomnosti organických solí pře-chodných kovov, reakčná zmes obsahuje 94až 97 % hmot. cyklohexánu, 0,5 až 1,5 %hmot. cyklohexanónu, 1,5 až 2,5 % hmot.cyklohexanolu, 0,1 až 0,5 % hmot. esterov,0,4 až 0,8 °/o hmot. hydroperoxidov.

Nezreagovaná organická látka sa z re-akčnej zmesi regeneruje niektorým z difúz-nych separačných procesov a následné saz reakčnej zmesi oddelia vedfajšie reakčnéprodukty, tiež niektorým z difúznych sepa-račných procesov. Například, pri oxidáciicyklohexánu sa část nezreagovaného cyklo-hexanu odrektifikuje tak, že reakčná zmesobsahuje 15 až 20 % hmot. cyklohexánu, 20až 24 % hmot. cyklohexanónu, 40 až 45 %hmot. cyklohexanolu, 0,2 až 0,8 % hmot.hydroperoxidov, 7 až 10 % hmot. esterovkarboxylových kyselin, 5 až 7 % hmot. es-terov a dikarboxylových kyselin neprcha-vých s vodnou parou a 2 až 3 % hmot. lá-tok polymérneho charakteru. Táto zmes sa podrobí hydrolýze a súčas-ne aj destilácii s vodnou parou. Monokar-boxylové kyseliny, ktoré oddestilujú spolus cyklohexánom, cyklohexanónom a cyklo-hexanolom sa vypierajú z tejto zmesi vod-ným roztokom hydroxidu alkalického ko-vu, najčastejšie s NaOH. Takto vzniknutévodné roztoky zmesi alkalických solí orga-nických kyselin nemajú v súčasnosti vhod-né priame ekonomické využitie. Ich dalšiespracovanie závisí od zloženia týchto roz-tokov, použitej technológie a nákladov. Naj-častejšie sa preto . spracovávajú spálením,čím sa nielen využije ich spalné teplo alesúčasne sa vyrobí aj vedlajší produkt, uhli-čitan alkalického kovu. To umožňuje elimi-novat’ negativny vplyv technológie na ži-votné prostredie prejavujúci sa v produk-cii nezužitkovatefného odpadu a vneseníalkalického kovu do ekosystému.

Pri dosial' známých spósoboch spracova- nia vodných roztokov zmesi odpadných or-ganických látok obsahujúcich alkalické so-li organických kyselin, ako je to napříkladpri spracovaní vodných roztokov organic-kých látok odpadajúcich pri výrobě cyklo-„hexanónu, zakoncentruje sa vodný roztokalkalických solí organických kyselin tak,aby obsahoval 30 až 65 % hmot. vody. Tak-to zakoncentrovaný vodný roztok po rozprá-šení s vodnou parou sa spafuje vzduchompri teplote 960 až 1 040 °C a tlaku 0,10 až0,11 MPa. Na zistenie stabilného spalova-nie pri vyššie uvedených teplotách sa k vod-nému roztoku zmesi organických látok při-dává přídavné palivo, například topný olej,zemný plyn alebo s výhodou odpadně orga-nické látky s dostatočnou výhrevnosťou, na-příklad zmes odpadných esterov a kyselinz hydrolýzy. Při ochladzovaní spalin, vznik-lých spalováním vodných roztokov zmesiorganických látok obsahujúcich alkalickésoli organických kyselin, vzniká uhličitana hydrogenuhličitan alkalického kovu, naj-častejšie Na2CO3 a NaHCO:i. Tento sa zo spa-lin vypiera vodou a/alebo vodným roztokomNa3CO3 a NaHCO3, pričom dójde k nasýte-niu spalin vodnou parou a k ich ochladeniuna teplotu 80 až 95 °C. Účinnost tejto vy-pierky je 85 až 95 %. Spaliny obsahujúcezvyšok hydrogenuhličitanu a uhličitanu voformě aerosolu, vodnú páru a nespálené or-ganické látky sú exhalované do ovzdušia.

Nevýhodou doteraz známých sposobov jenedostatočné využíváme energetického po-tenciálu spalin. Ďalšou nevýhodou je velkémnožstvo aerosólu NaHCO3 a Na2CO3 v ex-halovaných spalinách, s negativným dopa-dom na životné prostredie. Znižovanie ex-halácii je stažené nízkou teplotou konden-zácie vodnej páry z inertov v důsledku po-užitia vzduchu na spalovanie. Nevýhodou jetiež potřeba přídavného paliva.

Tieto nevýhody odstráňuje sposob spra-covania vodných roztokov zmesi organic-kých látok obsahujúcich alkalické soli or-ganických kyselin podl'a tohoto vynálezu,ktorého podstata spočívá v tom, že vodnýroztok zmesí odpadných organických látokobsahujúci hlavně alkalické soli organic-kých kyselin sa zmieša s kyslíkom a/alebozmesou plynov obsahujúcich viac ako 50 %mol., s výhodou 96 °/o mol., kyslíka a spá-lí pri teplote 800 až 1 300 °C s výhodou 1 000až 1 200 °C a tlaku 0,2 až 2,0 MPa s výho-dou 1,2 až 1,5 MPa. Výhodnou variantou při-tom je, keď sa tepelný potenciál spalin na-sýtených vodnou parou využije na výrobupáry použitelnej pre energetické účely.

Vynález sa zakladá na zistení, že spalo-vanie vodných roztokov organických látokplynom s vysokým obsahom kyslíka pri zvý-šenom tlaku je výhodnejšie v důsledku zní-ženia množstva spalin a ich menšíeho adia-batického ochladenia pri vypieraní aero-sólu uhličitanu a hydrogenuhličitanu alka-lického kovu. Takýmto spůsobom sa zabrá-

Claims (1)

1. 2 5 7 1 3 2 ni znehodnoteniu tepelného potenciálu spa-lin. Postup pódia tohoto vynálezu umožníekonomicky efektívnejšiu kondenzáciu vod-nej páry zo spalin. Zníži sa tak množstvoexhalovaného uhličitanu a hydrogenuhliči-tanu alkalického kovu. Súčasne sa zlepší od-lučivosť aerosolu v následných separač-ných. zariadeniach. Oba tieto účinky sposobia oproti dote-rajšiemu stavu techniky zvýšenie produk-cie uhličitanu alkalického kovu a zmenše-me negativného vplyvu sposobu spracova-nia vodného roztoku organických látok naživotné prostredie. Dalšou výhodou je zní-ženie, resp. až úplné odstránenie přídavné-ho paliva. Nie nepodstatnou výhodou jezmenšeme rozmerov zariadení a zníženieprevádzkových nákladov na spracovanievodných roztokov zmesi organických látok.Výhody sposobu sú zrejme z následujúcichpríkladov. Příklad 1 (porovnávací) 3150 kg/h vodného roztoku obsahujúce-ho 24 °/o hmot. octanu sodného, 1 % hmot.izobutyrylu sodného, 13,3 % hmot. valery-lu sodného, 1,2 % hmot. sodných soli ky-seliny kaprónovej a hydroxykaprónovej a 60,5 % hmot. vody a 600 kg/h přídavnéhopaliva sa rozpráší pomocou 760 kg/h vod-nej páry a spaluje sa so 17 158 kg/h vzdu-chu při teplote 980 °C a tlaku 0,11 MPa vspalovacej peci. Tepelný potenciál spalinsa využívá na výrobu 3,5 t/h páry o tlaku1,4 MPa. Při ochladzovaní spalin vzniklý Na2CO:.a NaHCO,3 sa vypiera prebublávaním cczvrstvu vodného roztoku Na2CO3 a NaHCO:!.Súčasne sa spaliny ochladia na teplotu 80až 95 °C a nasýtia vodnou parou. V násle-dujúcich odlučovacích zariadeniach dojdek ochladeniu spalin na teplotu 60 až 70 °Ca čiastočnému odlučeniu aerosolu Na2CO:!a NaHCO3 tak, že exhalované spaliny vmnožstve 20 200 kg/h3 o zlcžení 14,87 % hmot. CO2, 14,74 % hmot. H2O, 65,21 %hmot. N2 a 5,18 % hmot. O2 obsahujú 4,0 gNa2CO3 a NaHCOn na 1 kg plynnej zmesi.Exhalované množstvo Na2CO3 je 80,8 kg/h. Příklad 2 Na obr. 1 je znázorněné jedno z možnýchusporiadaní zariadení na využitie výhod vy-plývajúcich z použitia postupu pódia vyná-lezu. 3 150 kg/h vodného roztoku S o zloženíako v porovnávacom příklade, sa rozprá-ší pomocou 400 kg/h vodnej páry 7, zmiešas 1 590 kg/h plynu 8 obsahujúcom 96 %mol. kyslíka, 4 % mol. dusíka a argonu aspaluje pri teplote 1 200 °C a tlaku 1,4 MPav spalovacej peci 1. Spaliny sú v dolnej čas-ti spalovacej pece ochladené nástrekomvody 1S v množstve 6 442 kg/h na teplotu190 CC. Na2CO3 a NaHCO:; vzniklé pri o-chladzovaní spalin absorbujú sa do vod-ných kvapiek, klové sa v odlučovači 2 od-lúčia od spalin nasýtených vodnou parou.Z odlučovača 2 sa odtahuje 4 027 kg/h vod-ného rozteku IQ Na2CO3 a NaHCO3. Spali-ny z cdlučovača 2 vstupujú do výmenníka 3,kde ich ochladením na teplotu 160 °C vy-kondenzuje vodná para a uvolněným tep-lom sa vyrobí 5,7 t/t páry 12 o tlaku 0,4MPa. Para sa vyrába z napájacej vody 11,ktorá sa v predohrievači 4 ohřeje z 80 °Cna 135 °C. V separátore 5 sa odluči 6 350 kg/h skon-denzovanej vody 14, ktorá sa recyklujespát do spalovacej pece. Obytok vody v sy-stéme sa dopíňa kondenzátom 15. Spaliny13 zo separátora 5 sa ochladia v chladiči17 na teplotu 80 °C a v množstve 1 594 kg//h a zloženú 85,60 % hmot. CO2, 1,85 %hmot. H2O, 3,51 % hmot. N2 a Ár 9,04 %hmot. O2 s obsahom 2,0 g Na2CO3 a NaHCO3na 1 kg plynnej zmesi sú exhalované doovzdušia. Exhalované množstvo Na2CO3 aNaHCO;, je 3,18 kg/h. PREDMET Sposob spracovania vodných roztokovzmesi odpadných organických látok, obsa-hujúcich hlavně alkalické soli organickýchkyselin spalováním, vyznačený tým, že vod-ný roztok zmesi odpadných organických lá-tok sa zmieša s kyslíkom a/alebo zmesou VYNALEZU plynov obsahujúcich viac ako 50 % mol. svýhodou 96 % mol. kyslíka a spálí pri tep-lotách 800 až 1 300 °C s výhodou 1 000 až1 200 °C a tlaku 0,2 až 2,0 MPa s výhodou 1,2 až 1,5 MPa. 1 list výkresov