PL195706B1 - Sposób i układ do oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów, polegający na ich absorpcji, a następnie desorpcji, kondensacji i separacji pochłoniętych substancji, znamienny tym, że proces absorpcji prowadzi się w absorbencie, którym są obojętne fizjologicznie oleje, takie jak: oleje syntetyczne, oleje parafinowe lub oleje roślinne, w temperaturze 283-323 K i pod ciśnieniem 105 Pa. 6. Układ do oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów, zawierający absorber, desorber, kondensator i węzeł wymiany ciepła, znamienny tym, że absorber (1), połączony jest z desorberem (2), zasilanym parą wodną z wytwornicy (3), z którego zdesor- bowane zanieczyszczenia kierowane są do kondensatora (4), połączonego z jednej strony z separatorem (5) oraz z podgrzewaczem (6) z drugiej strony.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów i układ do usuwania chlorowcopochodnych węglowodorów z przemysłowych gazów odlotowych wraz z ich odzyskiem.

Chlorowcopochodne węglowodory stanowią grupę związków o szczególnej szkodliwości toksykologicznej. Związki te są szeroko stosowane w przemyśle i technice, między innymi do produkcji farb, lakierów, klejów, past, pianek poliuretanowych, preparatów w aerozolu, środków owadobójczych, czynników chłodniczych i oziębiających, środków odtłuszczających oraz jako półprodukty w syntezie chemicznej. Konieczność ograniczenia emisji chlorowcopochodnych węglowodorów wynika zatem również z wymiernych strat gospodarczych, związanych z ich ubytkiem w procesach technologicznych.

Do oczyszczania gazów odlotowych z par związków chlorowcoorganicznych najczęściej stosuje się spalanie katalityczne w połączeniu z absorpcją niepożądanych produktów ubocznych procesu lub adsorpcję. Istotnymi wadami spalania katalitycznego są: konieczność wstępnego odpylania i podgrzewania gazów, wrażliwość na zmienność stężeń usuwanych zanieczyszczeń i na przerwy w ich dopływie, bezpowrotne niszczenie usuwanych z gazów cennych substancji, generowanie wtórnego zanieczyszczenia w postaci gazowych, ciekłych lub stałych związków chlorowców, zagrożenie pożarowe. Metody adsorpcyjne pozwalają wprawdzie na odzysk usuwanych substancji, ale wymagają również dokładnego odpylenia gazów i ich wstępnego osuszenia. Są to metody kosztowne, wymagające stosowania wielostopniowych instalacji.

Bardziej ekonomiczne, pozwalające na skuteczne usuwanie zanieczyszczeń organicznych, są metody wykorzystujące zjawisko absorpcji lub adsorpcji.

Znane są sposoby polegające na poddawaniu gazów odlotowych absorpcji w różnych mediach, np. według polskiego opisu patentowego nr 158378 w chlorobenzenie lub w mieszaninie chlorobenzenu z etylobenzenem a zgodnie z polskim opisem patentowym nr 123603 w sześciochlorobutadienie. Z polskiego opisu patentowego nr 140624 znany jest sposób usuwania chlorku winylu przez absorpcję w ketonach a z polskiego opisu patentowego nr 122540 - przez absorpcję w wodnych roztworach azotoorganicznych lub w pierścieniowych zasadach -np. w pirydynie.

Z polskich opisów; zgłoszeniowego nr 294727 i patentowego nr 170161, znany jest również sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich absorpcji w wysokowrzącym rozpuszczalniku organicznym, desorpcji a następnie spaleniu katalitycznym. W polskim opisie patentowym nr 170161 jako absorbenty zaproponowano: chloro-, nitro- i alkilo- pochodne węglowodorów aromatycznych, alkohole, aldehydy, ketony, estry kwasów organicznych, węglowodory alifatyczne, węglowodory heterocykliczne oraz pochodne węglowodorów eterowych.

Z polskiego opisu patentowego nr 137491 znany jest też sposób absorpcji epichlorhydryny w dwuetanoloaminie lub dwupropanoloaminie, zgodnie z którym konieczne jest utrzymywanie absorbentu w temperaturze 40 -80°C a pary jego są toksyczne.

W znanych z japońskich opisów patentowych nr 7678785, 7713479, 7608202 i z belgijskiego opisu patentowego nr 883016 absorpcyjnych metodach usuwania chlorku winylu z gazów odlotowych stosowane są również cenne w syntezie chemicznej surowce (takie jak: 1,2,4,5-czterometylobenzen, polichlorek winylu, dwu-, trój- i czterochloroetan oraz węglowodory alifatyczne, zawierające 8 atomów węgla) a procesom towarzyszy wtórna emisja zanieczyszczeń.

Stosowane sposoby mają kilka niedogodności, są nimi: wtórne zanieczyszczanie środowiska toksycznymi i odoroczynnymi parami i ściekami oraz wysoki koszt cieczy absorpcyjnych.

Z polskiego opisu patentowego nr 113497 znany jest sposób absorpcji benzolu i naftalenu z gazu koksowniczego przy użyciu tzw. olejów płuczkowych i solarowych, stanowiących frakcję destylacji smoły węglowej, wrzącą w temperaturze odpowiednio: 508:553 K i 573:673 K. Olej płuczkowy nasycony benzolem i naftalenem kieruje się przez deflegmator, wymiennik ciepła i podgrzewacz do kolumny odpędowej, w której następuje desorpcja benzolu i naftalenu na drodze destylacji z parą wodną. Pary wody i węglowodorów przechodzą przez deflegmator i są wykraplane w kondensatorze.

Oleje płuczkowe i solarowe nie nadają się do oczyszczania gazów odlotowych ze względu na dużą zawartość frakcji lotnych i wysoką odoroczynność. Podobnie jest w przypadku olejów opałowych i napędowych, które dodatkowo charakteryzują się niską temperaturą zapłonu, stwarzającą zagrożenie pożarowe instalacji.

PL 195 706 B1

Istota wynalazku polega na tym, że gazy odlotowe poddaje się procesowi absorpcji w obojętnych fizjologicznie olejach, takich jak: oleje syntetyczne, korzystnie silikonowe, oleje parafinowe lub oleje roślinne, korzystnie olej erukowy, w temperaturze 283-323 K, pod ciśnieniem 10⁵ Pa.

Korzystnie olej absorbcyjny należy do grupy wysokowrzących i ma lepkość w zakresie od 1 · 10^-6 do 200 · 10^-6 m²/s.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, olej posorpcyjny poddaje się regeneracji poprzez desorpcję termiczną pochłoniętych chlorowcopochodnych węglowodorów, a po kondensacji i separacji, zawraca do oczyszczania gazów odlotowych. Odzyskane chlorowcopochodne węglowodorów kieruje się do dalszego wykorzystania.

Układ w którym może być realizowany sposób według wynalazku zawiera absorber, w którym gazy odlotowe kontaktują się z absorbentem olejowym, desorber, kondensator i separator oraz węzeł wymiany ciepła. Ponadto absorber połączony jest z desorberem, zasilanym parą wodną z wytwornicy, z którego zdesorbowane zanieczyszczenia kierowane są do kondensatora, połączonego z jednej strony z podgrzewaczem oraz separatorem z drugiej strony. Desorber, kondensator i separator połączone są ze sobą i z absorberem, korzystnie za pośrednictwem chłodnicy, w sposób umożliwiający obieg zamknięty oleju absorbującego oraz z podgrzewaczem i wytwornicą pary w sposób umożliwiający cyrkulację wody.

Zaletą sposobu według wynalazku, w porównaniu do znanej metody spalania katalitycznego, jest możliwość odzysku usuwanych z gazów substancji, niewrażliwość na zmienność stężeń usuwanych substancji ani na przerwy w ich dopływie, możliwość równoczesnego usuwania różnych zanieczyszczeń, w tym pyłu, w jednostopniowej instalacji oraz brak niebezpieczeństwa wtórnego zanieczyszczenia powietrza produktami procesu. W porównaniu do metody adsorpcyjnej zaletą jest brak potrzeby dokładnego osuszania i odpylania gazów. W porównaniu do znanych metod absorpcyjnych absorbentami są nietoksyczne, łatwo dostępne i niedrogie oleje, o stosunkowo wysokiej temperaturze zapłonu, nie posiadające właściwości odorowych, których zastosowanie nie stwarza niebezpieczeństwa wtórnej emisji zanieczyszczeń. Zaletą jest też niskoenergetyczny układ regeneracji oleju posorpcyjnego, pozwalający na jego zawracanie do procesu i odzysk cennych substancji - chlorowcopochodnych węglowodorów usuwanych z gazów odlotowych.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym pokazany jest układ instalacji.

Przykład I.

Strumień gazów odlotowych w ilości 1000 mn³/h o temperaturze 298 K i ciśnieniu 10⁵ Pa, zawierający trójchloroetylen o stężeniu 1 g/mn³, zrasza się w kolumnie absorpcyjnej rurkowej 1strumieniem oleju metylosilikonowego o lepkości 10^-5 m²/s, w ilości 2,8 m³/h. Kolumna absorpcyjna o średnicy wewnętrznej 0,9 m i wysokości 2 m, wyposażona jest w 142 rurki o średnicy 0,05 m każda. Olej posorpcyjny wprowadzany jest do desorbera 2, zasilanego parą wodną z wytwornicy 3. Mieszanina par trójchloroetylenu i wody wykrapla się w kondensatorze 4, skąd resztkowe opary trójchloroetylenu zawracane są do absorbera 1, a następnie rozdziela się w separatorze 5. Woda zseparatora 5 - poprzez podgrzewacz 6 - zasila wytwornicę pary wodnej 3. Ilość odzyskanego trójchloroetylenu wynosi 0,9 kg/h. Kondensator 4 i podgrzewacz 6 są spięte w układ pompy cieplnej. Olej, zregenerowany w desorberze, z powrotem podawany jest - po schłodzeniu w chłodnicy 7 -do absorbera 1. Oczyszczone gazy zawierają 0,1g/m³ trójchloroetylenu.

Przykład II.

Gazy odlotowe jak w przykładzie l oczyszcza się w tymsamym układzie instalacji, zraszając je olejem parafinowym o lepkości 20 · 10^-6m²/s, w ilości 2,8 m³/h. Ilość odzyskanego trójchloroetylenu wynosi 0,75 kg/h a oczyszczone gazy zawierają 0,25 g/m³ trójchloroetylenu.

Przykład III.

Gazy odlotowe jak w przykładzie l oczyszcza się w tym samym układzie instalacji, zraszając je olejem rzepakowym o lepkości 60 · 10^-6 m²/s, w ilości 2,8 m³/h. Ilość odzyskanego trójchloroetylenu ₃ wynosi 0,6 kg/h a oczyszczone gazy zawierają 0,4 g/m³ trójchloroetylenu.

Claims (8)

1. Sposób oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów, polegający na ich absorpcji, a następnie desorpcji, kondensacji i separacji pochłoniętych substancji, znamienny

PL 195 706 B1 tym, że proces absorpcji prowadzi się w absorbencie, którym są obojętne fizjologicznie oleje, takie jak: oleje syntetyczne, oleje parafinowe lub oleje roślinne, w temperaturze 283-323 K i pod ciśnieniem 10⁵ Pa.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako oleje syntetyczne stosuje oleje silikonowe a jako oleje roślinne stosuje się olej erukowy.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że olej absorbcyjny należy do grupy wysokowrzących i ma lepkość w zakresie od 1 · 10^-6 do 200 · 10^-6 m²/s.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że absorbent z zawartością zaabsorbowanych składników poddaje się desorpcji termicznej a po kondensacji i separacji, zawraca do oczyszczania gazów odlotowych.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wydesorbowane chlorowcopochodne węglowodorów, kierowane są do dalszego wykorzystania.

6. Układ do oczyszczania gazów odlotowych z chlorowcopochodnych węglowodorów, zawierający absorber, desorber, kondensator i węzeł wymiany ciepła, znamienny tym, że absorber (1), połączony jest z desorberem (2), zasilanym parą wodną z wytwornicy (3), z którego zdesorbowane zanieczyszczenia kierowane są do kondensatora (4), połączonego z jednej strony z separatorem (5) oraz z podgrzewaczem (6) z drugiej strony.

7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że desorber (2), kondensator (4) i separator (5) połączone są ze sobą i z absorberem (1) - w sposób umożliwiający ciągłą cyrkulację oleju absorbującego oraz z podgrzewaczem (6) i z wytwornicą pary (3) w sposób umożliwiający cyrkulację wody.

8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że absorber (1), stanowi kolumna rurkowa, połączona z desorberem (2) przez chłodnicę (7).