CN111974211A - 一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法，尤其是一种吸收环氧丙烷的方法，该方法选用磁性固体碱作为环氧丙烷的吸收催化剂，磁性固体碱催化剂不仅可以为环氧丙烷水解提供碱性条件，而且副产物少，磁性催化剂易于回收。首先分别取Fe2+、Fe3+溶液混合，在N2保护下与过量浓氨水反应后得到黑色沉淀Fe3O4磁核。将Fe3O4磁核放入钙离子的溶液中，超声，滴加过量氢氧化钠溶液，经升温、陈化、干燥、研磨后在氮气保护下煅烧，得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3，将磁性固体碱作为环氧丙烷的吸收催化剂。本发明提供了一种含环氧丙烷工艺废气处理的新方法，具有安全环保、工艺过程简单，对设备要求不高，不会产生二次污染物等优点。

Description

一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法
技术领域
本发明涉及有机化工领域，尤其涉及一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法。
背景技术
环氧丙烷(Propylene Oxide,简称PO)是非常重要的有机化工原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。PO沸点较低，常压下为34℃，具有易挥发、易燃易爆、高反应热和有毒害等危险性，其在空气中爆炸体积为2.1％～37％，排放对环境和人体会造成极大的危害，因此，必须妥善处理含PO污染气体的排放。目前国内外比较成熟的做法是采用水洗法或硫酸酸洗与活性炭纤维吸附相结合的工艺处理含环氧丙烷的废气，如CN107684805 A，但是这类方法具有一定局限性，水解副产物多，为了提高环氧丙烷的水解速率，一般要求硫酸浓度在30％左右为宜，这对设备的材质、操作安全等的要求比较高，还可能会带来废酸处理等二次污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法，尤其是一种吸收环氧丙烷的方法，该方法选用磁性固体碱作为环氧丙烷的吸收催化剂，磁性固体碱催化剂不仅可以为环氧丙烷水解提供碱性条件，而且副产物少，易于催化剂回收。该技术提供了一种含环氧丙烷工艺废气处理的新方法，具有安全环保、工艺过程简单，对设备要求不高，不会产生二次污染物等优点。
本发明提供的一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法，其特征在于，至少包含以下内容：
a)磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3的制备
分别取Fe2+、Fe3+溶液混合，在N2保护下剧烈搅拌，加入过量浓氨水，反应10min后，得到黑色沉淀Fe3O4磁核。将上述Fe3O4磁核放入钙离子的溶液中，超声，滴加过量氢氧化钠溶液，完成Ca(OH)2在Fe3O4悬浊液中的原位沉淀。升温到60℃，陈化24h，真空干燥，研磨后，放入管式炉中，在氮气保护下，450℃煅烧4h，得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3。
b)含环氧丙烷工艺废气的处理
选用上述磁性固体碱CaO@Fe2O3作为环氧丙烷的吸收催化剂，使得环氧丙烷水解生成1,2丙二醇，经精制后可得纯净的1,2丙二醇。
所述a)中，Fe2+、Fe3+溶液可由硝酸盐(Fe(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O)、硫酸盐(FeSO4·7H2O、Fe2(SO4)3·xH2O)、氯化物(FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O)任一种提供，优选地为硫酸盐。
步骤a)中，Fe2+、Fe3+溶液浓度比为1:2。
步骤a)中，浓氨水浓度为20～25％(质量分数)。
步骤a)中，钙离子溶液可有由硝酸盐(Ca(NO3)2·4H2O)、氯化物(CaCl2)任一种提供，优选地为硝酸盐。
步骤b)中，磁性固体碱CaO@Fe2O3的加入量为水溶液的10～20％(质量分数)。
步骤b)中，精制1,2丙二醇的方法为蒸馏或精馏，优选地选择减压蒸馏的方式。
本发明提供的方法，有如下有益效果：与现有技术相比，无需使用浓酸，对设备材质等方面要求不高，且确定了最佳处理方法工艺指标，工艺过程简单、副产物少，安全环保，催化剂易于回收，不会造成二次污染等优点。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
实施例1
分别取FeSO4·7H2O、Fe2(SO4)3·9H2O配制1mol/L、2mol/L溶液，等比例混合后，在N2保护下剧烈搅拌，加入过量20％浓氨水，反应10min后，得到黑色沉淀Fe3O4磁核。Fe3O4磁核用饱和氢氧化钙溶液洗涤过滤后备用，将上述Fe3O4磁核放入1mol/L Ca(NO3)2·4H2O的溶液中，超声，滴加过量10％氢氧化钠溶液，完成Ca(OH)2在Fe3O4悬浊液中的原位沉淀。升温到60℃，陈化24h，真空干燥，研磨后，放入管式炉中，在氮气保护下，450℃煅烧4h，得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3。
实施例2
取实施例1所得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3 300g，加入到3L水溶液中，通入到鼓泡塔内，鼓泡塔直径5cm，高径比为50，取聚醚生产工艺废气，主要成分是PO、氮气和水蒸气，测得PO的浓度为500g/Nm3，通气速度为100L/h，利用气相色谱测得出口气体中PO的浓度为4mg/Nm3，达到环保排放标准，在5kpa，120℃下对生成的丙二醇溶液进行减压蒸馏，得到99.9％的丙二醇，丙二醇的收率为96％，磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3的回收率为99％以上。
实施例3
取实施例1所得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3 150g，加入到3L水溶液中，通入到鼓泡塔内，鼓泡塔直径5cm，高径比为50，取氯醇法生产环氧丙烷工艺废气，主要成分是PO(34％)、丙烯(65％)，还有微量乙醛、丙醛。测得PO的浓度为100g/Nm3，通气速度为200L/h，丙烯不溶于水溶液，可实现二者的分离，利用气相色谱测得出口气体中PO的浓度为3mg/Nm3，达到环保排放标准，丙烯的纯度达99.9％。在5kpa，120℃下对生成的丙二醇溶液进行减压蒸馏，得到99.9％的丙二醇，丙二醇的收率达98％以上，磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3的回收率为99％以上。
依照本发明的实施例所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。

Claims (10)

1.一种含环氧丙烷工艺废气的处理方法，包括以下内容：
a)磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3的制备
分别取Fe2+、Fe3+溶液混合，在N2保护下剧烈搅拌，加入过量浓氨水，反应10min后，得到黑色沉淀Fe3O4磁核；Fe3O4磁核用饱和氢氧化钙溶液洗涤过滤后备用；将上述Fe3O4磁核放入钙离子的溶液中，超声，滴加过量氢氧化钠溶液，完成Ca(OH)2在Fe3O4悬浊液中的原位沉淀；升温到60℃，陈化24h，真空干燥，研磨后，放入管式炉中，在氮气保护下，450℃煅烧4h，得磁性固体碱催化剂CaO@Fe2O3；
b)含环氧丙烷工艺废气的处理
选用上述磁性固体碱CaO@Fe2O3作为环氧丙烷的吸收催化剂，使得环氧丙烷水解生成1,2丙二醇，经精制后可得纯净的1,2丙二醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中，Fe2+和Fe3+的混合溶液由硝酸盐Fe(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O或硫酸盐FeSO4·7H2O和Fe2(SO4)3·xH2O或氯化物FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O任一种混合盐提供。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中，Fe2+、Fe3+溶液浓度比为1:2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中，浓氨水浓度为20～25％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中，钙离子溶液由Ca(NO3)2·4H2O或CaCl2任一种提供。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中，磁性固体碱CaO@Fe2O3的加入量为水溶液的10～20％质量分数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中，精制1,2丙二醇的方法为蒸馏或精馏。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中Fe2+和Fe3+的混合溶液由硫酸盐FeSO4·7H2O和Fe2(SO4)3·xH2O提供。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中，钙离子溶液由Ca(NO3)2·4H2O提供。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中，精制1,2丙二醇的方法为减压蒸馏的方式。
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