CS210126B1

CS210126B1 - Způsob zachycování plynných reakčních složek a par kapalin

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.

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 složek

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»

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.

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.

V každém případě spalování představuje likvidaci vstupujícího materiálu, který přechází do formy spalných produktů, znečišťujících ovzduší.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Jako plynné reakční složky lze uvažovat výsledné produkty chemických reakcí, případně komponenty převáděné k chemické reakci, zejména chlorovodík, fluorovodík.

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.

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 .

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.

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.

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 .

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.

Proto je postup zachycování těchto rozpustidel podle uvedeného vynálezu zvláště významný.

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.

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 .

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 .

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,

K bližšímu objasnění, podstaty vynálezu uvodíme následující příklady provedeni, které však jeho podstatu neomezují.

Příklad 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 a

Claims

PŘEDMĚT V

I, Způsob zachycováni plynných reakčních složek a par kapalin, jako je organické rozpustidlo, zejména ze skupiny ketonů, esteobsahu 2,5 % hmot. HF a 17 Z hm. H2O. Takto získaná směs obsahovala 0,0085 Z HF a byla vedena do 4 stupňového absorpčního zařízení, Absorpčním médiem byla voda. V absorbéru získaný vodný roztok obsahoval 8 % hmotnostních HF a odcházející proud vzduchu obsahoval 0,0005 7, hmotnostních HF . Takto získaný rekuperát lze dále čistit a koncentrovat běžnými technologickými postupy, zejména destilací.

Příklad 2

Proud spalných plynů o teplotě 156 °C s obsahem 0,08 7, hmotnostních HC1 a 1,7 7, hmotnostních vodní páry byl smísen s proudem par o obsahu 20,05 7> hmotnostních HC1 a 79,95 Z hmotnostních vody. Upravená směs o obsahu 0,21 % HC1 byla vedena do 4 stupňového absorberu. Z absorberu odváděný roztok obsahoval 20 % hmotnostních HC1 a odcházející emitovaný proud obsahoval 0,0003 % hmotnostních HC1.

Příklad 3

Proud vzduchu v množství 13 000 m^/h s obsahem 0,38 Z hmotnostních dimetylformamidu, 0,5 7- hmotnostních metylenchloridu a 1,25 7 hmotnostních vodní páry byl smísen s proudem 2 000 m^/h parovzdušné směsi obsahující. 7,3 7 hmotnostních dímetylformamidu, 2,7 Z. hmotnostních me ty lenchlor idu a 0,9 % hmotnostních vodní páry. Takto získaná směs o teplotě 130 °C a obsahu 1,3 % hmotnostních diroety1formamidu, 0,79 Z hmotnostních metylenchloridu a 1,2 Z hmotnostních vodní páry byla vedena do 5 stupňového absorberu. Absorpční kapalina byla voda. Získaný roztok obsahoval 27 7. hmotnostních dimety1formamidu a 2,5 7. hmotnostních metylenchloridu a odcházející plynný proud obsahoval 0,008 7, hmotnostních dimetylf ormamidu.

Příklad 4

K původnímu proudu vzduchu v množství 31 000 kg/h s obsahem 0,014 7, hmotnostních dáme ty 1 formamidu a C-,86 Z hmotnostních páry byi připojen proud 3 500 kg/h parovzdušné směsi obsahující 0,11 7» hmotnostních dimety lf ormamidu a 1,2 % hmotnostních vodní páry. Získaná směs obsahující 0,023 Z hmotnostních dimetylformamidu a 1 Z hmotnostních vodní páry byla upravena proudem par dímetyl formani idu získaných odpařením 6,8 kg/h komerčního dimety1ťormamidu obsahujícího 99,9 Z dimetyiformamidu. Získaná směs s obsahem 0,043 7 hmotnostních dimetylformamidu byla vedena do 4 stupňového absorberu, kde absorpční kapalinou byla voda. Získaný rekuperát obsahoval 18 7» hmotnostních dimety1ťormamidu.

Příklad 5

Proud vzduchu o teplotě 82 °C v množství 350 ro.³/h s obsahem 2 7, hmotnostních dioxanu a 2,8 X hmotnostních vodní páry byl smísen s proudem, který obsahoval 9 Z hmotnostních dioxanu. Získaná směs s obsahem 4 Z hmotnostních dioxanu byla vedena do třístupňového absorberu zkrápěného vodou. Získaný roztok obsahoval 5 7, hmotnostních dioxanu. Odcházející proud obsahoval 0,9 7. hmo t no s tnic h d ioxa.nu .

YNÁLEZU rů, alkoholů, případně jejich směs, zvláště dimety1formamid, případně jeho směs s látkami zvláště ze skupiny esterů, ketonů, zejména s ety1acetátem, roetyletylketonem, které, jsou alespoň částečně rozpustné ve vodě, absorpcí ve vodě nebo vodném roztoku s následujícím zpracováním získaného roztoku, vyznačený tím, že původní směs vzduchu a alespoň jedné zachycované složky, kterou představuje plynná reakční složka, případně pára kapaliny, o koncentraci zachycované složky 0,002 - 2,0 % hmotnostních se spojí s nejméně jedním proudem, sestávajícím nejméně z jedné složky, jíž je zachycovaná složka ve formě plynu nebo páry, případně ve směsi se vzduchem, a to v rozmezí koncentraci 0,1 - 10 Z hmotnostních, přičemž koncentrace zachycované reakční složky ve výsledném proudu po smísení je vyšší než v původní směsi a je v rozmezí koncentrací 0,08 -4,0 % hmotnostních, takto upravená směs se vede k absorpci ve vod nám prostředí, kde se pohlcuje zachycovaná složka a vytváří roztok ve vodě o koncentraci. 5 - 30 % hmotnostních, který se případně dále zpracuje, zejména destilací v jednom nebo více stupních.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že připojovaný a/nebo původní proud je slo žen nejméně ze dvou původně oddělených díl Čích proudů, které mohou být spojeny po předchozím vzájemném smíšení nebo samostat ně, a to současně nebo následně.

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