CS222891B1 - Method of regenerating vinyl chloride from waste gases - Google Patents

Description

222891 3

Vynález sa týká účinného, technologic-ky a ekonomicky výhodného sposobu rege-nerácie vinylchloridu z odplynov obsahujú-cich viac než 1 % obj. vinylchloridu a i-nertné plyny. Při výrobě vinylchloridu a polyvinylchlo-ridu vznikajú technologické a netechnolo-gické odplyny s rožnou koncentráciou vi-nylchloridu. Zachytávanie vinylchloridu zkoncentrovaných odplynov a jeho vráteniedo procesu sa robí buď absorpciou vinyl-chloridu vo vhodnom rozpúšťadle s násled-nou desorpciou zla zvýšenej teploty, alebO'adsorpciou na aktívnom uhlí spojenou s re-generáclou aktívneho uhlia. Pre nízkokon-eentrované odplyny sa volí adsorpcia/de-sorpcia alebo spaTovanie vinylchloridu. Vel-mi účinné oddelenie vinylchloridu z prúduplynu, obsahujúceho 10 ppm až 100 % mol.vinylchloridu sa dosiahne podlá USA pat.3 984 218 adsorpciou vinylchloridu na aktív-nom uhlí s následnou desorpciou parou priteplotách 100 až 150 °C, sušením aktívnehouhlia pod 1 % vlhkosti prúdom inertnéhoplynu pri 90 až 150 °C a ochladením adsor-benta pod 30 QC prúdom chladného plynu.

Podobný spůsob, doplněný aj nepriamymzahrievaním aktívneho uhlia parným hadompri desorpcii sa uvádza v DAS č. 2 148 954.USA pat. č. 4 128 405 je zametaný na ne-úplné a pozdlž vrstvy premenlivé vysuše-ni© aktívneho uhlia po desorpcii vinylchlo-ridu tak, že na vstupnom konci plynov idú-cich na adsorpciu, uhlie má vysokú koncen-tráciu vody a na výstupnom konci je sko-ro suché. Parciálně sušenie uhlia sa robíprúdom suchého plynu v protisměre vinyl-chloridu idúceho na adsorpciu. Týmto spů-sobom pri adsorpcii vinylchloridu uvolně-ným teplám desorbuje voda z aktívnehouhlia a reguluje jeho teplotu na priaznivejúrovni pre zvýšenú adsorpciu monoméru.

Klasický spůsob oddelovania vinylchlori-du z plynných zmesí adsorpciou na aktív-nom uhlí a desorpciou priamou parou otlaku 100 až 300 kPa s nasledujúcim suše-ním aktívneho uhlia horúcim inertným ply-nom alebo vzduchom a ochladením' uhliachladným plynom je sice účinným sposobom,ale málo' ekonomickým. Regenerácie aktív-neho uhlia si vyžaduje velké energetické ačasové nároky. So zvyšováním koncentrácievinylchloridu v plynoch sa pri rovnakejrýchlosti prúdenia skracuje doba adsorpcie,avšak doba regenerácie sa neskracuje, apreto je nutné zmenšovat rýchlosť prúde-nia plynov pri adsorpcii a stavať velké ad-sorbéry a zv&čšovať ich počet. Dalším ne-priaznivým íaktorom, ktorý pri vyšších kon-centráciách vinylchloridu než 5 % obj. vplyne negativné ovplyvňuje adsorpčnú ka-pacitu je, že sa nedostatočne odvádza uvol-ňované adsorpčné teplo. Tým nastáva vyso-ké prehrievanie uhlia a znižovanle jeho ad-sorpčnej kapacity. Pri parciálnom sušeníaktívneho uhlia podlá USA pat. č. 4 128 405nastane čiastočné zlepšenie ekonomiky tým, že sa skráti doba regenerácie a čiastočnésa spotřebuje, uvolněné adsorpčné teplo vi-nylchloridu na desorpciu zbytkovej vody.Vzhladom k tomu, že pri adsorpcii vinyl-chloridu má byť naadsorbované v ekviva-lentnej sekcii aktívneho uhlia rovnaké měr-né množstvo vinylchloridu (g vinylchlori-du/g aktívneho uhlia] nastane aj rovnakéuvolnenie adsorpčného tepla v rovnakommnožstve aktívneho uhlia. Pri parciálnomsušení podlá uvedeného patentu sa množst-vo vody na uhlí znižuje od vstupného kon-ca vrstvy k výstupnému, a preto v tej častivrstvy, kde je vody nedostatek na kompen-zovanie adsorpčného tepla vinylchloridu,nutné nastáva prehrievanie vrstvy uhlia.Naopak, v tej časti vrstvy, kde je vody vel-ký přebytek, znižuje sa adsorpčná kapaci-ta uhlia pre vínylchliorid a predlžuje sa zó-na přestupu látky (roass transfer žene).

Uvedené nedostatky odstraňuje spůsob re-generácie vinylchloridu z odplynov z vý-roby vinylchloridu a polyvinylchloridu, ob-sahujúcich viac než 1 % obj. vinylchloriduadsorpciou a desorpciou na aktívnom uhlípodl-a vynálezu, pričom plynná zrnes, obsa-hujúca vinylchlorid, sa vedle bezprostřed-né po predchádzajúcej desorpcii vinylchlo-ridu parou, cez vrstvu aktívneho uhlia, vhod-ného! na zachytávanie vinylchloridu, na kto-rom je už před započetím adsorpcie naad-sorbované v celej vrstvě aktívneho uhliapřibližné rovnoměrné aspoň také množstvovody, ktoré pri jej vydesorbovaní za súčas-ne prebiehajúcej adsorpcie vinylchloriduspotřebuje uvolněné adsorpčné teplo vinyl-chloridu a na počiatku vrstvy aktívnehouhlia zo strany vstupujúcich plynov na ad-sorpciu jej naadsorbované 0,001 až 0,03 gvinylchloridu na gram aktívneho uhlia akoreziduum z predchádzajúcej desorpcie a to-to množstvo sa smerom k výstupnému kon-ců vrstvy znižuje k nule, pričom desorpciavinylchloridu sa robí za absolútneho tlaků5 až 50 kPa vedením prehriatej páry cezvrstvu aktívneho uhlia v protiprúdnom smě-re k plynom vedeným na adsorpciu tak, abyteplota aktívneho uhlia na konci desorpcieholá o 5 až 30 °C vyššia než odpovedajúcateplota nasýtenej páry za použitého tlakupáry na desorpciu.

Vedením procesu podlá vynálezu odstrá-ni sa sušenie a chladenie vrstvy aktívnehouhlia po desorpcii a tým sa ušetria jednaknáklady na energie, skráti sa nutná dobana regeneráciu aktívneho! uhlia asi na jed-nu desetinu a tým sa umožní podstatnézmenšit zariadenie a znížiť spotřebu aktív-neho uhlia pri zachovaní rovnakej výkon-nosti. Tým, že po převedení desorpcie, beznásledného sušenia aktívneho uhlia prúdomplynu, je vlhkost na uhlí rozložené přibliž-né rovnoměrně, dosahuje sa úplného spo-trebovania adsorpčného tepla vinylchloriduna desorpciu vody v celej vrstvě, ba privhodných podmienkach nastáva aj ďalšie 222891 3 ochladenie systému a tým a] ďalšie stopnu-tie adsorpčnej kapacity aktívneho uhlia. Ďalší význam vynechania sušenia a chla-denia aktívneho uhlia cirkuláciou inertnéhoplynu je v tom, že reziduálny vinylchloridsa neprenáša na opačný koniec vrstvy, apreto nie je potřebné ho při desorpcii od-straňovat úplné, čím sa značné zníiži spo-třeba páry na desorpciu. Reziduálny vinyl-chlorid nahromaděný na tom konci vrstvyaktívneho uhlia, na ktorom začína adsorp-cia, nemá vplyv na priskoré prerazenie vi-nylchloridu cez vrstvu.

Na obrázku 1 je znázorněná závislost ad-sorpčnej kapacity vinylchloridu od teplotyna aktívnom uhlí (čs. aktivně uhlie HS—4)při parciálnom tlaktt vinylchloridu 20 kPaa na obrázku & závislost ádsorpčhej kapa-city vodnej páry od teploty tiež na aktív-nom uhlí (HS—4) pri parciálnom tlaku pá-ry 26,6 kPa. Z obr. 1 vyplývá, že napr. priteplote 56,4 °C sa naadsorbuje na aktivněuhlie 0,204 g vinylchloridu na gram aktív-neho uhlia. Na vykompenzovanie uvolněné-ho adsorpčného' tepla vinylchloridu je po-třebné, aby před adsorpciou bolo na uhlínaadsorbované 0,352.0,204 = 0,072 g vo-dy na gram aktívneho uhlia. Z obr. 2 mož-no odčítat, že 0,07,2 g vody sa naadsorbujena aktivně uhlie pri tlaku 26,6 kPa a teplo-tě 81,5 °C. Při desorpcii vinylchloridu parousa použije para natolko prehriata, aby poukončení desorpcie priemerná teplota ce-lého systému bola 81,5 °C. V praxi nie jemožné viesť proces úplné izotermicky, čoovplyvňuje teplota vstupných plynov, stra-ty tepla do okolia a rozdielna kinetika ad-sorpcie a desorpcie vinylchloridu a vody,takže sa nedosahujú úplné rovnovážné sta-vy. Nakoniec je žiadúcejšie, aby po ukon-čení adsorpcie vinylchloridu sa ďosiahlo niž-ších tepldt vo vrstvě aktívneho uhlia, nežaké bolí na začiatku adsorpcie, čím sa zvý-ši adsorpčná kapacita vinylchloridu. Prisposobe podlá vynálezu tomu tak skutočneaj je na rozdiel od klasického spésobu ad-sorpcie na suché uhlie, kedy podlá kon-centrácie vinylchloridu teplota pri adsorp-cii stúpne i viac než o 100 °C. Keď po ukon-čenej desorpcii vlhkost je relativné rovno-měrně rozdělená v celej vrstvě aktívnehouhlia a jej obsah zodpovedá koncentrácii vinylchloridu vo vstupnom plyne na ad-sorpciu, nastane v priebehu nasledovnej ad- . sorpcie pri optimálněj teplote vysušenie ak-. ‘tívneho uhlia do tej miery, že sa nezníži je-'i ho adsorpčná kapacita k vinylchloridu.

Spolehlivost sposobu podlá vynálezu do-kumentuje nasledovný příklad, ktorý bolza sebou opakovaný lOkrát přibližné zarovnakých podmienok, pričom sa dosiahlidoby adsorpcie do prerazenia vinylchloridu• 30 až 35 minút, z toho 35 minút sa vyskytlostriedavo 4krát. Z uvedených teplot v pří-klade vidno, že systém po ukončení cyk-lu je prakticky v rovnakom stave ako na začiatku. Příklad 1

Regenerácia vinylchloridu z plynnej zme-s! s dusíkom sa robí vo valcovom ocelovomadsorbéri objemu 60 litrov. Adsorbér je na-plněný aktívným uhlím (HS—4) a opatře-ný 100 mm hrubou tepelnou izoláciou zostruskovej vaty. V ose vrstvy aktívnehouhlia je umiestnených 5 termočlánkov rov-noměrně rozmiestnených a šiesty je ulože-ný pri vnútornej stene adsorbéra v stred-nej časti. Zmes na adsorpciu sa mieša po-dlá údajov rotametrov v zmiešavači na kon-centráciu vinylchloridu 20 % obj. a vovádzasa rýchlosťou 20 m3.h_1 do adsorbéra. Navstupnom a výstupném konci adsorbéra súumiestnené sondy pre automatický odběrplynov na chromatografickú analýzu. De-sorpcia vinylchloridu sa robí v protisměrek adsorpcii prehriatou parou za tlaku 26,6kPa, ktorý sa meria před vývevou. iMedzi vývevou a adsorbéroim je vodnýkondenzátor na vykondenzovanie páry. Vi-nylchlorid vystupujúci z vývevy isa meriaplynomerom.

Adsoirpcia do prerazenia vinylchloridu trvá33,5 minúty, čo odpovedá v zhode s vyde-sorbovaným vinylchloridom množstvu 2,233m3 vinylchloridu alebo adsorpčnej kapa-citě použitého uhlia 0,208 g vinylchloridu//g aktívneho uhlia. Desorpcia vinylchlori-du trvá 15 minút a pri kondenzácii páry sazachytí 5 litrov vody. Hodnoty teplot v ad-sorbéri na začiaitku adsorpcie, konci ad-sorpcie a konci desorpcie sú uvedené v na-sledovnej tabulke:

Teplota v pozícii (°C) 3 4 5 '6

Začiatok adsorpcie 82 84 Koniec adsorpcie 48 |43 Koniec desorpcie 82 83 82 88 86 80 56 73 72 158 182 89 85 79

Claims (2)

1. 222891 PREDMET Sp&sob regenerácie vinylchloridu z odply-nov z výroby vinylchloridu a polyvinylchlo-ridu, obeahujúcich viac než 1 % obj. vinyl-chloridu adsorpciou a desorpciou na aktív-nom uhlí, vyznaCujúci sa tým, že plynnázmes, obsahujúca vinylchlorid, sa vedie bez-prostředné po predchádzajúcej desorpciivinylchloridu parou, cez vrstvu aktívnehouhlia, vhodného na zachytávanie vinylchlo-ridu, na ktorom je už před započatím ad-sorpcie naadsorbované v celej vrstvě aktív-neho uhlia přibližné rovnoměrně aspoň ta-ké množstvo’ vody, ktoré pri jej vydesorbo-vaní za súčasne prebiehajúcej adsorpcie vi-nylchloridu spotřebuje uvolněné adsorpčné vynalezu teplo vinylchloridu a na počiatku vrstvy ak-tívneho uhlia zo strany vstupujúcich ply-nov na adsorpciu je naadsorbované 0,001až 0,03 g vinylchloridu na gram aktívnehouhlia ako reziduum z predchádzajúcej de-sorpcie a toto množstvo sa smerom k vý-stupnému konců vrstvy znižuje k nule, pri-čom desorpcia vinylchloridu sa robí za ab-solutného tlaku 5 až 50 kPa vedením pre-hriatej páry cez vrstvu aktívneho uhlia vprotiprúdnom smere k plynom vedeným naadsorpciu tak, aby teplota aktívneho uhliana konci desorpcie bola o 5 až 30 °C vyššianež odpovedajúca teplota nasýtenej páry zapoužitého tlaku páry na desorpciu.
2. 2 listy výkresov