CS224684B1 - Sposob parciólneho oddeíovania vinylchloridu z plynných zmesi - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKASOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 )

POPIS VYNALEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 224 684 W—(Bl)

(61) (23) Výstavná priorita(22) Přihlášené 0]_ 12 81(21) PV 8881-81 (51) Int Cl.3 C 07 C 21/06C 08 F 14/06

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 27 05 83(45) Vydané Q1 10 84 (75)

Autor vynálezu PAULECH JOZEF ing., PRIEVIDZA NOVÁK FRANTIŠEK ing., NOVÁKY

D0BR0TKA PAVOL prom. chem., CHRENOVECFABIAN PETER prom. chem., PRIEVIDZAPAULECHOVÁ- MÁRIA, PRIEVIDZA JAROŠEK KAROL ing.. NOVÁKY,

Sposob parciólneho oddeíovania vinylchloridu z plynných zmesí

Vynález rieál technicky jednoduchý a energeticky nená-ročný epčeob oddelovenie vinylchloridu z plynných znesl, ob-eahujúclch vlec než 3 % obj. vinylchoridu, pri ktoron se zplynov vyizoluje podstatná česť pritonnáho vinylchloridu.

Pri výrobě vinylchloridu e polyvinylchloridu vznikajúodplyny, z ktorých se vlnylchlorid odděluje najvýhodnejšiefyzikálnyml netódenl, najeá váak adsorpclou e desorpciou naaktivnon uhli. Doterajáie znáfe metody oddeíovania vinylchlo- 224 684 - 2 - 224 684 ridu z plynných zmesí sa zakladajú na úprava klasického ter-mického epdsobu adsorpcie a desorpcie, ktorý je přetržitýmcyklickým proceeom so štyrmi fázami: adaorpcia, daaorpcia pa-rou, eušenie a chladenie adsorbervta. Podlá vyloženého spisuOAS č. 2 148 954 oddelenie vinylchloridu z plynných zmesí,obsahujúcih okrem naho inertné plyny sa robi tak, že zmes aavedie pri teplotách -10 až +35 °C cez vrstvu aktivneho uhliaa naadeorbovaný vinylchlorid sa vydeso.rbuje vedením páry cezvrstvu ako aj nepriamym zahrievaním. V popise ea uvádza, žeadeorpčná kapacita aktivneho uhlia prudko klesá od cykla kcyklu a preto ea doporučuje uhie impregnovat hydrochinónomproti polymerizácii vinylchloridu. Naopak, v USA paat, č. 3 984 218 sa tvrdí, že regenerácia aktivneho uhlia po ad-sorpcii vinylchloridu ea móže opakovat velmi dlho bez stra-ty adeorpčnej kapacity alebo torby polyvinylchloridu na je-ho povrchu. Podlá tohto patentu sa prúd plynu obsahujúci10 ppm až 100 % mol. vinylchloridu vedie cez vrstvu aktiv-neho uhlia vyrobeného zo ěkrupln kokosových orechov aleboropných produktov, kým vystupujúci plyn neobsahuje viac než10 ppm vinylchloridu. Potom ea cez vrstvu vedle para pri 100až 150 °C, kým nevydesorbuje aspoft 99 % hmot. vinylchloridu.Vodou nasýtené aktivně uhlie sa vysuší vedením prúdu lnertně-ho plynu pri 90 až 150 °C, kým uhlie neobsahuje menej než 1 %vody. Naboniec sa uhlie ochladí pod 30 °C vedením chladnéhoinertného plynu cez hofúce uhlie. ĎalSl USA pat. £. 4 128 405je zameraný právě na neúplné vysuéenie aktivneho uhlia po de-sorpcii vinylchloridu parou tak, aby pri vstupnom konci ply-nov idúcich na adsorpciu uhlie obsahovalo vysokú koncentráciu - 3 - 224 684 vody a pri výstupnou) konci bolo skoro suché. Tým sa má do-siahnuť nižšieho zahrievania systému pri adsorpcii', nakolik ouvolněné adsorpčné teplo sa kompenzuje súčasne prebiehajúcoudesorpciou zbytkovej vody na uhli, V japonskom patente č. 77 27,707 ea doporučuje plyn před adsorpciou vinydhloridunajsk&r sušit molekulovým sitom a potom chladit na -14 až-159 °C, Deeorpcia sa robí pomocou duslka pri 100 °C,

Oddelovanie vinylchloridu z plynných zmesí adsorpciouna aktivnom uhli e následnou totálnou termickou desorpcioua úplným alebo parciálnym vysušením a vychladením aktívnehouhlia je metoda, pri ktorej je možné vinylchlorid praktickyúplné vyizolovať a vrátit do výroby na spétné použitie. Sostúpajúcou koncentráciou vinylchloridu v plyne skracuje savšak pri adsorpcii doba, po ktorú je aktivně uhlie schopnévinylchlorid zachytávat, Pri koncentráciách vinylchloriduvyšších než 5 % obj. už nie je obvyklé možné počas adsorpcie v jednom adsorbéri previeeť desorpciu a regeneráciu uhliav druhom adsorbéri. Aby sa získal čas /niekolko hodin až 10hodin/ pře potrebnú regeneráciu aktívneho uhlia, stavajú savelké adsorbéry a batérie s viacerými adsorbérmi. So stúpa-júcou koncentráciou vinylchloridu vo vstupnom plyne zvyšujesa tiež značné teplota pri adiabatickej adsorpcii a tým saznižuje adsorpčné kapacita aaktívneho uhlia, čo opatovne vy-volává jeho zvýšenú potřebu, Regeneračnú dobu, spotřebu párya energii značné zvyšuje požiadavka na nízku koncentráciuvinylchloridu vo vyetupujúcom plyne. Periodicita procesu, adeorpcie, desorpcie a regenerácie ei vyžaduje přerušovaný od- - 4 - 224 684 ber energii, čo mdže vyvolávat' poruchové stavy pri odběreenergií aj v iných prevádzkach závodu.

Uvedené nedostatky odstraňuje spdsob paroiálneho odde-lovania vinyl chloridu z plynných zmesí, obsahujúoioh 3 až99 % obj. vinylchloridu podlá vynálezu, jedno stupňovou aleboviacstupňovou adsorpoiou a desorpciou na aktivnom uhlí, pri-čom adsorpcia vinylchloridu sa robí neúplne a adiabaticky ve-dením plynnéj zmesi cez vrstvu aktívnehó uhlia, na ktorom jeuž od počiatku adsorpoie naadsorbované také množstvo vinyl-chloridu, ktoré je úměrné parciálnemu tlaku vinylchloridunad vrstvou aktívnehó uhlia na konoi predchádzajúoej desorp-cie a desorpcia vinylchloridu, naadsorbováného vo fáze adsorp-cie sa po jej ukončení robí tiež adiabaticky znížením abso-lútneho tlaku pod hodnotu paroiálneho tlaku vinylchloriduvo vstupnom plyne, ktorý sa vedie na adsorpoiu. V znižovaní koncentrácie vinylchloridu vo vystupujúcomplyne z adsorbéra pri adsorpoii možno pokračovat* podobnýmspdsobom v dalších stupňooh alebo zbytky vinylchloridumožno odstrániť úplné iným známým postupom, napr. spdsobomtermickej adsorpoie/desorpcie na aktivnom uhlí alebo spálit*.

Medzi hlavné výhody riešenía podlá vynálezu patří, žepraoovzxá adsorpčno-desorpčná jednotka je velmi jednoduchá,pozostáva z dvooh adsorbérov s minimom potrubí a ventilov,praoovný režim je velmi jednoduchý, v jednom adsorbéri pre-bieha adsorpcia, kým v druhom desorpcia. Celý pracovný cyk-lus prebieha za adiabatickýoh podmienok. Desorpoia sa robiiba znížením tlaku (evakuáoiou). Rýohlost* desorpcie je velká - 5 - 224 684 /5 až 15 minút/, takž© možno pracovať v krátkých cykloch namalom zariadeni. Proces ea dá Iahko automatizovat. K ďalěimvýhodám riešenia patria nízké investičně a prevádzkové ná-klady. Účinnost oddělovaní© vinylchloridu možno zvýšit zařá-děním niekolkých adsorpčno-desorpčných jednotiek do série.

Spdsobom podlá vynálezu sa neoddeluje vinylchloridz plynných zmesi úplné, ale iba jeho podstatná časť, pričomz koncentrovaných zmesi sa ziskavajú nítkokoncentrované zme-si vinylchloridu. Převážná váčšina vinylchloridu sa taktovyizoluje za ekonomicky výhodných podmienok. Aké množstvovinylchloridu sa pri určitej teplota a určitom parciálnomtlaku naadsorbujé na aktivně uhlie alebo po ukončenej desorpcii ostává naadsorbované na uhlí sa stanovi z adsorpčnýchizoteriem. Účinnost procesu a pracovný postup sú zřejmé zpřipojených obrázkov. Na obr. 1 je znázorněná závislost ad-sorpčnej kapacity aktivneho uhlia /typ HS-4/, pre vinylchlo-rid v závislosti od jeho parciálneho tlaku pri 15 °C a naobr. 2 je schéma oddelovania vinylchloridu z plynných zmesiadsorpciou a desorpciou podlá vynálezu. Z obr. 1 možno od-čítat, že pri teploto 15 °C a parciálnom tlaku vinylchloridu40 kPa sa naadsorbujé 0,407 g vinylchloridu na 1 g aktívne-ho uhlia; pri 10 kPa 0,30 g a pri 3 kPa 0,218 g. Uvedenéhodnoty znamenejú tiež, že pri adsorpcii plynnéj zmesi ocelkovom tlaku 100 kPa, obsahujúcej 40 % obj. vinylchloridu,ak predchádzajúca desorpcia bola urobená pri tlaaku 10 kPa,teplote 15 °C, adsorpcia začína na uhlí, na ktorom je užnaadsorbované 0,300 g vinylchloridu/g aktivneho uhlia az adsorbéra odchádza plyn obsahujúci 10 % obj. vinylchlori-du, teda 83,335 % ze vstupujúceho vinylchloridu sa zachytá- 224 684 va na aktivnom uhlí, Pri predchádzajúcej deeorpcii za tlaku3 kPa, naaledujúca adsorpcia začína na uhlí, na ktorom jenaadaorbované už 0,218 g vinylchloridu/g aktívneho uhlia az adsorbéra odchádza plyn obsahujúci 3 % obj, vinylchloridu.Zachytané množstvo vinylchloridu v tomto případe představuje95,36 % zo vstupujúceho vinylchloridu na adsorpciu. Koncentrá-cia vinylchloridu v plyne vyetupujúcom z adsorbéra sa nemeni,kým hrot zóny přestupu látky nenarazí na hraničnú vrstvu navýstupe z adsorbéra. Potom koncentrécia vinylchloridu rýchlsrastie až na hodnotu aká je vo vstupnom plyne.

Zariadenie podlá obr. 2 pozostáva i adsorbérov JL a 2,dúchadla 3, vývevy 4, privodného potrubia plynnéj zmesi 5,vývodného potrubia ochudobeného plynu 6, vákuového potrubiavinylchloridu 7, ventilov 51 a 52 na privodnom potrubí plyn-nej zmesi, ventilov 61 a 62 na vývodnom potrubí ochudobenéhoplynu a ventilov 71 a 72 na vékuovom potrubí vinylchloridu.OddeXovanie vinylchloridu podlá vynálezu sa robí striedavov oboch adeorbéroch. Ked v adsorbéri 1. prabieha adeorpciavinylchloridu, v adsorbéri 2 prebieha desorpcia a v nasle-dujúcom cykle funkcie sa obrátia. Změna pracovného cyklu,započatie adeorpcia v adsorbéri JL a desorpcie v adsorbéri 2 sa prevedie takto: pri adsorbéri JL uzatvori sa ventil71 na vékuovom potrubí vinylchloridu 7 a otvori sa ventil51 na privodnom potrubí plynnej zmesi £ a ventil 61 na vý-vodnom potrubí ochudobeného plynu (5j pri adsorbéri 2uzatvori sa ventil 5jř a 62 a otvori sa ventil Dúchadlo 3 dopravuje plynné zmes do adsorbéra kde prebieha adsorp-cia vinylchloridu a výveva 4 znižuje tlak v adsorbéri 2, čím - 7 - 224 684 ea vyvolává desorpcla vinylchloridu. Oba adsorbéry sú naplně-né aktivnym uhlím vhodným pre adsorpciu vinylchloridu /naapr. Č8. aktivnym uhlím, typ HS-4/, V okamihu popísanej změny pra-covného cyklu v adsorbéri JL na aktívnom uhlí je naadsorbovanétaké množstvo vinylchloridu, ktoré odpovedá přibližné adsorp-čnej kapacitě aktivneho uhlia za teploty a parciálneho tlakuvinylchloridu v adsorbéri na konci predchádzpjúcej desorpcie.Aktivně uhlie v adsorbéri JL nie je teda vinylchloridom dosý-tené vzhladom k parciálnemu tlaku vinylchloridu vo vstupujú-com plyne a preto na jeho povrchu prebieha adsorpcia vinyl-chloridu. zóna přestupu látky postupuje vrstvou aktivneho uhliaod vstupného konca k výstupnému. V tomto čase vystupuje z adsor-béra JL plynná zmes ochudobená vinylchloridom. Teplota v adsor-béri pri adsorpcii stúpa, čo je odvislé od prirastku naadsorbo-vaného vinylchloridu a od počiaatočného naadsorbovaného měrné-ho množstva vinylchloridu. Plynná zmes vystupujúca z adsorbéraJL sa vedie vývodným potrubím ochudobeného plynu Q zo systémuvon, bud na spracovanie iným známým postupom alebo na tfalSieoddelovanie vinylchloridu podlá vynálezu, kde desorpcla sasobi pri nižšom tlaku než v prvom stupni a tým sa získá plynvystupujúci z adsorbéra při adsorpcii o nižáej koncentráciinež v prvom stupni. Změna cyklu, prepnutie adsorpcie na de-sorpciu a opačné sa robí automaticky, buď na základe signáluzo stúpnutia koncentrácie vinylchloridu vo vystupujúcom ply-ne pri adsorpcii, buď zo stúpnutia sledovanej teploty v ad-sorbéri alebo zo stúpnutia přetlaku, či podlá nastavenéhoprogramu na časovom spínači. V okamihu změny pracovného cyk»lu v adsorbéri 2, t.j. na počiatku desorpcie, na aktívnom - 8 - 224 684 uhlí v rovnovéžnej eekcií je naadsorbované také množstvo vinyl-chloridu, ktoré odpovedé rovnovážnému naadeorbovanému množstvupri danom parciálnom tlaku vlnylchloridu vo vstupnej plynnéjzme8í a príeluěnej teplote v adsorbéri, kým v zóně přestupulátky na konci adeorbéra naadecr bované množstvo vlnylchloridusa znižuje. Výveva 4 odsává vinylchlorld z adeorbéra 2, čímporuěuje rovnováhu a v ddsledku tohoto tfalSie a dalšie množ»stvá vlnylchloridu vydesorbovávajú, Desorpčné teplo sa odobe~rá zo systému a preto klesá jeho teplota* Po ustáleni tlaku aklesania teploty systém sa dostává do novej rovnováhy a procesdesorpcie sa konči* Odsávaný vinylchlorid ea vedle na konden-záciu aalebo na spracovanie iným spdsobom, Tým adsorbér 2 jepřipravený na novů změnu cyklu, po ktctrej v adsorbéri 2 ea robiadeorpcia vlnylchloridu a v adsorbéri JL desorpcia* Účinnost spdsobu oddelovania vlnylchloridu z plynných zme-si podlá vynálezu a jeho výhodnost je zrejféf z nasledujúcichexperimentálnysh príkladov* Příklad

Pokusné zariadenie pozostáva z válcového ocelového adeor-béra o obsahu 60 litrov, naplněného aktívnym uhlím /HS-4/, zmie-šavača vlnylchloridu s dusikom, vodokrúžkovej vývevy, spojova-cích potrubí, armatúr, meriacich prvkov a aialyzátorov* Do ad-sorbéra sa privádza plynná zmes vlnylchloridu a dusíka o kon- s -1 centrácii 80 % obj. vlnylchloridu rýchlosťou 11,1 m *h .

Vstupný i výstupný plyn ea analyzuje chromatografleky. Prietoka koncentrácia plynu na vstupe do adsorbéra sú konštantné, Postúpnutí koncentrácie vlnylchloridu vo výetupnom plyne nad - 9 - 224 684 11 % obj. 8a preruěi adsorpcia a adsorbér sa ©vakuuje 6 mi-nút na tlak 9 kPa, Potom sa započne nový cyklus a processa opakuje. Analýzy vystupujúceho plynu při adsorpcii v růz-nych časových intervaloch od počiatku adsorpcie sú následov-ně: 1,1 min. - 9,7 % obj, vinylchloriduj 2,8 min. - 9,5 %obj. vinylchloriduí 4,4 min. - 9,7 % obj, vinylchloriduj 6,1 min. - 9,8 % obj, vinylchloridu. Změna teplůt medzi po-čiatkom a koncom adsorpcie v různých poziciach pozdížvrstvy aaktlvneho uhlia je 13 až 18 °C, Příklad 2

Do toho istého zariadenia ako v přiklade 1 sa vediezmes vinylchloridu a dusika o koncentrácii 49,1 % obj. vi-nylchloridu prúdom 13,3 m ,h , Pracovný postup je rovnakýako v příklade 1, Koncentrácia vinylchloridu vo vystupujúcomplyne z adsorbéra při adsorpcii je následovně: po 4 min. 9,0 % obj. vinylchloridu, po 5,7 min. 9,7 % obj. vinylchlo-ridu, po 7,3 min, 10,0 % obj. vinylchloridu, Rozdiely teplůtmedzi začiatkom a koncom adsorpcie sú v různých poloháchv adeorbéri 8 až 13 °C. Příklad 3

Do toho istého zariadenia ako v příklade 1 sa vediezmes vinylchloridu a dusika o koncentrácii 20 % obj. vinyl- o 1 chloridu rýchlosťou 23,6 m.h A. Pracovný postup je rovnakýako v přiklade 1. Vystupujúci plyn z adsorbéra vykazuje ná-sledovně zloženis: po 1,9 minúte 9,2 % obj, vinylchléridu, - 10 - 224 684 po 3,6 min. 9,9 % obj. vinylcbloridu, po 5,3 min. 9,ivinylchloridu, po 6,9 min. 11,0 % obj. vinylcbloridudiely teplOt medzi začiatkom a koncom adeorpcie sú vpolohách v adeorbéri 4 až 5 °C. % obj.Roz-rOznych

Claims (1)

1. - 11 Predmet vynálezu 224 684 Spósob parciálneho oddělovanía vinylohloridu z plynnýchzmesí, obsahujúcich 3 až 99 % obj, vinylohloridu jednostup-ňovou alebo viaostupňovou adsorpciou a desorpciou na aktív**nom uhlí, vyznačujúci sa tým, že adsorpcia vinylohloridusa robí neúplne a adiabaticky vedením plynnéj zmesi cezvrstvu aktívneho uhlia, na ktorom je už od počiatku adsorp-oie naadsorbované také množstvo vinylohloridu, ktoré jeúměrné parciálnemu tlaku vinylohloridu nad vrstvou aktivne-ho uhlia na konci predchádzajúcej desorpcie a desorpcia vi-nyl chloridu, naadsorbovaného vo fáze adsorpoie sa po jejukončeni robí tiež adiabaticky znížením absolutného tlakupod hodnotu parciálneho tlaku vinylohloridu vo vstupnomplyne, ktorý sa vedle na adsorpciu·