CZ297810B6 - Zpusob zpetného získávání nebo odlucování oxyfluoridu síry ze smesí plynu - Google Patents

Abstract

Zpusob spocívá v tom, ze se smes plynu vede alespon jedním adsorpcním stupnem nebo membránovým stupnem, obsahujícím nebo sestávajícím ze zeolitu s modulem >10 s prumerem póru 0,4 az 0,7 nm a s velikostí cástic vetsí nez 1 mm. Oxyfluoridy síry fixované na adsorpcním cinidle mohou být po desorpci k dispozici pro vyuzívání.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpětného získávání nebo odlučování oxyfluoridů síry ze směsí plynů, zejména zpětného získávání fluoridu sulfurylu (SO2F2) nebo fluoridu thionylu (SOF₂), ze vzduchu nebo odpadního vzduchu, který je jimi kontaminován.

Dosavadní stav techniky

Ve spisu DE 197 08 669 je popsán způsob zaplynování zaváděním plynovacího prostředku a plynulým odváděním zpracované atmosféry, přičemž plynovací prostředek se může odlučovat například v adsorbéru a po desorpci je opět použitelný. Jako adsorpční prostředek mohou být uvedeny částice uhlíku nebo částice hliníku, a jako plynovací prostředek může být uveden mezi jiným fluorid sulfurylu. Fluorid sulfurylu se může používat a používá se jako prostředek pro boj proti škůdcům. Fluoridem, sulfurylu (SO₂F₂) se může například bojovat proti škůdcům (červotoč, houby) v čerstvém dřevu nebo ve dřevu použitém ve stavbě, ve skladištích, nebo v mlýnech (pilous) nebo proti škůdcům v textiliích. Přitom se používá samotný SO₂F₂ nebo v kombinaci s dalšími známými prostředky pro boj proti škůdcům. Po skončení zaplynování se SO₂F₂ obvykle tepelně rozloží nebo se rozruší louhem. Sekundární produkty, které přitom vznikají, se mohou často likvidovat jenom na speciálních skládkách odpadu.

Je žádoucí, připravit takové směsi s cílem dosažení opětné použitelnosti oxyfluoridů síry.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je připravit způsob odlučování směsí plynů, při němž by se do atmosféry nedostaly téměř žádné součásti směsí plynů, škodlivé pro okolní prostředí, a při němž by odloučené složky byly opětovně použitelné. Proto by neměly vznikat žádné sekundární produkty, které by musely být likvidovány.

Směsi plynů s obsahem oxyfluoridů síry ke zpětnému získávání oxyfluoridů síry podle vynálezu přicházejí do styku s absorpčními činidly nebo membránami a odloučené oxyfluoridy síry se přivádějí podle potřeby, popřípadě po desorpci k opětovnému používání. Ohřátý vzduch na oxyfluoridu síry nebo uvolněný vzduch ze směsi plynů se může bez rozmýšlení vypouštět do atmosféry.

Jako oxyfluoridy síry ve smyslu vynálezu se zejména rozumí SO₂F₂, SOF₄, SOF₂. Mohou se odlučovat směsi plynů s obsahem oxyfluoridů síry od 5.10’⁴ % (5 ppmv), resp. 20 mg/m³.

Směs plynů podle vynálezu se vede alespoň jedním adsorpčním stupněm nebo membránovým stupněm, obsahujícím nebo sestávajícím se zeolitů, které mají poměr SiO₂/Al₂O₃ s takzvaným modulem, > 10, přednostně > 100, velikost částic >1 mm, přednostně > 2 mm, a průměr pórů 0,4 až 0,7 nm, přednostně 0,5 až 0,65 nm, přičemž velikost částic platí pro zeolit, který se používá jako adsorpční činidlo.

Dobře se hodí zeolity, které byly podrobeny odaluminiování tak, aby A1₂O₃ v mřížce byl nahrazen SiO₂, přičemž se tím zvýší modul. Současně se tak oslabí polární síly, a tím se zvýší hydrofobie zeolitu (W. Otten a kol., Chem.-Ing. Těch. 64 (1992), č. 10, s. 915 až 925).

Je ve smyslu vynálezu, použít jak zeolity, tak volně sypanou filtrační náplň v adsorpčních sloupcích nebo jako membránu, přičemž kombinace adsorpčního stupně a membránového stupně je rovněž ve smyslu vynálezu.

-1 CZ 297810 B6

Adsorpce se provádí při tlaku maximálně 15 kp. cm'² (15 atm.), při 21 °C.

V jednom příkladu provedení způsobu podle vynálezu se provádí boj proti škůdcům v uzavřených skříních nebo prostorách. Atmosféra skříní nebo prostor s obsahem SO₂F₂, která je k dispozici je směs plynů (0,05 až 10 % hmotn. SO₂F₂), se po skončení plynování odvádí ze skříní nebo prostor a ke zpětnému získávání SO₂F₂ přichází do styku s adsorpčními činidly nebo membránami. Ohřátý vzduch na SO₂F₂ ze směsi plynů se může potom vypouštět do atmosféry.

V jiném případu provedení se směs plynů vede před dva nebo několik adsorpčních stupňů nebo membránových stupňů.

Adsorbovaný oxyfluorid síry se může desorbovat a přivádět k opětovnému používání zvýšením teploty nebo snížením tlaku sorpčního prostředku.

Regenerování adsorpčních činidel (desorpce) se provádí známým způsobem přiváděním tepla nebo snížením tlaku.

Desorpce se provádí v rozsahu teplot od 20 do 300 °C, přednostně při teplotě > 100 °C. Osvědčilo se jako příznivé, když se nechá desorpce probíhat při sníženém tlaku. V jednom příkladu provedení se pro desorpci působí po ohřátí na absorpční sloupec technickým vakuem ve výši až 10'³ barů.

Pokud směs plynů dodatečně obsahuje nečistoty, může se před absorpcí provádět čištění například filtrací nebo adsorpcí jinými absorpčními činidly. Je rovněž ve smyslu vynález, zbavit nejdříve směs plynů vody, například sušením vhodných sušicím prostředkem, a potom ji vést skrze adsorbér, resp. membránou.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu obsahuje alespoň jeden adsorbér s filtrační náplní zeolitu s modulem >10, přednostně >100, s velikosti částic >1 mm, přednostně >2 mm, a s průměrem pórů 0,4 až 0,7 nm, přednostně 0,5 až 0,65 nm, nebo alespoň jednou membránou, obsahující zeolit s modulem 10, přednostně 100 a s průměrem pórů 0,4 až 0,7 nm, přednostně 0,5 až 0,65 nm. Před adsorbérem, resp. membránou je zařazen kompresor. Zařízení obsahuje alespoň jedno přívodní potrubí pro směs plynů, jedno odváděči potrubí pro obvod plynu do atmosféry, a rovněž měřicí, regulační a kontrolní zařízení.

V přednostním příkladu provedení se osvědčilo jako výhodné, používat alespoň dva adsorpční stupně, které mohou právě obsahovat také několik adsorpčních sloupců, protože dovolují plynulý pracovní chod, pokud jsou zapojeny paralelně. Pomocí vhodných regulačních a řídicích zařízení je zaručen vzájemný provoz absorpce a desorpce.

V jednom příkladu provedení vynálezu se přivádí směs plynů pro odlučování pomocí čerpadla nebo kompresoru přívodním potrubím do absorpčního stupně.

Počet a kapacita adsorbérů se řídí podle toho, jestli má být zpracováván plyn s vysokým nebo nízkým obsahem oxyfluoridů síry. Kapacita adsorbérů může být například zvýše zvýšením adsorpčního objemu jednotlivých adsorpčních sloupců nebo počtem adsorpčních sloupců.

Než se ochuzený plyn vypustí do atmosféry, analyzuje se a kontroluje se složení plynu pomocí kontrolního zařízení, přednostně pomocí infračerveného analytického zařízení.

-2CZ 297810 B6

Přehled obrázku na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, kde na jediném obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení s paralelně zapojenými absorpčními stupni, právě ze dvěma adsorpčními sloupci, zapojenými v řadě.

Příklad provedení vynálezu

Toto zařízení je velice kompaktní a hodí se k postavení, na ložné ploše například nákladního vozidla. Pro zjednodušení jsou vypuštěny kompresory před oběma adsorpčními sloupci. Právě tak nejsou vyznačeny topná zařízení, vakuová čerpadla, měřicí a regulační zařízení.

Adsorpční sloupce jsou naplněny volně sypanou filtrační náplní.

Zařízení je zapojeno tak, že pro plynulý provoz je jedna adsorpční linie absorbována a druhá adsorpční linie je regenerována.

Směs plynů s tlakem max. 20 barů (abs.) se zavádí potrubím A do adsorbéru 1. Potrubím B se přivádí směs plynů, opouštějící adsorbér 1, do absorbéru 2. Dříve než se do atmosféry vypustí směs, opouštějící adsorbér 2, která neobsahuje žádné nebo obsahuje jenom nevýznamné množství oxyfluoridu síry, analyzuje se a kontroluje se složení plynu v kontrolních zařízení AE, přednostně v infračerveném analytickém zařízení.

Současně se regeneruje adsorbér 3 a 4, které jsou spojeny prostřednictvím potrubí D, tj. adsorbovaná směs se desorbuje.

Desorpce se provádí změnou tlaku a teploty tak, že se adsorpční sloupce ohřívají, resp. že se pomocí vakuového čerpadla mění tlak v adsorpčních sloupcích.

Desorbovaná směs, silně obohacená oxyfluoridem síry, se jímá v zásobní nádrži a je tak k dispozici pro další využití.

V jiném příkladu provedení způsobu podle vynálezu prochází odlučovaný plyn kombinovaným uspořádáním membránového odlučovacího stupně a adsorpčního odlučovacího stupně.

Tlak na vstupní straně membrány je obvykle vyšší než okolní tlak. Před membránou je uspořádáno čerpadlo nebo kompresor. Odlučovaná směs je podávána tlakem až do 20 barů. Zůstatek se zvýšeným obsahem oxyfluoridu síry, opouštějící membránový stupeň, přichází do sběrné nádrže a může být například po zkapalnění ihned znovu používán.

Produkt filtrace se přivádí k dalšímu odlučování alespoň do jednoho adsorbéru. Produkt filtrace může být případně před vstupem do adsorbéru stlačen.

Je rovněž představitelné, že zůstatek z prvního membránového stupně se zavádí do druhého membránového stupně. Produkt filtrace vycházející s tohoto druhého membránového stupně se může znovu přivést do prvního membránového stupně nebo do dále zařazených adsorpčních stupňů.

Membrána může být uspořádána v běžném tvaru. Materiál membrány může obsahovat nebo sestávat ze zeolitu s modulem >10, přednostně >100, a s průměrem pórů 0,4 až 0,7 nm, přednostně 0,5 až 0,65 nm.

-3CZ 297810 B6

Zařízení může být uspořádáno v mobilní formě, například na ložné ploše nákladního vozidla, takže zařízení podle vynálezu může být provedeno přímo na příslušném místě.

Příklady

Vynález bude blíže osvětlen pomocí následujících příkladů, aniž by tím byl omezen jeho rozsah.

Pro následující příklady byly použity následující zeolity, jako adsorpční činidla:

c.	Obchodní značka	Typ	Modul	Velikost částic	Průměr pórů nm
1	Zeocat PZ-2/400	ZSM5 Na-Form	400	2,5 mm	0,53 x 0,56; 0,51 x 0,55
2	Wessalith DAZ F 20	Pentasil MF	> 1000	2 mm	0,6
3	Sicolith	4A-Granulat	2	1-2 mm	0,4
4	Grace 522	A	2,6	1,6-205 mm	0,5

Příklad 1

Směs SO2F2/N2 se 2,47 % objem. SO₂F₂ byla přiváděna přes adsorbér, který obsahoval filtrační náplň 320 g adsorpěního činidla.

Jako adsorpční činidlo byl použit Zeocat PZ-2/400, výrobce Chemie, Uetikon GmbH, Uetikon, Švýcarsko.

Směs byla přiváděna 54 minut s rychlostí průtoku 3,13 1/min. přes adsorpční činidlo, až bylo dosaženo maximální koncentrace emisí s obsahem SO₂F₂ 20.10 ⁴ %. Rozdílovým vážením byl zjištěn adsorpční výkon.

Výsledek: bylo absorbováno 23,28 g plynu, z toho 18,78 g SO2F2.

Příklad 2

Směs SO2F2/N2 se 2,47 % objem. SO₂F₂ byla přiváděna přes adsorbér, který obsahoval filtrační náplň 360 g adsorpěního činidla.

Jako adsorpční činidlo byl použit Wessalith DAZ F 20, výrobce Degussa AG.

Směs byla přiváděna 44 minut s rychlostí průtoku 3,63 1/min. přes adsorpční činidlo, až bylo dosaženo maximální koncentrace emisí s obsahem SO₂F₂ 147.10^-4 %. Rozdílovým vážením byl zjištěn adsorpční výkon.

Výsledek: Bylo adsorbováno 23,4 g plynu, z toho 17,73 g SO₂F₂.

Příklad 3 (Srovnávací příklad)

Zkušební provádění analogicky podle Příkladu 1. Jako adsorpční činidlo byl použit Sicolith 400, výrobce Solvay.

Výsledek: Nebylo adsorbováno žádné měřitelné množství plynu.

-4CZ 297810 B6

Příklad 4 (Srovnávací příklad)

Zkušební provádění analogicky podle Příkladu 2. Jako adsorpční činidlo byl použit Grace 522, výrobce W.R. Grace, Nd. Worms.

Výsledek: Nebylo adsorbováno žádné měřitelné množství plynu.

Výsledky ukazují, že se zeolity, které neodpovídají vynálezeckým výběrovým kritériím, pokud jde o modul, velikost částic a průměr pórů, není možná žádná adsorpce SO2F2.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpětného získávání nebo odlučování oxyfluoridů síry ze směsí plynů, přičemž směs plynů se vede přes adsorpční činidla nebo membrány, vyznačující se tím, že směs plynů se vede alespoň jedním adsorpčním stupněm nebo membránovým stupněm, obsahujícím nebo sestávajícím ze zeolitů, s modulem >10 a s průměrem pórů 0,4 až 0,7 nm, přičemž odloučené oxyfluoridy síiy, případně po desorpci nebo přímo, jsou k dispozici pro využívání.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako adsorpčního činidla používá zeolit s modulem >10, velikostí částic >1 mm a s průměrem pórů 0,4 až 0,7 nm.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako adsorpčního činidla používá zeolit s modulem >100, velikostí částic >2 mm a s průměrem pórů 0,5 až 0,65 nm.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznaču j í cí se tí m , že membrána obsahuje nebo sestává ze zeolitů s modulem >100 a s průměrem pórů 0,5 až 0,65 nm.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že adsorpce se provádí při tlaku maximálně 20 kp.cm’² (20 atm), při 21 °C.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá směs oxyfluoridů síry a vzduchu s obsahem oxyfluoridů síry alespoň od 5.10'⁴ %, resp. 20 mg/m³.
7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používají dva nebo více adsorpčních nebo membránových stupňů.
8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že oxyfluoridy síry se desorbují zvýšením teploty nebo snížením tlaku sorpčního prostředku.
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že desorpce se provádí v rozsahu teplot od 20 do 300 °C, přednostně při teplotě > 100 °C.
10. 10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že desorpce se provádí při tlaku až 10'³ barů.
11. 11. Způsob podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že se může provádět v mobilním zařízení.