HU201254B - Eljárás szénhidrogént és/vagy klórozott szénhidrogént tartalmazó levegő tisztítására - Google Patents

Abstract

Az eljárás abban áll, hogy szénhidrogén és/vagy klórozott szénhidrogéneket tartalmazó levegőt előbb adszorpciós ágyon vezetik keresztül, amelyen megkötik a szennyező anyagokat, majd az adszorbensről a megkötött szennyező anyagokat termikus deszorpcióval távolítják el 200—300°C-on zárt ciklusban közömbös gázzal vagy füstgázzal.

Description

A találmány szénhidrogént és/vagy klórozott szénhidrogént tartalmazó levegő tisztítására alkalmas eljárásra vonatkozik. A szénhidrogén és klórozott szénhodrogén-tartalmú levegő tisztítására számos megoldás került kidolgozásra, ahol abszorpciós és adszorpciós elkülönítés, vagy termikus és katalitikus égetést alkalmaznak.

Az adszorpciós technológiai eljárásoknál az adszorbens felületén megkötött adszorbeátumot vízgőzzel hajtják le oly módon, hogy a vízgőzzel leszorítják az adszorbens felületéről a szénhidrogéneket, amelyek során a szénhidrogének oldódó képességüknek megfelelően a vízben oldódnak, ahogy a 8278921., a 81111019. és az 58209620. számú japán, a 3124388. NSZK és a 91355. számú EUR szabadalmi leírásban ismertették.

Ismertek olyan megoldások, melyeknél az adszorbens felületéről közömbös gázzal termikus úton távolítják el a megkötött szénhidrogéneket és a klórozott szénhidrogéneket, amint azt a 46141. számú EUR szabadalmi leírásban vagy a FETTE SEIFE 1983.85.543-6. cikkben leírják.

Termikus égetésre vonatkozik a 167762. számú magyar szabadalmi leírás. Katalitikus égetésre mind hazai, mind külföldi leírások és irodalmi hivatkozások ismertek (175496. számú magyar szabadalmi leírás), de a módszerek az összes szennyezett gáz felmelegítésére és égetésére vonatkoznak külső energia felhasználásával dolgoznak és nem veszik figyelembe, hogy kis szénhidrogén-koncentráció előzetes koncentrálása a folyamat önfenntartását teszi lehetővé.

Az ismert eljárásoknál minden esetben adszorpciós oszlop kizárólag homogén, azonos adszorbenssel töltött. Ezek hiányossága, hogy szennyezett levegő tisztításánál a szónhidrogénalkotókon kívül egyéb (esetenként szilárd) szennyező komponensek, mind mechanikai szennyezők, mind a technológiából származó nagymennyiségű vízgőz is jelen van, és az utóbbiak megkötésére, különválasztására, az ismert szabadalmi és irodalmi eljárások nem adnak módot.

A találmány tárgya eljárás festőberendezéseknél, felületkezelő soroknál képződő szénhidrogén és/vagy klórozott szénhidrogéneket tartalmazó levegő tisztítására adszorpcióval, az adszorbens regenerálásával, a deszorbeált szénhidrogének, illetve klórozott szénhidrogének elégetésével vagy kinyerésével azzal jellemezve, hogy adszorpciós ágyon, amely 10ΣΟ tf°/o-ban kőszénkokszot vagy alumínlum-oxidot tartalmaz, amelyeknek fajlagos felülete nem több mint 1 —3 rrr/g, az adszorpciós oszlop 60—70 tf%-ában természetes zeolitot vagy molekulaszitát tartalmaz, 1,0—3 mm szemcsemérettel — amelynél a pórusátmérő nem nagyobb mint 5 Á — ezt követően aktívszenet vagy molekulaszitát vagy adszorpciós lemezt — melyeknél az aktívszén vagy molekulaszita szemcsemérete 3—5 mm, pórusátmérője legalább 16 Á — tartalmaz, 0,5—5 m/s gázáramlási 2 sebességgel vezetjük keresztül a tisztítandó gázt, ezt követően 200—300°C-on termikus deszorpcióval zárt ciklusban közömbös gázzal vagy füstgázzal, amelynek oxigéntartalma legfeljebb 1 tf°/o regeneráljuk oly módon, hogy az inért gázt vagy füstgázt az adszorpcióra bevezetett gáz irányával ellentétes irányba vezetjük 0,1-0,5 m/s sebességgel, ezzel az adszorbens ágyról a szobahőmérsékleten cseppfolyós szénhidrogéneket és/vagy klórozott szénhidrogéneket lehajtjuk, a szénhidrogéneket és/vagy klórozott szénhidrogéneket és vizet desztillációval ismert módon szétválasztjuk, vagy abban az esetben, ha a kondenzátum klórozott szénhidrogéneket nem tartalmaz, a deszorbeálódott gázokat ismert módon 250—450°C hőmérsékleten, fémoxid keverékekből álló katalizátoron eloxidáljuk és a katalitikus reaktorból távozó meleg gázzal az oxidációra kerülő szénhidrogén elegyet melegítjük elő.

Eljárásunk szerinti szénhidrogének és klórozott szénhidrogének megkötésénél az adszorpciós zóna védelmére előtölteteket alkalmazunk, hogy az aktív adszorpciós zóna szennyeződésektől való terhelésének csökkentésével az adszorbeálódott szénhidrogének és klórozott szénhidrogének mennyisége az aktív zóna mennyiségére számítva növekedjék.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy az ismert adszorpciós rendszerbe olyan adszorbert kapcsolunk be, ahol a több különböző funkciójú adszorbenst egyidejűleg alkalmazzuk, előbb védőkokszot vagy alumíniumoxidot, amely a szilárd szennyezőket leválasztja, majd a természetes zeolitot vagy molekulaszitát a levegő nedvességtartalmát csökkenti, ezek mennyiségüktől és minőségüktől függően védik az aktívszenet vagy molekulaszitát, amely pórusaiban és felületén köti meg a levegőből a szénhidrogéneket és klórozott szénhidrogéneket, amelyek visszanyerés után újból hasznosíthatók.

A találmány szerinti eljárás egy változatát az

I. ábrán mutatjuk be, amely szerint az oldószertartalmú levegő a festőrendszerből, felületkezelő sorból vagy hasonló gyártású műveletnél keletkezik. A távozó szénhidrogént, klórozott szónhidrogéntartalmú levegőt az 1 adszorpciós oszlopra visszük, amely egyidejűleg több különböző funkciót betöltő adszorbenst tartalmaz, amelynek elhelyezkedési sorrendje a gáz belépési helyétől számítva a következő.

Az adszorberbe belépő szennyezőket (pigment, polimer) festékmaradékot megkötő aktívszénre vagy alumínium-oxidra kerül, amely az adszorber térfogatának 10%-át teszi ki és az értéke 0,7 az alumínium-oxid fajlagos felülete 1 —3 m²/g, a koksz fajlagos felülete nem éri el a 10 m²/g-ot. A koksz vagy alumíniumoxid felületén kiválnak a levegőben lévő szilárd szervetlen szennyezőanyágok, bepolimerizálódott gyanták, nagy molekulatömegű kondenzátumok. A szűrő réteget elhagyó gázok elsősorban gőzfázisú szénhidrogéneket és/vagy klórozott szénhidrogéneket, továbbá telítési értéküknek vagy túltelítettségüknek megfelelő

-2HU 201 254 A vízgőzt tartalmaznak, amelyet olyan rétegbe juttatunk, ahol a koksz vagy alumínium-oxid felületére közvetlenül vagy 1—3 mm-es lyukméretű tálcára felvitt természetes zeolit vagy molekulaszlta-réteget alakítunk ki azzal a céllal, hogy a tisztítandó levegőben lévő vízgőzöket megkösse, esetleg a tisztítandó gázban lévő klórszennyezéseket megkösse. A zeolit menynyisége az adszorbert össztórfogatának 60 tf%-a. A zeolitra közvetlenül vagy olyan elválasztó rács alkalmazásával, mely a gázáramlás Irányának megváltoztatását lehetővé teszi rétegezzük a reaktor össztórfogatának legalább 30%-át kitöltő aktívszenet, vagy olyan mesterségesen előállított molekulaszitát, esetleg adszorpciós lemezeket, amelyeknél az adszorbensek pórusátmérője legalább 16 Á.

Az adszorpciós oszlop a különböző szénhidrogéneket és/vagy klórozott szénhidrogéneket oly mértékben köti meg, hogy azoknak koncentrációja jelentősen lecsökken, gyakorlatilag szénhidrogén szennyezőanyagmentes levegő távozik a tisztító térből, és az áttörésnél a szénhidrogén és/vagy klórozott szénhidrogén legfeljebb 150 mg/m . A levegő áramlása az adszorpciós oszlopban az adszorbeátumok minőségétől függően 0,4-0,8 m/s.

Az áttörés után a tisztítandó levegőt automatikus vezérlőszelepek segítségével átkapcsoljuk a 2 oszlopra, amely az 1 adszorpciós oszloppal azonos felépítésű, amely regenerált szénhidrogén-és klórozott szénhidrogénmentes. A 2 oszlopon megkezdődik a szennyezőanyagok leválasztása. Egyidejűleg az 1 adszorpcíós oszlopon megkezdjük a megkötött oldószer visszanyerését és az oszlop regenerálását.

A deszorpciós folyamatot az adszorber típusától függően kétféleképpen hajtjuk végre. Az adszorpciónál alkalmazott gázáramlási irány megfordításával 0,1—0,5 m/s áramlási sebesség mellett legfeljebb 300’C-ig melegítjük fokozatosan az oszlopot a deszorpciónál felhasználásra kerülő hajtógáz segítségével, amely gáz Inért- vagy oxigénmentes, vagy 1%-nál kisebb oxigéntartalmú füstgáz.

A deszorpció egyik esetében a hajtógáz az adszorber felső pontján belépve folyamatosan melegítve az adszorber ágyat halad előre, és az adszorber belépési pontjával megegyező csonkon távozik, telítve szénhidrogénekkel, vízgőzzel. Az adszorberből távozó gázt a 9 vagy 10 hőcserélőbe, a deszorpcióra használt gázt előmelegítésre használjuk, majd a 3 vagy 4 hűtőben 10—15°C-ra hűtjük, miközben a •szénhidrogéneket és klórozott szénhidrogéneket kondenzáltatjuk.

A lehűtött gázt, amely oldószertartalmát nagyrészt elvesztette, a 8 kompresszorral a 11 és 12 gázhevítő rendszeren keresztül keringtetjük, amely a deszorpcióból kilépő forró gázzal előmelegített, az elektromos fűtőszállal közvetlenül vagy közvetve fűtőgáz vagy olaj segítségével 2—300°C-ra melegítjük és ezt vezetjük a deszorpció végrehajtására.

A 7 szeparátorban a gáz és a kondenzátum szétválik a 8 kompresszor segítségével a gáz keringetését végezzük. Amennyiben nagyobb tisztaságú szénhidrogének kinyerése a cél, úgy azt adszorpciós oszlopnál a zeolit nedvességmegkötő réteg feletti elválasztó áramlási irányt meghatározó zsalurendszert megfelelő módon állítva a deszorpció során távozó csupán szénhidrogéneket megkötő aktívszén felületéről a szénhidrogéneket deszorpciós képességüknek megfelelően hajtjuk le, és az egyes hőmérsékleti intervallumokhoz tartozó szénhidrogénelemeket külön-külön fogjuk fel. Ez lehetőséget biztosít az előfrakcionálásra. Az aktívszenes zóna tisztítását követően a hajtógázt a zeolit és koksz rétegre visszük, ahol az előbbi elveszti nedvességtartalmát és a kokszágyon keresztül távozó víz bizonyos mértékű tisztulási folyamatot hajt végre a koksz felületén. Az utóbbi, főként vizet és esetlegesen szénhidrogéneket tartalmazó elegyet különválasztjuk.

A három réteggel azt érjük el, hogy ugyan az aktívszén megköti az egyes megkötődő anyagokat, de nagy oszlopot kellene alkalmazni, a regenerálás nagy energiaigényű és a regenerálás hosszú időt vesz igénybe. A három réteg alkalmazása lehetővé teszi a szokásos három oszlop helyett két oszlop alkalmazását.

Az ismertetett technológiai eljárást az alábbiakban példán mutatjuk be.

3000 m³ tisztítandó gáz tartalmaz 6 g/m³ oldószerelegyet, melynek megoszlása etil-acetát 0,6 g/m , metil-etil-keton 0,4 g/m³, toluol 3 g/m³, xilol 1,2 g/m³, lakkbenzin 0,8 g/m³, a levegő relatív nedvességtartalma 80%, a levegő szilárdanyagtartalma 1,3 g/m³. Az alumínium-oxid felületén 3900 g szilárd anyag válik le, a zeolit réteg 24 kg vízgőzt köt meg, az aktívszén felületén a levegőben lévő szénhidrogének maradéktalanul megkötődnek.

Példa szerint 6 g/m³ szénhidrogéntartalmú levegő tisztításánál az ismertetett technológiai rendszer alapján olyan oszlop-rétegezóst alkalmazunk, ahol az alumínium-oxid-réteg az adszorber össztórfogatának 10%-át, a zeolitróteg az össztérfogat 60%-át, az aktívszón pedig az össztérfogat 30%-át teszi ki. Ezzel elérhető, hogy az egyes rétegeken a különböző megkötőképességgel rendelkező szennyezett levegő alkotói a különböző megkötőkópessógű adszorbenseknél azonos áttörési időt jelentenek.

A regeneráló ciklusban a 7 szeparátorban a gáz és a kondenzátum szétválik és a gázt a 8 kompresszor segítségével keringetjük. A szeparátorból kinyert kondenzátumot, ha előzetesen frakcionálás nem történt, úgy közvetlenül a 13 desztilláló oszlopra visszük, ahol alkotó részeire bontjuk. A desztillációs fej és fenékterméket 5 és 6 kondenzátoron keresztül a 14 illetve 15 kondenzátum-gyűjtőbe vezetjük be. Ha deszorpciót frakcionáltan hajtjuk végre, úgy a 7 szeparátorból az egyes frakciókat közvetlenül elvezetjük. Amennyiben a frakció további szétválasztása szükséges, úgy frakciónként a 13 desztillációs oszlopra visszük azt és az ismertetett módon a szétválasztást alkotóira 3

-3HU 201 254 A elvégezzük. A deszorpció elvégzése után a 11 vagy 12 gázhevítő rendszert működésen kívül helyezzük és a közömbös gázt vagy oxigénmentes füstgázt addig keringtetjük, ameddig az oszlop hőmérséklete a 20-25°C-ot el nem éri. Ez a technológiai megoldás alkalmas a levegőben lévő szennyező szénhidrogén és klórozott szénhidrogén 95%-nál nagyobb arányú kinyerésére és desztillációs feldolgozására.

Amennyiben a szennyezett levegő csak szénhidrogéneket tartalmaz és a szénhidrogén visszanyerése és feldolgozása nem cél, akkor az előzetes technológiai rendszert kiegészítjük és ezt a technológiai sort a II. ábrán mutatjuk be.

Abban az esetben, ha az I. ábrán bemutatott és leírt módon visszanyert oldószert feldolgozás nélkül kívánjuk hőhasznosításra felhasználni, akkor a kondenzátumot elgőzölögtetve levegő-szénhidrogén keveréket hozunk létre, amelynél a levegőben a szénhidrogén legfeljebb a robbanási koncentráció 20%-a.

A levegő-szénhidrogén elegyet a 12 gázhevítő rendszerben előmelegítjük, majd a 16 hevítőben 350—400°C-ra hevítjük és így juttatjuk a fémoxidkeverék katalizátorral töltött 17 reaktorba. A katalizátor 20—30 t% mangánt, 25— 35t% vasat, promotorként 3—4 t% alkálifémet és/vagy alkáliföldfémet, nyomokban alumíniumot, titánt és/vagy krómot tartalmaz, amely a 166125. lajstromszámú magyar szabadalomból ismert. A szénhidrogéneket a katalizátor felületén lángnélküli égetéssel legalább 95% hatásfokkal elégetjük és az égésnél felszabaduló hőt az oldószer elgőzölögtetésére és a gáz előmelegítésére használjuk. A lángnélküli égetéssel elégetett szénhidrogének maradók nélkül alakulnak át széndioxiddá és vízzé és a hővisszanyerés után szabadba bocsátható anélkül, hogy környezetszennyezést okoznának.

A III. ábra szerinti technológiánál az I. ábra szerinti megoldást alkalmazzuk, azzal a különbséggel, hogy a szennyezett levegőt 1 —5 m/sec áramlási sebességgel áramoltatjuk át az adszorpciós oszlopon.

Az áramlási sebesség miatt a szénhidrogéntartalom csak 70—80%-ban kötődik meg az áramlási sebességtől függően. A visszanyert szénhidrogéneket a 16 hevítőben elégetjük és ³ az energiát gazdaságosan felhasználjuk, a direktégetőt megelőzve a 12 gázhevítőrendszerben előmelegítjük a szénhidrogéntartalmú levegőt, majd a beégető 16 után a szénhidrogéneket a katalitikus 17 reaktorban elégetjük és a felszabaduló hőt előmelegítésre és meleg levegő előállítására használjuk fel.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONT

   Eljárás festőberendezéseknél, felületkezelő soroknál képződő szénhidrogén ós/vagy klórozott szénhidrogéneket tartalmazó levegő tisztí15 tására adszorpcióval, az adszorbens regenerálásával, a deszorbeált szénhidrogének, illetve klórozott szénhidrogének elégetésével vagy kinyerésével, azzal jellemezve, hogy adszorpciós oszlopon, amely 10—20 tf%-ban

   20 kokszot vagy alumínium-oxidot tartalmaz, amelyeknek fajlagos felülete 1—3 m²/g, az adszorpciós oszlop 60—70 tf%-ában természetes vagy mesterséges zeolitot tartalmaz 1,0—3 mm szemcsemérettel — amelynél a

   25 pórusátmérő nem nagyobb mint 5 A — továbbá aktívszenet vagy molekulaszitát — amelynek szemcsemérete 3—5 mm, pórusátmérője legalább 16 A - tartalmaz, 0,5-5 m/s gázáramlási sebességgel vezetjük keresztül a tisztítandó ₃Q gázt, ezt követően 200—300’C-on termikus deszorpcióval zárt ciklusban közömbös gázzal vagy füstgázzal, amelynek oxigéntartalma legfeljebb 1 tf% regeneráljuk oly módon, hogy az inért gázt vagy füstgázt az adszorpcióra beve35 zetett gáz irányával ellentétes irányba vezetjük 0,1—0,5 m/s sebességgel, ezzel az adszorbens oszlopról a szobahőmérsékleten cseppfolyós szénhidrogéneket és/vagy klórozott szénhidrogéneket és vizet lehajtjuk a szénhidrogéneket ₄₀ és/vagy klórozott szénhidrogéneket és vizet desztillációval ismert módon szétválasztjuk vagy abban az esetben, ha a kondenzátum klórozott szénhidrogéneket nem tartalmaz, a deszorbeálódott gázokat ismert módon 250— 450°C hőmérsékleten, fémoxid keverékekből álló ismert katalizátoron elégetjük és a katalitikus reaktorból távozó meleg gázzal az oxidációra kerülő szénhidrogénelegyet előmelegítjük.