PL42909B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 4 kwietnia 1960 r l 2oa[a \ BIBLIOTEKA Urzedu Patentowego] Polskiej Rzeczypospolitej Ludowej i* POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 42909 KI. 12 g, 1'01 Instytut Chemii Ogólnej *) rW'DDl£A\W Warszawa, Polska Sposób utleniania gazów Patent trwa od dnia 29 maja 1958 r.Przedmiotem wynalazku jest pianowo-barbo tazowy sposób prowadzenia reakcji utleniania gazów.Duza liczba chemicznych procesów przemy¬ slowych polega na utlenianiu gazowego reagen¬ ta tlenem w obecnosci fazy cieklej, dzialajacej jako rozpuszczalnik i ewentualnie jako katali¬ zator. Do procesów tego typu nalezy np. otrzy¬ mywanie kwasu azotowego z tlenku azdtu, tle¬ nu, powietrza i wody, kwasu siarkowego z dwutlenku siarki metoda nitrozowa lub prze? absorpcje dwutlenku siarki w wodzie zawie¬ rajacej jony katalizujace proces utleniania (Fe" lub Mn"), utlenianie siarkowodoru do siar¬ ki w wodnej zawiesinie wodorotlenku zelazo¬ wego i in.Jezeli dwa reagenty gazowe dobrze rozpusz¬ czaja sie w cieczy i reakcja szybko przebie¬ ga, prowadzenie procesu nie nastrecza trud¬ nosci i sprowadza sie do absorpcji gazów w cieczy znanymi metodami np. przez rozpy- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest prof. Stanislaw Bretsznajder. lanie cieczy w przestrzeni zawierajacej gazo¬ we reagenty, przez absorpcje w wiezach wy¬ pelnionych i zraszanych, w aparatach absorp¬ cyjnych barbotazowych, pianowych itp. Trud¬ nosci powsiaja wówczas, gdy reakcja przebiega wolno i gdy jeden z gazowych reagentów sla¬ bo rozpuszcza sie w cieczy, jak to ma miejsce w przypadkach prowadzenia reakcji z udzia lem gazowego tlenu.W tych przypadkach dotychczas zazwyczaj stosuje sie albo bardzo wielkie wieze z wy¬ pelnieniem, np. otrzymywanie kwasu azotowe¬ go lub siarkowego metoda nitrozowa, albo sto¬ suje sie absorpcje barbotazowa. Wada takich rozwiazan jest wysoki koszt budowy wielkiej, malo wydajnej aparatury i duze koszty prze¬ tlaczania gazów i cieczy. Jednym ze znanych sposobów prowadzenia absorpcji jest absorp¬ cja pianowa.W znanych aparatach pianowych cienka, kil¬ kucentymetrowa warstwa cieczy jest spieniana i utrzymywana na powierzchni pólki sitowe) dzieki temu, ze przez otwory pólki tloczy sie z duza predkoscia gaz zawierajacy reagenty.Takie prowadzenie procesu absorpcji gazów ma wielkie zalety. Wobec malego oporu war stwy pianowej mozna niewielkim nakladem energii przetlaczac absorbowany gaz, uzysku¬ jac równoczesnie dobre wydajnosci absorpcji dzieki duzej powierzchni absorbujacej piany.Próby zastosowania absorpcji pianowej do prowadzenia reakcji pomiedzy tlenem i utle¬ nianym gazowym reagentem w obecnosci cie¬ czy nie daly dobrych wyników, mianowicie wy¬ dajnosci reakcji byly zupelnie niezdiawala- jace.Stwierdzono, ze wydajnosc reakcji utlenia¬ nia latwo utleniajacego sie gazu tlenem gazo¬ wym w warstwie pianowej zalezy od ilosci cie¬ czy niespienionej, znajdujacej sie pod warstwa piany. Jezeli ciecz ta jest w dowolny sposób nasycana tlenem i powraca do warstwy pia¬ nowej, to znaczy gdy istnieje obieg cieczy miedzy warstwa pianowa i niespieniona war¬ stwa dolna, to osiaga sie wysoka wydajnosc reakcji, przy czym jest ona tym wieksza, im grubsza jest warstwa cieczy niespienionej pod warstwa piany. W odróznieniu od procesu ab¬ sorpcji pianowej polegajacej na tloczeniu utle¬ nianego gazu przez cienka warstwe cieczy znajdujacej sie na pólkach znanego absorbera pianowego, proces absorpcji wedlug wynalaz¬ ku odbywa sie przez wprowadzenie ze znacz¬ na szybkoscia gazu, który ma byc utleniony, plytko pod powierzchnie cieczy, co powoduje powstawanie na powierzchni cieczy grubej warstwy piany.Ciecz zawarta w absorberze jest równoczes¬ nie nasycana tlenem np. przez barbotaz po¬ wietrza wprowadzonego znacznie glebiej niz utleniany gaz. W opisanych warunkach mozna prowadzic z wysoka wydajnoscia reakcje utle¬ niania reagenta gazowego tlenem, zuzywajac niewiele energii na tloczenie gazu, poniewaz przez gruba warstwe cieczy o duzym oporze przetlacza sie tylko powietrze, którego obje¬ tosc stanowi zwykle mala czesc calkowitej objetosci gazów, a mieszanine gazowa, zawie¬ rajaca utleniany reagent o objetosci wielokrot¬ nie wiekszej od objetosci powietrza tloczy sie przez warstwe piany, stawiajaca przeplywowi gazu nieznaczny opór.Wprowadzenie utlenianego reagenta gazowe¬ go oraz powietrza lub innej mies7aniny zawie¬ rajace: tlen do cieczy odbywa sie zatem osob¬ no na dwóch róznych poziomach dowolnymi znanymi sposobami, np. przez belkotki rurowe z otworami, przez porowate przepony lub sitowe dna, za pomoca mieszadel turbinowych itd. Istotnym warunkiem prowadzenia procesu wedlug wynalazku jest wprowadzenie plytko* pod powierzchnia cieczy mieszaniny gazowej, zawierajacej utleniany reagent z tak wielka predkoscia, aby cala ilosc cieczy w warstwie powyzej poziomu wprowadzania utlenianego gazu byla w postaci piany, to znaczy aby na powierzchni cieczy utrzymywala sie warstwa piany o grubosci co najmniej kilka lub kilku¬ nastu centymetrów. Osiaga sie to zazwyczaj, gdy predkosc gazu, liczona na caly przekrój aparatu przekracza 2 — 3 cm/sek.Dzieki wysokiej intensywnosci < procesu ab¬ sorpcji pianowej prowadzenie procesu sposo¬ bem wedlug wynalazku wymaga uzycia absor¬ berów o pojemnosci wielokrotnie mniejszej od absorberów barbotazowych, jak równiez kilkakrotnie mnieiszego zuzycia energii na tlo¬ czenie gazów, niz w przypadku stosowania barbotazowej absorpcji.Usuwanie siarkowodoru z mieszaniny gazo¬ wej moze sie odbywac przez absorpcje i rów¬ noczesne utlenianie siarkowodoru tlenem po¬ wietrza do siarki. W tym celu do gazu dodaje- sie powietrze w ilosci nieco wiekszej od ilosci potrzebnej teoretycznie do utlenienia siarko¬ wodoru i przemywa sie mieszanine gazowa za¬ wiesina katalizatora — wodorotlenku zelazo¬ wego w roztworze 1% wodorotlenku sodowego.Korzysci osiagane przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku w stosunku do znanego sposobu przy uzyciu absorbera barbotazowego, uwidaczniaja podane ponizej przyklady.Mieszanine gazowa, zawierajaca siarkowodór,, przetlacza sie w absorberze barbotazowym przez warstwe cieczy o grubosci 80 cm. Od¬ siarczanie gazu ponizej 3,0 mg S/Nm3 gazu od¬ siarczonego osiaga sie jezeli predkosc przeply¬ wu miefszaniny gazowej, liczona na niewypel¬ niony absorber, nie przekracza 1,1 cm/sek. Do¬ prowadzenia absorpcji jest konieczne sprezenie calej ilosci odsiarczanego gazu i dodanego po¬ wietrza, którego objetosc jest równa 0,025 Nm* powietrza/l Nm3 oczyszczonego gazu, do cisnie¬ nia okolo 1000 mm slupa wody.Zdolnosc przerobowa aparatury w opisanych warunkach wynosi okolo 40 Nm3 gazu/l m-$ pojemnosci absorbera l godz. W' tym samym absorberze przeprowadzono odsiarczanie gazu sposobem wedlug wynalazku. W tym celu w absorberze umieszczono belkotki do wprowadza¬ nia powietrza na glebokosc 150 cm pózniej gór¬ nego poziomu cieczy oraz belkotki do wprowa- — 2 —dzania mieszaniny gazowej zawierajacej siarko¬ wodór na glebokosci 16 cm ponizej górnej po¬ wierzchni cieczy. Osiaga sie takie same odsiar¬ czanie, jak w absorberze barbotazowym, to znaczy, ponizej 3,0 mg S/Nms gazu, jezeli wpro¬ wadzac odsiarczany gaz z predkoscia liniowa równa 20 cm/sek. liczona na niewypelniony absorber.W tych warunkach utworzyla sie na po¬ wierzchni warstwa piany o grubosci ok. 40 cm.Mieszanine gazowa zawierajaca siarkowodór trezba sprezac do cisnienia okolo 200 mm slupa wody. Powietrze, w ilosci równej 2,5% obje¬ tosci gazu zawierajacego siarkowodór, trzeba sprezac do cisnienia okolo 2000 mm slupa wody. Zdolnosc przerobowa absorbera przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku wynosi okolo 700 Nm* gazu/l m3 poiemnosci absor¬ bera/l godz.Z porównania przebiegu absorpcji w rozpa¬ trywanych przypadkach wynika, ze: zuzycie energii na sprezanie gazów przy stosowani- sposobu wedlug wynalazku jest-4,6 razy mniej¬ sze, niz w przypadku absorpcji barbotazowej, zas zdolnosc przerobowa aparatury, liczona na jednostke pojemnosci aparatury i jednostke czasu jest okolo 18-krotnie wieksza, niz w przy¬ padku stosowania absorpcji barbotazowej. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób utleniania gazów w obecnosci cieczy absorbujacej reagenty przez oddzielne wpro¬ wadzenie do cieczy gazu poddawanego utlenia¬ niu i gazu utleniajacego, znamienny tym, ze gaz utleniany wprowadza sie do cieczy na ma¬ lej glebokosci, zas gaz, zawierajacy tlen, wpro¬ wadza sie na glebokosci wielokrotnie wiek¬ szej, a predkosc przeplywu utlenianego gazu przez absorber utrzymuje sie tak znaczna, aby cala ilosc cieczy w warstwie powyzej poziomu wprowadzenia utlenianego gazu byla w po¬ staci piany. Instytut Chemii Ogólnej PL