RU2252208C1 - Method for utilization of chlorine-containing waste - Google Patents
Method for utilization of chlorine-containing waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252208C1 RU2252208C1 RU2003138288/04A RU2003138288A RU2252208C1 RU 2252208 C1 RU2252208 C1 RU 2252208C1 RU 2003138288/04 A RU2003138288/04 A RU 2003138288/04A RU 2003138288 A RU2003138288 A RU 2003138288A RU 2252208 C1 RU2252208 C1 RU 2252208C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- organochlorine compounds
- ppm
- organochlorine
- spectrum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии, а именно к способам утилизации хлорсодержащих отходов, и может применяться для очистки газообразных и жидких выбросов от токсичных хлорорганических примесей, в первую очередь, хлоруглеводородов.The invention relates to the field of chemistry, and in particular to methods for the disposal of chlorine-containing waste, and can be used to clean gaseous and liquid emissions from toxic organochlorine impurities, primarily chlorohydrocarbons.
Известен способ утилизации хлорсодержащих соединений, включающий в себя гомогенное окисление хлорорганических соединений кислородом воздуха в футерованной печи при температуре не менее 600°С (Патент США №4018879, приоритет от 21.06.76, опубл. 19.04.77, МПК С 01 В 7/00).A known method for the disposal of chlorine-containing compounds, including the homogeneous oxidation of organochlorine compounds with atmospheric oxygen in a lined furnace at a temperature of at least 600 ° C (US Patent No. 4018879, priority from 06/21/76, publ. 19.04.77, IPC C 01 B 7/00 )
Недостатком известного способа является низкая эффективность превращения исходных хлорсодержащих отходов в нетоксичные или легкоутилизируемые соединения (HCl, H2O и СO2), а также образование значительного количества опасных побочных продуктов окисления (элементарный хлор, СО, фосген, диоксины, оксиды азота).The disadvantage of this method is the low efficiency of the conversion of the original chlorine-containing waste into non-toxic or easily utilizable compounds (HCl, H 2 O and CO 2 ), as well as the formation of a significant amount of hazardous oxidation by-products (elemental chlorine, CO, phosgene, dioxins, nitrogen oxides).
Известны способы утилизации хлорорганических отходов, основанные на проведении реакций окисления хлорорганических примесей в присутствии катализатора. В частности, известны способы, включающие использование катализаторов на основе оксидов циркония, ванадия, марганца, кобальта или церия, а также по меньшей мере одного из металлов платиновой группы (Патент США №5578283, приоритет от 30.12.94, опубл.26.11.96, МПК С 01 В 7/00), на основе переходных металлов, нанесенных на цеолитный носитель (Патент США №3989806, приоритет от 10.02.75, опубл.02.11.76, МПК С 01 В 7/02), на основе углеродсодержащих носителей (Патент США №5344630, приоритет от 28.06.91, опубл. 06.09.94, МПК B 01 J 8/02, С 01 В 7/01) и на использовании щелочных солей ванадия (Патент США №5075273, приоритет от 28.11.89, опубл. 24.12.91, МПК B 01 J 21/04, B 01 J 21/08, B 01 J 23/04, B 01 J 21/08).Known methods for the disposal of organochlorine wastes based on the oxidation of organochlorine impurities in the presence of a catalyst. In particular, methods are known including the use of catalysts based on zirconium, vanadium, manganese, cobalt or cerium oxides, as well as at least one of the platinum group metals (US Patent No. 5578283, priority from 12.30.94, publ. 26.11.96, IPC C 01 B 7/00), based on transition metals deposited on a zeolite carrier (US Patent No. 3989806, priority 10.02.75, publ. 02.11.76, IPC C 01 B 7/02), based on carbon-containing carriers ( US Patent No. 5344630, priority dated 06/28/91, published on 09/06/94, IPC B 01 J 8/02, C 01 B 7/01) and on the use of alkaline vanadium salts (US Patent No. 5075273, priority from 11.28.89, published on 12.24.91, IPC B 01 J 21/04, B 01 J 21/08, B 01 J 23/04, B 01 J 21/08).
Применение указанных катализаторов повышает общую эффективность окисления хлорорганических примесей, однако, при этом также не исключается образование вредных побочных продуктов окисления. Кроме того, общим недостатком упомянутых известных способов является низкая стабильность упомянутых катализаторов и их быстрая дезактивация, практически исключающая возможность их промышленного применения.The use of these catalysts increases the overall efficiency of the oxidation of organochlorine impurities, however, the formation of harmful oxidation by-products is also possible. In addition, a common disadvantage of the known known methods is the low stability of said catalysts and their rapid deactivation, which practically excludes the possibility of their industrial use.
Известен способ совместного каталитического окисления органических и хлорорганических примесей, включающий пропускание реакционной газовой смеси хлорорганических примесей с кислородом последовательно через два слоя катализатора, в первом из которых используется катализатор на основе носителя с пониженной кислотностью, а во втором - катализатор на основе носителя с повышенной кислотностью (Патент США №5451388, приоритет от 21.01.94, опубл. 19.09.95, МПК B 01 D 50/00, B 01 D 53/00). Применение такой комбинации катализаторов обеспечивает высокоэффективное окисление как органических, так и хлорорганических примесей, при этом существенно снижается количество вредных побочных примесей (СО, фосген, диоксины, оксиды азота).A known method for the joint catalytic oxidation of organic and organochlorine impurities, comprising passing a reaction gas mixture of organochlorine impurities with oxygen in series through two catalyst beds, the first of which uses a catalyst based on a carrier with low acidity, and in the second a catalyst based on a carrier with high acidity ( US patent No. 5451388, priority dated 01/21/94, publ. 09/19/95, IPC B 01 D 50/00, B 01 D 53/00). The use of such a combination of catalysts provides highly efficient oxidation of both organic and organochlorine impurities, while significantly reducing the number of harmful by-products (CO, phosgene, dioxins, nitrogen oxides).
Недостатком этого способа является то, что при его реализации не исключается нежелательное образование трудноутилизируемого и высокотоксичного элементарного хлора.The disadvantage of this method is that its implementation does not exclude the undesirable formation of difficult to utilize and highly toxic elemental chlorine.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий пропускание паров хлорорганических соединений в составе кислородсодержащей реакционной газовой смеси через слой катализатора, обеспечивающего окисление исходных хлорорганических соединений (Патент США №4423024, приоритет от 26.05.82, опубл. 27.12.83, МПК С 01 В 21/20, С 01 В 7/01). Высокая селективность каталитического окисления хлорорганических примесей в хлористый водород, воду и углекислый газ без образования вредных побочных примесей в известном способе достигается за счет использования катализаторов на основе кислотостойких цеолитных молекулярных сит.Closest to the proposed one is a method comprising passing the vapors of organochlorine compounds in the composition of an oxygen-containing reaction gas mixture through a catalyst bed providing oxidation of the initial organochlorine compounds (US Patent No. 4423024, priority from 05/26/82, publ. 12/27/83, IPC 01 B 21 / 20, C 01 V 7/01). The high selectivity of the catalytic oxidation of organochlorine impurities in hydrogen chloride, water and carbon dioxide without the formation of harmful side impurities in the known method is achieved through the use of catalysts based on acid-resistant zeolite molecular sieves.
Недостатками данного способа являются недостаточно высокая стабильность цеолитных каталитических систем в присутствии паров воды, обуславливающая их быструю дезактивацию и ограниченный срок службы, а также их относительно невысокая каталитическая активность.The disadvantages of this method are the insufficiently high stability of zeolite catalytic systems in the presence of water vapor, which leads to their rapid deactivation and limited service life, as well as their relatively low catalytic activity.
Перед авторами ставилась задача разработать способ утилизации хлорсодержащих отходов, обеспечивающий высокую эффективность окисления хлорорганических примесей в HCl, H2O и CO2 без образования элементарного хлора и других вредных и трудноутилизируемых примесей (СО, фосген, диоксины и пр.) при условии обеспечения высокой стабильности и высокой производительности работы катализатора.The authors were tasked with developing a method for the disposal of chlorine-containing wastes that provides high efficiency for the oxidation of organochlorine impurities in HCl, H 2 O and CO 2 without the formation of elemental chlorine and other harmful and difficult to recycle impurities (CO, phosgene, dioxins, etc.), while ensuring high stability and high catalyst performance.
Поставленная задача решается тем, что в способе утилизации хлорорганических соединений, включающем пропускание паров хлорорганических соединений в составе кислородсодержащей реакционной газовой смеси через слой катализатора, обеспечивающего окисление исходных хлорорганических соединений, используют катализатор, представляющий собой геометрически структурированную систему из микроволокон диаметром 5-20 мкм, имеющий активные центры, которые характеризуются в ИК-спектрах адсорбированного аммиака наличием полосы поглощения с волновыми числами в диапазоне ν=1410-1440 см-1, содержащий активный компонент, которым является один из металлов платиновой группы, и стекловолокнистый носитель, характеризующийся наличием в спектре ЯМР 29Si линий с химическими сдвигами -100±3 м.д. (линия Q3) и -110±3 м.д. (линия Q4) при соотношении интегральных интенсивностей линий Q3/Q4 0,7-1,2, в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1, имеющий удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г, величину поверхности, измеренную методом щелочного титрирования, SNа=10-250 м2/г при соотношении SNa/SAr=5-30. При этом активным компонентом катализатора может являться по меньшей мере один из металлов платиновой группы, в частности платина. Стекловолокнистый носитель катализатора может быть структурирован в виде либо нетканого или прессованного материала типа вата или войлок, либо нитей диаметром 0,5-5 мм, либо тканного из нитей материала с плетением типа сатин, полотно, ажур с диаметром ячеек 0,5-5 мм.The problem is solved in that in a method for the disposal of organochlorine compounds, including the passage of organochlorine vapor in the composition of an oxygen-containing reaction gas mixture through a catalyst bed that oxidizes the initial organochlorine compounds, a catalyst is used, which is a geometrically structured system of microfibers with a diameter of 5-20 microns, having active centers, which are characterized in the IR spectra of adsorbed ammonia by the presence of an absorption band from the waves numbers in the range ν = 1410-1440 cm -1 , containing the active component, which is one of the metals of the platinum group, and a glass fiber carrier, characterized by the presence in the NMR spectrum of 29 Si lines with chemical shifts of -100 ± 3 ppm. (line Q 3 ) and -110 ± 3 ppm. (line Q 4 ) with a ratio of the integrated intensities of the lines Q 3 / Q 4 0.7-1.2, in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number of ν = 3620-3650 cm -1 and a half-width of 65-75 cm -1 , having a specific surface area measured by the BET method for thermal desorption of argon, S Ar = 0.5-30 m 2 / g, surface area measured by the method of alkaline titration, S Na = 10-250 m 2 / g at a ratio of S Na / S Ar = 5-30. The active component of the catalyst may be at least one of the metals of the platinum group, in particular platinum. The fiberglass catalyst carrier can be structured in the form of either a non-woven or pressed material such as cotton wool or felt, or filaments with a diameter of 0.5-5 mm, or a woven material of threads with weaving such as satin, canvas, lace with a mesh diameter of 0.5-5 mm .
Технический эффект предлагаемого способа заключается в возможности эффективного селективного окисления исходных хлорорганических соединений до легкоутилизируемых (хлористый водород) и безвредных (углекислый газ, вода) веществ без образования вредных побочных примесей (элементарный хлор, фосген, СО, диоксины и пр.). При этом способ отличается улучшенными технико-экономическими характеристиками, обусловленными повышенной активностью катализатора, его стабильностью и высокой стойкостью к дезактивации, в том числе в присутствии паров воды.The technical effect of the proposed method lies in the possibility of effective selective oxidation of the starting organochlorine compounds to easily utilizable (hydrogen chloride) and harmless (carbon dioxide, water) substances without the formation of harmful side impurities (elemental chlorine, phosgene, CO, dioxins, etc.). Moreover, the method is characterized by improved technical and economic characteristics due to the increased activity of the catalyst, its stability and high resistance to deactivation, including in the presence of water vapor.
Для утилизации хлорорганических соединений реакционную смесь, содержащую, как минимум, пары указанных хлорорганических соединений и кислород, пропускают через слой катализатора, содержащего активный компонент и стекловолокнистый носитель, причем ИК-спектры адсорбированного аммиака на указанном катализаторе имеют характерные полосы поглощения с волновыми числами в диапазоне ν=1410-1440 см-1, а в качестве активного компонента используется как минимум один из металлов платиновой группы, в частности платина. Наличие указанных полос в ИК-спектрах адсорбированного аммиака является однозначным свидетельством наличия на поверхности катализатора специфических активных центров, обеспечивающих высокую селективность окисления хлорорганических примесей в HCl, H2O и СO2 без образования элементарного хлора и других вредных и трудноутилизируемых примесей (СО, фосген, диоксины и пр.), а также высокую активность и стабильность работы катализатора. Создание таких центров может проводиться путем целенаправленной модификации поверхности катализатора различными способами на стадии его приготовления.To dispose of organochlorine compounds, a reaction mixture containing at least a pair of these organochlorine compounds and oxygen is passed through a catalyst bed containing the active component and a glass fiber carrier, and the IR spectra of adsorbed ammonia on the specified catalyst have characteristic absorption bands with wave numbers in the ν range = 1410-1440 cm -1 , and at least one of the metals of the platinum group, in particular platinum, is used as the active component. The presence of these bands in the IR spectra of adsorbed ammonia is an unambiguous evidence of the presence of specific active centers on the catalyst surface that provide high selectivity for the oxidation of organochlorine impurities in HCl, H 2 O, and CO 2 without the formation of elemental chlorine and other harmful and difficult to utilize impurities (CO, phosgene, dioxins, etc.), as well as high activity and stability of the catalyst. The creation of such centers can be carried out by purposefully modifying the surface of the catalyst in various ways at the stage of its preparation.
Для осуществления способа используют катализатор, сформированный в виде гибких, проницаемых для потока реакционной смеси, стекловолокнистых структур, выполненных в виде тканных или прессованных материалов. Такое структурирование упрощает размещение и закрепление слоя катализатора в каталитическом реакторе и препятствует уносу микроволокон катализатора с реакционным потоком.For the implementation of the method using a catalyst formed in the form of flexible, permeable to the flow of the reaction mixture, fiberglass structures made in the form of woven or pressed materials. This structuring simplifies the placement and fixing of the catalyst layer in the catalytic reactor and prevents the entrainment of microfibers of the catalyst with the reaction stream.
Утилизация хлорорганических соединений по описанному способу обеспечивает высокую селективность окисления исходных хлорорганических соединений до легкоутилизируемых (хлористый водород) и безвредных (углекислый газ, вода) веществ без образования вредных побочных примесей (элементарный хлор, фосген, СО, диоксины и пр.). Единственный хлорсодержащий продукт реакции - хлористый водород - может быть легко утилизирован в виде ценного промышленного продукта - товарной соляной кислоты. Катализатор отличается повышенной активностью, стабильностью и высокой стойкостью к дезактивации, в том числе в присутствии паров воды. При этом также обеспечивается механическая стабильность слоя катализатора, позволяющая создавать различные типы слоев катализатора (аксиальный, радиальный и др.) и располагать каталитический реактор в любой геометрической ориентации (вертикально, горизонтально и пр.), что существенно повышает технологичность и расширяет возможности применения способа.Utilization of organochlorine compounds according to the described method provides a high selectivity for the oxidation of the starting organochlorine compounds to easily utilizable (hydrogen chloride) and harmless (carbon dioxide, water) substances without the formation of harmful side impurities (elemental chlorine, phosgene, CO, dioxins, etc.). The only chlorine-containing reaction product - hydrogen chloride - can be easily disposed of as a valuable industrial product - salable hydrochloric acid. The catalyst is characterized by increased activity, stability and high resistance to deactivation, including in the presence of water vapor. At the same time, mechanical stability of the catalyst layer is ensured, which allows one to create various types of catalyst layers (axial, radial, etc.) and arrange the catalytic reactor in any geometric orientation (vertically, horizontally, etc.), which significantly increases manufacturability and extends the application of the method.
Пример 1Example 1
Производят утилизацию дихлорэтана, для чего пары дихлорэтана смешивают с воздухом (объемная концентрация дихлорэтана составляет 3,5%) и пропускают через слой катализатора. Катализатор содержит стекловолокнистый носитель (структурированный в виде тканого материала) и активный компонент (платину), причем при приготовлении катализатор модифицируется таким образом, чтобы ИК-спектры адсорбированного аммиака на указанном катализаторе имели характерные полосы поглощения с волновыми числами в диапазоне ν=1410-1440 см-1. При температуре 500°С и объемной скорости подачи реакционной смеси 18 тыс. час-1 достигается полная конверсия дихлорэтана в хлористый водород, пары воды и углекислый газ. Прочие продукты окисления (продукты неполного окисления, элементарный хлор, СО, фосген, диоксины) не обнаруживаются совсем при пороге чувствительности анализа не выше 1 ppm. Ведение эксперимента в указанных условиях в течение 6 часов показывает отсутствие снижения активности и селективности катализатора.Dichloroethane is recycled, for which dichloroethane vapors are mixed with air (the volume concentration of dichloroethane is 3.5%) and passed through a catalyst bed. The catalyst contains a glass fiber carrier (structured in the form of a woven material) and an active component (platinum), and during preparation the catalyst is modified so that the IR spectra of adsorbed ammonia on the specified catalyst have characteristic absorption bands with wave numbers in the range of ν = 1410-1440 cm -1 . At a temperature of 500 ° C and a volumetric feed rate of the reaction mixture of 18 thousand hour -1 , a complete conversion of dichloroethane to hydrogen chloride, water vapor and carbon dioxide is achieved. Other oxidation products (products of incomplete oxidation, elemental chlorine, CO, phosgene, dioxins) are not detected at all when the analysis sensitivity threshold is not higher than 1 ppm. The experiment under these conditions for 6 hours shows the absence of a decrease in the activity and selectivity of the catalyst.
Использование аналогичного немодифицированного катализатора (не имеющего указанных полос в ИК-спектрах адсорбированного аммиака), приводит к образованию значительных количеств нежелательных побочных продуктов (хлорвинил, СО). Использование других известных катализаторов также связано с образованием нежелательных побочных продуктов, кроме того, они подвергаются сильной дезактивации в указанных условиях.The use of a similar unmodified catalyst (which does not have these bands in the IR spectra of adsorbed ammonia) leads to the formation of significant quantities of undesirable by-products (chlorovinyl, CO). The use of other known catalysts is also associated with the formation of undesirable by-products, in addition, they undergo severe deactivation in these conditions.
Пример 2Example 2
Утилизации в аналогичных условиях подвергаются хлорбензол и бутилхлорид. При температурах 400°С достигается их полная конверсия в хлористый водород, пары воды и углекислый газ. Образования других продуктов окисления, а также дезактивации катализатора не обнаружено.Chlorobenzene and butyl chloride are disposed of under similar conditions. At temperatures of 400 ° C, their complete conversion to hydrogen chloride, water vapor and carbon dioxide is achieved. The formation of other oxidation products, as well as catalyst deactivation, was not detected.
Пример 3Example 3
Проводят утилизацию дихлорэтана, хлорбензола или бутилхлорида, как в примере 1, но пары указанных соединений смешивают с воздухом, содержащим 3,1% паров воды, после чего пропускают через слой стеклотканного катализатора. Во всем указанном диапазоне введение паров воды не приводит к изменению активности катализатора и состава образующихся продуктов реакции.Dichloroethane, chlorobenzene or butyl chloride is recycled, as in Example 1, but the vapors of these compounds are mixed with air containing 3.1% water vapor, and then passed through a layer of fiberglass catalyst. Throughout the specified range, the introduction of water vapor does not lead to a change in the activity of the catalyst and the composition of the resulting reaction products.
Пример 4Example 4
То же, что и в примере 1, но используют катализатор, в котором стекловолокна структурированы в виде нетканого прессованного войлока. Достигается результаты, аналогичные описанным.The same as in example 1, but using a catalyst in which the glass fibers are structured in the form of a non-woven pressed felt. Results similar to those described are achieved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003138288/04A RU2252208C1 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Method for utilization of chlorine-containing waste |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003138288/04A RU2252208C1 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Method for utilization of chlorine-containing waste |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2252208C1 true RU2252208C1 (en) | 2005-05-20 |
Family
ID=35820563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003138288/04A RU2252208C1 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Method for utilization of chlorine-containing waste |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2252208C1 (en) |
-
2003
- 2003-12-26 RU RU2003138288/04A patent/RU2252208C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3230427B2 (en) | Catalyst for purifying fumigation exhaust gas and method for purifying fumigation exhaust gas | |
CN109414647B (en) | Method for low-temperature gas cleaning and catalyst used for method | |
CA1075881A (en) | Catalytic oxidation of c2-c4 halogenated hydrocarbons | |
JP2007117911A (en) | Catalyst for decomposing organic chlorine compound and method for removing organic chlorine compound using the same | |
RU2252208C1 (en) | Method for utilization of chlorine-containing waste | |
KR100533877B1 (en) | Catalyst for Removing Aromatic Halogenated Compounds Comprising Dioxin, Carbon Monoxide, and Nitrogen Oxide and Use Thereof | |
CA2344780A1 (en) | Method, catalyst and photocatalyst for the destruction of phosgene | |
Soares et al. | Oxidation of mixtures of ethyl acetate and butyl acetate over cryptomelane and the effect of water vapor | |
RU2292950C1 (en) | Catalytic system for heterogeneous reactions | |
JP3944149B2 (en) | Catalyst for removing aromatic halogen compounds, carbon monoxide and nitrogen oxides including dioxins | |
KR100850060B1 (en) | Method for decomposing chlorine-containing organic compound in exhaust gas and catalyst for use in the method | |
RU39094U1 (en) | CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS | |
RU2257952C1 (en) | Catalytic system for heterogeneous reactions | |
JP3790943B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method | |
KR20020032167A (en) | Catalyst for decomposition of toxic pollutants and producing process thereof | |
KR100515907B1 (en) | Catalyst for removing dioxin and/or nitrogen oxide, and preparation method thereof | |
CN111189056A (en) | Handle heat accumulation burner that contains chlorine volatile organic compounds waste gas | |
KR100428564B1 (en) | W-cr-tio2 catalysts and method for the removal of chlorinated organic compounds | |
RU2250891C1 (en) | Method for production of vinylchloride | |
RU2252915C1 (en) | Method of sulfur dioxide oxidation | |
JPH08963A (en) | Cleaing equipment for organohalogen compound-polluted material | |
JP4426680B2 (en) | Method for decomposing chlorine-containing organic compounds in exhaust gas and catalyst used in the method | |
RU53184U1 (en) | CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS | |
TW202108230A (en) | A method for ozone-assisted dioxin removal | |
RU2488441C1 (en) | Catalyst for oxidative decomposition of organochlorine compounds in gases and method for production thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141227 |