SK285937B6 - Spôsob spätného získavania alebo odlučovania oxyfluoridov síry zo zmesí plynov - Google Patents

Abstract

Vynález sa týka spôsobu spätného získavania aleboodlučovania oxyfluoridov síry zo zmesí plynov, pričom zmes plynov sa vedie aspoň cez jeden adsorpčný stupeň alebo membránový stupeň obsahujúci alebo pozostávajúci zo zeolitov s modulom > 10. Oxyfluoridy síry fixované na adsorpčnom činidle môžu byť po desorpcii k dispozícii na ďalšie využitie. Oxyfluoridy síry, ktoré prešli membránou, sa môžu priamo opätovne použiť.

Description

Vynález sa týka spôsobu spätného získavania alebo odlučovania oxyfluoridov síry zo zmesí plynov, predovšetkým spätného získavania fluoridu sulfurylu (SO₂F₂) alebo fluoridu tionylu (SOF₂), zo vzduchu alebo z odpadového vzduchu, ktorý jc nimi kontaminovaný.

Doterajší stav techniky

V spise DE 197 08 669 je opísaný spôsob zavádzania plynného prostriedku a plynulým odvádzaním spracovanej atmosféry, pričom plynný prostriedok sa môže odlučovať napríklad v adsorbéri a po desorpcii je opäť použiteľný. Ako adsorpčný prostriedok môžu byť použité častice uhlíka alebo častice hliníka, a ako plynný prostriedok sa môže použiť, okrem iných, fluorid sulfurylu. Fluorid sulfurylu sa môže používať a používa sa ako prostriedok na boj proti škodcom. Pomocou fluoridu sulfurylu (SO₂F₂) sa môže napríklad bojovať proti škodcom (červotoč, huby) v čerstvom dreve alebo v dreve použitom na stavbe, v skladoch alebo mlynoch (piliar - Calandra granaria) alebo proti škodcom v textíliách. Používa sa pritom samotný SO₂F₂ alebo v kombinácii s ďalšími známymi prostriedkami na boj proti škodcom. Po ukončení zavádzania plynu sa SO₂F₂ zvyčajne tepelne rozloží alebo sa rozruší lúhom. Sekundárne produkty ktoré pritom vznikajú, sa môžu často likvidovať len na špeciálnych skládkach odpadu. Žiaduce je pripraviť také zmesi, aby sa dosiahlo opätovné použitie oxyfluoridov síry.

Podstata vynálezu

Úlohou tohto vynálezu je pripraviť spôsob odlučovania zmesí plynov, pri ktorom by sa do atmosféry nedostali takmer žiadne čiastočky zmesí plynov, škodlivé pre okolité prostredie, a pri ktorom by sa odlúčené zložky mohli opätovne použiť. Preto by nemali vznikať žiadne sekundárne produkty, ktoré by sa museli likvidovať.

Zmesi plynov s obsahom oxyfluoridov síry na spätné získavanie oxyfluoridov síry podľa vynálezu prichádzajú do styku s adsorpčnými činidlami alebo membránami a odlúčené oxyfluoridy síry sa podľa potreby, pripadne po desorpcii, opäť použijú. Vzduch ohriaty oxyfluoridom síry alebo vzduch uvoľnený zo zmesi plynov sa môže bez rozmýšľania vypúšťať do atmosféry. Pod pojmom oxyfluoridy síry sa v zmysle vynálezu chápe SO₂F₂, SOF₄, SOF₂. Odlučovať sa môžu zmesi plynov s obsahom oxyfluoridov síry od 5.10⁴ % (5 ppmv), resp. 20 mg/m³.

Zmes plynov podľa vynálezu prechádza aspoň jedným adsorpčným stupňom, ktorý obsahuje alebo pozostáva zo zeolitov, ktoré majú pomer SiO₂/Al₂O₃ s takzvaným modulom > 10, prednostne > 100, veľkosť častíc > 1 mm, prednostne > 2 mm, a priemer pórov 0,4 až 0,7 nm, prednostne 0,5 až 0,65 nm, pričom veľkosť častíc platí pre zeolit, ktorý sa používa ako adsorpčné činidlo. Vhodné sú odaluminiované zeolity, pri ktorých bol AI₂O₃ v mriežke nahradený SiO₂, čím sa zvýši modul. Súčasne sa tým oslabia poláme sily a tým sa zvýši hydrofóbia zeolitu (W. Otten a kol., Chem, Ing. Tech. 64 (1992), č. 10, str. 915 až 925).

Zámerom vynálezu je použiť jednak zeolity, tak aj voľne sypanú filtračnú náplň v adsorpčných stĺpcoch alebo ako membránu, pričom kombinácia adsorpčného stupňa a membránového stupňa je tak isto zámerom vynálezu.

Adsorpcia sa uskutočňuje pri tlaku maximálne 15 kp.cm ² (15atm.), pri 21 °C.

V jednom príklade uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa realizuje boj proti škodcom v uzatvorených skriniach alebo priestoroch. Atmosféra skríň alebo priestor s obsahom SO₂F₂, ktorá je k dispozícii ako zmes plynov (0,05 až 10 % hmotn. SO₂F₂), sa po ukončení zavádzania plynového prostriedku odvádza zo skríň alebo priestorov a na spätné získanie SO₂F₂ prichádza do styku s adsorpčnými činidlami alebo membránami. Vzduch ohriaty na SO₂F₂ zo zmesi plynov sa potom môže vypúšťať do atmosféry.

V inom príklade uskutočnenia sa zmes plynov vedie cez dva alebo niekoľko adsorpčných stupňov alebo membránových stupňov.

Adsorbovaný oxyfluorid síry sa môže desorbovať a opätovne používať zvýšením teploty alebo znížením tlaku sorpčného prostriedku.

Regenerovanie adsorpčných činidiel (desorpcia) sa uskutočňuje známym spôsobom privádzaním tepla alebo znížením tlaku.

Desorpcia sa uskutočňuje pri rozsahu teplôt od 20 do 300 °C, prednostne pri teplote > 100 °C. Priaznivo sa osvedčila desorpcia prebiehajúca pri zníženom tlaku. V jednom príklade uskutočnenia na desorpciu po ohriatí pôsobí absorpčný stĺpec s technickým vákuom hodnoty až 10’³ barov.

Ak zmes plynov obsahuje nečistoty, môže sa pred adsorpciou vykonať čistenie napríklad filtráciou, alebo sa adsorpcia vykoná inými absorpčnými činidlami. Rovnako zámerom vynálezu je najskôr sa zbaviť vody v zmesi plynov, napríklad sušením vhodným sušiacim prostriedkom, a potom sa táto zmes plynov môže viesť cez adsorbér, resp. cez membránu.

Zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu obsahuje aspoň jeden adsorbér s filtračnou náplňou zeolitu s modulom > 10, prednostne > 100, s veľkosťou častíc > 1 mm, prednostne > 2 mm, a s priemerom pórov 0,4 až 0,7 nm, prednostne 0,5 až 0,65 nm, alebo aspoň jednou membránou, obsahujúcou zeolit s modulom 10, prednostne 100, a s priemerom pórov 0,4 až 0,7 nm, prednostne 0,5 až 0,65 nm. Pred adsorberom resp. membránou je zaradený kompresor. Zariadenie obsahuje aspoň jedno prívodné potrubie na zmes plynov, jedno potrubie na odvedenie plynov do atmosféry a rovnako aj meracie, regulačné a kontrolné zariadenie.

Pri prednostnom príklade uskutočnenia sa osvedčilo ako výhodné používať aspoň dva adsorpčné stupne, ktoré môžu tiež obsahovať niekoľko adsorpčných stĺpcov, a pokiaľ sú zapojené paralelne, umožňujú plynulý pracovný chod. Pomocou vhodných regulačných a riadiacich zariadení je zaručená vzájomná prevádzka adsorpcie a desorpcie.

V jednom príklade uskutočnenia podľa vynálezu sa privádza zmes plynov na odlučovanie prívodným potrubím do adsorpčného stupňa pomocou čerpadla alebo kompresoru.

Počet a kapacita adsorbérov sa riadi podľa toho, či má byť spracovávaný plyn s vysokým alebo nízkym obsahom oxyfluoridov síry. Kapacita adsorbéru sa môže napríklad zvýšiť zväčšením adsorpčného objemu jednotlivých adsorpčných stĺpcov alebo počtom adsorpčných stĺpcov.

Pokým sa ochudobnený plyn vypustí do atmosféry, analyzuje sa a kontroluje sa zloženie plynov pomocou kontrolného zariadenia, prednostne pomocou infračerveného analytického zariadenia.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude podrobnejšie vysvetlený pomocou výkresu, kde na jedinom obr. 1 je schematicky znázornené zaria2 denie s paralelne zapojenými adsorpčnými stupňami, práve s dvomi adsorpčnými stĺpcami, zapojenými v rade.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Toto zariadenie je veľmi kompaktné a je vhodné napríklad na inštaláciu na ložnú plochu nákladného vozidla. Z dôvodu zjednodušenia nie sú kompresory pred obidvomi adsorpčnými stĺpcami. Z takého istého dôvodu nie sú vyznačené vykurovacie zariadenia, vákuové čerpadlá, meracie a regulačné zariadenia.

Adsorpčné stĺpce sú naplnené voľne sypanou filtračnou náplňou.

Zariadenie je zapojené tak, že v plynulej prevádzke je jedna adsorpčná linka v stave adsorpocie a druhá adsorpčná linka sa regeneruje.

Zmes plynov pod tlakom max. 20 barov (abs.) sa privádza potrubím A do adsorbéra 1. Potrubím B sa privádza zmes plynov, ktorá opúšťa adsorbér 1, do adsorbéra 2. Skôr než sa do atmosféry vypustí zmes, ktorá vychádza z adsorbéra 2 a ktorá neobsahuje žiadne alebo len nevýznamné množstvo oxyfluoridy síry, analyzuje sa a kontroluje sa zloženie plynu v kontrolnom zariadení AE, prednostne v infračervenom analytickom zariadení.

Súčasne sa regeneruje adsorbér 3 a 4, ktoré sú spojené pomocou potrubia D, t. j. adsorbovaná zmes sa desorbuje.

Desorpcia sa realizuje zmenou tlaku a teploty tak, že sa adsorpčné stĺpce ohrievajú, resp. sa pomocou vákuového čerpadla mení tlak v adsorpčných stĺpcoch.

Desorbovaná zmes, značne obohatená oxyfluoridom síry, sa uskladňuje v zásobnej nádrži a je k dispozícii na ďalšie využitie.

V inom príklade uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu prechádza odlučovaný plyn kombinovaným usporiadaním membránového odlučovacieho stupňa a adsorpčného odlučovacieho stupňa.

Tlak na vstupnej strane membrány je zvyčajne vyšší než okolitý tlak. Pred membránou je umiestnené čerpadlo alebo kompresor. Odlučovaná zmes je podávaná pod tlakom až do 20 bar. Zvyšok so zvýšeným obsahom oxyfluoridu síry, ktorý odchádza z membránového stupňa, prichádza do zbernej nádrže a môže sa napríklad ihneď po skvapalnení znovu použiť.

Produkt filtrácie sa privádza na ďalšie odlučovanie aspoň do jedného adsorbéra. Produkt filtrácie sa prípadne môže pred vstupom do adsorbéra stlačiť.

Ďalšou možnosťou je, že zvyšok z prvého membránového stupňa sa zavedie do druhého membránového stupňa. Produkt filtrácie z tohto druhého membránového stupňa sa opäť môže priviesť do prvého membránového stupňa alebo do ďalších zaradených adsorpčných stupňov.

Membrána môže mať zaužívaný tvar. Materiál membrány môže obsahovať alebo pozostávať zo zeolitu s modulom > 10, prednostne > 100, a s priemerom pórov 0,4 až 0,7 nm, prednostne 0,5 až 0,65 nm.

Zariadenie môže byť tiež v mobilnej forme, napríklad na ložnej ploche nákladného vozidla, takže zariadenie podľa vynálezu môže byť k dispozícii priamo na požadovanom mieste.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález bude bližšie vysvetlený pomocou nasledujúcich príkladov bez toho, aby bol obmedzený jeho rozsah.

Pre uvedené príklady boli ako adsorpčné činidlá použité v tabuľke uvedené zeolity:

Č.	Obchodná značka	Typ	Modul	Veľkosť častíc	Priemer pórov 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 DAZF20	Pen tasil MF	> 1000	2 mm	0,6
3	Sicolith	4AGranulat	2	1 -2 mm	0,4
4	Grace 522	A	2,6	1,6 - 205 mm	0,5

Príklad 1

Zmes SO-Fj/N? s 2,47 % objemom SO₂F₂ sa privádzala cez adsorbér, ktorý obsahoval filtračnú náplň 320 g adsorpčného činidla.

Ako adsorpčné činidlo sa použil Zeocat PZ-2/400, výrobca Chemie, Uetikon GmBH, Uetikon, Švajčiarsko.

Zmes sa privádzala 54 minút s rýchlosťou prietoku 3,13 1/min. cez adsorpčné činidlo, až sa dosiahla maximálna koncentrácia emisií s obsahom SO₂F₂ 20.10⁴ %. Rozdielovým vážením bol zistený adsorpčný výkon.

Výsledok: Adsorbovaných bolo 23,28 g plynu, z toho 18,78 g SO₂F₂.

Príklad 2

Zmes SO₂F₂/N₂ s 2,47 % objemom SO₂F₂ sa privádzala cez adsorbér, ktorý obsahoval filtračnú náplň 360 g adsorpčného činidla.

Ako adsorpčné činidlo sa použil Wessalith DAZ F 20 výrobca Degussa AG.

Zmes sa privádzala 44 minút s rýchlosťou prietoku 3,63 1/min. cez adsorpčné činidlo, až sa dosiahla maximálna koncentrácia emisií s obsahom SO₂F₂ 147.10'⁴ %. Rozdielovým vážením bol zistený adsorpčný výkon. Výsledok: Adsorbovaných bolo 23,4 g plynu, z toho 17,73 g SO₂F₂.

Príklad 3 (Porovnávací príklad)

Analogická skúška podľa príkladu 1. Ako adsorpčné činidlo sa použil Sicolith 400, výrobca Solvay.

Výsledok: Nebolo adsorbované žiadne merateľné množstvo plynu.

Príklad 4 (Porovnávací príklad)

Analogická skúška podľa príkladu 2. Ako adsorpčné činidlo sa použil Grace 522, výrobca W. R. Grace, Nd. Worms.

Výsledok: Nebolo adsorbované žiadne merateľné množstvo plynu.

Výsledky ukazujú, že so zeolitmi, ktoré nezodpovedajú vynálezcovským výberovým kritériám, pokiaľ ide o modul, veľkosť častíc a priemer pórov, nie je možná žiadna adsorpcia SO₂F₂.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob spätného získavania alebo odlučovania oxyfluoridov síry zo zmesí plynov, pričom zmes plynov sa vedie cez adsorpčné činidlá alebo membrány, vyznačujúci sa tým, že zmes plynov sa vedie aspoň cez jeden adsorpčný stupeň alebo membránový stupeň, obsahujúci alebo pozostávajúci zo zeolitov, s modulom > 10 a s priemerom pórov 0,4 až 0,7 nm, pričom odlúčené oxyfluoridy síry, prípadne po desorpcii alebo priamo, sú k dispozícii na ďalšie využitie.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa ako adsorpčné činidlo používa zeolit s modulom > 10, veľkosťou častíc > 1 mm a s priemerom pórov 0,4 až 0,7 nm.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa ako adsorpčné činidlo používa zeolit s modulom > 100, veľkosťou častíc > 2 mm a s priemerom pórov 0,5 až 0,65 nm.
4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že membrána obsahuje alebo pozostáva zo zeolitov s modulom > 100 a s priemerom pórov 0,5 až 0,65 nm.
5. 5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že adsorpcia sa uskutočňuje pri tlaku maximálne 20 kp.cm ³ (20 atm.), pri 21 °C.
6. 6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, žc sa používa zmes oxyfluoridov síry a vzduchu s obsahom oxyfluoridov síry aspoň od 5.10'⁴ % (5 ppmv), resp. 20 mg/m³.
7. 7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa používajú dva alebo viacero adsorpčných alebo membránových stupňov.
8. 8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxyfluoridy síry sa desorbujú zvýšením teploty alebo znížením tlaku sorpčného prostriedku.
9. 9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že sa desorpcia uskutočňuje v rozsahu teplôt od 20 do 300 °C, prednostne pri teplote > 100 °C.
10. 10. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že sa desorpcia uskutočňuje pri tlaku až 10’³ barov.
11. 11. Spôsob podľa nárokov lažlO, vyznačujúci sa tým, že sa môže uskutočňovať na mobilnom zariadení.