СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 1996 года по МПК B01D53/72 B01D53/86 B01D137/00 

Изобретение относится к хемосорбционным способам очистки газов и может быть использовано для обезвреживания выбросов в атмосферу химических, нефтехимических, деревообрабатывающих, машино- строительных производств, предприятий легкой промышленности от легкополимеризующихся загрязняющих веществ (акрилатов, акролеина, стирола, формальдегида и др.).

Известен способ очистки газов от непредельных соединений путем пропускания их через слой катализатора на основе γ-Al₂O₃, содержащего 0,5-3,8% В₂O₃ при 30-100^оC и регенерации катализатора путем окисления сконцентрированного на поверхности гранул катализатора полимера в потоке сухого воздуха при 450^оС [1]
Однако данный способ является достаточно энергоемким и многостадийным.

Известен способ (прототип) очистки газов от непредельных соединений путем пропускания их через слой нагретого катализатора на основе γ-Al₂O₃ с последующей регенерацией его продувкой очищаемым газом при подъеме температуры последнего до 500-600^оС в течение времени, не превышающего 2 мин [2]
При проведении процесса очистки по этому способу поток газа, содержащего непредельные соединения, пропускают через слой гранулированного катализатора при температуре последнего 20-300^оС. При этом катализатор выполняет функции адсорбента. После насыщения адсорбента-катализатора загрязняющим веществом, то есть появления за слоем его в потоке газа проскоковой концентрации загрязняющего вещества, соответствующей значению эффективности очистки 90% температуру слоя катализатора повышают до 500-600^оС, не прекращая пропускания потока газа. При этом в течение не более 2 мин происходит интенсивное окисление образовавшегося при адсорбции на поверхности катализатора полимера и эффективная регенерация катализатора.

Однако данный способ является достаточно энергоемким, что вызвано необходимостью подъема температуры катализатора при его регенерации до 500-600^оС, а при адсорбции выше 100^оС.

Изобретение направлено на создание способа очистки газов, обеспечивающего более низкие энергозатраты.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что поток газа пропускают через слой катализатора, в качестве которого используют силикагель, импрегнированный триоксидом хрома и серной кислотой в соотношении (1,0-1,5):1,0, а регенерацию проводят при температуре в слое силикагеля 160-200^оС в течение 10-15 мин.

При пропускании потока газа через слой силикагеля, содержащего триоксид хрома и серную кислоту, при обычных значениях температур, характерных для выбросов в атмосферу (15-50^оС), происходит сложный процесс, включающий стадии физической адсорбции, частичного окисления адсорбированного компонента и его полимеризации. По сравнению с известным в предлагаемом способе полимеризация протекает со значительно меньшей скоростью, что существенно способствует увеличению адсорбционной активности силикагеля, увеличению продолжительности работы его до регенерации и сокращению тем самым частоты регенерации катализатора.

После насыщения катализатора загрязняющим веществом температуру слоя катализатора повышают до 160-200^оС, не прекращая пропускания потока газа. При этом происходит регенерация катализатора: в течение 10-15 мин в зависимости от концентрации загрязняющего вещества в газе происходит окисление продуктов адсорбции и полимеризации, а также продуктов восстановления триоксида хрома и серной кислоты.

Присутствие в силикагеле триоксида хрома и серной кислоты, а также воды, сорбирующейся при невысоких температурах адсорбции из газов, создает благоприятные условия для окисления адсорбированных загрязняющих веществ при более низких по сравнению с известным способом значениях температуры 160-200^оС; возможно, что проведение регенерации при таких значениях температур способствует модифицированию поверхности силикагеля.

Таким образом, применение катализатора на основе силикагеля, содержащего триоксид хрома и серную кислоту, способствует повышению адсорбционной активности катализатора и обеспечению эффективной регенерации при невысоких значениях температур.

П р и м е р. Газ (воздух), содержащий бутилакрилат с концентрацией 900 мг/м³ (или стирол с концентрацией 840 мг/м³), пропускают с объемной скоростью 18 л/ч через слой катализатора-силикагеля КСМ, предварительно пропитанного 10%-ным сернокислотным раствором триоксида хрома (при различном соотношении триоксида хрома и серной кислоты) и термически обработанного, объемом 0,25 см³. При снижении степени очистки воздуха до 90% катализатор регенерирует путем повышения температуры до 160-200^оС. Результаты опытов приведены в табл. 1 и 2. В табл. 2 приведены также условия и результаты сравнительных опытов по предлагаемому и известному способам.

Из табл. 1 видно, что наилучшие результаты по очистке воздуха предлагаемым способом достигается при соотношении СrO₃:H₂SO₄ (1,0-1,5):1,0. При меньших значениях концентрации триоксида хрома снижается окислительная активность катализатора, при больших его адсорбционная активность.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый способ позволяет значительно увеличить продолжительность работы катализатора и сократить тем самым число его регенераций, которые проводятся при меньших по сравнению с известным решением величинах температур. Применение температур регенерации выше 200^оС способствует плавлению триоксида хрома или превращению его в менее активный СrO₃; при температурах, меньших 160^оС, снижается эффективность регенерации катализатора и увеличивается ее продолжительность. Продолжительность регенерации катализатора зависит также от концентрации загрязняющего вещества: с уменьшением концентрации вещества продолжительность регенерации снижается. Для реальных концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах продолжительность регенерации катализатора не превышает 15 мин.

Из табл. 2 следует, что для реализации предлагаемого способа требуются меньшие затраты энергии по сравнению с прототипом.

Сущность изобретения: поток газов, содержащий непредельные органические соединения, пропускают через слой катализатора-силикагеля, импрегнированного смесью триоксида хрома и серной кислоты, взятых в соотношении (1,0 - 1,5) : 1,0 соответственно. Регенерацию катализатора ведут продувкой очищаемым потоком газов при температуре в слое катализатора 160 - 200^oС в течение 10 - 15 мин. 2 табл.

Способ очистки газов от непредельных органических соединений, включающий пропускание потока газов через слой катализатора с последующей его регенерацией продувкой очищаемого потока при нагревании, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют силикагель, импрегнированный смесью триоксида хрома и серной кислоты, взятых в соотношении 1,0 1,5 1,0 соответственно, а регенерацию ведут при температуре в слое катализатора 160 - 200^oС в течение 10 15 мин.