СПОСОБ ОЧИСТКИ АБГАЗОВ ОКИСЛЕНИЯ КУМОЛА Российский патент 1999 года по МПК B01D53/04 B01D53/44 

Изобретение относится к способу очистки газов от растворителей, а именно к очистке абгазов окисления кумола в технологии получения фенола - ацетона кумольным методом.

В процессе окисления кумола кислородом воздуха 1 м³ отходящего абгаза содержит 4,5-5 г кумола и до 5 мг органических кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой). При мощности фенольного производства в России около 400 тысяч тонн в год с абгазами уносится более 2500 тонн в год кумола.

В промышленности используются два метода очистки абгазов: термокаталитический [1] и адсорбционный. Недостатком термокаталитического дожига является возможность выброса в атмосферу продуктов неполного сгорания, а также проблема рекуперации тепла для производств большой мощности. Наиболее широко используется метод очистки абгазов от органических соединений в адсорберах, заполненных активированным углем [2, прототип].

Воздух, содержащий пары кумола пропускают через адсорбент до тех пор, пока происходит поглощение органических соединений. Десорбция органического растворителя осуществляется обработкой адсорбента острым паром с последующей осушкой инертным газом, после чего цикл адсорбции повторяется. Недостатком данного метода является низкая механическая прочность гранул активированного угля и, как следствие, непродолжительный срок службы. Кроме того, присутствие органических кислот резко уменьшает адсорбционную емкость угля, а его сушка при активации требует использования инертного газа вследствие его горючести.

Целью настоящего изобретения является нахождение способа очистки абгазов от органических соединений адсорбентом с достаточно высокой сорбционной емкостью и повышенным сроком службы.

Поставленная цель достигается применением в качестве адсорбента промышленных цеолитсодержащих катализаторов каталитического крекинга, типа ЦЕОКАР - 2 [3] или Цеокар-ЗФЗ [4]. Промышленные катализаторы типа Цеокар - это бифункциональные алюмосиликатные цеолитсодержащие катализаторы крекинга нефтяных фракций с редкоземельными элементами и платиной. Оказалось, что указанные катализаторы в качестве адсорбентов имеют адсорбционную емкость, сравнимую с активными углями, слабо зависящую от примесей органических кислот. Адсорбент имеет высокую механическую прочность, не теряет своих свойств при многократных циклах адсорбции - десорбции, расчетный срок службы адсорбента не менее трех лет.

Процесс очистки абгазов окисления проводится следующим образом.

Воздух, содержащий пары кумола, пропускают через слой адсорбента, в качестве которого используют промышленный цеолитсодержащий катализатор крекинга - Цеокар-2 (Цеокар-ЗФЗ) до полного насыщения адсорбента при температуре 10-40^oC. Десорбцию адсорбированного кумола проводят десятикратным по отношению к адсорбированному кумолу количеством водяного пара, а сушку адсорбента - пропусканием воздуха при температуре 120-150^oC.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Воздух, насыщенный парами кумола, при 40^oC пропускали через адсорбер, содержащий 100 г промышленного катализатора каталитического крекинга ЦЕОКАР - 2, со скоростью 25 л/час. Воздух анализировался до входа в адсорбер и после выхода из адсорбера один раз в час газохроматографическим методом. Содержание кумола в воздухе до адсорбера составляло 8,8 мг/л. Время до проскока кумола через адсорбер составило 164 часа, адсорбционная емкость адсорбента - 0,47 г кумола на 1 г адсорбента. Десорбцию адсорбированного кумола проводили десятикратным количеством пара (470 г). Сушку адсорбента проводили при температуре 120^oC.

Пример 2.

Опыт проводился так же, как в примере 1, но воздух насыщен парами муравьиной кислоты. Количество муравьиной кислоты 38,8 мг/л. Время до проскока составило 67 часов. Адсорбционная емкость - 0,53 г муравьиной кислоты на 1 г адсорбента
Пример 3.

Опыт проводился так же, как в примере 1, но воздух насыщен парами кумола и муравьиной кислоты. Количество кумола - 8,8 мг/л, количество муравьиной кислоты - 0,04 мг/л. Время до проскока составило 164 часа. Адсорбционная емкость по кумолу - 0,47. До проскока в ловушке не обнаружено следов кумола и муравьиной кислоты.

Пример 4.

Опыт проводился так же, как в примере 3, но объемная скорость равнялась 50 л/ч. Время до проскока составило 82 часа. Адсорбционная емкость - 0,47 по кумолу. До проскока в ловушке не обнаружено следов кумола и муравьиной кислоты
Пример 5.

Адсорбент после опыта 3 подвергался десорбции. Через адсорбент пропускался пар в десятикратном количестве по отношению к адсорбционному кумолу при температуре 100^oC и осушался пропусканием нагретого воздуха с температурой 140^oC. Кумол и муравьиная кислота десорбировались полностью.

Пример 6 (иллюстрирует продолжительность работы адсорбента без изменения адсорбционной емкости).

Было проведено 300 циклов адсорбции и десорбции. Адсорбционная емкость по кумолу не изменилась.

Пример 7 (сравнительный по прототипу).

Опыт проводился так же, как в примере 1, но в качестве адсорбента использовался активированный уголь. Время до проскока составило 185 часов. Адсорбционная емкость - 0,53.

Пример 8 (сравнительный по прототипу).

Опыт проводился также, как в примере 3, но в качестве адсорбента использовался активированный уголь. Время до проскока составило 184 часа. Адсорбционная емкость - 0,525.

Пример 9 (сравнительный по прототипу).

Опыт проводился так же, как в примере 6. Уголь раскрошился после 205 циклов и адсорбционная емкость уменьшилась до значения 0,43.

Пример 10 (сравнительный, выход за верхний предел по муравьиной кислоте).

Опыт проводился так же, как в примере 3, но количество муравьиной кислоты - 0,1 мг/л. Время до проскока составило 160,5 часов. Адсорбционная емкость - 0,46 по кумолу.

Источники информации
1. Справочник нефтехимика. - Л.:Химия, 1986, с. 566.

2. Е. Н. Серпионова. Промышленная адсорбция газов и паров: - М.: Высшая школа, 1969, с. 48.

3. ТУ на ЦЕОКАР -2. ТУ 38-02-337.

4. ТУ на ЦЕОКАР - ЗФЗ, ТУ 38, 1011114-87.

Может быть использовано для очистки абгазов окисления кумола в технологии получения фенола - ацетона кумольным методом. Абгазы окисления кумола пропускают через слой адсорбента, обрабатывают отработанный адсорбент острым паром и сушат воздухом, причем пропусканию подвергают образующиеся в процессе окисления кумола абгазы при температуре 10 - 40^oC, в качестве адсорбентов используют промышленный цеолитсодержащий катализатор каталитического крекинга типа Цеокар, обработку ведут десятикратным по отношению к адсорбированному кумолу количеством водяного пара, а сушку - пропусканием воздуха при температуре 120 - 150^oC. Изобретение позволяет очищать абгазы адсорбентом с достаточно высокой сорбционной емкостью и повышенным сроком службы.

Способ очистки абгазов окисления кумола, включающий пропускание абгазов через слой адсорбента, обработку отработанного адсорбента острым паром и его сушку воздухом, отличающийся тем, что пропусканию подвергают образующиеся в процессе окисления кумола абгазы при температуры 10 - 40^oC, в качестве адсорбентов используют промышленный цеолитсодержащий катализатор каталитического крекинга типа Цеокар, обработку ведут десятикратным по отношению к адсорбированному кумолу количеством водяного пара, а сушку - пропусканием воздуха при температуре 120 - 150^oC.