СПОСОБ ОЧИСТКИ АЦЕТИЛЕНА Российский патент 2003 года по МПК B01D53/02 B01J20/02 

Изобретение относится к области производства ацетилена, получаемого мокрым способом, и может быть использовано при очистке ацетилена от примесей, включающих сероводород и фосфины.

Известны способы очистки ацетилена, получаемого мокрым способом (из карбида кальция), от указанных примесей с использованием гератоля [Антонов И. А. , Кузнецов Л.М. Получение ацетилена из карбида кальция. - М.: Химия, 1990, - 112 с.], очистительной массы [RU 2145516 от 20.02.2000] и [Авторское свидетельство SU 806084, кл. B 01 D 53/14, C 10 H 23/00, 23.02.81, Бюл. 7]. Однако высокое гидравлическое сопротивление не позволяет достичь высокой производительности по товарному ацетилену и требует частой замены твердого носителя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки ацетилена с использованием каталитической очистительной массы на основе твердого носителя следующего состава, мас.%:
Хромовой ангидрид - 11-13
Серная кислота - 8,6-10
Иодид калия - 0,01
Твердый носитель и вода - Остальное
[Антонов И. А. , Кузнецов Л. М., Нешумова С.П. Получение ацетилена из карбида кальция. - М.: Химия, 1980. - С.33].

Однако твердые носители окислительных масс после однократного цикла использования, завершающегося при снижении поглотительной способности системы, выгружаются из очистителя и, как твердые отходы, содержащие непрореагировавший Сr VI, герметично укупориваются в металлическую тару и хранятся на территории предприятия.

Технической задачей изобретения является снижение накопления отходов очистительных масс и повышение кратности использования твердого носителя для очистительной массы, используемой в процессе очистки ацетилена от примесей.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки ацетилена, включающем пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, новым является то, что отработанную очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 0,5-2,9
Серная кислота - 3,0-4,0
Фосфаты хрома в пересчете на СrPO₄ - 4,5-6,5
Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7
Сульфаты хрома - 7,0-8,0
Твердый носитель - перлит - Остальное
подвергают промывке в течение 15-20 мин технической водой при постоянном перемешивании при соотношении отработанной очистительной массы и воды за цикл 1:0,7, температуре 85-95^oС и декантации, операции промывки и декантации повторяют трижды, массу сушат, смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс, либо отмытую массу дополнительно обрабатывают растворами окислителей - персульфата аммония или пероксида водорода с концентрацией 5-20 мас. % при температуре кипения окислительного раствора в течение 20-30 мин, а затем сушат и смешивают с 5-15% свежего твердого носителя.

Состав исходной очистительной массы, принятый на многих производствах и использованный при отработке заявляемого способа, следующий:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11-13
Серная кислота - 8,6-10,0
Иодид калия - 0,01
Твердый носитель - перлит и вода - Остальное
Содержание фосфина и сероводорода в генераторном ацетилене-сырце перед очисткой на очистительной массе указанного состава составляет 0,03-0,11 об. %. Содержание остаточных примесей регламентируется ГОСТ 5457-75 и составляет не более 0,01 об.%. Если остаточное содержание примесей превышает указанную норму, очистительную массу немедленно заменяют свежей.

Прототип. Исходную очистительную массу готовят следующим образом: навеску твердого носителя смешивают с рассчитанным количеством (по приведенной выше рецептуре) бихромата калия, затем в смесь добавляют иодид калия и серную кислоту с концентрацией 74 мас.%.

Пример. 29,8 г перлита смешать с 4,8 г бихромата калия, добавить 0,004 г иодида калия, а затем при перемешивании ввести 5,4 г серной кислоты с концентрацией 74 мас.%. Полученной смесью заполнить стеклянную трубку и пропустить генераторный ацетилен до проскока фосфина более указанной нормы. Объем очищенного ацетилена и очищающая активность (термин, принятый в промышленности), характеризующая объем очищенного ацетилена, приходящийся на 1 г очистительной массы, приведены в табл. 2.

После отработки очистительной массы (изменение окраски от желто-оранжевой до темно-зеленой или темно-бурой), ее выгружают из очистителя в регенератор, куда добавляют техническую воду, поддерживая температуру в регенераторе 85-95^oС. В указанном температурном интервале наиболее интенсивно идет процесс растворения растворимых и слаборастворимых соединений, осевших на поверхности твердого носителя. Растворение ведут при соотношении очистительная масса: вода - 1:0,7, при перемешивании. Через 15-20 мин производят декантацию, а затем цикл растворения повторяют еще два раза с целью максимального удаления различных солей с поверхности твердого носителя. Общее соотношение очистительная масса: вода после полной отмывки составляет 1:2. Больший расход технической воды ведет к накоплению сточных вод при том же качестве отмывки; снижение расхода технической воды на промывку не позволяет максимально удалить соли с твердого носителя. Указанная кратность промывки позволяет достичь желаемого результата при минимальном расходе воды и минимальном образовании сточных вод. Сточные воды затем направляются на обезвреживание от Cr VI принятыми на предприятии способами и на нейтрализацию.

После третьего цикла отмывки и декантации твердый носитель сушат и вновь используют для приготовления очистительной массы.

С целью полного удаления труднорастворимых соединений с поверхности и из пор твердого носителя его обрабатывают растворами окислителей, в качестве которых можно использовать персульфат аммония или пероксид водорода с концентрацией 5-20 мас.%. Концентрация окислительного раствора подбирается в зависимости от используемого окислителя и наличия труднорастворимых соединений. Обработку ведут при температуре кипения окислительного раствора, что позволяет перевести труднорастворимые соединения. Сr III в растворимые соединения Cr VI. Продолжительность обработки обусловлена требованиями методики по определению общего Сr в сточных водах.

По окончании обработки окислительными растворами производят декантацию и сушат регенерированный твердый носитель, а затем его смешивают со свежим твердым носителем и обрабатывают окислительным составом, что позволяет значительно снизить расход свежего твердого носителя и накопление токсичных отходов.

Пример 1. 50 г отработанной очистительной массы промывают в течение 20 мин 33 см³ технической воды с температурой 90±5^oС, промывную воду сливают. Операцию повторить трижды. Потери массы носителя - 5%. Регенерированный твердый носитель сушат, добавляют 5 мас.% свежего твердого носителя и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11
Серная кислота - 8,6
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 73
Свежий твердый носитель - 5
Вода - Остальное
Пример 2. По п.1. К отмытому твердому носителю добавляют 100 см³ окислительного раствора с концентрацией персульфата аммония 10-20 мас.% в зависимости от содержания нерастворимых солей на твердом носителе и обрабатывают в течение 30 мин при температуре кипения раствора до полного перевода Сr III в Сr VI (растворения солей). Отделяют регенерированный твердый носитель от раствора и сушат. Потери массы носителя - 8%. К генерированному твердому носителю добавляют 8 мас.% свежего твердого носителя и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 13
Серная кислота - 8,6
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 70
Свежий твердый носитель - 7
Вода - Остальное
Пример 3. По п.1. К отмытому твердому носителю добавляют 100 см³ окислительного раствора с концентрацией пероксида водорода 5-10 мас.% и обрабатывают в течение 30 мин при температуре кипения раствора. Далее по п.2. Потери массы носителя 15 %. К регенерированному твердому носитею добавляют 15 мас.% свежего и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас. %:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11
Серная кислота - 10,0
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 65
Свежий твердый носитель - 12
Вода - Остальное
Физико-химические и технологические показатели каталитической очистительной массы, приготовленной с использованием регенерированного твердого носителя, в сравнении со свежим приведены в табл. 1, сравнительные показатели эффективности очистительной массы по прототипу и очистительных масс, приготовленных с использованием регенерированного твердого носителя - в табл.2.

Кратность использования регенерированного твердого носителя по примеру 1 снижена из-за сокращения активной поверхности за счет оседания нерастворимых солей. Снижение кратности использования регенерированного твердого носителя по примерам 2-3 обусловлено потерей массы из-за истирания при дополнительной обработке окислителями.

Таким образом предлагаемый способ позволяет возвратить регенерированный твердый носитель в производственный цикл и сократить потребление свежего в 3-5 раз. Многократное использование твердого носителя также решает проблему накопления на территории предприятия токсичных отходов. Отходы твердого носителя, образующиеся после многократного использования после указанной в заявляемом решении обработки, могут быть использованы в производстве строительных материалов в качестве легкого наполнителя. Часть твердого носителя (потери при регенерации) уходит со сточными водами и после их нейтрализации служит дополнительными центрами, способствующими осаждению гидроксидов тяжелых металлов из сточных вод.

Изобретение относится к области производства ацетилена мокрым способом и может быть использовано при его очистке от примесей, включая сероводород и фосфины. Способ очистки ацетилена включает пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, затем отработанную массу, имеющую состав, мас.%:
Cr VI в пересчете на CrO₃ - 0,5-2,9
Серная кислота - 3,0-4,0
Фосфаты хрома в пересчете на CrPO₄ - 4,5-6,5
Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7
Сульфаты хрома - 7,0-8,0
Твердый носитель - перлит - Остальное
подвергают промывке, декантации и сушке, после чего смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс. Способ позволяет многократно использовать очистительную массу. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ очистки ацетилена, включающий пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, отличающийся тем, что отработанную массу, имеющую состав, мас. %:
Сr VI в пересчете на СrО₃ - 0,5-2,9
Серная кислота - 3,0-4,0
Фосфаты хрома в пересчете на СrPO₄ - 4,5-6,5
Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7
Сульфаты хрома - 7,0-8,0
Твердый носитель - перлит - Остальное
подвергают промывке в течение 15-20 мин технической водой при постоянном перемешивании при соотношении отработанной очистительной массы и воды за цикл 1: 0,7, температуре 85-95^oС и декантации, операции промывки и декантации повторяют трижды, массу сушат, смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массу дополнительно обрабатывают растворами окислителей - персульфата аммония или пероксида водорода с концентрацией 5-20 мас. % при температуре кипения окислительного раствора в течение 20-30 мин.