СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ ОТРАБОТАННОГО КАТАЛИЗАТОРА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА Российский патент 2008 года по МПК C22B43/00 C22B7/00 

Описание патента на изобретение RU2320737C1

Изобретение относится к способам утилизации отработанного ртутьсодержащего катализатора гидрохлорирования ацетилена, конкретно извлечению из него ртути с целью уничтожения токсичного отработанного катализатора и повторного использования выделенной ртути. Оно может найти применение в химической промышленности, а также в экологических процессах переработки и утилизации твердых горючих отходов, содержащих ртуть и ее соединения.

Известен способ извлечения ртути из отработанного активного угля, включающий ее катодное осаждение на электроде, при этом в качестве катода используют отработанный активный уголь, содержащий хлориды ртути, в качестве аналита и каталита используют 0,1 N раствор NaOH и затем активный уголь-катод с выделившейся на его поверхности ртутью подвергают термической обработке до выделения чистой ртути (Пат. РФ №2113547, С25С 1/16, бюл. №17, 1998 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность аппаратурного оформления, включающего применение электродов и выпрямителя электрического тока.

Известен способ выделения хлорида ртути из катализатора гидрохлорирования ацетилена, заключающийся в обработке катализатора 20-30% растворами хлоридов щелочных металлов или аммония при температуре 90-95°С в течение 4-8 часов, после чего продукты реакции подкисляют 1-5% соляной кислотой. Извлеченный хлорид ртути выделяют из раствора путем осаждения в виде оксида с помощью концентрированного раствора гидроксида щелочных металлов или NH4ОН (Пат. СРР №55964, Кл. С07С 9/00, 1973).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность и длительность способа, что приводит к снижению экономических показателей при его реализации.

Известен способ удаления токсичных металлов (в том числе ртути) из твердых отходов нагревом до 1200-1500°С в восстановительной атмосфере с остеклованием твердого отхода с целью его захоронения или использования в отраслях промышленности. Токсичные металлы (ртуть) при этом количественно отгоняются и улавливаются при охлаждении газов в соответствующих коллекторах (Пат. США №6136063, кл. С22В 9/02, 2000).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность и энергоемкость нагревания твердых отходов, содержащих ртуть, до 1200-1500°С с остеклованием твердого отхода, а также необходимость проведения процесса в восстановительной атмосфере.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является процесс извлечения ртути из отработанного катализатора (сулема на активном угле), который проводится путем сжигания активного угля с подачей определенного количества кислорода или воздуха, последующего охлаждения продуктов сгорания для конденсации металлической ртути, а непрореагировавшие хлориды ртути восстанавливаются до металла введением специального восстанавливающего агента (Пат. США №3537843, кл. С22B 43/00, 5/16; В01kJ 11/04, 1970).

К причине, препятствующей достижению заданного технического результата, следует отнести его многостадийность и применение специальных восстанавливающих агентов для перевода парообразных хлоридов ртути в металлическую ртуть.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение стоимости извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена (активного угля с нанесенной сулемой).

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение технологии и увеличение выхода ртути из гранул отработанного катализатора путем их сжигания.

Поставленный технический результат достигается тем, что сжигание отработанного катализатора ведется с подачей воздуха с добавлением водяных паров в количестве 3-8 мас.%.

Получение винилхлорида из ацетилена и хлористого водорода идет при температуре ˜180°С в присутствии катализатора - сулемы, нанесенной на активный уголь в количестве 10-13 мас.%. При этом реализуется реакция:

По мере работы катализатор снижает свою активность из-за частичного восстановления и уноса активного компонента. Катализатор считается отработанным и подлежит замене при достижении остаточного содержания сулемы 2-4 мас.%.

Состав отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена приведен в таблице 1.

Таблица 1Усредненный состав отработанного катализатораКомпонентмас.%Активный уголь88,5Ртуть и хлорид ртути2,0Хлористый водород6,5Вода3,0

Отработанный катализатор представляет собой твердый токсичный отход производства и подлежит утилизации.

Утилизация отработанного катализатора проводилась путем сжигания углеродного носителя с одновременным испарением ртути и восстановлением остаточной сулемы до металлической ртути. При этом реализуются следующие реакции:

С+O2→СО+СО2

HgCl2+СО→Hg+COCl2

Hg2Cl2+СО→2Hg+COCl2

Далее продукты сгорания охлаждаются для конденсации металлической ртути. Неконденсированные газообразные продукты сгорания, а также хлористый водород, присутствующий в отработанном катализаторе, направляется на нейтрализацию в барботажную колонну с раствором щелочи и после финишной очистки на активном угле сбрасывается в атмосферу.

Реакции нейтрализации:

COCl2+4NaOH→Na2CO3+2NaCl+2H2O

HCl+NaOH→NaCl+H2O

CO2+NaOH→NaHCO3

CO+NaOH→Na(HCOO)

При добавлении в воздух, подаваемый на сжигание, паров воды процесс дополняется следующей реакцией:

С+Н2О→СО+Н2

Получаемые дополнительно Н2 и СО являются газами с ярко выраженными восстановительными свойствами и их присутствие в продуктах сгорания ускоряет процесс восстановления ртути из ее хлоридов.

HgC2+H→Hg+2HCl

Hg2Cl22→2Hg+2НСl

Таким образом, при увлажнении воздуха, подаваемого на сжигание, происходит образование газов с восстановительными свойствами и выход металлической ртути при сжигании отработанного катализатора возрастает.

Опыты проводились на стендовой установке, схема которой представлена чертеже.

Установка состоит из увлажнителя воздуха (1), реактора (2), конденсатора (3), сборника ртути (4), колонны щелочной отмывки (5) и угольного адсорбера (6).

Реактор (шахтная печь) - вертикальный цилиндрический аппарат периодического действия выполнен из жаропрочной стали. Реактор снабжен колосниковой решеткой и устройством для розжига. В реактор через питающий бункер засыпается отработанный катализатор в количестве 20 дм3. Через устройство для розжига отработанный катализатор поджигается. Продукты сгорания охлаждаются в холодильнике (3), металлическая ртуть собирается в сборнике (4), отходящие газы нейтрализуются раствором щелочи в колонне (5) и поступают на санитарный адсорбер (6), заполненный активным углем, затем сбрасываются в атмосферу. Отработанный активный уголь из адсорбера (6) подлежит сжиганию вместе с отработанным катализатором.

Воздух, подаваемый на сжигание, увлажняется в увлажнителе (1), представляющем из себя вертикальный барботажный аппарат с регулируемым нагревом. Количество водяных паров в выходящем воздухе определяется по температуре воды, залитой в аппарат.

Конструкцией предусмотрена возможность подачи сухого воздуха, минуя увлажнитель.

Зависимость количества водяных паров в воздухе, выходящем из увлажнителя, от температуры воды представлена в таблице 2.

Таблица 2Количество водяных паров в воздухе при различных температурах водыТемпература, °С203040506070Концентрация паров, мас.%1,42,64,67,913,221,7

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. (контрольный опыт)

В реактор загружается 20 дм3 (14 кг) отработанного катализатора. Содержание ртути составляет 2% (анализ на общую ртуть). Через устройство для розжига отработанный катализатор зажигается с подачей сухого воздуха. Температура в реакторе 700°С. Выделено ртути 15,1 г. Выход от теоретического 5,4%.

Пример 2

В реактор загружается 20 дм3 (14 кг) отработанного катализатора. Содержание ртути составляет 2% (анализ на общую ртуть). Через устройство для розжига отработанный катализатор зажигается с подачей сухого воздуха. При достижении температуры в реакторе 700°С воздух на сгорание подается через увлажнитель. Температура воды в увлажнителе 20°С. Содержание паров воды в воздухе, подаваемом в реактор, составляет 1,4%. Температура в реакторе 600°С.

Выделено ртути 17,0 г. Выход от теоретического 6,1%.

Пример 3

Выполняется по методике примера 2 с тем отличием, что температура воды в увлажнителе 30°С. Содержание паров воды в воздухе, подаваемом на сжигание, составляет 2,6%. Температура в реакторе 570°С.

Выделено 48,0 г ртути. Выход от теоретического 17,1%.

Пример 4

Выполняется по методике примера 2 с тем отличием, что температура воды в увлажнителе 50°С. Содержание паров воды в воздухе составляет 7,9%. Температура в реакторе 520°С.

Выделено 60 г ртути. Выход от теоретического 21,4%.

Пример 5

Выполняется по методике примера 2 с тем отличием, что температура воды в увлажнителе 60°С. Содержание паров воды в воздухе, подаваемом в реактор, составляет 13,2%. Температура в реакторе 400°С.

Выделено 35,6 г ртути. Выход от теоретического 14,3%.

Пример 6

Выполняется по методике примера 2 с тем отличием, что температура воды в увлажнителе 70°С. Содержание паров воды в воздухе, подаваемом в реактор, 21,7%. Температура в реакторе 340°С.

Выделено 13 г ртути. Выход от теоретического 4,6%.

Результаты опытов приведены в таблице 3.

Таблица 3Результаты экспериментов по выделению ртути из отработанного катализатора сжиганием в воздухе с добавлением водяного пара№ примераСодержание воды в воздухе, %Температура в реакторе, °СВыход ртутиг% от теоретич.1070015,15,421,460017,06,132,657048,017,147,952060,021,4513,240035,614,3621,734013,04,6

Как следует из данных таблицы 3, выход ртути при сжигании отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена в воздухе возрастает при добавлении в воздух паров воды. Наиболее существенно выход ртути увеличивается при добавлении паров воды от 3 до 8%. Добавление паров воды в воздух менее 3% имеет низкую эффективность, а добавление паров воды в воздух более 8% существенно снижает температуру процесса и, как следствие, выход ртути.

Предлагаемый способ позволяет извлекать ртуть из отработанного катализатора в одну стадию и без применения специальных восстанавливающих агентов, что выгодно отличает его от прототипа.

Сведения, изложенные в описании предлагаемого изобретения, свидетельствуют о том, что при его использовании:

1. Ртуть извлекается из отработанного катализатора в одну стадию.

2. Не применяются специальные восстановительные агенты.

3. Для заявляемого изобретения в том виде, как оно изложено в формуле изобретения, экспериментально подтверждена возможность его реализации с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

4. При реализации изобретения улучшается экологическая обстановка вследствие уничтожения твердого токсичного отхода производства.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2320737C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ ОТРАБОТАННОГО КАТАЛИЗАТОРА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА 2009
  • Ачильдиев Евгений Рудольфович
  • Голованчиков Александр Борисович
  • Шейгеревич Людмила Евсеевна
  • Юрин Владимир Павлович
  • Ребизова Татьяна Владимировна
  • Ачильдиева Татьяна Юрьевна
RU2402623C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННОГО РТУТЬСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА 2005
  • Юрин Владимир Павлович
  • Красильникова Клавдия Федоровна
  • Гринина Татьяна Владимировна
  • Бацинин Михаил Васильевич
  • Храмцова Екатерина Юрьевна
RU2285561C1
Катализатор для гидрохлорирования ацетилена 1978
  • Капустин Михаил Александрович
  • Кришталь Николай Филиппович
  • Нахимович Михаил Львович
  • Гринберг Семен Бенционович
SU784905A1
Способ получения хлористого винила 1977
  • Паздерский Ю.А.
  • Иванык Г.Д.
SU686279A1
Устройство для термического обезвреживания опасных отходов 2015
  • Чернин Сергей Яковлевич
RU2629721C2
ИНТЕГРИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛХЛОРИДА 2001
  • Меньщиков В.А.
  • Ачильдиев Е.Р.
RU2184721C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИТА 1990
  • Юрин В.П.
  • Красильникова К.Ф.
  • Демченко Л.В.
  • Синицын В.И.
  • Но Б.И.
RU2029772C1
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛХЛОРИДА 1992
  • Мишель Стребель[Be]
  • Андре Дево[Be]
RU2045336C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИХЛОРСИЛАНА 2004
  • Елютин Александр Вячеславович
  • Назаров Юрий Николаевич
  • Чапыгин Анатолий Михайлович
  • Кох Александр Аркадьевич
  • Аркадьев Андрей Анатольевич
  • Апанасенко Вячеслав Владимирович
RU2280010C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ УГЛЕРОДА И УДАЛЕНИЯ МУЛЬТИЗАГРЯЗНЕНИЙ В ТОПОЧНОМ ГАЗЕ ИЗ ИСТОЧНИКОВ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА И ИЗВЛЕЧЕНИЯ МНОЖЕСТВЕННЫХ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 2008
  • Купер Хэл Б. Х.
  • Танг Роберт И.
  • Деглинг Дональд И.
  • Эван Томас К.
  • Эван Сэм М.
RU2461411C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ ОТРАБОТАННОГО КАТАЛИЗАТОРА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА

Изобретение относится к области химических и природоохранных технологий, а именно к процессам извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена. Способ включает сжигание катализатора с подачей воздуха и последующее охлаждение продуктов сгорания для конденсации металлической ртути. При этом в воздух, подаваемый на сжигание, добавляют пары воды в количестве 3-8%. Техническим результатом изобретения является увеличение извлечения ртути и уничтожение твердого токсичного отхода производства. 1 ил., 3 табл.

Формула изобретения RU 2 320 737 C1

Способ извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена, включающий его сжигание с подачей воздуха и последующее охлаждение продуктов сгорания для конденсации металлической ртути, отличающийся тем, что в воздух, подаваемый на сжигание, добавляют пары воды в количестве 3-8%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2320737C1

US 3537843 A, 03.11.1970
Устройство для определения количества свободного газа в жидкости 1976
  • Паклин Валерий Анатольевич
SU617706A1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ И ХЛОРИД-ИОНОВ ИЗ ОТРАБОТАННОГО АКТИВИРОАННОГО УГЛЯ 1997
  • Погребная В.Л.
  • Пронина Н.П.
  • Стрижов Н.К.
  • Боковикова Т.Н.
  • Полуляхова Н.Н.
RU2113547C1
GB 1162328 A, 27.08.1969
US 6136063 A, 24.10.2000.

RU 2 320 737 C1

Авторы

Юрин Владимир Павлович

Гринина Татьяна Владимировна

Бацинин Михаил Васильевич

Храмцова Екатерина Юрьевна

Юрин Павел Владимирович

Даты

2008-03-27Публикация

2006-08-21Подача