Способ извлечения сублимирующихся веществ из газовой смеси Советский патент 1984 года по МПК B01D7/02 

111 Изобретение относится к способам извлечения сублимирующихся веществ из парогазовых смесей и может найти применение в химической и нефтехимической промьгашенности. Известен способ вьщеления сублимирукящхся веществ, например, фталевого ангидрида из газовых смесей путем конденсации в кипящем слое инертного порошкообразного носителя например металлического порошка, корунда, песка в режиме уноса, при температуре газов на входе в кипящий слой ниже температуры сублимирующего ся продукта, а на выходе выше точки росы влаги с последующим отделением продукта от носителя путем плавления l . Недостатком данного способа явля ется его периодичность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ извлечения сублимирующихся веществ из газовой смеси путем контактирования горячих газовых смесей с псевдоожиженным слоем шариков из твердого инертного материала, охлажденных ниже температуры сублимации целевых продуктов с помощью погружен ных в псевдоожиженный слой поверхност ных конденсаторов, и последующего отделения сконденсировавшихся на поверхности шариков целевых продуктов при ударении шариков о пластины. расположенные перпендикулярно ихдвижению в камере отделения, и разделе ния очищенных шариков и целевых продуктов в циклонах с рециркуляцией шариков в псевдоожиженньй слой L2j. Однако при осуществлении известного способа наружная поверхность труб конденсаторов постепенно покрывается плотным слоем сконденсированного продукта, что мешает охлаждению шариков и приводит к снижению степени извлечения целевьк продуктов из газовых смесей. Целью изобретения является повышение степени извлечения и разделение веществ с различными температурами сублимации. Указанная цель достигается тем, что согласно способу извлечения суб лимируюшр хся веществ из газовой смеси, включающему контактирование смеси с движущимися шариками из инертного твердого материала, охлаж денными ниже температур сублимации целевых продуктов, и отделение шари- . ков от газовой смеси и сконденсированных целевых продуктов, в зоне контактирования ведут однонаправленное движение шариков вверх.,а их охлаждение при движении самотеком вниз. При движении шариков вниз их обдувают встречным потоком незагрязненного газа. Кроме того, с целью разделения веществ с различными температурами сублимации, процесс ведут в несколько ступеней при понижении температуры охлаждения шариков на каждой последующей ступени. Технология способа состоит в следующем. Охлажденный до температуры не более чем на 5°С, ниже температуры вьщеления целевых сублимирующих веществ, поток шариков из инертного твердого материала,например стекла с диаг етром 1-5 мм и насьшным весом не менее 1,5 г/см, смешивают и контактируют с восходящим потоком исходной парогазовой смеси. После выхода потока из трубы конденсации образуется как бы растекающийся фонтан шариков инертного материала, который благодаря высокой концентрации шариков и их перемешиванию потоком газа обеспечивает стирание целевого вещества с поверхности шариков, мелкий порошок которого отвеивается в этой зоне потоком охлажденного газй и вместе с ним уносится из аппарата на разделение. Очищенные от целевого вещества шарики инертного материала рециркулируют сплошным нисходящим потоком в зону их охлаждения с поверхностным холодильником, а частицы целевого вещества в потоке охлажденной газовой смеси направляют на разделение известными способами (в циклонах, рукавных фильтрах и т.п.). Такое разделение зоны охлаждения циркулирунхцего инертного материала от зоны его контактирования с исходной парогазовой смесью исключает попадание паров сублимирующихся веществ на поверхности охлаждения конденсаторов и тем самым предотвращает их загрязнение целевым и смолистыми веществами, интенсифицируя процесс охлаждения и обеспечивая длительную непрерьшную работу аппаратуры с высокой и постоянной глубиной извлечения самых разнообразных по свойствам целевых сублимирующихся веществ из газовых смесей. Процесс же конденсации сублимирующихся веществ из газовых смесей в восходящем разбавленном потоке охлажденных шариков инертного материала при этом завершается за доли секунды (процесс идет в трубе, малого диаметра при малом перепаде давления, нет распредеJiИтeльныx решеток для исходной газовой смеси и псевдоожиженного слоя.

Предлагаемый способ благодаря про тоте аппаратурного оформления может быть реализован в несколько ступеней дпя разделения смеси сублимирующихся веществ с.различными тем-пературами конденсации и плавления. В этом случае температура в аппаратах понижается ступенчато и целевые вещества выделяются из газовой смеси между ступенями в циклонах и фильрах. Двух- или трехступенчатая схема процесса может быть также использована и для извлечения, например, фталевого ангидрида или пиромеллитового диангидрида из продуктов окисления углеводородов. При этом на первой ступени извлекаются высококипящие высокоплавкие тяжелые примеси, на второй - основная часть целевого продукта, а на третьей легкие продукты окисления. Это позволяет повысить чистоту основного вещества на второй стуйени разделени и тем самым уменьшить затраты при дальнейшей очистке (например, на перегонку фталевого ангидрида, когда вместо всего суммарного продукта перегонке будет-подвергаться небольшое количество продукта с первой и третьей ступеней).

Очищаемую газовую смесь через патрубок и тарельчатую ловушку для шариков инертного материала подают в вертикальную осевую трубу-конденсатор. В нижнюю часть этой трубы самотеком ссьшается сплошной поток охлажденных шариков. Расход шариков регулируют установленным на окончани трубы-кондейсатора передвижным стаканом. Фонтан шариков самоочищается за счет трения от осевшего на них целевого вещества, которое в виде порошка отвеивается и уносится из аппарата охлажденной газовой смесью через патрубок на вьделение целевого вещества в циклонах или фильтрах. Очищенные шарики свободно растекаются по периферии цилиндрического

аппарата и в виде сплошного потока после отдувки от частиц целевого вещества дополнительным потоком газа движутся вниз по кольцевому проЪ- ранству аппарата (зона охлаждения) , омывая вертикальные охлаждающие трубы через которые прокачивается охлаждаюшзнй агент (во,а, захоложенный рассол и т.п.) Из зоны охлаждения шарики вновь поступают в трубу конденсатор.

При необходимости проведения процесса в несколько ступеней эти ступени могут бьп-ь смонтированы в одном вертикальном цилиндрическом аппарате, с Промежуточными днищами с отводом охлажденных газовых смесей в наружные или внутренние цик-поны или фильтры, с отводом из них порошка целевых веществ и потоков газа на следу1сяцие ступени.

Пример . Одностуд,енчатьй аппарат предлагаемой конструкции испытан в опытно-промышленном масштабе на примере выделения пиромеллитового диангидрида из газовоздушной смеси продуктов окисления дурола (1, 2, 4, 5-тетраметилбензола) воздухом на ванадиевом катализаторе.

Поток горячего контактного газа в количестве 14000-16000 , содержащий 70 кг/ч парообразного пиромеллитового диангидрида, после выхода из реактора и охл-аждения в коле-генераторе водяного пара до 210с поступает в аппарат для конденсации

{тиромеллитового диа нгидрида, где смршивается внизу трубы-конденсатора с охлажденным цо 70-WO°C потоком стеклянных шариков диаметром 2-4 мм (циркуляция до 40 т/ч). На выходе из трубы-Аонденсатора температура газовоздущной смеси снижается до , что обеспечивает полноту конденсации пиромеллитового диангидрида не менее чем на 99% (более 69,3 кг/ч пиромеллитового диангидрида находится в отходящей газовой смеси в виде порошка и не более 0,7 кг/ч в парообразном состоянии, что определено уловом порошка на фильтре и анализом проб газовоздушной смеси на содержание сублимированного целевого вещества).

С целью проверки возможности проведения процесса в несколько ступеней и повышения чистоты вьщеляемого вещества и снижения затрат на его очистку методом экстракции-перекристаллизации в ходе опытно-промьшшенн испытаний изменяется температура на выходе из трубы-конденсатора в пределах 130-150°С. Анализ уловленного в циклонах пиромеллитового диангидр да показывает, что при повышении температуры конденсации от 130 до 145-1 чистота пиромеллитового диангидрида повьшается от 90-92 до 97-98% (часть пиромеллитового диангидрида с легкими примесями улетает вместе с газом в парообразном состоянии и мсзжет улавливаться на следующей дополнительной ступени). Основной поток уловленного 9798%-ного продукта очищается методом экстракции - перекристаллизации до значительно более высокой чистоты и с меньшими затратами по сравнению 1 с очисткой 90-92%-ного уловленного в хшклонах продукта. Опытные пробеги длительностью до двух месяцев показывают, что трубы водяного холодильника в зоне охлаждения потока стеклянных шариков полностью чистые и потому эффективность охлаждения и полнота выделения пиромеллитового диангидрида из газовоздушной смеси сохраняется постоянной. Предлагаемый способ с такой вьюокой эффективностью может быть исполь-зован и для вьщеления других сублими рующихся веществ (фталевый ангидрид, антрахинони т.п.). Предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения до 99%, в То время как в известном она станосится незначительной через двое суток работы.

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СУБЛИШРУКЩХСЯ ВЕЩЕСТВ ИЗ ГАЗОВОЙ СМЕСИ, включакяций контактирование смеси с движущимися шарикаъо из инертного .твердого материала, охлажденными ниже температур сублимации целевых продуктов, и отделение шариков от газовой смеси и сконденсированных целевых продуктов, отличающийся тем, что, с целью повьппения степени извлечения, в зоне контактирования ведут однонаправленное движение шариков вверх, а их охлаждение при движении самотеком вниз. 2.Способ поп. 1, отличающийся тем, что при движении шариков вниз их обдувают встречным потоком незагрязненного газа. 3.Способ о пп. 1 и 2, о т л и чающийГся тем, что, с целью разделения веществ с различными температурами сублимации, процесс ведул в несколько ступеней при понижении (Л температуры охлаждения шариков на каждой последующей ступени.