Способ выделения примесей органических веществ или их смесей, образующих гетероазеотропы с водой, из газовых выбросов химических процессов Советский патент 1993 года по МПК B01D53/02 C10G70/04 

Изобретение относится к способам рекуперации органических веществ из газовых выбросов различных производств, использующих эти вещества в качестве растворителей. В процессах окраски и сушки промышленной продукции растворители, ограниченно растворимые в воде (например, этилацетат, толуол, ксилол, бензин, че- тыреххлористый углерод), испаряются в воздух, вследствие чего образуются газовые выбросы, из которых они извлекаются адсорбционным способом.

Цель изобретения - сокращение расходов водяного пара и охлаждающей воды и упрощение технологической схемы процесса.

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема проведения процесса рекуперации смеси этилацетата и бензина, где 1 - адсорбер; 2 - дистиллятор; 3 - конденсатор; 4 - сепаратор; 5 - промежуточная цистерна (емкость) для хранения водного слоя; 6 - цистерна (приемник) для хранения смеси этилацетата и бензина; 7 - насос для транспорта смеси этилацетата и бензина в производство.

Пример. Паровоздушная смесь, содержащая пары этилацетата и бензина в массовом соотношении 1 : 1 с суммарной концентрацией органических паров 2-3 г/м3. при температуре 20-30° С подается в стеклянную адсорбционную колонку 1 со

XI

ю

ю о

коростью в расчете на полное сечение коонки 1000 м3/м2ч.

Внутренний диаметр колонки 0,022 м,. высота слоя угля (АР-В ГОСТ 8703-74) в коонке 0,7 м. В процессе адсорбции пары бензина и этилацетата поглощаются активным углем, а очищенный воздух выбрасыватся в атмосферу. Динамическая активность гля при ногоцикловой работе составляет ,0 %. Проскок паров этилацетата через колонку с очищенным воздухом фиксируется с помощью калориметра ФЭК. При указанной инамической активности к завершению насыщения адсорбента концентрация паров этилацетата в очищенном воздухе составляет 50 мг/м3. Процесс рекуперации смеси паров этилацетата и бензина осуществляется по двухфазному циклу (адсорбция-десорбция).

После насыщения активного угля парами растворителей до проскока колонку переключают в фазу десорбции.

Для этого с помощью клапана перекрывают подачу загрязненного потока в колонку и закрывают клапан на выходе очищенного воздуха из адсорбера. Затем открывают клапан на выходе паров рекуперата в фазе десорбции из адсорбера и в колонку противотоком по отношению к потоку паровоздушной смеси подают водяной пар. Водяной пар на входе в колонку имеет температуру 110-120° С и давление 50,75 кПа. Скорость потока водяного пара в фазе десорбции составляет 150 м /м ч. Температура слоя угля в процессе десорбции определяется с помощью термопар ХК и милливольтметра и составляет 105-110° С,

В фазе десорбции поглощения активным углем органические вещества вытесняются водяным паром и образуют паровую смесь с массовой долей органических веществ в ней 20-25 %. Продолжительность десорбции составляет 1 ч.

Перед десорбцией в первом цикле дистиллятор 2 заполняют водой на 20-30 %.

В процессе десорбции смесь паров этилацетата, бензина и воды подают в нижнюю часть дистиллятора 2, в котором происходит отгонка гетероазеотропной смеси бензин- этилацетат-вода, Скорость движения паров органических веществ в дистилляторе 1430-2140м3/м2ч.

Из дистиллятора 2 пары гетероазеотро- па поступают в кожухотрубчатый теплообменник, охлаждаемый оборотной водой с температурой 20° С, где они конденсируются и жидкая водно-органическая смесь с температурой 30° С стекает в сепаратор 4. В сепараторе 4 из-за разности s плотности органических веществ и их ограниченной

растворимостью в воде смесь расслаивается на водный и органический слои. Органический слой стекает в приемник 6 и имеет состав, мае. %: этилацетат 4,9; бензин 49;

вода 2, Без дополнительной подготовки этот слой направляется в основное производство и используется в качестве растворителя. Водный слой накапливается в емкости 5 и периодически дозируется в дистиллятор 2,

О После окончания дистилляции вода из дистиллятора с концентрацией органических веществ не более 50 мг/м2 сливается в канализацию или используется на производство водяного пара, необходимого для

5 осуществления процесса десорбции. Расход воды при проведении процесса по такому способу составляет 100 кг на 1 кг рекуперированного растворителя..

Расход пара на разогрев и дистилляцию

0 водного слоя десорбата по сравнению с прототипом сокращается на 30 % и подвод свежего пара из магистрали исключается.

Расход активного угля в предлагаемом способе составляет 0,00046 кг на 1000 м3

5 очищаемого воздуха.

Процесс осуществляется по двухфазному циклу (адсорбция, десорбция). Сушка активного угля как отдельная фаза процесса не требуется. Его подсушивание происхо0 дит за счет теплоты, вносимой в слой воздушным потоком в фазе адсорбции и. вытесняющего действия паров органических веществ из-за их лучшей адсорбируемое™ по сравнению с водяными парами.

5 Внедрение предлагаемого способа рекуперации из газовых выбросов смеси этилацетата и бензина позволит сократить расход воды на конденсацию 2 раза. Кроме того за счет полного использования теплоты

0 пара десорбата в течение всего периода десорбции на проведение процесса дистилляции представляется возможность снизить расход пара по сравнению с прототипом на 15-20 %.

5

Формула изобретения Способ выделения примесей органических веществ или их смесей, образующих гетероазеотропы с водой, из газовых выбро0 сов химических процессов адсорбцией на стационарном слое активированного угля с получением очищенного газа и извлечением адсорбированных продуктов с насыщенного адсорбента десорбцией водяным паром с

5 последующей конденсацией смеси паров, перегонкой полученного конденсата при отборе с верха колонны паров гетероазеотро- па органических продуктов и воды, охлаждением, конденсацией паров азеотро- па и разделением конденсата на водный и

органический слой, повторно используемый в процессе, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода охлаждающей воды и водяного пара при упрощении процесса, пары гетероазеотропз отгоняют из

дистилляционной колонны, которую на 20- 30 % ее объема заполняют водным слоем гетероазеотропа, а смесь паров, получаемую при десорбции органических веществ, вводят под слой жидкости в колонне.

Примеры рекуперации из газовых выбросов индивидуальных паров органических веществ и их смесей, ограниченно растворимых в воде и образупцих с ней гетероаэеотропныесмеси