Способ очистки анодных газов Советский патент 1981 года по МПК B01D53/70 

1

Изобретение относится к области очистки анодных газов от закрытых электролизеров и может быть использовано для снижения выбросов фреонов на химико-металлургических предприятиях.

Известен способ удаления галоидзамещенных углеводородов из газов путем их химического разложения при 750-1100°С в присутствии кислорода воздуха при контакте со слоем оксидов металлов 1.

Недостаток способа заключается в том, что требуется обновление слоя оксидов металлов и удаление твердых отходов в виде образующихся галидов металлов.

Известен также способ очистки анодных газов от фреонов метанового ряда путем плазмохимического разложения с последующей утилизацией образующихся .хлористого и фтористого водорода 2. Анодиые газы, содержащие фреоны, вместе с кислороАом или воздухо.м подают в реакционную камеру в струю водородной плазмы с тем. пературой 2200°К. Из реактора продукты реакции направляют в адсорбер для улавливания фтористого и хлористого водорода. Анализ газовой фазы после абсорбера показал, что 60% углерода связывается в окись углерода. Степень конверсии фреонов составляет 95-98%. Избыток водорода со следами фреонов и метана сжигают на факеле.

Существенным недостатком способа является образование окиси углерода и углерода. Кроме того, использование электрической дуги для образования плазмы сокращает ресурс работы плазмотрона и ведет к загрязнению продуктов реакции частичками материала катода и анода. Использование водорода в качестве плазмообраз} ющего газа делает способ дорогим и взрывоопасным. Избыток водорода требует дополнительной операции - дожигания в факеле дорогостоящего реагента.

Цель изобретения - исключение образования углерода и окиси углерода, обеспечение взрывобезопасности процесса и его удешевление.

Это достигается тем, что перед разложением в очищаемые газы вводят пары воды в количестве, равном стехиометрическо20 му но отнощению к фреонам, причем процесс ведут в высокочастотном плазмотроне. Происходит полное разложение фреонов с образованием двуокиси углерода и смеси галогенводородов но реакции, описываемой

25 уравнением

СРС14-я+ 2Н,0 СОг + HF + f (4 - п) ИС1

Использование водяного пара вместо во30 дорода позволяет создать взрывобезопасные условии работы установки. Кроме тото. замена водорода на водяной пар снижает затраты па реагенты. Смесь образующихся галогеиводородов ноглощают водными растворами, очищенный газ выбрасывают в атмосферу, а растворы кислот возвращают в производство.

Пример. Исследования проводят на опытной установке. Основным узлом установки является плазмотрон мощностью 25 кВт, который состоит из индукционной камеры, помещенной в кварцевую трубку. Высокочастотный электрический разряд генерируется в плазмотроне при номощи индуктора, питаемого от генератора. Для зажигания плазмы служит аргон, который подают в верхнюю часть кварцевой трубки. Водяной пар и фреоны, проходя через плазму, реагируют при высокой температуре (5000°К) с образованием фтористого и хлористого водорода н углекислого газа. Расход водяного пара 0,5 . Расход фреонов соответствует стехиометрическому количеству по реакции гидролитического разложения. Опыты проводят на фреоне-12 и фреоне-14. Продукты разложения фреонов отводят из зоны реакции и конденсируют в колонках с водой с образованием смеси соляной и плавиковой кислот. Углекислый газ и неразложивщиеся фреоны проходят через газовую пипетку на ИК-спектрофотометрический анализ для определения степени очистки отходящих газов от фреонов. Кроме того, степень разложения фреонов рассчитывают по результатам химического анализа поглотительных растворов в колонках, т. е. по количеству образовавшегося HF и HCI.

По данным ИК-С1тектрофотометрического и химического анализов степень разложения фреона-12 - 100%, фреона-14 -

98%. Побочных продуктов в отходящих газах не обнарул ено.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет практически на 100% провести очистку отходящих газов от фреонов метанового ряда. Использование водяного пара для разложения фреонов исключает присутствие угарного газа и других посторонних примесей на выходе из установки, позволяет создать взрывобезопасные условия работы по сравнению со способом разложения фреонов в водородной, плазме. Использование высокочастотного плазмотрона повыщает надежность и ресурс работы установки. Растворы кислот, возвращаемые в производство, не загрязняются посторонни.ми примесями.

Формула изобретения

0 1. Способ очистки анодных газов от фреонов метанового ряда путем плазмохимического разложения с последующей утилизацией образующихся хлористого и фтористого водорода, отличающийся тем.

5 что, с целью исключения образования углерода и окиси углерода, обеспечения взрывобезопасиости процесса и его удешевления, перед разложением в очищаемые газы вводят пары воды в количестве, равном стехиометрическому по отнопюнию к фреона.м. 2. Способ по п. 1, от л и ч а ю щ и.и с я тем, что процесс ведут в высокочастотном плазмотроне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3845191, кл. 423- 240, 1975.

2.В. С. Шайдуров, А. А. Назаренко. 0 Разработка плазмохимического способа утилизации анодных газов. Отчет Пермского филиала государственного института прикладной химии. Пермь, 1975 (прототип).