Способ переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов

 

Использование: для переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов. Исходные вещества: перерабатываемый отход жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов, содержащий металлоорганические соединения, инертный материал, кислород и катализатор. В качестве катализатора используют оксиды металлов переходной группы. Перерабатываемый отход подвергают жидкофазному каталитическому окислению в присутствии кислорода, катализатора и инертного материала при температуре не ниже 400°С в реакторе с нестационарным слоем инертного материала. В качестве катализатора используют оксиды кобальта и марганца, получаемые в данном процессе. Суммарное содержание оксидов кобальта и марганца во входе в реактор поддерживают равным не менее 1 мас. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов с целью выделения используемого катализатора в виде оксидов металлов.

Известен способ переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов сжиганием кубовых остатков производства диметилтерефталата (ДМТ). В результате получают смесь оксидов кобальта и марганца, а органическая часть отходов сгорает до СО2 и СО.

Недостаток описанного способа заключается в том, что зола после сжигания, помимо оксидов кобальта и марганца, содержит значительное количество оксидов других металлов (вследствие коррозии аппаратуры), а также углерод и минеральные примеси. Поэтому без дополнительной очистки, например на ионообменных смолах, дальнейшее использование полученных оксидов металлов для приготовления ацетатных катализаторов невозможно. Отходящий в атмосферу газ содержит монооксид углерода, другие продукты недожога в количества, превышающих санитарные нормы.

Цель изобретения обеспечение возможности переработки отходов, содержащих в качестве металлорганических соединений соединения кобальта и марганца, повышение чистоты пpодукта и степени окисления перерабатываемых отходов.

Поставленная цель достигается способом переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов, заключающимся в том, что указанные отходы, содержащие металлоорганические соединения, подвергают переработке путем окисления в присутствии кислорода воздуха при повышенной температуре с выделением смеси оксидов кобальта и марганца. Отличием заявляемого способа от известного является то, что процесс осуществляют в псевдоожиженном слое твердого инертного материала в присутствии катализатора, в качестве которого используют оксиды кобальта и марганца, получаемые в процессе окисления перерабатываемых отходов при температуре 400-600оС и суммарном содержании оксидов кобальта и марганца на входе в реактор окисления не менее 1 мас. В случае низкого содержания кобальта и марганца в перерабатываемых отходах необходимое суммарное содержание их оксидов поддерживают за счет рецикла недостающего количества получаемых оксидов кобальта и марганца.

Особенностью заявляемого способа является осуществление процесса переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов, содержащих металлоорганические соединения кобальта и марганца, в каталитически неактивной для реакций глубокого газофазного окисления форме, путем глубокого окисления. В процессе химических превращений в реакторе, куда вводится отход и воздух, происходит глубокое окисление органических соединений. Низкие температуры процесса окисления, 100%-ная степень превращения, нагрузка на реакционный объем определяются химическими превращениями кобальта и марганца, образованием и участием в реакциях оксидов этих соединений и технологией осуществления процесса. Именно в этих условиях соединения кобальта и марганца принимают оксидную форму, способствующую реакциям глубокого окисления органических соединений. Экспериментально установлена предельная нагрузка на катализатор, превышение которой приводит к снижению степени окисления (см.опыты 8,13,14 в таблице). Этот факт иллюстрирует и графин, представленный на фиг. 1 (кривая 1 опыты проведены при суммарном содержании оксидов кобальта и марганца 1 мас. и температуре 400оС, кривая 2 суммарное содержание оксидов кобальта и марганца 1 мас. температура 600оС; кривая 3 суммарное содержание оксидов кобальта и марганца 3 мас. температура 600оС).

Вместе с тем установлено, что необходимая эффективность процесса достигается при суммарном содержании оксидов кобальта и марганца на входе в реактор окисления не менее 1 мас. Снижение суммарного содержания упомянутых оксидов на входе в реактор не обеспечивает полноты окисления органической составляющей перерабатываемых отходов (опыты 15-17). Более высокое содержание обеспечивает глубокое окисление и конкретная величина суммарного содержания оксидов кобальта и марганца в этом случае определяется энергетикой процесса.

Проведение процесса при температуре, не превышающей 400оС, не обеспечивает полноту окисления, а за пределами 600оС нецелесообразно, т.к. дальнейшее повышение температуры не способствует существенному росту скорости реакции глубокого окисления органической составляющей перерабатываемых отходов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. В качестве перерабатываемых отходов использованы реальные отходы (смолы) действующих производств: Могилевского ПО "Химволокно" (производств терефталевой кислоты и диметилтерефталата) и опытного производства ангидрида тримеллитовой кислоты ВНИПИМ (г.Тула), состав которых приведен ниже.

1. Кубовый остаток после ректификации плава ангидрида тримеллитовой кислоты (АТМК), мас. Ni+2 0,01 Cr+2 0,05 Fe+3 0,06 Co+2 1,61 Mn+2 0,38 HB2 6,49 Метилдикарбоновые кислоты 21,68 Тримезиновая кислота 0,98 Ангидрид тримел- литовой кислоты 50,82 Смолистые примеси 17,92 2. Кубовый остаток из роторного испарителя со стадии регенерации уксусной кислоты производства терефталевой кислоты (ТФК), мас. Co+2 5,2 Mn+2 2,7 Ni+2 0,08 Fe+3 0,05 Уксусная кислота 14,77 Бромистый водород 5,5 Бензойная кислота 13,9 Сумма изофталевых и терефталевых кислот 23,04 n-Карбоксибензальдегид 0,19 n-Толуиловая кислота 1,68 Вода 7,12 Смолистые примеси 25,77 3. Кубовый остаток со стадии дистилляции сырого эфира после метанолиза производства диметилтерефтала (ДМТ) Могилевского ПО "Химволкно", мас. Со+2 0,28 Mn+2 0,02 Метилацетат 0,09 Метанол 0,03 n-Ксилол 0,05 Уксусная кислота 0,12 Метилбензоат 1,86 n-Толуиловый альдегид 0,09 n-Толуиловый эфир 13,93 n-Толуиловый спирт 0,02 n-Толуиловая кислота 0,56 Диметилтерефталат 11,98 Диметилизофталат и диметилортофталат 0,64 Бензойная кислота 1,18 n-Карбметоксибензальдегид 0,62 Смолистые примеси 68,53 Процесс проводят в соответствии со схемой, приведенной на фиг.2.

В реактор 1 проточного типа с внутренним диаметром 0,05 м и высотой 0,46 м, температуру в котором поддерживают с помощью внешнего регулируемого электрообогрева, загружают на газораспределительную решетку 600 см3 твердого инертного материала. Для предотвращения уноса твердого инертного материала при различных режимах кипения в верхней части реактора находится зона сепарации диаметром 0,08 и высотой 0,15 м. В качестве окислителя используют воздух в количестве 3,0 м3/ч, предварительно подогретый до 200-250оС в электроподогревателе 2 (для компенсации теплопотерь в реакторе). После достижения температуры зажигания катализатора в реактор 1 дозатором 3 непрерывно подают смесь катализатора и измельченного пылевидного отхода жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов (смолы) с содержанием суммы кобальта и марганца (в пересчете на оксиды) не менее 1 мас. в соотношении, соответствующем содержанию кобальта и марганца в перерабатываемом отходе. В зоне реакции происходит нагрев, частичное испарение и глубокое каталитическое окисление органической составляющей отходов до диоксида углерода и воды, а металлы превращаются в оксиды высшей валентности, в частности в оксиды кобальта (III), марганца (III) и катализируют процесс окисления. Образовавшуюся пылегазовую смесь, содержащую остаточный кислород, пары воды, диоксид углерода, оксиды металлов, после реактора 1 направляют в циклон 4 для отделения пылевидных частиц оксидов металлов от отходящей парогазовой смеси. Оксиды металлов поступают в бункер 5, из которого их выводят как целевой продукт или частично возвращают дозатором 6 для поддержания необходимой концентрации оксидов кобальта и марганца в реакторе. Выходящие из циклона 4 газы направляют на доочистку от катализаторной пыли в рукавный фильтр 7 и сбрасывают в атмосферу.

Состав оксидов металлов определяли атомно-абсорбционным методом (на приборе "Сатурн-2").

Результаты осуществления примера приведены в таблице.

Положительный эффект предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключается в том, что изобретение позволяет: повысить чистоту оксидов кобальта и марганца, получаемых в результате переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов за счет полноты окисления органической составляющей; повысить суммарное содержание оксидов кобальта и марганца в выделяемой смеси оксидов металлов до 70 мас.

улучшить экологические характеристики процесса вследствие глубокого окисления органической составляющей перерабатываемых отходов до СО2 и Н2О.


Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, содержащих металлоорганические соединения, включающий их жидкофазное каталитическое окисление в присутствии кислорода воздуха и инертного материала при использовании в качестве катализатора оксидов металлов переходной группы в реакторе с нестационарным слоем инертного материала при повышенной температуре с отделением неорганических металлсодержащих соединений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения переработки отходов, содержащих в качестве металлоорганических соединений соединения кобальта и марганца, повышения чистоты продукта и повышения степени окисления перерабатываемых отходов, в качестве катализатора используют оксиды кобальта и марганца, получаемые в процессе окисления перерабатываемых отходов и возвращаемые на стадию окисления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание оксидов кобальта и марганца на входе в реактор поддерживают равным не менее 1,0 мас.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление проводят при температуре не ниже 400oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обработки активного ила

Изобретение относится к технике обеззараживания свежего навоза животноводческих и птицеводческих предприятий, осадков бытовых и производственных сточных вод для получения биогумуса с помощью вермикультуры

Изобретение относится к обработке активного ила - осадка, образующегося при биологической очистке сточных вод

Изобретение относится к технологии получения основных углекислых солей меди, цинка, никеля и кобальта и их оксидов, которые могут быть использованы в качестве сырья и полупродуктов в производстве катализаторов и поглотителей в химической и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к технологии получения оксида кобальта

Изобретение относится к химии и позволяет получить закись кобальта высокого качества путем углетермического восстановления закиси-окиси кобальта Соз04 в условиях вибрации при ускорении вибрации 2 К 4 и двухступенчатом нагреве при 600-650°С и 750-800°С

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения , и может быть использовано при получении CojO и его производных

Изобретение относится к синтезу оксида кобальта и позволяет получить оксид кобальта с гидрофобизированной поверхностью

Изобретение относится к способу растворения кобальта сульфатов и оксидов , может быть использовано в металлургической и горнодобывающей промьшшенности и позволяет повысить селективность анализа по отношению к кобальту ферритов

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам переработки отходов жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов с целью выделения используемого катализатора в виде оксидов металлов

Наверх