Способ очистки отходящих газов от метанола

 

Изобретение относится к области очистки отходящих газов промышленных производств от метанола, в частности к способу очистки от метанола газов процесса окисления изопропилбензола. Предложенный способ очистки отходящих газов процесса окисления изопропилбензола от метанола проводят в присутствии катализатора, содержащего 0,05 - 0,5 вес.% платины, нанесенной на цеолит HZSM-5 со связующим SiO₂. Способ позволяет производить очистку отходящих газов при температурах ~100^oC (85-120^oC) до остаточного содержания метанола < 3 ppm. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области очистки отходящих газов промышленных производств от метанола, в частности, к способу очистки от метанола газов процесса окисления изопропилбензола. Окисление изопропилбензола является важным промышленным процессом для производства фенола и ацетона. Отходящий газ процесса содержит метанол в количестве около 200 ppm, кислород - 6%, пары воды, остальное - азот, и его температура не превышает 40^oC. При использовании для очистки от метанола адсорбционных методов возникает проблема с регенерацией адсорбента и утилизацией адсорбированных продуктов.

Оптимальным способом удаления метанола из отходящих газов процесса окисления изопропилбензола является каталитическое окисление метанола в присутствии гетерогенных катализаторов, работающих при низких температурах.

Известно, что существует несколько путей превращения метанола: CH₃ОН + O₂ ---> CO₂ + H₂O (1) CH₃ОН + O₂ ---> CH₂O + H₂O (2) CH₃ОН ---> (CH₃)₂O + H₂O (3) CH₃ОН + O₂ ---> CO₂ + H₂ (4) Наиболее выгодным является каталитическое окисление метанола по реакции (1), так как в других случаях происходит образование токсичных продуктов, которые, кроме того, могут отравлять низкотемпературный катализатор [1, 2].

Основными требованиями к каталитическому способу очистки отходящих газов от метанола, помимо низкой температуры процесса, является то, что для обеспечения экологической чистоты окисление метанола должно протекать в отсутствие побочных реакций (2) - (4), а остаточная концентрация метанола в промышленных выбросах не должна превышать 20 ppm.

Известен способ очистки отходящих газов от метанола при температуре 200-400^oC с использованием катализатора, содержащего 0,26% палладия на оксиде алюминия [1]. Недостатком способа является высокая остаточная концентрация метанола (60 ppm) и высокая температура проведения процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки отходящих газов от метанола при температурах 180 - 190^oC на катализаторе, содержащем смесь платины и родия в соотношении 11:1 (процентное содержание не указано), нанесенную на оксид алюминия [1]. Недостатком этого способа является невысокая степень очистки - остаточная концентрация метанола (≈ 60 ppm) и относительно высокая температура проведения процесса.

Использование катализатора, содержащего нанесенные на оксид алюминия благородные металлы (Pd, Pt, Rh), позволяет проводить процесс очистки при 180-220^oC, однако и эти температуры полного окисления метанола являются достаточно высокими; при этих температурах сохраняется вероятность протекания побочных реакций.

Целью настоящего изобретения является упрощение процесса и повышение глубины очистки отходящих газов от метанола.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом очистки, отличительной особенностью которого является проведение процесса при температуре 85-120^oC с использованием катализатора, содержащего платину на носителе - высококремнистом цеолите HZSM-5 со связующим SiO₂ при следующем соотношении компонентов, вес.%: Pt - от 0,05 до 0,5; цеолит - от 69,5 до 89,95; связующее - от 10 до 30.

Катализатор готовят пропиткой гранулированного цеолита со связующим раствором платинохлористоводородной кислоты с последующей сушкой и прокаливанием в токе воздуха при 500^oC.

Пример: 2,5 г гранулированного цеолита HZSM-5 + 15% SiO₂ (фракция 1-2 мм) пропитывают 1,5 мл раствора платинохлористоводородной кислоты, содержащем 22,114 г H₂PtCl₆ · 6H₂O/1000 мл раствора. Полученную массу высушивают при комнатной температуре, затем при 140^oC, после чего прокаливают в токе воздуха при 500^oC. Содержание Pt в готовом образце 0,5 вес.%.

В таблице приведены данные по очистке отходящего газа процесса окисления изопропилбензола от метанола. Процесс проводят путем пропускания через слой гранулированного катализатора отходящего газа, содержащего 170 ppm метанола, 6 об.% O₂, остальное - азот, при температурах 85-120^oC, при которых методом ДТА-ДТГ наблюдается максимум экзотермического эффекта каталитического превращения адсорбированного CH₃ОН (t_max).

Как видно из приведенных примеров, только при окислении метанола на цеолитном катализаторе HZSM-5/SiO₂, содержащем Pt, температура процесса очистки отходящих газов снижается до 100^oC и ниже. В катализаторе может содержаться в высокодисперсном состоянии от 0,05 до 0,5 вес.% платины. Содержание связующего SiO₂ в носителе варьирует от 10 до 30 вес.%, причем оптимальным является содержание 15 вес.%.

Литература 1. Н.К. Plummer, J.W.L.H. Watkins, H.B. Ganohi, Applied Catalysis, 1987, v. 29, p. 261-283.

2. R.W.McCabe, P.J. Mitchell, Applied Catalysis, 1986, v. 27, p. 83-98.

Формула изобретения

Способ очистки отходящих газов от примеси метанола путем его окисления при повышенной температуре в присутствии катализатора, включающего платину на носителе, отличающийся тем, что процесс ведут при температуре 85 - 120^oC в присутствии катализатора, содержащего платину на носителе - высококремнистом цеолите HZSM-5 со связующим SiO₂, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Pt - 0,05 - 0,5
Цеолит - 69,5 - 89,95
Связующее - 10 - 30

РИСУНКИ

Рисунок 1