Способ обезвреживания смеси полихлорбифенилов и полихлорбензолов


 


Владельцы патента RU 2433113:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ") (RU)

Изобретение относится к способу обезвреживания смеси полихлорбифенилов и полихлорбензолов (совтола) путем сульфирования олеумом с последующей обработкой исходной смеси триэтаноламином до рН=8, отличающемуся тем, что сульфирование осуществляют в присутствии катализатора сульфирования при мольном соотношении совтол : олеум : катализатор, равном 1:0,8-1,3:0,001-0,05, при температуре 60-110°С в течение 3 часов с последующей экстракцией остаточных количеств совтола растворителем, отмытый совтол отделяют от растворителя перегонкой и направляют на обезвреживание, а растворитель - на экстракцию. Технический результат - уменьшение избытка сульфирующего агента и снижение энергоемкости процесса путем снижения температуры процесса. 1 табл.

 

Изобретение относится к области экологии, а именно к химическим способам обезвреживания стойких органических загрязнителей (СОЗ), например смеси полихлорбифенилов и полихлорбензолов (совтола), и может быть использовано при обезвреживании и утилизации электротехнического оборудования, например силовых трансформаторов и конденсаторов с совтольным наполнением.

Смеси изомеров полихлорбифенилов и полихлорбензолов, называемые «Совтол», «Совол», «Аскерель», «Арохлор-1242», нашли широкое применение в нашей стране и за рубежом в производстве силовых трансформаторов и конденсаторов, несмотря на то, что они являются токсичными органическими соединениями (II класс опасности). Опасность совтола для здоровья человека заключается, прежде всего, в том, что они являются мощными факторами подавления иммунитета ("химический" СПИД). Кроме этого, попадание совтола в организм провоцирует развитие рака, поражений печени, почек, нервной системы, кожи (нейродермиты, экземы, сыпи). Наибольшую опасность совтола для человека представляет его мутагенное действие, что негативно сказывается на здоровье последующих поколений.

Сочетание опасных биологических свойств совтола со стойкостью в окружающей среде послужило основанием для включения его в число стойких органических загрязнителей окружающей среды. В соответствии со «Стокгольмской Конвенцией о стойких органических загрязнителях» эти вещества запрещены к производству и использованию, их запасы должны быть уничтожены. Поэтому проблема надежной и гарантированной переработки совтола является очень актуальной, имеющей прикладное значение.

В настоящее время имеется ряд способов химического обезвреживания совтола.

Известен способ обезвреживания совтола путем обработки химическим реагентом при повышенной температуре, при этом в качестве реагента используют сульфирующий реагент и солеобразующий агент триэтаноламин, которыми последовательно обрабатывают исходную смесь, причем обработку сульфирующим реагентом ведут при температуре 100-210°С не менее 8 часов при оптимальном соотношении исходной смеси к сульфирующему реагенту, равном 1:0,6 мас.ч. (патент РФ №2076090, МПК С07С 17/38, В09В 03/00, опубл. 27.03.1997 г.).

В этом способе обезвреживания совтола используются доступные недорогие реагенты, однако высокая температура и длительное время процесса сульфирования делают этот способ очень энергоемким и экономически затратным.

Известен также способ обезвреживания совтола олеумом при мольном соотношении совтол : олеум, равном 1:1,1-1,3 при температуре 50-95°С в течение 2-2,5 часов с последующей обработкой триэтаноламином до рН=8 (патент РФ №2304572, МПК С07С 17/38, В09В 03/00, опубл. 26.05.2004 г.).

Данный способ экономичен, однако остаточное содержание совтола в полученной смеси составляет более 1-2%.

Известен способ обезвреживания совтола методом сульфирования при избыточном количестве совтола относительно олеума, при температуре 100-180°С в течение 8 часов. После нейтрализации триэтаноламина остаточное количество совтола удаляется из смеси многократной экстракцией толуолом до достижения заданного содержания остаточного совтола в конечном продукте менее 0,1% (патент РФ №2341509, МПК С07С 17/38, В09В 3/00, A62D 3/00, опубл. 20.12.2008).

Недостатками этого метода являются большие энергозатраты вследствие высокой температуры и времени проведения сульфирования, а также высокое содержание совтола после стадии сульфирования. Этот остаточный совтол приходится удалять с помощью многократной экстракции продукта толуолом, что весьма трудоемко, учитывая вязкость пастообразной соли сульфированного совтола.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является известный способ обезвреживания совтола путем обработки химическим реагентом, включающий последовательную обработку исходной смеси сульфирующим реагентом - олеумом при температуре 105-125°С в течение 2,5 часов и далее солеобразующим реагентом - триэтаноламином до рН=7-8, при этом обработку сульфирующим реагентом ведут в присутствии катализатора, в качестве которого используют жидкое стекло, при оптимальном соотношении совтол : сульфирующий реагент : катализатор : солеобразующий реагент, равном 1:2:0,01:4 мас.ч (патент РФ №2231518, МПК С07С 17/38, С07С 15/12, С07С 15/14, В09В 03/00, опубл. 27.06.2004 г.).

К недостаткам этого способа можно отнести использование значительного избытка сульфирующего реагента и высокую энергоемкость процесса из-за применения высоких температур.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение избытка сульфирующего реагента и снижение энергоемкости процесса путем снижения температуры процесса.

Согласно изобретению указанный технический результат достигается тем, что обезвреживание совтола проводят путем сульфирования олеумом в присутствии катализаторов с последующей обработкой триэтаноламином до рН=8. Сульфирование проводят при температуре 60-110°С в течение 3 часов при мольном соотношении совтол : олеум: катализатор, равном 1:0,8-1,3:0,001-0,05. Остаточные количества совтола удаляют экстракцией растворителем (например, толуолом, бензолом, ксилолом). Отмытый совтол отделяют от растворителя методом перегонки и направляют на обезвреживание, а растворитель возвращают на экстракцию.

В качестве катализаторов сульфирования используют сульфаты щелочных металлов, бисульфаты щелочных металлов, пятиокись ванадия, трехфтористый бор, борную кислоту.

Использование катализатора в описанных условиях и соотношениях с олеумом приводит уже на стадии сульфирования к высокой степени конверсии совтола (остаточное содержание совтола менее 1%), при этом низкие температуры проведения процесса препятствуют протеканию побочных процессов и деструкции компонентов исходной смеси. Такое небольшое количество остаточного совтола легко удаляется даже однократной экстракцией небольшим количеством растворителя, такого как бензол, толуол, ксилол или хлороформ, снижаясь до уровня 0,1% и менее.

Для оценки возможности использования предлагаемого способа обезвреживания совтола была создана лабораторная установка, на которой проводили обезвреживание совтола следующим образом.

В стеклянный реактор емкостью 1 л, снабженный перемешивающим устройством, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, загружают 100 г совтола, 1 г катализатора сульфирования и нагревают до температуры 50-55°С при перемешивании. Затем в течение 0,5 часа приливают через капельную воронку 137 г олеума, содержащего 24% серного ангидрида. После этого содержимое реактора выдерживают при температуре 60-70°С и перемешивании в течение 3 часов. По окончании выдержки в реактор при перемешивании добавляют 309 г триэтаноламина и выдерживают при перемешивании и температуре 50-55°С в течение 1 часа.

Конец нейтрализации триэтаноламином сульфированного совтола определяют по рН 1%-ного водного раствора, который должен быть равен 8. В противном случае необходимо добавить триэтаноламин. Остаточное содержание совтола в полученном продукте составляет 0,5-1%.

Отмывку остаточных количеств совтола осуществляют экстракцией толуолом при 50°С. Операцию повторяют до получения желаемого результата. Отмытый совтол отделяют от растворителя перегонкой. Остаточное содержание совтола в полученном продукте составляет 0,03-0,1%.

Конкретные примеры по сульфированию совтола олеумом в присутствии катализатора с последующей обработкой реакционной массы триэтаноламином и отмывкой растворителем приведены в таблице.

№п/п Катализатор сульфирования Соотношение совтол:олеум:катализатор:триэтаноламин (моль) Время сульфирования (час) Температура сульфирования(°С) Растворитель Остаточное содержание совтола (% масс.)
1 Na2SO4 1:1,1:0,01:5,2 3 80 Толуол 0,05
2 NaHSО4 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Толуол 0,06
3 V2О5 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Толуол 0,05
4 ВF3 1:1,1:0,01:5,5 3 80 Толуол 0,05
5 Н2ВО3 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Толуол 0,06
6 Na2SO4 1:1,1:0,01:5,2 3 80 Хлороформ 0,08
7 NaHSO4 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Хлороформ 0,09
8 V2O5 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Хлороформ 0,09
9 ВF3 1:1,1:0,01:5,5 3 80 Хлороформ 0,09
10 Н3ВО3 1:1,1:0,01:5,4 3 80 Хлороформ 0,1
11 Na2SO4 1:0,6:0,01:2,2 3 80 Толуол 0,1
12 Na2SO4 1:0,8:0,01:3,5 3 80 Толуол 0,08
13 Na2SO4 1:1,3:0,01:7,1 3 80 Толуол 0,03
14 Na2SO4 1:1,5:0,01:8,4 3 80 Толуол 0,03
15 Na2SO4 1:1,1:0,001:5,2 3 80 Толуол 0,08
16 Na2SO4 1:1,1:0,005:5,2 3 80 Толуол 0,06
17 Na2SO4 11:1:0,05:5,2 3 80 Толуол 0,05
18 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 60 Толуол 0,06
19 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 70 Толуол 0,03
20 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 110 Толуол 0,03
21 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 80 Бензол 0,06
22 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 80 Ксилол 0,05
23 Na2SO4 11:1:0,01:5,2 3 80 Изопропил бензол 0,05

Из приведенных данных следует, что при использовании катализатора и избытка олеума по соотношению к совтолу снижаются время и температура процесса, а также остаточное содержание совтола уже на стадии сульфирования.

Продукт сульфирования - паста ПХДС-Т (триэтаноламиновая соль сульфированного совтола), представляет собой мазеобразное вещество, растворимое в воде, негорючее, нелетучее и малотоксичное (IV класс опасности), которое применяется в качестве антисептика для пропитки технической древесины (железнодорожных шпал, опор линий электропередач, рудничных стоек и др.).

Способ обезвреживания смеси полихлорбифенилов и полихлорбензолов (совтола) путем сульфирования олеумом с последующей обработкой исходной смеси триэтаноламином до рН 8, отличающийся тем, что сульфирование осуществляют в присутствии катализатора сульфирования при мольном соотношении совтол:олеум:катализатор, равном 1:0,8-1,3:0,001-0,05 при температуре 60-110°С в течение 3 ч с последующей экстракцией остаточных количеств совтола растворителем, отмытый совтол отделяют от растворителя перегонкой и направляют на обезвреживание, а растворитель - на экстракцию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу выделения 1,1,2,3,4,4-гексафтор-1,2,3,4-тетрахлорбутана из смеси органических продуктов синтеза. .

Изобретение относится к азеотропной или близкой к азеотропной композиции, предназначенной для получения 2,3,3,3-тетрафторпропена (HFC-1234yf), содержащей примерно от 64,6 мол.% примерно до 92,4 мол.% HFC-1234yf и примерно от 35,4 мол.% до 7,6 мол.% фтористого водорода.

Изобретение относится к способу очистки хлороформа путем обработки его смесью газообразного серного ангидрида с воздухом, полученной путем пропускания воздуха через олеум, нагретый до температуры 30°С-60°С.

Изобретение относится к способу очистки перфорированных органических жидкостей твердым щелочным адсорбентом. .
Изобретение относится к способу очистки, заключающемуся в обработке продукта-сырца смесью серного ангидрида и свободного галогена, после чего целевой продукт выделяют с помощью ректификации.

Изобретение относится к способу получения н-пропилбромида в форме сырой реакционной смеси, содержащей по меньшей мере 95% по GC площади н-пропилбромида. .

Изобретение относится к способу разделения компонентов азеотропной или азеотропоподобной смеси, представляющей собой отходящий из полимеризационного реактора поток, включающему контактирование экстрагента, включающего, по меньшей мере, один углеводород со смесью, включающей, по меньшей мере, один С4-C 7изоолефин и разбавитель, включающий один или несколько фторуглеводородов, с получением продукта контактирования, представляющего собой разбавитель, включающий один или несколько фторуглеводородов, по существу свободного от, по меньшей мере, одного С4 -С7изоолефина, где один или несколько фторуглеводородов отвечают формуле: СхНуFz, в которой х обозначает целое число от 1 до 40 и у и z обозначают целые числа один или больше, а углеводород выбран из алканов, включая линейные, циклические, разветвленные алканы, алкенов, ароматических соединений с C4 по C22 или их смесей.

Изобретение относится к вариантам способа отделения ацетальдегида от йодистого метила с помощью дистилляции в ходе процесса карбонилирования метанола с целью получения уксусной кислоты.

Изобретение относится к вариантам способа отделения ацетальдегида от йодистого метила с помощью дистилляции в ходе процесса карбонилирования метанола с целью получения уксусной кислоты.

Изобретение относится к способу обезвреживания совтола. .

Изобретение относится к оборудованию для сортировки, преимущественно мусора на начальном этапе его переработки, и может применяться в технологических линиях сортировочных комплексов для отсеивания из мусора мелких частиц неутилизируемых фракций.

Изобретение относится к области утилизации отходов медицинского происхождения из синтетических материалов с их обезвреживанием, а именно к технологии их переработки для вторичного использования, например для изготовления тротуарной плитки, крышек канализационных люков.
Изобретение относится к строительному материалу, изготовленному из промышленных отходов. .
Изобретение относится к переработке и утилизации отходов бурения и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности при обустройстве кустовых площадок скважин и внутрипромысловых дорог.
Изобретение относится к переработке пластиков, а именно к отделению пластиков от других материалов, и может найти применение для отделения и измельчения резинового слоя резинотехнических изделий, армированных металлическими элементами, электрическими высоковольтными импульсными разрядами.

Изобретение относится к ресурсосберегающим технологиям в строительстве и может быть использовано для утилизации железобетонных строительных отходов. .

Изобретение относится к отрасли жилищно-коммунального хозяйства и предназначено для сортировки твердых бытовых отходов с помощью манипуляторов. .

Изобретение относится к области гетерогенного катализа. .
Наверх