Способ очистки выхлопных газов

 

:б с ««-с ) и 1 з M R. й

««««., т Фц„ т и «1 - т р ñ t н м и с и Фй! О п И C А Н - И -"-Е"-"

ИЗОБРЕТЕНИЯ

a»5b3298

Союз Соввтскнх

Социапистнческнк

Рвсвублик

К ПАТЕНТУ

« (61) Доволнительпый к патенту (22) ЗаявлЕно 17.1275 (21) 2198553/23 — 04 (23) Приоритет — (32) 19. 12. 74 (51) М. Кл.

С 07 С 17/38

В 01 D 53/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) CIIIA (3)) 534522 (53) УДК 547.412. ,723.07 (088. 8) Опубликовано 1505.79, бюллетень № 18

Дата опубликования описания 150579 (72) Автор изобретения

Иностранец

Лоренс Арнольд Смолхейзер (США) Иностранная фирма . Стауффер Кемикал Компани (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к способу очистки выхлопных газов — отходов хлорорганических производств от ненасыщенных этиленхлоридов.

Ненасыщенные этиленхлориды (ЭНХУ) используются во многих промышленных процессах. Хлорпроизводные этилена, такие как хлористый винил, винилиденхлорид, трихлорэтилен и перхлорэтилен,,широко используются в промышлен- 10 ности. В процессе получения и использования ЭНХУ газовые потоки, содержащие небольшие количества этих соединений, обычно сбрасываются в атмосферу. ЭНХУ могут влиять на образование 15 смога в атмосфере, а некоторые соединения вредны для окружающей атмосферы.

Выхлопные газы и вентиляционный воздух хлорорганических производств 20 обычно содержат небольшие количества

ЭНХУ. Поскольку эти хлоруглеводороды присутствуют в газовом потоке в не- больших количествах, то их трудно выделить. 25

Известен способ очистки газов — отходов хлорорганических производств от ненасыщенных этиленхлоридов и других примесей путем охлаждения до низких температур порядка (-)23 С.

Однако этот способ сложен в осуществлении вследствие необходимости использования сложной холодильной установки и не обеспечивает достаточно полной очистки газов.

Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом очистки выхлопных газов — отходов хлорорганических производств от ненасыщенных этиленхлоридов, состоящим в том, что исходные выхлопные газы обрабатывают озоном при 0-160 С в течение 0,1-20 мин при молярном соотношении озона и ненасыщенного этиленхлорида 0,9-110:1, обычно при молярном соотношении 0,52:1.

Отличительными признаками способа является использование озона для очистки выхлопных газов и проведение озонирования в укаэанном режиме.

Способ особенно ценен для снижения количества:хлорированых: этиленов и, в частности, хлористого винила, однако, также можно снизить количества других ЭНХУ в газовых потоках. Этот процесс можно проводить при температуре окружающей среды, однако, время

663298 обработки эйачительно снижается при повышенной температуре.

В результате последующего контактирования обработанного таким образом газового потока с водой или щелочным или кислотным водным раствором в нем значительно снижается количество хлоруглеводородов.

Было найдено, что ЭНХУ взаимодействует с озоном в газовой фазе. Реакция при повышенных температурах протекает с высокой скоростью. Реакция

ЭНХУ с озоном в газовой фазе может быть использована в процессе очистки выхлопных газов — отходов хлорорганических производств. Этот процесс простой, требует минимальных затрат на оборудование и позволяет существенно снизить количество ЭНХУ в выхлопных газах.

После взаимодействия с озоном выхлопные газы содержат хлористый во- 20 дород, кислородсодержащие соединения, такие как двуокись углерода и вода, и могут содержать фосген и частично окисленные углеводороды, такие как метанол и т.п. Если выхлопные газы 25 содержат только небольшие количества

ЭНХУ, то количество хлористого водорода будет небольшим и выхлопные газы могут быть выпущены непосредственно в атмосферу беэ дополнительной об- ЗО работки. Если выхлопные газы содержат относительно большое количество

ЭНХУ, то после реакции с озоном они могут содержать относительно большие количества продуктов реакции — хло35 ристого водорода, кислородсодержащих продуктов. Эти продукты реакции могут быть легко извлечены из прореагировавших с озоном выхлопных газов путем контакта с Водой или водным раствором.

Выхлопные газы, подлежащие обработке; могут содержать помимо ЭНХУ обычные составляющие таких газов, например азот, кислород, пары воды, закись 45 углерода, углекислый гаэ, также они могут содержать органические соединения, отличные от ЭНХУ, которые могут и не реагировать с озоном. Если в выхлопных газах присутствует ка- 50 кое-то-количество этиленненасыщенных алифатических, циклических и ароматических углеводородов, то оно мбжет быть снижено, поскольку известно, что эти соединения взаимодействуют с озо- 55 ном, Озон должен подаваться в количестве, достаточном для обеспечения его взаимодействия с такими углеводо рбдами, в результате чего должно снизиться их количество. Для ЭНХУ наблю"дается тенденция реагировать с мень- 6О шей скоростью по сравнению с этиленненасыщенными соединениями, не содержащими галогенов.

Предлагаемый способ, осуществляе.мый при .кизких температурах мало зат- 65 рагивает насыщенные алифатические хлоруглеводороды. В незначительной степени реакция их с озоном также протекает при повышенных температурах.

Температура оказывает непосредственное влияние на скорость протекания реакции. Скорость взаимодействия между ЭНХУ и озоном увеличивается по мере повышения температуры. Предпочтительными являются температуры, лежащие в области 0 — 25 С. Наиболее предпочтительный температурный интервал составляет 10-160 С. Концентрация ЭНХУ и озона влияет на скорость, при которой происходит снижение количества ЭНХУ. Высокие концентрации озона и низкие концентрации ЭНХУ способствуют быстрому снижению количества ЭНХУ в выхлопных газах. Высокие концентрации ЭНХУ и низкйе концентрации озона приводят к замедлению скорости реакции ЭНХУ.

Количество озона, необходимое для процесса, зависит от состава выхлопных газов, количества кислорода. В общем для удаления 1 моль ненасыщенного зтиленхлорида требуется менее

1 моль озона. Избыток озона не оказывает вредного влияния на протекание всего процесса, но увеличивает стоимость извлечения ЭНХУ.

Скорость реакции озона с этиленхлоридами зависит от положения атома хлора относительно двойной связи и некоторых стерических факторов. Негалогенированные этиленненасыщенные углеводороды, такие как этилен или пропилен, взаимодействуют с озоном быстрее по сравнению с хлорпроизводными. Хлорсодержащие углеводороды, такие как З-хлорпропилен, которые содержат атом хлора на углеродном атоме, непосредственно не связанным с двойной связью, взаимодействуют с озоном быстрее, чем соединения, такие как хлористый винил, которые содержат атом хлора. на атоме углерода с двойной связью. Хлористый винил взаимодействует с озоном с большей скоростью, чем дихлорэтилен. Дихлорэтилен взаимодействует с озоном с большей скоростью по сравнению с трихлорэтиленом. Иэ хлорированных эти- ленов перхлорэтилен взаимодействуеу с озоном с самой маленькой скоростью.

Давление мало влияет на протекание процесса. Весь процесс может проводиться в диапазоне давлений: от давлений ниже атмосферного до давлений выше атмосферного.

Процесс легко осуществляется простым смешением озона с выхлопными газами, содержащими ЭНХУ, или смешением газового потока, содержащего ЭНХУ, с газовым потоком, содержащим озон. Если газовый поток содержит кислород, то можно также обеспечить образование озона in situ в газовом потоке при

6632 помощи высокомощного облучения при длинах волн менее примерно 2100 A.

Однако предпочтительно получать газовый поток, содержащий озон, при помощи обычных способов, известных в этой области, Такими способами являются коронный или тихий электрический разряд. Затем содержащий озон газовый поток смешивается с газовым потоком, содержащим ЭНХУ.

При практическом осуществлении способа реакционная зона может пред- 10 ставлять собой трубки, каналы, камеры или реактор, через которые пропускают выхлопные газы, содержащие

ЭНХУ. Образуется смесь выхлопных газов с озоном и озон взаимодействует с ЭНХУ.

Пример 1. Была определена скорость реакции хлористого винила в газовой смеси, содержащей азот, кислород, озон и хлористый винил

1 (BXM). Поток воздуха, в котором содержится примерно 1% озона, получают путем пропускания воздуха через озо1/О

5 0 5 0 5 0 5,0 5 0

4,6

0 9

24.

110 36 8,3 4,6

24 24 24 24

280 1200 2200

35 88 290

2200

1I00

88

НФ

22 160 11

590

0,2

0,3

13 98

230

НФ

0,4

0,6

1,00

НФ 34

2,00

НФ

3,00 4,00

НФ вЂ” не фиксируется, менее 1 ч. на млн.

* Озонатор обеспечивает номинально 1% озона.

** Стеклянная трубка, обогреваемая снаружи путем конденсирования пара при атмосферном давлении (100 С) .

"** Указанное время приближенное; действительно измеренное время изменяется примерно от 0,07 до 0,12 мин. Измеренное время не включает время нахождения смеси в стеклянной трубке. д в озонаторе, л/мин

Моль озона/

/моль ВХМ

Температура, С

Концентрация хлористого винила, об.ч. на млн, при времени нахождения пробы в шприце, мин: контрольный опыт

0 1***

98 6 натор типа Велсбач Стайл Т-816. Поток воздуха, содержащий озон, измеряют при помощи расходомера и подают в стеклянный тройник через тюбинг ° В стеклянном тройнике пары хлористого винила смешивают с газовым потоком, содержащим озон. Газовую смесь, содержащую кислород, азот, озон и хлористый винил, пропускают через стеклянную трубку, снабженную рубашкой, с внутренним диаметром 0,25 см и длиной 35 см. Стеклянная трубка полая. Трубка снабжена устройством для обогрева, осуществляемым при конденсации пара при атмосферном давлении в рубашке.

На выходе стеклянной трубки берут пробы газа путем наполнения шприца реакционной смесью. Проба реакционной смеси находится в шприце в течение требуемого промежутка времени, а затем инжектируется в газовый хроматограф с ионизационным детектором.

Данные опытов представлены в таблице.

t к, з

663298

B опыте б внутренняя часть стеклянной трубйи-покрывается .каплями сконденсированной -водй вскоре после вве дения хлористого винила в газовый потоК, содержащий озон. При= сравнении данных опытов 5 и б видйо, что повышение температуры эа короткий промежуток времени приводит к существенному повиаению скорости реакции"между хлористым винилом и озоном.

8 на млн, при времени нахождения пробы в шприце, мин: контрольная 0

0,4 294

1,0 247

5 4,0 179

8 123

16 89

Иэ примера видно, что винилиденхлорид взаимодействует с озоном медленнее,чем хлористый винил. Скорость реакции существенно возрастает при увеличении температуры до 100150 С.

Формула изобретения

Составитель Н. Гозалова

Редактор Т. Девятко Техред М. Келемеш Корректор О. Билак

Тираж 512 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Я(-35 Раушская наб. д. 4/5

Заказ 2733/62

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 2. Используя аппаратуру, описанную в примере 1, определяют скорость реакции винилиденхлорида в газовой смеси, содержащей азот, кислород, озон и винилиденхлорид. Газовую смесь, содержащую 1000 об.ч. на млн винилиденхлорида и 1 об.Ъ озойа;""готовят путем введения винилиден хлорида в озонированый поток воздуха, выходящий нз оэонатора Велсбач. Для бпределения реакции винилиденхлорида использован метод, описанный в примере 1.

" " В оййте ПОлучены следующие результаты:

Расход воздуха.в оэона- 25 торе, л/мин, 5

Моль озона/моль винилиденхлорида 10

Температура, С 24

Концентрация винил- 30 иден хлорида, об, ч, 1. Способ очистки выхлопных газов — отходов хлорорганических производств от ненасыщенных этиленхлоридов, отличающийся тем, Что, с целью упрощения и повышения эффективности процесса, исходные выхлопные газы обрабатывают озоном при 0-160 С в течение 0,1-20 мин при молярном соотношении озона и ненасыщенного этиленхлорида 0,9110:1.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут при молярном соотношении озона и ненасыщенного этиленхлорида 0,5-2г1.