202160. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klór elválasztására gázelegyből
HU 202160B 9 10 oszlopokat. Ezeket az oszlopokat egymással kombinálhatjuk is. Használhatunk több mosóoszlopot is sorba kötve, így teljesebb abszorpciót érünk el. A 21 kénsavas mosóoszlopból távozó kapott gázt a 27 vezetéken át, a 28 kompresszor segítségével a 5 29 vezetéken át szállítjuk a 30 hűtőbe, ahol hűtjük. A klór elfolyósítására vonatkozóan szakember számára ismerten van egy olyan elfolyósítási tartomány, amelyet a nyomás és a hőmérséklet határoznak meg. Ha ezen a tartományon belül alacsonyabb 10 hőmérsékletet alkalmazunk, csökkenthető az alkalmazott nyomás. Ipari felhasználás esetén a kompressziós nyomást és a hűtési hőmérsékletet a fenti tartományon belül a legcélszerűbb gazdasági körülmények szabják meg, mivel a működtetéssel egyide- 15 jűleg a kezdeti beruházást is figyelembe kell venni. Egy szokásos műveletben a klór elfolyósítását előnyösen 10-2,5.10° Pa túlnyomás mellett, -15 és -30 °C közötti hőmérsékleten hajtjuk végre. A kapott gázt a kívánt optimális nyomásra komprimál- 20 juk, és a 32 desztilláló toronyba vezetjük. A kapott gázt ezután desztilláljuk, miközben a 37 hűtővel hűtjük és elfolyósítjuk. A hűtő a 32 desztilláló oszlop tetején van elhelyezve, ésfridzsiderrel van hűtve (nem ábrázoltuk). 25 A 37 hűtőben a kapott gáz cseppfolyós klórra és egy gázfázisú, oxigéngázt, szervetlen gázt és kis mennyiségű hidrogén-ldorid-gázt, valamint kondenzálatlan klórgázt tartalmazó anyagra válik szét. A folyékony klórt ezután a 32 desztilláló oszlop 30 alján elvezetjük, így a 33 cseppfolyós klórt nyerjük. A desztilláló oszlopnak nem kell sajátos szerkezetűnek lennie. Bármely olyan lemezes vagy töltettel bíró oszlop alkalmazható, amelyet emelt vagy normál nyomáson végzett desztüláláshoz szokásosan alkal- 35 maznak. A 32 desztüláló oszlopon elkülönített gáz, amely túlnyomórészt oxigéngázt, szervetlen gázt és kis mennyiségű hidrogén-klorid gázt éskondenzálatlan klórgázt tartalmaz, maradékgázként a 34 vezetéken 40 folyik el. Annak érdekében, hogy a maradékgáz oxigénjét ismételten felhasználjuk a hidrogén-klorid nyersnayagok oxidálására, a 35 visszacirkuláltatott nyersanyagok oxidálására, a 35 visszacirkuláltatott gáz vezetéken visszatápláljuk és a hidrogén-klorid 45 nyersnayagból és oxigénből álló kevert gázhoz keverjük. A folyamatos működés során a hidrogén-klorid nyersanyagban és az oxigénben jelenlevő szervetlen gázok fokozatosan feldúsulnak. Ezért kívánatos, 50 hogy a maradékgázt apránként feldúsulnak. Ezért kívánatos, hogy a maradékgázt apránként, folyamatosan hulladékgázként elengedjük a rendszerből. A 36 vezetéken át elengedett hulladékgáz mennyiségét az 1 nyersanyag-betáplálón át bevezetett anyag 55 és a 4 betápláló-vezetéken át bevezetett oxigén szervetlen-gáz tartalma határozza meg. Minél több szervetlen gáz van jelen a kiindulási anyagul szolgáló hulladékgázban és az oxigénben, annál több maradékgázt kell elengedni a 36 vezetéken. Ezért a rend- 60 szerből elegendő maradékgáz mennyiségét az előzőekben említett feltételek figyelembevételével célszerű megszabni. A gázfázisban levő klór koncentrációja lecsökken, amikor a 27 vezetéken át betáplált szárított ka- 65 pott gáz komprimálásával a nyomást növeljük, és amikor a szárított kapott gáz hűtési hőmérsékletét csökkentjük. Ennek megfelelően a klórtartalom csökken abban a maradékgáz részben, amelyet visszacirkuláltatunk a 6 reaktorba a 35 visszacirkuláltatott-gáz vezetéken. Az (1) reakcióegyenletben bemutatott reakció, amelyben a hidrogén-klorid oxigénnel való oxidálásával klór képződik, egyensúlyi reakció. Ha a 35 vezetéken visszacirkuláltatott gáz klórtartalma magas, az egyensúly az (1) reakcióegynelet bal oldala irányába tolódik el, így csökken az egységnyi betáplált hidrogén-kloridra jutó klór-termelés, és az összes termelt klór mennyisége kevesebb. Ezt figyelembevéve előnyös, ha növeljük az alkalmazott nyomást és ugyanakkor csökkentjük a hűtési hőmérsékletet. Ugyanakkor, ha a felhasználandó energia mennyiségét és az alkalmazott berendezés költségeit vesszük figyelembe, a nyomás csökkentése és a hőmérséklet növelése célszerű. A kompressziós nyomás és a hűtési hőmérséklet ugyanis olyan természetűek, hogy nemcsak a reakciókörülmények határozzák meg ezeket, hanem - mint az előzőekben említettük -gazdasági körülmények is. Ha a 36 vezetéken át elengedni kívánt maradékgázban a klór még elfogadhatatlanul magas szinten van jelen, lehetőség van arra, hogy ezt a maradékgázt, amelyet a 36 vezetéken át el kívánunk engedni, egy, az előbbi kompressziós nyomásnál magasabb nyomással komprimáljuk, és az így komprimált gázt ezután lehűtsük, a klórt kondenzáljuk, majd egy külön desztülációs oszlopon desztilláljuk a klór eltávolítására. 1. Példa A nyersanyagot, közelebbről a tolüén-diizocianát (TDI) tisztítási lépéséből származó hulladékgázt 50,6 kg/óra sebességgel hőcserélőn átvezetve -2 °C-ra hűtjük. A hőcserélőben az aktivált-szén oszlopról távozó hidrogén-klorid szolgál hűtő közeg°C hőtisztítási reakcióból. A hulladékgáz összetétele 93,7 tömeg1^ 1,41 kmól hidrogén-klorid, 1,3 tömeg% oxigén, 2,0 tömeg% nitrogén, 2,8 tömeg% szén-monoxid, 0,2 tömeg% o-diklór-benzol (ODCB). A hulladékgázt, amelynek ODCB koncentrációja 0,1 tömeg%-ra csökkent, ezután a 2 oszlopra vezetjük, amely 100 kg aktív szénnel van töltve. Az aktív szén 4.6 mm-es granulumok formájában van jelen, és kókuszdióhéj száraz desztillálásának terméke, ezen az oszlopon az ODCB koncentrációt a hidrogén-klorid-gáz 0,04 tömeg%-ának megfelelő értékre csökkentjük. Ezután a hidrogén-klorid-gázt hőcserélőbe vezetjük, amelyben a hidrogén-klorid-gáz a nyersanyagként betáplált hulladékgázt hűti le, miközben önmaga 25 °C hőmérsékletre melegszik. 10,2 kg/óra oxigén (0,3 kmól, oxigéntartalom: 99,6 tömeg%, nitrogéntartalom: 0,4 tömeg%) hozzáadása után a kapott gázelegyet a hőcserélőbe vezetjük, és ott gőzzel 200 °C hőmérsékletre melegítjük. A megmelegített kevert gázt ezután 10 kg katalizátorral töltött oszlopon visszük át (az oszlop az ábrán nem szerepel, a katalizátor 1 tömeg% fémtartalmú ként. A nyersanyagul szolgáló hulladékgáz 30 mérséklettel és 4.105 Pa túlnyomással lép ki a 6
