196914. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szerves oldószergőzök kinyerésére gázokból adszorpcióval és desztillációval
1 196 914 2 Számos ipari technológiában képződnek olyan gázáramok, amelyek szerves oldószerek gőzeit tartalmazzák. így például rétegező (kasírozó) üzemekben ragasztószalagok, hangszalagok, fotópapírok stb. gyártásánál, műszálak (acetát-, viszkózaszál) gyártásánál, lakkozó üzemekben cellofán, műanyagfóliák, fémfóliák stb, előállításánál, mélynyomó és kenőüzemekben különböző műbőrféleségek és impregnált textíliák gyártásánál, bütorgyártásnál lakkozáskor, gyógyszergyárakban intermedierek és késztermékek előállítása, illetve formázása során, kémiai tisztítás, fémek, bőr és gyapjü zsfrtalanítása során. A felsorolt és más gyártási technológiákban leggyakrabban alkalmazott szerves oldószerek: alkoholok, éterek, észterek, ketonok, alifás- és aromás szénhidrogének, klór- és kéntnrtalmü szervesanyagok. Ezek az anyagok a hordozó gázárammal (levegővel) együtt rendszerint a környezetbe kerülnek. Á fenti anyagoknak az eltávolítása az ipari gázáramokból (levegőáramból) gazdasági és ökológiai szempontból is kívánatos, esetenként szükséges. Ezek az anyagok értékesek, nagy részük az emberi és az állati szervezetre mérgező, ezért a környezetbe való kibocsátást meg kell akadályozni. Az oldószerek emissziójának csökkentése történhet kondenzáltatással, fizikai abszorpcióval és kemiszorpcióval, adszorpcióval, valamint katalitikus és termikus utóégetéssel. Oldószer-visszanyerést az első három eljárás tesz lehetővé. A kondenzáltatás és a fizikai abszorpció a szerves anyagok kis (néhány tizedtől kb. 20 g/m3-ig terjedő) koncentrációja miatt általában nem alkalmazható. A kemiszorpció csak olyan speciális esetekben jöhet szóba, amikor a kivonandó szerves anyag az abszorbenssel jól reagál és a folyamat reverzibilis. Kis koncentrációbanjelenlévőszerves anyagoknak (oldószergőzöknek) gáz-(levegő) áramból való kinyerésére leggyakrabban az adszorpciós módszert alkalmazzák. A szerves anyagok megkötését nagy fajlagos felületű adszorbensen, rendszerint aktívszénen végzik (Kohl-Ricsen-feld: Gas Purification. McGraw-I lill, New York—Toronto— London, 1960. p. 415). Az adszorpció hatására a szerves anyagoknak igen nagyfokú dúsulása megy végbe az aktívszén felületén. Az adszorbenságyon megkötött oldószereket általában kisnyomású vízgőzzel, 373—400 K hőmérsékleten hajtják Se az aktfvszénről. A vízgőz-oldószergőz elegyet kondenzálják és a kondenzátuinot környezethőmérsékletre hűtik. A kondenzálás és a hűtés során az oldószerek vízben való oldódásától függően egy vagy két folyadékfázis alakul ki. Abban a szélsőséges esetben, amikor az oldószer (pL szénhidrogén) a vízben gyakorlatilag nem oldódik, a két fázis egyszerű ülepítő szeparátorban jól elválasztható egymástól, az oldószer ismételt felhasználásra alkalmas formában kinyerhető, a víz pedig némi kezelés (pl. kifúvatás) után általában megfelel a környezetvédelmi előírásoknak. A leggyakrabban használt oldószerek kisebb-nagyobb mértékben vízben oldódnak, így kondenzáltatáskor az esetek többségében oldószert, illetve oldószereket tartalmazó vizes fázis és kevés vizet tartalmazó oldószer-fázis képződik. E fázisokból az oldószerek), újrafelhasználásra alkalmas formában és tisztaságban általában desztillációval és/vagy extrakcióval nyerhetők ki. Az oldószerkinyerésnek adszorpcióval és desztillációval és/vagy extrakcióva! való összekapcsolására vonatkozó konkrét javaslatokat és megoldásokat azonban a szakirodalomban nem, vagy csak nagyon vázlatosan ismertettek. így pl. E. Kromer szerint (Abluftreinigung bei Lösemittel-emissionen Clúmie, 36 (2), 87—95 (1982) a vízgőzös deszorpciónál képződő vizes oldószerelegy 70% vagy több vizet tartalmaz. Ebből a kondenzátuniból csak gondos tisztítással lehet újra felhasználásra alkalmas tisztaságú és minőségű oldószereket visszanyerni. Az oldószerek sajátságaitól függően ezek a tisztítási eljárások: dekantálás, extrakció, szárítás, savtalanítás és desztilláció, illetve ezek kombinációi. Részleteket az egyes cijárásváltozatokról nem közöl. Aktívszenes szűrő vízgőzös regenerálásakor kapott, szerves oldószereket tartalmazó vizes elegynek oldószermentes vizes fázisra és gyakorlatilag vízmentes szerves fázisra való szétválasztására vonatkozik a 2 078 122 sz. angol szabadalom. Eszerint a vizes elegy szétválasztását dezstillációs kolonnában és vele összekapcsolt extraktorban végzik. Az eljárás lényeges lépései a következők. A vizes elegyet fázis szeparátorban durván szervetlen (vizes) fázisra és szerves fázisra választják szét. Az előmelegített szervetlen (vizes) fázist a desztilláló kolonna közepén a sztrippelő (kiforraló) szakaszba adagolják. A desztilláló kolonna dúsító (felső) szakaszából fejtermékként metanolt vesznek el (ha a vizes fázisban metanol is van). A dúsító szakasz középső részéből vizes szerves elegyet vesznek el, melyet az extraktorba vezetnek, ahol azt a szerves fázissal vagy azzal analóg szerves folyadékkal ellenáramban áramoltatva extrahálják. Az extraktorból távozó, kevés szerves anyagot tartalmazó vizes fázist visszavezetik a desztilláló kolonnába, míg a kevés vizet tartalmazó szerves fázist szükség szerint utószeparátorba adják. Az itt képződő vizes oldószert visszavezetik az extraktorba, a vízmentes oldószerelegyet pedig elvezetik és összetételének beállítása után ismét felhasználják. Az extraktorból távozó, kevés vizet tartalmazó szerves fázis utólagos utókezelése (végső vízmentesítése) az aligénypontok szerint végezhető desztillációval. Találmányainkban oldószergőzöknek gázokból (levegőből) való kivonására és visszanyerésére célszerűen összekapcsolt adszorpciós és desztillációs eljárásokat dolgoztunk ki. A kidolgozott eljárások kis (néhány tizedtől kb. 20 g/m3) koncentrációban A és B szerves oldószert (oldószercsoportot) tartalmazó gázáram (levegő) tisztítására, továbbá az A és B oldószereknek (oldószercsoportoknak) újrafelhasználására alkalmas tisztaságban való visszanyerésére vonatkoznak. Az A szerves oldószer (oldószercsoport) jellemzője: forráspont-tartománya 308—373 K, desztillációkor a vízzel rendszerint azeotrópot képez (aceton, etanol, ítilacetát, izopropil-alkohol, metil-etil-keton, stb.). \ B szerves oldószer (oldószercsoport) jellemzője: forráspont-tartománya 373—473 K, desztillációkor a vízzel azeotrópot képez (butanol, butilaceíát, toluol, xilolok, etil-glikol, stb.). Az első két eljárás olyan A és B oldószer kinyerésée vonatkozik, amelyek közül az A oldószer (pl. etila-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
