202160. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klór elválasztására gázelegyből
HU 202160B A hulladékgázok oxidálása tekintetében hivatkozunk a 44976 188 közzétételi számú magyar szabadalmi bejelentésre, az alkalmazott katalizátor tekintetében a 184 413 számú európai szabadalomra, amelyeket leírásunkban referenciaként építünk be. A találmány olyan eljárásra vonatkozik, amelyben klórt választunk el szerves vegyületek reakciói során melléktermékként keletkező és hidrogén-kloridot tartalmazó gáz oxidálásával kapott reakcióelegyből és amely reakció a következő lépésekből áll. 1) hidrogén-ldoridot 350-450 'C hőmérsékleten króm-oxid-katalizátor jelenlétében 0,25 mól/mól hidrogén-klorid mennyiségű vagy annál nagyobb mólarányú oxigénnel oxidálunk; 2) a kapott, elsősorban klórt, vizet, reagálatlan hidrogén-kloridot, oxigént és elpárolgott krómot tartalmazó gázt gyorsan lehűtjük 90-130 *C-ra, majd vízzel mossuk, ezzel vizes oldat formájában visszanyerjük a krómvegyületet; 3) a kapott gáz megmaradt részét ismét vízzel mosva a reagálatlan hidrogén-kloridot elnyeletjük és a reagálatlan hidrogén-kloridot vizes oldat formájában kinyerjük; 4) az ezután visszamaradt gázt tömény, legalább 90%-os kénsavval mosva eltávolítjuk belőle a vizet; 5) a kénsavval mosott gázt komprimáljuk és lehűtjük, ekkor a gázból, amely már főként klórt és oxigént tartalmaz, a klór folyékony állapotban kiválik és elkülöníthető a még megmaradt gáztól, és 6) az elfolyósított klór elkülönítése után visszamaradó, elsődlegesen oxigénből álló gázt az 1) oxidációs lépésbe visszacirkuláltatjuk. Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás vázlatos folyamatát mutatjuk be, az ábrán a 6 reaktort, a 8 króm-mosó-oszlopot, a 9 hidrogén-klorid-gáz abszorbeáló oszlopot, a 21 kénsav-mosó oszlopot, a 28 kompresszort és a 32 desztilláló oszlopot tüntettük fel. Erre a folyamatábrára alapozva a továbbiakban részletesen ismertetjük az eljárást. A valamely szerves vegyület reakciójából hulladékgázként távozó nyersanyagot (azaz a hidrogénkloridot) aktivált szén oszlopon (az ábrán nem látható) vezetjük át, mielőtt az 1 vezetéken a 6 reaktorba bevinnénk. Ha a nyersanyagot, a hidrogén-kloridot ipari léptékben nyertük, a hidrogén-klorid tisztasága nem mindig magas, mivel ez a hidrogén-klorid szerves vegyület helyettesítéses és kondenzációs-reakciójának mellékterkékeként képződött. Elképzelhető szennyeződések például szerves vegyületek, így benzol vagy klór-benzol, valamint szervetlen vegyületek, például nitrogén és szén-monoxid. Az ilyen szerves vegyületek a hidrogén-klorid és oxigén közötti reakció során klórozódnak és magasabb forráspontú szerves vegyületekké alakulnak. Például a benzol hexaklór-benzollá alakul. Az így átalakult magasabb forrásponté szerves vegyületek okozhatják a 6 reaktor kimenő gázvezetékének, a 9 hidrogén-ldorid-gáz abszorbeáló vezetékének és más helyeknek a dugulását, ezáltal üzemeltetési zavarokat okozva. Ezen kívül a keletkezett poliklórozott szerves vegyületek kezelése is szükséges. Minthogy ezek a vegyületek az ipari higiénia szempontjából nem előnyösek, általában a hulladékgázok oxidálását megelőzően eltávolítjuk ezeket. A nyersanyagban, nevezetesen az alkalmazott 3 hulladékgázban levő szerves vegyületeket többnyire elégetjük vagy elbontjuk és elpárologtatjuk, így egy kátrányszerű anyag marad vissza a klór oxidációs reakció révén való gyártása során. Bár a katalizátor felületére lerakódott szerves vegyületek részben eltávoznak a reakciógázzal, a katalizátor felületén maradt kátrányszerű anyagok klórozási vagy részleges oxidációs reakcióban vesznek részt a katalizátoron. A katalitikus aktivitást ezért a katalizátor felületén lerakodott kátrány és a katalizátor felületről égetéssel eltávolított kátrány közötti egyensúly határozza meg. Abban a hőmérséklettartományban, amely a találmány szerinti gyakorlat szempontjából megfelelő, több kátrány rakódik le, amely a katalitikus aktivitást csökkenti, akkor, ha a jelentlevő szerves vegyületek mennyisége meghaladja az 1 tömeg%-ot. Bár kívánatos lenne, hogy a nyersanyag, azaz a reaktorba betáplált hulladékgáz szervesanyag tartalma lényegében 0 legyen, ez gyakorlati szempontból mégsem célszerű, mert a szerves anyagok üyen alacsony szintig való lecsökkentése lényeges költséggel jár. Általában elegendő, ha a szerves anyagok összes mennyiségét 1 tömeg% alá, előnyösen 100 ppm alá csökkentjük. Annak érdekében, hogy a nyersanyag, azaz a hulladékgáz összes szervesanyag tartalmát csökkentsük, hatásos módszer, ha a gázt aktív szénen vezetjük át. Bármilyen eredetű aktívszén használható fajtájától függetlenül, például gyümölcshéj-típusú, fa-típusú vagy kőolaj-típusú aktívszén is használható, ha a szerves anyagok adszorbeálására képes. Az aktív szén alkalmazását a szokásos alkalmazási körülmények mellett végezzük. Az alkalmazott aktív szén mennyiségét az 1. vezetéken bevezetett hulladékgáz összes szervesanyag tartalma határozza meg, valamint megszabja még az aktív szén regenerálásának gyakorisága is. Az aktív szén regenerálására hő-regenerálás vagy vákuum-regenerálás alkalmazható. Hatásos eljárás az aktív szénen kötött anyag deszorbeálására a gőzzel való kezelés vagy közömbös gáz meleg áramával való kezelés is. Magától értetődik, hogy amennyiben kis mennyiségben használjuk, az aktív szén regenerálás nélkül el is dobható. Bár az 1. ábrán rögzített ágyas abszorbciós berendezést mutatunk be, nem okoz gondot, sem kényelmetlenséget, ha mozgó-ágyas vagy fluidizáltágyas abszorpciós berendezést használunk, amelyek széleskörűen elterjedtek. A szervetlen gázok alig adszorbeálódnak az aktív szénen. Ha a szén-monoxid a hulladékgázban 10 térfogat% feletti mennyiségben van jelen, a krómoxid (Cr2Ű3) katalizátor működési élettartama rövidül és több króm-komponens párolog el a katalizátorból. Ezért előnyös, ha a kiindulási anyagul szolgáló hulladékgázt a reakciótérbe való bevezetés előtt kezelve szén-monoxid tartalmát 10 tömeg% alá csökkentjük. A hidrogén-klorid gáz szén-monoxid-tartalmának csökkentésére hatékony módszer az alumínium-oxid hordozón levő palládium-katalizátor alkalmazása. Például 1% fémtartalmú aiumínium-oxid hordozós palládium-katalizátor szemcsés formájával rögzített ágyas oxidációs oszlopot (az ábrán nem szere-4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
