Способ очистки абгазов процесса окисления изопропилбензола

Способ очистки абгазов процесса окисления изопропилбензола

Реферат

Изобретение относится к производству фенола-ацетона кумольным методом и может быть использовано для очистки абгазов процесса окисления изопропилбензола (ИПБ).

Целями изобретения являются повышение степени их очистки, рекуперация ИПБ из абгазов, а также снижение затрат на очистку.

Известен способ очистки абгазов процесса окисления ИПБ путем их охлаждения в холодильнике и отделения капельной влаги в сепараторе, при этом выделенная из газа жидкость возвращается в цикл окисления ИПБ, а абгазы выбрасываются в атмосферу. (Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1988, 364 с.). Недостатком такого способа является очень низкая степень очистки абгазов, при которой выбрасываемые газы содержат не только пары, но и остатки капельного ИПБ, что приводит к выбросам значительного количества ИПБ и загрязнению атмосферы.

Для устранения указанных выше недостатков используют термокаталитический и адсорбционный способы очистки абгазов от ИПБ и других органических примесей.

Известен способ очистки абгазов путем каталитического дожига примесей (А.Л.Коуль, Ф.С.Ризенфельд. Очистка газа. М.: Гостоптехиздат, 1962, 396 с.). Абгазы, содержащие примеси, поступают в реактор каталитического дожига, где при прямом смешении их с воздухом происходит окисление органических примесей на платиновом или палладиевом катализаторах при температуре 160-350°С. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу. К недостаткам данного способа следует отнести: безвозвратные потери значительного количества ценных веществ, содержащихся в абгазах; значительные затраты электрической энергии на подачу воздуха в реактор каталитического дожига; высокая стоимость катализатора; невысокая степень очистки абгазов от органических примесей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является адсорбционный способ очистки абгазов окисления кумола (патент РФ №2129905 от 10.05.99), включающий стадии: пропускания абгазов через адсорбент - промышленный цеолитсодержащий катализатор каталитического крекинга с редкоземельными элементами и платиной типа Цеокар, обработку отработанного адсорбента десятикратным количеством острого пара и последующую его сушку воздухом при температуре 120-150°С. Основные недостатки данного способа: 1) низкая эффективность адсорбционного способа очистки при высоком содержании примесей в газе; 2) дороговизна адсорбента; 3) сравнительно низкая адсорбционная емкость по ИПБ микропористого цеолитсодсржащего адсорбента типа Цеокар; 4) высокие эксплуатационные затраты процесса вследствие частой регенерации адсорбента.

Цель создания оптимальных условий работы адсорбера, а также снижения затрат на очистку абгазов и повышения степени их очистки достигается разработкой трехстадийного способа очистки: на первой стадии абгазы при повышенном давлении пропускают через холодильник-сепаратор, в результате чего происходит отделение капельной влаги; на второй стадии абгазы обрабатывают жидким органическим поглотителем, в результате чего из абгазов удаляют остатки дисперсной фазы и основную часть паров ИПБ и сопутствующих компонентов; на третьем этапе абгазы проходят доочистку в периодическом адсорбере, в результате чего достигается глубокая очистка абгазов. В качестве адсорбента используются композиция активированного угля с окисью алюминия и адсорбентом типа Цеокар, а в качестве жидких поглотителей могут использоваться жидкие углеводороды (нефтепродукты: масла, бензиновые и керосино-газойлевые фракции; а также полиалкилбензолы и другие углеводородные растворители). В некоторых случаях можно ограничиться двухстадийной очисткой абзазов. При более низких входных концентрациях ИПБ абгазы проходят только адсорбционную очистку; а при более низких расходах абгазов или при снижении требований к их очистке они проходят только абсорбционную стадию очистки жидкими поглотителями, при этом степень очистки газа регулируют расходом поглотительной жидкости.

Принципиальная технологическая схема реализуемого способа очистки абгазов представлена на чертеже.

Поток абгазов после колонны окисления ИПБ поступает в холодильник-сепаратор 1, где при повышенном давлении происходит отделение капельной влаги и снижение концентрации ИПБ до равновесной концентрации его паров. Затем абгазы поступают в абсорбер 2, где за счет обработки жидким поглотителем из них удаляется основная часть оставшихся примесей. На заключительном этапе абгазы поступают на доочистку в периодический адсорбер 3, заполненный композиционным адсорбентом, где происходит удаление из абгазов остаточных органических примесей.

Пример 1 (прототип). Абгазы процесса окисления ИПБ в количестве 10000 нм³/ч с концентрацией ИПБ 10 г/нм³ и температурой 40°С подаются в адсорбер, заполненный промышленным цеолитсодержащим катализатором Цеокар в количестве 3000 кг. Очищенные до 0.1 г/нм³ ИПБ абгазы выбрасываются в атмосферу. Период насыщения адсорбента составляет 6 часов, затраты пара на регенерацию составят 6 тонн.

Пример 2 (предлагаемый способ, см. чертеж). Абгазы процесса окисления ИПБ в количестве 10000 нм³/ч с концентрацией ИПБ 10 г/нм³, температурой 40°С и давлении 4 атм поступают в холодильник-сепаратор, где за счет снижения температуры до 5°С происходит образование и отделение капельной влаги, в результате чего концентрация ИПБ в абгазах падает до 4 г/нм³. После этого абгазы подаются в абсорбер, который орошается полиалкилбензолами в количестве 1 т/ч, в результате чего концентрация органических примесей в абгазах падает до 0.5 г/нм³. На третьей стадии абгазы подаются на доочистку в периодический адсорбер, заполненный композицией активированного угля (80%), окиси алюминия (10%) и адсорбента типа Цеокар (10%) в количестве 3000 кг, где происходит снижение концентрации ИПБ до 10 мг/нм³. Период насыщения адсорбента равен 120 часов, расход пара на регенерацию составит 6 тонн.

Сравнительные характеристики процесса очистки абгазов по прототипу и предлагаемому способу приведены в таблице 1.

Таблица 1
Сравнительные характеристики процесса очистки абгазов по прототипу и предлагаемому способу
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
Расход абгазов, м3/ч	10000	10000
Концентрация ИПБ в исходном газе, г/м3	10	10
Концентрация ИПБ в газе на входе в адсорбер, г/м3	10	1
Объем адсорбента, м3	3000	3000
Адсорбционная емкость, %	20	40
Концентрация ИПБ в очищенном газе, г/м3	0.5	0.01
Общая степень очистки, %	95	99.9
Период насыщения адсорбента, час	6	120
Время регенерации адсорбента, час	8	1
Затраты пара на регенерацию за 120 час работы адсорбента, тонн	120	6

Способ очистки абгазов процесса окисления изопропилбензола в производстве фенола-ацетона кумольным методом, отличающийся тем, что абгазы проходят трехстадийную очистку от органических примесей: на первой стадии абгазы при повышенном давлении пропускают через холодильник-сепаратор, на второй стадии абгазы очищают от примесей жидким органическим поглотителем, на третьей стадии проводят доочистку абгазов в адсорбере, заполненном композицией активированного угля, окиси алюминия и адсорбента типа Цеокар.