способ очистки газов от хлорида водорода

Формула изобретения

1. Способ очистки газов от хлорида водорода, включающий адсорбцию хлорида водорода из газовой фазы твердым адсорбентом и регенерацию адсорбента, отличающийся тем, что в качестве адсорбента хлорида водорода используют природные цеолиты, адсорбцию проводят при 20 - 100^oС, адсорбент регенерируют нагреванием до 250 - 300^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента хлорида водорода используют приводные высококремнистые цеолиты - клиноптилолит и морденит.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют природные цеолиты, обезвоженные и необезвоженные.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют предварительно декатионированный и деалюминированный природный цеолит, обезвоженный и необезвоженный.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки газов и может быть использовано для выделения хлорида водорода (HCl) из различных газовых смесей и для очистки от HCl газовых выбросов, например, отходящих газов процессов термического обезвреживания (сжигания, пиролиза) промышленных и бытовых отходов. Газовые смеси и выбросы могут содержать 1-10% (по массе) хлорида водорода.

Для поглощения HCl из газовых смесей обычно используют методы адсорбции или связывания щелочными реагентами. Очистка газовых выбросов при переработке отходов производится также введением в шихту различных добавок, связывающих выделяющийся хлорид водорода.

Известен способ, согласно которому в печь для сжигания или пиролиза хлорсодержащих отходов вводят специально синтезированные гранулы на основе гидроксида кальция или гидрокарбоната натрия с добавками других веществ (гидроксида натрия, оксидов магния или алюминия). Гранулированные добавки поглощают хлорид водорода и другие выделяющиеся кислые газы при температурах до 800^oC [1]. Способ не применим в процессах высокотемпературного (>800^oC) пиролиза и для разделения газов в процессах, исключающих добавки в исходную среду, например, в процессах органического синтеза или ректификации летучих хлоридов.

Также известны способы очистки газов от хлорида водорода, в которых поглощение HCl осуществляют из неохлажденной газовой фазы щелочными реагентами, главным образом карбонатами и гидроксидами кальция и магния, или водой [2, 3, 4]. Поглощение хлорида водорода производится также пропусканием потока горячего газа через насадку карбоната кальция или карбоната кальция-магния (доломита), барботированием газа через суспензию гидроксида кальция или гидроксида кальция с добавками карбоната кальция, орошением потока газа суспензией известкового молока или воды. Недостатком этих способов является образование неутилизируемых отходов (шламов, влажных паст или сточных вод), содержащих хлориды кальция, магния, другие вещества и не подлежащих сбросу в окружающую среду. Недостатком способов является также многостадийность процесса получения товарного продукта: для утилизации соляной кислоты необходимо, кроме процесса адсорбции хлорида водорода, проводить дополнительную очистку и перегонку полученного загрязненного раствора HCl.

Наиболее близким существу заявляемого изобретения является способ, заключающийся в адсорбции хлорида водорода из газов твердым адсорбентом и последующей регенерации адсорбента [5]. Способ-прототип позволяет очищать газы от хлорида водорода без образования неутилизируемых отходов. Недостатком способа является низкая селективность твердого адсорбента.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение технологии очистки газов от хлорида водорода и устранение недостатков прототипа путем применения процесса селективной адсорбции НС1 твердым адсорбентом. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает возможность использования тепла очищаемых газов и исключает образование дополнительных отходов в процессе очистки газов от хлорида водорода.

Технический результат достигается путем адсорбции хлорида водорода из газовой фазы твердым адсорбентом и регенерацией адсорбента. В качестве адсорбента хлорида водорода используют природные цеолиты, адсорбцию проводят при 20-100^oC, адсорбент регенерируют нагреванием до 250-300^oC. В качестве адсорбента используют природные высококремнистые цеолиты (клиноптилолит, морденит): природные, обезвоженные и необезвоженные, и предварительно декатионированные и деалюминированные, также обезвоженные и необезвоженные.

Существо предлагаемого способа очистки газов от хлорида водорода заключается в том, что поглощение HCl осуществляют твердым адсорбентом, в качестве которого используют природный цеолит, клиноптилолит или морденит. Для этого газ, охлажденный до 20-100^oC при регенерации адсорбента, пропускают через насадку из природного цеолита, который является адсорбентом хлорида водорода. Регенерацию адсорбента проводят при его нагревании до 250^oC и выше. Для нагрева насадки из природного цеолита используют тепло исходных газов, которые при этом охлаждают и направляют на адсорбционное поглощение хлорида водорода. Выделяющийся при регенерации адсорбента HCl используют для получения соляной кислоты или применяют для других целей. Регенерированный адсорбент используют повторно (табл. 1).

Предварительное охлаждение газа требуется для того, чтобы увеличить адсорбционную емкость цеолита. На фиг. 1 показаны изотермы адсорбции HCl высококремнистого цеолита - клиноптилолита - и низкокремнистого цеолита - филлипсита при различных температурах. Из чертежа следует, что адсорбционная емкость высококремнистых цеолитов в 4-5 раз больше, чем у низкокремнистых цеолитов. Кроме того, увеличение температуры адсорбционного взаимодействия выше 100^oC приводит к снижению адсорбционной емкости в 3 и более раз. Повышение температуры до 250^oC приводит к переводу всего HCl в газовую фазу (табл. 1, строка 5), что используется для регенерации цеолитного адсорбента.

Для увеличения поглотительной способности природного цеолита по хлориду водорода регенерированный адсорбент может быть дополнительно увлажнен воздухом, содержащим пары воды, или непосредственно водой. Еще большее увеличение адсорбционной способности твердого адсорбента по хлориду водорода достигается в случае применения предварительно декатионированных и деалюминированных природных цеолитов.

В табл. 2 приведены значения адсорбционной емкости природного, обезвоженного и декатионированного клиноптилолита, которые показывают значительное (в 2 раза) возрастание емкости цеолита по HCl для образцов, предварительно декатионированных и деалюминированных и насыщенных водой.

Пример

Через насадку, состоящую из 1 кг природного клиноптилолита или предварительно декатионированного и деалюминированного клиноптилолита, измельченного до фракции 0,5- 3,0 мм, пропускают газ, состоящий из N₂, CO₂, CO, NH₃, H₂O, содержащий 6,0 мас.% HCl. Газ через насадку пропускают до насыщения образца. После окончания процесса адсорбции цеолит нагревают в течение 10-15 мин без доступа воздуха до 250-300^oC, выделяющийся хлористый водород собирают. Регенерированный и охлажденный адсорбент используют повторно. Увлажнение адсорбента достигается непосредственно при пропускании через насадку влажного исходного газа, или воздуха, содержащего пары воды, или распылением воды в слой адсорбента.

Способы подготовки цеолита и достигнутые результаты приведены в табл. 3.

Техническая эффективность предлагаемого способа очистки газов от хлорида водорода по сравнению с прототипом заключается в упрощении технологии очистки газов от HCl за счет применения адсорбции твердым адсорбентом и устранения дополнительных стадий процесса, например, перегонки технической соляной кислоты, и исключения образования неутилизируемых отходов в процессе очистки.

Литература

1. Deguchi Akira. Газификация отходов, образующихся при переработке старых автомобилей, и использование полученного газа для выработки электроэнергии. - Кагаку когаку. - 1991, 55, N 1, с. 37 и 38.

2. Патент России N 2019275, B 01 D 53/34, 15.09.94.

3. Патент России N 2095130, В 01 D 53/68, 10.11.97.

4. Aufarbeitung von Abfallsalzsaure. - Techn. Rdsch. Sulzer. - 1991, 73, N 4, p. 35-38.

5. Патент России N 2015158, В 01 D 53/34, 1994.