Способ очистки ацетилена

 

Изобретение относится к области производства ацетилена мокрым способом и может быть использовано при его очистке от примесей, включая сероводород и фосфины. Способ очистки ацетилена включает пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, затем отработанную массу, имеющую состав, мас.%: Cr VI в пересчете на CrO₃ - 0,5-2,9 Серная кислота - 3,0-4,0 Фосфаты хрома в пересчете на CrPO₄ - 4,5-6,5 Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7 Сульфаты хрома - 7,0-8,0 Твердый носитель - перлит - Остальное подвергают промывке, декантации и сушке, после чего смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс. Способ позволяет многократно использовать очистительную массу. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области производства ацетилена, получаемого мокрым способом, и может быть использовано при очистке ацетилена от примесей, включающих сероводород и фосфины.

Известны способы очистки ацетилена, получаемого мокрым способом (из карбида кальция), от указанных примесей с использованием гератоля [Антонов И. А. , Кузнецов Л.М. Получение ацетилена из карбида кальция. - М.: Химия, 1990, - 112 с.], очистительной массы [RU 2145516 от 20.02.2000] и [Авторское свидетельство SU 806084, кл. B 01 D 53/14, C 10 H 23/00, 23.02.81, Бюл. 7]. Однако высокое гидравлическое сопротивление не позволяет достичь высокой производительности по товарному ацетилену и требует частой замены твердого носителя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки ацетилена с использованием каталитической очистительной массы на основе твердого носителя следующего состава, мас.%: Хромовой ангидрид - 11-13 Серная кислота - 8,6-10
Иодид калия - 0,01
Твердый носитель и вода - Остальное
[Антонов И. А. , Кузнецов Л. М., Нешумова С.П. Получение ацетилена из карбида кальция. - М.: Химия, 1980. - С.33].

Однако твердые носители окислительных масс после однократного цикла использования, завершающегося при снижении поглотительной способности системы, выгружаются из очистителя и, как твердые отходы, содержащие непрореагировавший Сr VI, герметично укупориваются в металлическую тару и хранятся на территории предприятия.

Технической задачей изобретения является снижение накопления отходов очистительных масс и повышение кратности использования твердого носителя для очистительной массы, используемой в процессе очистки ацетилена от примесей.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки ацетилена, включающем пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, новым является то, что отработанную очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 0,5-2,9
Серная кислота - 3,0-4,0
Фосфаты хрома в пересчете на СrPO₄ - 4,5-6,5
Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7
Сульфаты хрома - 7,0-8,0
Твердый носитель - перлит - Остальное
подвергают промывке в течение 15-20 мин технической водой при постоянном перемешивании при соотношении отработанной очистительной массы и воды за цикл 1:0,7, температуре 85-95^oС и декантации, операции промывки и декантации повторяют трижды, массу сушат, смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс, либо отмытую массу дополнительно обрабатывают растворами окислителей - персульфата аммония или пероксида водорода с концентрацией 5-20 мас. % при температуре кипения окислительного раствора в течение 20-30 мин, а затем сушат и смешивают с 5-15% свежего твердого носителя.

Состав исходной очистительной массы, принятый на многих производствах и использованный при отработке заявляемого способа, следующий:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11-13
Серная кислота - 8,6-10,0
Иодид калия - 0,01
Твердый носитель - перлит и вода - Остальное
Содержание фосфина и сероводорода в генераторном ацетилене-сырце перед очисткой на очистительной массе указанного состава составляет 0,03-0,11 об. %. Содержание остаточных примесей регламентируется ГОСТ 5457-75 и составляет не более 0,01 об.%. Если остаточное содержание примесей превышает указанную норму, очистительную массу немедленно заменяют свежей.

Прототип. Исходную очистительную массу готовят следующим образом: навеску твердого носителя смешивают с рассчитанным количеством (по приведенной выше рецептуре) бихромата калия, затем в смесь добавляют иодид калия и серную кислоту с концентрацией 74 мас.%.

Пример. 29,8 г перлита смешать с 4,8 г бихромата калия, добавить 0,004 г иодида калия, а затем при перемешивании ввести 5,4 г серной кислоты с концентрацией 74 мас.%. Полученной смесью заполнить стеклянную трубку и пропустить генераторный ацетилен до проскока фосфина более указанной нормы. Объем очищенного ацетилена и очищающая активность (термин, принятый в промышленности), характеризующая объем очищенного ацетилена, приходящийся на 1 г очистительной массы, приведены в табл. 2.

После отработки очистительной массы (изменение окраски от желто-оранжевой до темно-зеленой или темно-бурой), ее выгружают из очистителя в регенератор, куда добавляют техническую воду, поддерживая температуру в регенераторе 85-95^oС. В указанном температурном интервале наиболее интенсивно идет процесс растворения растворимых и слаборастворимых соединений, осевших на поверхности твердого носителя. Растворение ведут при соотношении очистительная масса: вода - 1:0,7, при перемешивании. Через 15-20 мин производят декантацию, а затем цикл растворения повторяют еще два раза с целью максимального удаления различных солей с поверхности твердого носителя. Общее соотношение очистительная масса: вода после полной отмывки составляет 1:2. Больший расход технической воды ведет к накоплению сточных вод при том же качестве отмывки; снижение расхода технической воды на промывку не позволяет максимально удалить соли с твердого носителя. Указанная кратность промывки позволяет достичь желаемого результата при минимальном расходе воды и минимальном образовании сточных вод. Сточные воды затем направляются на обезвреживание от Cr VI принятыми на предприятии способами и на нейтрализацию.

После третьего цикла отмывки и декантации твердый носитель сушат и вновь используют для приготовления очистительной массы.

С целью полного удаления труднорастворимых соединений с поверхности и из пор твердого носителя его обрабатывают растворами окислителей, в качестве которых можно использовать персульфат аммония или пероксид водорода с концентрацией 5-20 мас.%. Концентрация окислительного раствора подбирается в зависимости от используемого окислителя и наличия труднорастворимых соединений. Обработку ведут при температуре кипения окислительного раствора, что позволяет перевести труднорастворимые соединения. Сr III в растворимые соединения Cr VI. Продолжительность обработки обусловлена требованиями методики по определению общего Сr в сточных водах.

По окончании обработки окислительными растворами производят декантацию и сушат регенерированный твердый носитель, а затем его смешивают со свежим твердым носителем и обрабатывают окислительным составом, что позволяет значительно снизить расход свежего твердого носителя и накопление токсичных отходов.

Пример 1. 50 г отработанной очистительной массы промывают в течение 20 мин 33 см³ технической воды с температурой 905^oС, промывную воду сливают. Операцию повторить трижды. Потери массы носителя - 5%. Регенерированный твердый носитель сушат, добавляют 5 мас.% свежего твердого носителя и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11
Серная кислота - 8,6
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 73
Свежий твердый носитель - 5
Вода - Остальное
Пример 2. По п.1. К отмытому твердому носителю добавляют 100 см³ окислительного раствора с концентрацией персульфата аммония 10-20 мас.% в зависимости от содержания нерастворимых солей на твердом носителе и обрабатывают в течение 30 мин при температуре кипения раствора до полного перевода Сr III в Сr VI (растворения солей). Отделяют регенерированный твердый носитель от раствора и сушат. Потери массы носителя - 8%. К генерированному твердому носителю добавляют 8 мас.% свежего твердого носителя и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас.%:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 13
Серная кислота - 8,6
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 70
Свежий твердый носитель - 7
Вода - Остальное
Пример 3. По п.1. К отмытому твердому носителю добавляют 100 см³ окислительного раствора с концентрацией пероксида водорода 5-10 мас.% и обрабатывают в течение 30 мин при температуре кипения раствора. Далее по п.2. Потери массы носителя 15 %. К регенерированному твердому носитею добавляют 15 мас.% свежего и готовят каталитическую очистительную массу состава, мас. %:
Сr VI в пересчете на СrO₃ - 11
Серная кислота - 10,0
Иодид калия - 0,01
Регенерирующий твердый носитель - 65
Свежий твердый носитель - 12
Вода - Остальное
Физико-химические и технологические показатели каталитической очистительной массы, приготовленной с использованием регенерированного твердого носителя, в сравнении со свежим приведены в табл. 1, сравнительные показатели эффективности очистительной массы по прототипу и очистительных масс, приготовленных с использованием регенерированного твердого носителя - в табл.2.

Кратность использования регенерированного твердого носителя по примеру 1 снижена из-за сокращения активной поверхности за счет оседания нерастворимых солей. Снижение кратности использования регенерированного твердого носителя по примерам 2-3 обусловлено потерей массы из-за истирания при дополнительной обработке окислителями.

Таким образом предлагаемый способ позволяет возвратить регенерированный твердый носитель в производственный цикл и сократить потребление свежего в 3-5 раз. Многократное использование твердого носителя также решает проблему накопления на территории предприятия токсичных отходов. Отходы твердого носителя, образующиеся после многократного использования после указанной в заявляемом решении обработки, могут быть использованы в производстве строительных материалов в качестве легкого наполнителя. Часть твердого носителя (потери при регенерации) уходит со сточными водами и после их нейтрализации служит дополнительными центрами, способствующими осаждению гидроксидов тяжелых металлов из сточных вод.

Формула изобретения

1. Способ очистки ацетилена, включающий пропускание генераторного ацетилена через очистительную массу до ее полной отработки, отличающийся тем, что отработанную массу, имеющую состав, мас. %:
Сr VI в пересчете на СrО₃ - 0,5-2,9
Серная кислота - 3,0-4,0
Фосфаты хрома в пересчете на СrPO₄ - 4,5-6,5
Бисульфаты хрома (III) - 23,3-24,7
Сульфаты хрома - 7,0-8,0
Твердый носитель - перлит - Остальное
подвергают промывке в течение 15-20 мин технической водой при постоянном перемешивании при соотношении отработанной очистительной массы и воды за цикл 1: 0,7, температуре 85-95^oС и декантации, операции промывки и декантации повторяют трижды, массу сушат, смешивают с 5-15% свежей массы и возвращают в процесс.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массу дополнительно обрабатывают растворами окислителей - персульфата аммония или пероксида водорода с концентрацией 5-20 мас. % при температуре кипения окислительного раствора в течение 20-30 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1

TK4A - Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях "Изобретения (заявки и патенты)" и "Изобретения. Полезные модели"

Страница: 1233

Напечатано: Дата прекращения действия 30.03.2005

Следует читать: Дата прекращения действия 29.03.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 34-2004

Код раздела: MM4A

Извещение опубликовано: 27.02.2005        БИ: 06/2005

---