Экзотермический эффект при восстановительном пиролизе хлорорганических соединений
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
я около 30 кг хлорорганических отходов, представляющих многокомпонентную смесь хлорпроизводных этана и этилена и смолистых веществ (состава А). Основные компоненты состава А, % по массе: 40 43 1,2-дихлорэ-тана; 30 35 1,1,2-трихлорэ-тана; 2315 перхлорэтилена, 1,1,2,2- и 1,1,1,2-тетрахлорэта-нов и 7 смолистых. В процессе получения одной тонны эпихлоргидрина образуется до 450 кг отходов (состав Б), включающих хлорпроизводные пропана и пропилена и смолистые соединения. Основными компонентами состава Б являются, % по массе: 2,32 монохлорпропеновая фракция; 61,58 дихлорпропан-дихлор-пропеновая фракция; 30,5 1,2,3-трихлорпропан; 5,6 высококипя-щие (смолы). Отходы производства 1,1,2,2-тетрахлорэтилена (состав В) представляют собой смесь полихлоридов, % по массе: 36,07 гексахлорэтан; 0,54 перхло-рэтилен; 24,47 гексахлорбутадиен; 0,16 трихлорбензол; 0,34 тет-рахлорбензол; 3,9 пентахлорбензол; 34,52 гексахлорбензол.
Жидкофазное каталитическое гидродехлорирование хлорорганических отходов проводили в проточном кварцевом реакторе со стационарным слоем катализатора. В качестве высокотемпературного инертного растворителя применяли дешевый и легко доступный вакуумный газойль (7U = 350 500 С) или так называемый тяжелый газойль (Гкш, = 360 500 С), полученный при гидрокрекинге и каталитическом крекинге вакуумного газойля, а также при термическом крекинге мазута.
В качестве катализаторов использовали каталитические системы на основе палладия, нанесенные на активированные угли и оксид алюминия с содержанием 0,5 2,0 % палладия. Были испытаны промышленные палладийсодержащие катализаторы: МА-15, ФПК-1, ИК-53-1- катализатор Pd/сибунит (содержание Pd 2 % по массе) и никельсиликатные катализаторы, получаемые осаждением основного карбоната никеля на кизельгуре с последующей фильтрацией, отмывкой, сушкой, таблетированием и восстановительным разложением, содержащие 25 50 % по массе никеля, выпускаемые ОАО "Синтез Каучук" (г. Стерлитамак). С целью подготовки катализаторов к работе в условиях реакции гидродехлорирования хлоруглеводородов проводилась активация катализаторов. Катализатор помещался в реактор, затем включался обогрев реактора с одновременной подачей азота. В течение 6 ч температура реактора постепенно повышалась до 250 С. В течение следующих 6 ч температура реактора повышалась до 400 "С. Продувка азотом велась до полного прекращения выделения воды. Затем подача азота отключалась, и в реактор вводили водород, подача которого велась до прекращения выделения воды и хлористого водорода.
Водород и раствор или водород и тонкодисперсная суспензия твердого хлорорганического отхода в 5 10-кратном избытке высококипящего растворителя по отношению к массе хлорорганического отхода и при соотношении водород: хлорорганический отход 20^-40:1 параллельными потоками подаются в нижнюю часть реактора. Температура проведения процесса 250 350 С, время контакта составляет 15 20 с. Продукты реакции представляют собой смесь углеводородов и низкохлорированных хлоруглеводородов. Непрореагировавший водород и выделившийся хлористый водород выводят из верхней части реактора и подвергают разделению известными методами. Высоко-кипящий углеводородный растворитель с непрореагировавшими отходами возвращают в процесс. Гидрогенолиз отходов производства винилхлорида (состав А), включающих хлоруглеводороды С2 при 350 С с конверсией 98 %, приводит к получению этана и этилена 89 %, хлористого этила и хлористого винила 11 %. Гидрогенолиз отходов производства эпихлоргидрина (состав Б) с конверсией 90 % ведет к получению пропана и пропилена (88 %), хлорпропенов (2 %), дихлорпропенов (10 %). Особое место занимает проблема утилизации отходов производства перхлорэтилена, получаемого методом высокотемпературного хлорирования. Эти отходы представляют собой смесь негорючих и легко кристаллизующихся перхлоруглеродов. Для достижения высокой конверсии перхлоруглеродов гидрогенолиз ведется при большом избытке водорода по отношению к хлорорганическому отходу 40:1. В результате гидрогенолиза твердых отходов производства 1,1,2,2 -тетрахлорэтилена (состав В) с конверсией 95 % получены этан, этилен, бутан, бутилены, моно и дихлорпроизводные бутиленов, смесь бензола и хлорбензолов с различным содержанием хлора.
Используя палладиевые катализаторы проводят вышеописанные реакции гидродехлорирования с преимущественным образованием этана и пропана.
Срок стабильной работы палладиевых катализаторов не более 80 ч.
Негативное действие хлористого водорода на активность катализаторов нейтрализуется в процессе жидкофазного гидродехлорирования хлорорганических отходов при использовании сплавного Ni-Al-Ti катализатора, обладающего повышенной прочностью и высокой активностью в интервале температур 100 400 С. Традиционно используемые никелевые катализаторы обладают низкой механической прочностью. Оксид алюминия или активированный уголь, пропитанный солями палладия (Pd/ALOj и Pd/C) являются достаточно дорогими катализаторами и относительно быстро теряют свою активность за счет блокирования активных центров поверхности катализатора смолистыми и коксообразными побочными продуктами, присутствующими в реальных отходах.
Процесс гидродехлорирования хлорорганических отходов в присутствии сплавного Ni-Al-Ti катализатора осуществляется в две стадии. На первой стадии проводят выщелачивание сплавного катализатора, на второй выполняют гидродехлорирование хлорорганических отходов.
Акти