Экзотермический эффект при восстановительном пиролизе хлорорганических соединений
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
ВВЕДЕНИЕ
Проблема ликвидации и переработки отходов производства - одна из важных задач современной промышленности. Значительная часть отходов приходится на долю химической промышленности, в том числе и ее хлоридной подотрасли. Отходы хлорорганических производств - винилхлорида, эпихлоргидрида, дихлорэтана и других продуктов - представляют собой трудноразделимую, а иногда и неразделимую смесь токсичных коррозионно-активных веществ.
В настоящее время известны следующие основные направления утилизации хлорорганических отходов: сжигание с получением хлористого водорода или соляной кислоты, пиролиз и исчерпывающее деструктивное хлорирование с получением трихлорэтилена, перхлорэтилена и четыреххлористого углерода ? 1? .
В последнее время все большее внимание уделяется исследованию пиролиза хлорорганических отходов, позволяющего получать безводный хлористый водород, хлорорганические и некоторые другие продукты ? 2? .
Глава 1. ПЕРЕРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ХЛООРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРОДЕХЛОРИРОВАНИЯ
Основными проблемами производства хлорорганических продуктов являются обезвреживание и переработка хлорорганических отходов, которые в настоящее время подлежат сжиганию [1, 2]. Часть таких отходов подвергается высокотемпературной окислительной деструкции в среде хлора (хлоринолизу) с получением хлорорганического растворителя-1,1,2,2-тетрахлорэтилена [3, 4].
Метод переработки хлорорганических отходов, основанный на термическом сжигании, приводит к образованию таких высокотоксичных продуктов, как хлор, оксиды азота, фосген и диоксины. Кроме того, он требует большого расхода топлива, характеризуется необратимой потерей углеводородного сырья, выделением в окружающую среду диоксида углерода и быстрым изнашиванием оборудования в результате воздействия высокой температуры и коррозионно-агрессивных сред. Метод каталитического окисления значительно менее энергоемок, позволяет перерабатывать любые хлорорганические отходы и отличается высокой производительностью. При использовании метода каталитического окисления, как и в случае сжигания, безвозвратно теряется углеродная составляющая отходов. Ввиду нестабильного состава отходов, а также возможных отклонений в режиме процесса образование опасных токсичных продуктов исключить нельзя [5].
Наиболее универсальным и перспективным способом переработки и обезвреживания хлорорганических отходов с точки зрения предотвращения ущерба окружающей среде и здоровью населения без угрозы получения побочных токсичных веществ является метод каталитического гидродехлорирования или гидрогенолиза с использованием молекулярного водорода. Гидрогенолиз характеризуется мягкими условиями проведения процесса и свойственным ему ресурсосберегающим потенциалом.
Процессы гидрогенолиза можно представить как замещение атома хлора на водород в молекулах хлорорганических соединений:
отходы хлорорганический переработка гидрогенолиз
RC1 + Н2 -> RH + НО. (1)
Из уравнения видно, что при гидрогенолизе можно перерабатывать экологически опасные хлорорганические соединения в ценные углеводороды или их хлорированные производные. Продукты исчерпывающего гидрогенолиза могут быть использованы как компоненты топлива. Хлористый водород также представляет определенную коммерческую ценность.
Трудность промышленного внедрения метода каталитического гидродехлорирования хлорорганических отходов связана с быстрой дезактивацией катализаторов [5, 6]. В процессе каталитического гидродехлорирования отходы могут быть использованы только в осветленном виде. Использование реальных неосветленных отходов, содержащих неорганические примеси и смолистые вещества, практически невозможно из-за дезактивации катализаторов. В газофазных процессах гидрогенолиза дезактивация может быть вызвана ингибирующим действием хлористого водорода, являющегося побочным продуктом реакции, который, сорбируясь на поверхности катализатора, блокирует активные центры [4] образованием углеродных отложений вследствие олигомеризации на поверхности катализаторов, спеканием активной фазы. С целью нейтрализации отравляющего действия НС1 гидрогенолиз ведут в жидкой фазе, используя акцепторы хлористого водорода - щелочи, амины или соли карбоновых кислот. Смыв активного компонента под действием реакционной среды и частичное разрушение катализатора являются основными причинами дезактивации катализаторов в жидкой фазе [7].
Ранее была показана возможность переработки хлорорганических отходов методом каталитического жидкофазного гидродехлорирования в присутствии гетерогенных катализаторов, содержащих палладий, при 250 330 "С в среде трансформаторного масла АМТ-300 (Пат. 2175313 РФ). В результате гидрогенолиза хлорорганических отходов получают смесь углеводородов или их низкохлорированных производных и хлористого водорода, утилизация которых не вызывает затруднений.
Рассмотрим процесс переработки и обезвреживания реальных неосветленных промышленных хлорорганических отходов методом каталитического жидкофазного гидродехлорирования в присутствии водорода в качестве гидрирующего агента.
При утилизации хлорорганических отходов каталитическим гидродехлорированием использовались отходы ОАО "Каустик" производств винилхлорида, эпихлоргидрина и перхлорэтилена. При производстве одной тонны винилхлорида образуетс