Спосіб десублімації фталевого ангідриду із фталевоповітряної суміші

Винахід відноситься до області хімічної технології, зокрема до способів виділення фталевого ангідриду з реакційних газів в результаті окислювання ароматичних вуглеводнів. Фталевий ангідрид знаходить широке застосування в лакофарбовій промисловості. Відомий спосіб уловлювання фталевого ангідриду методом сублімаційної конденсації в конденсаторах наморожування, де відбувається охолодження контактних газів нижче точки роси й осадження кристалів фталевого ангідриду, що виділилися в процесі сублімації (Гуревич Д.А, Фталевый ангидрид. Μ.: Химия, 1968, с. 125-130). Недоліком цього способу є зниження продуктивності процесу уловлювання фталевого ангідриду з часом через погіршення теплообміну в конденсаторі. Через 5 годин роботи апарата ступінь уловлювання фталевого ангідриду знижується приблизно на 10% і прискорюється процес уловлювання побічних продуктів реакції (малеіновий ангідрид, 1,4-4-нафтохінон і ін.). Щоб уникнути зниження якості продуктусирцю встановлюють додаткові конденсатори наморожування, що зв'язано з великими матеріальними витратами. Крім того, наявність домішок ускладнює подальше очищення сирцю на стадіях термодесорбції і дистиляції. Найбільше близьким до запропонованого винаходу по технічній суті є спосіб уловлювання фталевого ангідриду з контактних газів шляхом охолодження його поліметилсилоксановою (ПМС) рідиною до 40-60°С (Авт. свид. СССР 1316215 Α1). Це технічне рішення вибране заявником за прототип. Недоліком відомого способу є утворення при різкому охолодженні фталевоповітряної суміші (ФПС) аерозолю з часток фталевого ангідриду і П МС рідини. В результаті відбувається винос поліметилсилоксанової рідини з газами, які відходять (1-2%), що приводить де збільшення витрат ПМС рідини. Крім того, утворюється аерозоль із часток нафтохінону і малеінового ангідриду і збільшується концентрація цих домішок у газах, які відходять, що приводить до перевищення рівнів граничноприпустимих викидів (ГПВ) по цих речовинах. (Н.Г. Рыбальский, М.А. Малярова и др. Экология и безопасность. Справочник, т. 2, ч. 1, с. 193-235, т. 3, ч. 2, с. 365-378, ВИНИПИ, М.: 1993). У відомому способі використання змішувача 1 вимагає великих енерговитрат, зв'язаних із перекачуванням ФПС тому що тиск ФПС на вході з змішувач 10кПа, а гідравлічний опір змішувача 8-9кПа, у той час як промислові газові насоси можуть перебороти опір від 3 до 6кПа. Задачею даного винаходу являється удосконалення відомого способу десублімації фталевого ангідриду із фталеповітряної суміші охолодженням її інертним холодоагентом шляхом зміни режиму охолодження і за рахунок цього зменшення витрат холодоагенту, зниження енерго-технологічних затрат і шкідливих домішок в відхідних газах, підвищення економічності : покращення екологічності процесу. Поставлена задача досягається тим, ще в способі десублімації фталевого ангідриду із фталевоповітряної суміші шляхом її охолодження інертним холодоагентом - поліметилсилоксановою рідиною процес охолодження проводять при протитоковому р усі поліметилсилоксанової рідини в тарілчастій колоні. Суть винаходу пояснюється таким чином. При проведенні процесу охолодження ФПС при протиточному русі ПМС рідини в тарілчастій колоні відбувається безпосередній контакт ФПС і ПМС рідини, ще сприяє підвищенню тепло- і масообміну. При протиточному русі П МС рідини в тарілчастій колоні відбувається поступове охолодження ФПС, що сприяє більш повному процесу десублімації не тільки фталевого ангідриду (ФА), але й практично всіх домішок, в основному, малеінового ангідриду і нафто хінону. На фіг.1 приведено технологічну схему установки для здійснення способу. Установка містить тарілчасту колону 1 із розташованими всередині неї тарілками, з'єднану зі збірником суспензії ФА і ПМС рідини 2. Насос 3 з'єднаний із збірником суспензії 2, із холодильником 4 і теплообмінником 5. Теплообмінник 5 з'єднаний із сепаратором 6, призначеним для відокремлення масла від кристалічного фталевого ангідриду. Спосіб десублімації ФА здійснюється таким чином. ФПС із температурою 160-190°С під тиском 30006000Па з контактного відділення подають в десублімаційну тарілчасту колону 1 під нижню тарілку. Протитоком на верхню тарілку подається суспензія ФА в ПМС рідині, охолоджена до температури не нижче 42°С. У колоні 1 відбувається охолодження ФПС і десублімація ФА при безпосередньому контакті з охолодженою ПМС. Завдяки протитоку процес охолодження відбувається поступово, а в процесі десублімації відбувається виділення не тільки ФА, але і практично всіх домішок - малеінового ангідриду і нафтохінонів. В результаті зміст фталевого ангідриду, малеінового ангідриду і нафтохінонів у хвостови х газах не перевищує норми ГДВ і їхнє подальше очищення не потрібне. Температура суспензії ФА в ПМС, що подається на десублімаційну колону, не повинна перевищува ти 42°С, тому що при охолодженні ФПС нижче цієї температури відбувається конденсація води з утворенням фталевої кислоти, що приведе де зменшення ступеня уловлювання фталевого ангідриду. Суспензія ФА в ПМС виходить із колони 1 із температурою 60-90% і надходить у збірник 2, далі подається насосом 3 в холодильник 4, де охолоджується до температури 42-50°С і поступає на верх колони 1. Частина суспензії (10-15% від маси) надходить у нагрівач 3, у якому підігрівається до температури 135150°С, і далі в роздільник 6, де ΦΑ плавиться. У роздільнику 6 відбувається розподіл рідкого фталевого ангідриду і ПМС. Розплавлений сирий ФА безупинно надходить із роздільника й збірник сирого ангідриду і далі на подальшу переробку. Гаряча ПМС із температурою 135-150% надходить у збірник 2 і направляється в холодильник 4. Використовувана поліметилсиоксанова рідина має наступні властивості: марка ПМС-100 в'язкість при 20%, сСт 96-100 температура кипіння при 1-3 мм рт.ст. °С 300 температура спалаху, °С 300 густина, р/см 3 0,98 середня теплоємність (300-1000°С), ккал/кг.град 0,39 Використання десублімаційної колони дуже вигідне, тому ще гідравлічний опір не більш 1,50-2,0кПа і витрати на перекачку ФПС у 2-3 рази нижче, ніж у відомому способі. Крім того, теплообмін у колоні більш ефективний, завдяки чому витрата фталевоповітряної суміші на 1кг ПМС складає 0,30-0,35нм 3/кг, що на 2025% більше, ніж у прототипі. У свою чергу, це дає 20-22,5%-ну економію свіжої ПМС. Подача в роздільник усієї суспензії, ще виходить із змішувача, економічно і технологічно не вигідна через велику кількість необхідного для нагріву всієї суспензії. Подача 10-15% від усієї суспензії, що циркулює, є достатньою для процесу розподілу, а нагрів такої кількості суспензії до 140-150°С дозволяє заощадити тепла в 3-5 разів у порівнянні з тим, якби нагрівали 100% суспензії. Витрата суспензії менше 10% від усієї маси суспензії, ще циркулює, приводить до погіршення процесу розподілу ФА і ПМС, а збільшення витрати суспензії у 15% недоцільно. Приведений інтервал температур 160-190°С відповідає температурам ФПС, що ви ходить із холодильника на діючих заводах фталевого ангідриду. Зменшення температури ФПС нижче 160°С приводить до передчасної десублімації ФА і відкладенні його на стінках трубопроводів, що підводять ФА. При підвищенні температури ФПС >190°С знижується продуктивність газових холодильників по рекуперації тепла контактних газів, а також можливо утворення смолистих речовин, що зменшує ступінь уловлювання ФА. Зменшення тиску ФПС на вході в колону 1 нижче 3000Па приводить до зменшення продуктивності процесу десублімації ФА, а збільшення тиску вище 6000Па погіршує процес масообміну в колені і зменшує, таким чином, ступінь уловлювання ФА. Приклад конкретної реалізації процесу: ФПС із температурою 170°С в кількості 30000нм 3/годину під тиском 600мм вод.ст. поступає в колону 1. Протитоком із холодильника 4 подається суспензія з температурою 400°С. З колони 1 суспензія з температурою 80°С спрямовується в проміжний збірник 2, далі насосом перекачується в холодильник 4 (85% від маси суспензії) і в теплообмінник 5 (15% від маси суспензії). В сепараторі 6 при температурі 138% відбувається плавлення ФА і відокремлення його від ПМС. Визначення утримання масла в ФА, відібраному з нижньої частини сепаратора 6, показало слідові кількості масла - 0,001%. Ступінь уловлювання ФА - 99,8% при витраті ФПС 0,35нм 3 на 1кг ПМС. Склад газів, що відходять, р/нм 3: ФА - 0,05, малеіновий ангідрид - 0,04, 1,4-нафтохіион - 0,03. Зменшення втрат ФА і поліпшення якості ФА в порівнянні з відомими способами досягається за рахунок відсутності перегрівів ФА при плавленні, що приводять до часткового розкладання ФА з утворенням домішок.