Спосіб очищення відхідних газів від фенолу і формальдегіду

Изобретение относится к способам очистки газов от фенола и формальдегида и может быть использовано для очистки промышленных технологических газов при производстве фенолоформальдегидных смол и на предприятиях различных отраслей промышленности, использующи х а своей технологии фенол и формальдегид. Известен способ очистки газов от фенола и формальдегида обработкой озоном при 10-75°С в присутствии меднокарбонатного катализатора, нанесенного на латунную сетку, с последующим доокислением газовой смеси в массообменном аппарате с аммиачным раствором [1]. Недостатком известного способа является повышенный расход озона, использование катализатора и необходимость его последующей регенерации, а также наличие дополнительной стадии доокисления газовой смеси в аммиачном растворе, т.к. применяемый для смешения фаз турбулентный режим не обеспечивает достаточного контакта молекул озона с фенолом и формальдегидом. Известный процесс является многостадийным, что значительно снижает его производительность, более энергоемкий, требует использования дополнительный материалов (катализатор, аммиак). Окисление озоном газовых выбросов, содержащих фенол и формальдегид, осуществляют в колонных аппаратах с сетчатыми решетками, где а зависимости от скорости газового потока (0-2,5 м/сек), могут создаваться три гидродинамических режима [З]. На пределы гидродинамических режимов и поведение фаз внутри режима большое влияние оказывают высота исходного слоя жидкости, ее пенообразующая способность и т. д. Недостатком является то, что в аппаратах такого типа состояние инверсии фаз достигается в диапазоне скоростей газового потока 1,1-1,4 м/сек, тогда как в предлагаемом решении обеспечивается идеальный контакт газа и жидкости даже при скоростях потока газа до ЗО м/сек. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки отходящих газов от фенола и формальдегида путем озонного окисления с последующей абсорбцией водным раствором щелочи в пенном аппарате [2]. Недостатком способа является низкая степень очистки газов от формальдегида (56%)., а также большой расход озона и двух стадийность процесса. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа очистки отходящих газов от фенола и формальдегида, путем ведения абсорбции в инверсионном режиме с использованием насадок "кольца Палля", препятствующи х слиянию жидкости и образованию ее слоя и создающих идеальный контакт жидкости и газа, чем обеспечивает высокую степень очистки, а устранение таких стадий процесса, как последующая регенерация катализатора, доокисление газовой смеси в аммиачном растворе, позволит вести весь процесс в одну стадию, и за счет этого повысить производительность процесса и значительно снизить энергозатраты. Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки отходящих газов от фенола и формальдегида, включающем смешение их с озонированным воздухом при повышенной температуре и абсорбцию водой, согласно изобретению, абсорбцию ведут в режиме инверсии жидкой и газовой фаз при мольном соотношении озона и суммы фенола и формальдегида равном (0,5-2,0):1, и отходящий газ подают на очистку с температурой 10-75°С. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что абсорбцию ведут в режиме инверсии жидкой и газовой фаз при мольном соотношении озона и суммы фенола и формальдегида, равном (0,5-2,0):1 и отходящий газ подают на очистку с температурой 10-75°С. Указанный процесс осуществляют в одном аппарате, причем в качестве орошающей жидкости применяют воду, постоянно циркулирующую в системе. На чертеже показана общая схема очистки. Схема состоит из озонатора 1, абсорбера 2, редуцирующих устройств 3, резервуара 4. насосов 5,6 и вентилятора 7. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Очищенный и осушенный воздух подают на генератор озона 1 через редуцирующее устройство 3, в генераторе озона из подаваемого воздуха методом барьерного разряда синтезируют озон. В процессе синтеза получают воздушно-озонную смесь, которую по трубопроводу подают к абсорберу 2. Охлаждение генератора озона осуществляют оборотной водой (10м 3/ч), очищенной от технических примесей на фильтрах. Для обеспечения безопасного ведения процесса синтеза озона на трубопроводе подачи оборотной воды и трубопроводе подачи осушенного воздуха установлены электроконтактные манометры, отключающие генератор озона в случае падения давления воздуха или воды ниже минимального предела. Окисление озоном газовых выбросов, содержащих фенол и формальдегид, осуществляют в абсорбере 2, работающем в инверсионном режиме и обеспечивающем идеальный контакт газовой и водной фаз. В качестве насадки используют кольца Палля. Толщина нижнего слоя насадки 2 м, верхнего - 2,2 м. Каждый слой насадки снабжен байпасным трубопроводом и вентилем. Газовоздушные выбросы, содержащие фенол и формальдегид с температурой 10-75°С, подают в нижнюю часть абсорбера насосом 5. Ввод воздушно-озонной смеси в нижнюю часть абсорбера производят по двум трубопроводам, которые врезаны в коллекторы. Скорость подачи загрязненных воздушных выбросов 1000-10000 м 3/ч, воздушно-озонной смеси - 120 м 3/ч, концентрация озона 3,6-20 г/м 3, концентрация газовоздушной смеси, содержащей фенол и формальдегид 30-420 мг/м 3. Смешение загрязненного воздуха с воздушно-озонной смесью происходит в нижней части абсорбера 2. Воду из резервуара 4 насосом 6 подают в верхнюю часть абсорбера на орошение. Присутствие воды обеспечивает безопасное ведение процесса, т.к. образующиеся в первом акте реакции первичные озониды мгновенно распадаются на фрагменты. Абсорбер 2 работает следующим образом. Газ и жидкость подают в него соответственно снизу и сверху в количествах, обеспечивающих превышение скорости инверсии фаз. Перед слоем насадки общий поток газа разделяют на основной и байпасный и направляют во второй слой насадки, а затем - в резервуар, откуда опять воду подают на орошение. Режим инверсии в абсорбере 2 регулируют задвижками, установленными на вводе газовых потоков в абсорбер. Обезвреженный воздух из верхней части абсорбера вентилятором 7 выводят в атмосферу. Степень очистки фенола 100% и формальдегида 99.8%. Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример!. Газовые выбросы, содержащие 30 мг/м 3 фенола, 390 мг/м 3 формальдегида смешивают с озонированным воздухом в абсорбере, в котором поддерживают режим инверсии фаз, обеспечивающий идеальный их контакт. Скорость подачи воздушно-фенолформальдегидной смеси 10 тыс.м 3/ч и воздушноозонной - 120 м 3/ч, температура процесса 10°С. Расход озона на очистку газа от фенола и формальдегида составляет 0,5 молей на моль суммы фенола и формальдегида. Степень очистки по фенолу 99,8%, по формальдегиду - 99,2%. Пример 2. Аналогичен примеру 1, только температура процесса 30°. Расход озона 0,5 молей. Степень очистки 100% по фенолу, 99,2% - по формальдегиду. Пример 3. Аналогичен примеру 1, только температура процесса 75°С. Расход озона 0,5 молей. Степень очистки 100% по фенолу, 99,8 - по формальдегиду. Пример 4. Аналогичен примеру 1, только температура процесса 80°С. Расход озона 0.5 молей. Степень очистки 100% по фенолу, 99,8% - по формальдегиду. Пример 5. Аналогичен примеру 1, только температура процесса 5°С. Расход озона 0,5 молей. Степень очистки 99,5% по фенолу, 96,1 % - по формальдегиду. Пример 6. Аналогичен примеру 1, только расход озона составляет 2,0 моля на 1 моль суммы фенола и формальдегида. Температура процесса 10°С. Степень очистки 99,8% по фенолу,, 96.5% - по формальдегиду. Пример 7. Аналогичен примеру 1, только расход озона составляет 1,6 моля на 1 моль суммы фенола и формальдегида. Температура процесса 10°С. Степень очистки 99,8% по фенолу, 96,7% - по формальдегиду. Пример 8. Аналогичен примеру 1, только расход озона составляет 1.25 моля на 1 моль суммы фенола и формальдегида. Температура процесса 10°С. Степень очистки 99,8% по фенолу. 98,9 % - по формальдегиду. Пример 9. Аналогичен примеру 1, только расход озона составляет 0,4 моля на 1 моль суммы фенола и формальдегида. Температура процесса 10°С. Степень очистки 99,5% по фенолу, 98.7% - по формальдегиду. Пример 10. Аналогичен примеру 1, только расход озона составляет 2,1 моля на 1 моль суммы фенола и формальдегида. Температура процесса 10°С, Степень очистки 99,7% по фенолу, 96,4% - по формальдегиду. Увеличение соотношения озона свыше 2 і молей на 1 соль суммы фенола и формальдегида не способствует увеличению степени очистки, при этом затраты на очистку увеличиваются. Уменьшение количества молей озона до 0,4 приводит к некоторому снижению степени очистки. Использование температур ниже 10°С также снижает степень очистки, а увеличение их до 80°С ведет к неоправданным затратам энергии, т.к. степень очистки не изменяется. Использование предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, позволит снизить расход озона в 12,5-15 раз при повышении степени очистки от формальдегида до 99,8% против 56% в известном способе и упростить способ за счет проведения его в одну стадию. Кроме того, заявляемый способ позволяет регулировать время контакта жидкости и газа и использовать различные скорости потоков газа на очистку (от 1000 до 10000 м 3/ч), а также обеспечивает очистку газовоздушных выбросов с концентрацией в широком диапазоне (от 30 до 330 мг/м 3), причем повышение концентрации вредных веществ способствует снижению расхода озона за счет цепного механизма реакции озонирования до 0,5 моля.