Ароматических углеводородов

Охрана окружающей среды в производстве

Кубовые остатки ректификации стирола (КОРС) содержат до 30 % стирола, 7-8 % α-метилстирола, до 60 % смолы, а также нафталин, фенантрен и др. Количество остатков зависит от режима ректификации, ингибиторов полимеризации стирола и составляет около 25 кг на 1 т стирола. Значительную часть кубовых остатков сжигают. Основное направление рационального их использования — переработка в лаки путем сополимеризации с малеиновым ангидридом.

За рубежом КОРС подвергают пиролизу в присутствии водяного пара и водорода с последующим каталитическим дегидрированием газообразных продуктов пиролиза. Гидрогенолизом кубовых остатков получают бензол и толуол. Из кубовых остатков вырабатывают вяжущие материалы для изготовления антикоррозионных красителей, облицовочных плит и других строительных материалов.

В химических производствах выбросы связаны с потерями при "дыхании" емкостей, выводом паров ароматических углеводородов через "воздушники. Потери в нехимических отраслях связаны с испарением ароматических углеводородов при нанесении лаковых покрытий на основе ароматических растворителей, потерями при регенерации растворителей, выделением паров смолистых веществ при использовании самоспекающихся электродов в алюминиевой и ферросплавной промышленности, а также при производстве электродной продукции.

Крупным источником потерь бензола, толуола и ксилола является "дыхание" резервуаров и хранилищ. Учитывая, что выбросы бензола и его гомологов в атмосферу только одного предприятия составляют несколько тысяч тонн в год, становится важным снижение этих потерь.

Для этой цели рекомендуются следующие мероприятия:

– полная герметизация и обвязка объединенными "воздушками" однотипных емкостей и аппаратов;

– хранение продуктов под избыточным давлением инертного газа;

– уменьшение объема свободного газового пространства в емкостях и сокращение зеркала испарения за счет использования резервуаров с плавающими крышками, покрытия поверхности испарения слоем пластмассовых шариков, пенами, эмульсиями;

– сокращение температурного перепада между емкостями и окружающим воздухом за счет полной изоляции емкостей, предохранительных окрасок последних;

– создание аэродинамической тени;

– устройство на "воздушниках" патронов с адсорбентом, который при заполнении хранилища ("выдохе") насыщается парами, а при опорожнении ("вдохе") возвращает их в газовое пространство емкости.

В промышленной практике бензольные углеводороды из выхлопов "воздушников" удаляются с помощью абсорбции охлажденным сольвентом, а также за счет установки после конденсаторов систем ректификации дополнительных холодильников, охлаждаемых рассолом. Преимущество последней схемы — отказ от дополнительных поглощающих агентов.

Представляет также интерес дополнительное охлаждение жидких ароматических углеводородов и хранение их при пониженных температурах. Аналогично решается задача сокращения выбросов полициклических ароматических углеводородов. В этом случае все "воздушки" объединяются в единый сборник-ловушку, воздух из которого подают через промыватель, орошаемый маслом, в печь для сжигания.

Значительным источником потерь являются вентиляционные выбросы. При обычной системе приточно-вытяжной вентиляции возрастает количество примесей, выбрасываемых в воздушный бассейн города и предприятия и усложняется размещение системы забора воздуха для приточной вентиляции из-за значительной концентрации примесей на территории промышленного комплекса.

Поэтому представляет особый интерес применение замкнутой системы вентиляции. В этой системе воздух отсасывается из помещения, очищается от токсичных примесей и возвращается в помещение. При этом в 7-8 раз уменьшается расход перекачиваемого воздуха, фактически исключаются в зимний период затраты тепла на подогрев циркулирующего воздуха, тогда как воздух приточной вентиляции приходится подогревать, создавая крупные калориферные установки.

Для поглощения ароматических углеводородов и в особенности бензола рекомендуется использовать активированные угли. При использовании батарейных адсорберов с невысоким сопротивлением и небольшими габаритами можно хорошо и с достаточной глубиной очистить циркулирующий в системе воздух.

В то же время активированный уголь непригоден для очистки воздуха от легкосублимирующихся веществ и, в частности, нафталина. Быстрое ухудшение степени очистки воздуха от нафталина объясняется тем, что частицы аэрозольного нафталина блокируют поры активированного угля. Мельчайшие кристаллики проходят через слой угля, не адсорбируясь на последнем. Наконец, возможна конденсация кристаллов нафталина на поверхности пор. Целесообразно сорбировать нафталин водой с последующей централизованной очисткой ее и возвращением в цикл.

Содержание ароматических углеводородов в сточных водах может достигать величин, превосходящих физическую растворимость, из-за образования эмульсий и суспензий. Практически нерастворимые полициклические ароматические углеводороды находятся в воде в виде мелкодисперсных взвесей (например, нафталин). Для их удаления рекомендуется использовать следующие методы. Адсорбцией на активированном угле извлекаются бензол и нафталин.

Способность бензола и его гомологов образовывать положительные азеотропные смеси с водой позволяет полностью удалить эти углеводороды при перегонке воды (азеотропная отгонка ароматических углеводородов). Вода после отстоя от ароматических углеводородов возвращается в цикл.

Экстракция из сточных вод растворителями применяется для извлечения стирола, этилбензола, а также нафталина и полициклических ароматических углеводородов. В качестве растворителей используют ограниченно растворимые в воде петролейный эфир, различные фракции бензинов, а также поглотительное и соляровое масло (в коксохимической промышленности).

При очистке вод коагуляцией с гидроксидами металлов удается удалить и полициклические ароматические углеводороды. Сложные смеси ароматических углеводородов (масла) удаляют из сточных вод коксохимического производства флотационным методом.

Ароматические углеводороды могут быть разрушены при сжигании, химическим и биологическим окислении. Все углеводороды ряда бензола сгорают при уничтожении сточных вод, свободных от минеральных примесей. Однако такой метод рационально использовать только при высоких концентрациях органических веществ в растворах сточных вод (не менее 4 %).

Глубокая очистка (на 98-99 %) от 3,4-бензпирена и других ароматических углеводородов возможна при окислении вод озоном, а также при обработке СВ хлором.

Наиболее широко для деструкции ароматических углеводородов в разбавленных сточных водах применяют биологическую очистку. Например, биологическую очистку можно использовать для обезвреживания воды цехов пиролиза, содержащей бензол, толуол, ксилолы и нафталин, для деструкции бензола и его гомологов, стирола и α-метилстирола, нафталина. Отмечается, что биологическое окисление ароматических углеводородов представляет значительную сложность (они окисляются значительно труднее, чем алифатические углеводороды). Разрушение бензола микроорганизмами возможно, но после длительной адаптации.

Выбросы и сточные воды, содержащие ароматические углеводороды, сокращаются за счет улучшения систем очистки воздуха и воды, совершенствования технологических процессов, при использовании которых они либо значительно уменьшаются, либо исключаются в результате изменения самой технологии. Последнее направление позволяет избежать неоправданных расходов на строительство очистных сооружений и улучшить технико-экономические показатели основного процесса.

Принципы в технологии получения стирола

дегидрированием этилбензола

Технология производства стирола дегидрированием этилбензола относится к одностадийным химическим процессам. В качестве исходного сырья используется доступный этилбензол, получаемый алкилированием бензола олефинами. Применяемые в промышленности технологические решения с введением пара между двумя-тремя слоями катализатора, использование встроенных в реактор теп-лообменных устройств, а также эффективная каталитическая система позволяют при достаточно высокой селективности около 90 % добиться конверсии этилбензола за один проход на уровне 60-75 %. Рециркуляционный поток бензола, связывающий разделительную и реакторную подсистемы технологии, обеспечивает полную конверсию исходного сырья.

Снижение энергозатрат на процесс дегидрирования может достигаться не только за счет эффективного теплообмена между входящими и выходящими потоками (см. рис.), но и за счет использования вместо водяного пара (энергоноситель и разбавитель) инертного газа. В этом случае тепло должно подводиться между слоями катализатора с помощью встроенных теплообменников. Замена пара на инертный газ (азот, СО₂) позволяет избежать многократного испарения и конденсации воды, обладающей высокой скрытой теплотой испарения. В этом случае также снизятся и затраты на очистку водного конденсата, загрязненного ароматическими соединениями, и в целом уменьшится суммарное потребление воды производством.

Важной составляющей частью технологии выступает подсистема разделения. В данном случае, как отмечено ранее, существенным фактором, влияющим на суммарные показатели технологии, являются режимы ректификационного разделения. Они должны обеспечивать условия, при которых отсутствует термополимеризация стирола. Энергетически наиболее целесообразно применять вместо двойной ректификации одну насадочную колонну с низким гидравлическим сопротивлением, либо схему из комплексов гетероазеотропной ректификации. Наконец, гетерогенно-каталитический характер процесса позволяет достаточно просто создавать аппараты и технологические линии большой единичной мощности.

Дата добавления: 2014-01-11