Защита окружающей среды в производстве лакокрасочных материалов

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени очистки воздуха, содержащего ароматические углеводороды, и сокращение времени пребывания очищаемого воздуха в зоне горения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе термической очистки отработанного воздуха производства синтетического каучука от ароматических углеводородов путем сжигания совместно с природным газом в парогенераторных котлах процесс сжигания осуществляют при температуре 1000 - 1200oC в присутствии линейных или циклических непредельных олигомеров бутадиена с числом олигомеризации 2-4 при массовом соотношении в смешанном потоке воздуха указанных олигомеров бутадиена и ароматических углеводородов 1:50-100 соответственно.

Признаком, отличающим предлагаемое техническое решение от известного, является использование в процессе сжигания отработанного воздуха, содержащего ароматические углеводороды, линейных или циклических непредельных олигомеров бутадиена с числом олигомеризации 2-4 при массовом соотношении в смешанном потоке воздуха указанных олигомеров и ароматических углеводородов 1: 50-100 соответственно, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от ближайшего аналога, не выявлены при изучении других технических решений в данной области техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Нижний температурный предел - 1000oC лимитируется необходимостью полного сгорания топлива и органических загрязнений, верхний - 1200oC - возможностью при дальнейшем повышении температуры образования в топке котла оксидов азота в повышенных концентрациях.

Использование непредельных олигомеров бутадиена в качестве добавок, повышающих степень очистки воздуха от трудноокисляемых ароматических углеводородов, наиболее целесообразно. Это объясняется тем, что димеры, тримеры или тетрамеры бутадиена содержат по крайней мере две двойные связи в составе молекулы, способные легко окисляться с разрывом двойных связей при воздействии высоких температур. Этот процесс проходит с высокой скоростью по радиальному механизму, активизируя и вовлекая в последовательно-параллельные реакции окисления при горении молекулы ароматических соединений вплоть до диоксида углерода и воды.

Выбранная степень олигомеризации бутадиена определяется необходимостью наличия в составе используемых олигомеров не менее двух двойных связей (нижний предел, равный 2) и достаточной их летучестью (верхний предел, равный 4).

Массовое соотношение указанных олигомеров и ароматических углеводородов, выбранное в пределах 1:50-100 соответственно, обеспечивает высокую эффективность очистки обрабатываемого воздуха.

Сущность предлагаемого изобретения подтверждается конкретными примерами.

Пример по заявляемому способу Отработанный газовоздушный поток, содержащий ароматические углеводороды (толуол, этилбензол, ксилол) в количестве 900 - 1500 мг/м3 для толуола и 15 - 20 мг/м3 для этилбензола и ксилола, и природный газ подают в топку парогенераторного котла одновременно с воздухом, содержащим циклические или линейные олигомеры бутадиена (циклододекатриен, циклооктатетраен, винилциклогексен, додекатриен) в соотношении указанных олигомеров и ароматических углеводородов 1:50-100 соответственно. Процесс термического окисления ведут при температуре 1000 - 1200oC. Время пребывания потоков в зоне реакции 0,3 - 1,1 с.

При таких условиях ведения процесса степень очистки отработанного воздуха от ароматических углеводородов достигает 98 - 99%.

Содержание загрязняющего компонента определяют газохроматографическим методом.

Условия проведения процесса термического окисления и результаты представлены в таблице.

Пример по прототипу Отработанный газовоздушный поток, содержащий 900 мг/м3 толуола, и природный газ подают в топку парогенераторного котла. Процесс термического окисления ведут при температуре 1200oC. Время пребывания загрязненного воздуха в зоне реакции 5 с.

При таких условиях достигается степень очистки отработанного воздуха 91%. Содержание загрязняющего компонента (толуола) в воздухе после очистки составляет 78 мг/м3, что превышает значение санитарной нормы ПДК в воздухе рабочей зоны, установленной 50 мг/м3.

При увеличении времени пребывания загрязненного воздуха в зоне реакции до 15 секунд удается достичь более высокой степени очистки - 95% при аналогичных условиях (содержание толуола в потоке до очистки 900 мг/м3, температура реакции 1200oC). Остаточное содержание толуола в очищенном воздухе 47 мг/м3. Однако увеличение времени контакта приводит к снижению производительности установки в 15 - 30 раз.

Данные представлены в таблице.

Из данных, приведенных в примерах и таблице, видно, что применение заявляемого способа позволяет повысить степень очистки загрязненного воздуха до 98 - 99%, снизить остаточное содержание ароматических углеводородов в 2 - 2,5 раза, сократить в 15 - 30 раз время пребывания очищаемого воздуха в топке парогенераторного котла, достичь высокой производительности и экономичности установки термического обезвреживания загрязненного воздуха. Кроме того, предлагаемое техническое решение дает возможность в условиях производства синтетических каучуков или других нефтехимических процессов осуществить одновременно высокоэффективную очистку отработанного воздуха с выработкой на собственные нужды технологического пара и горячей воды, при этом стоимость названных теплоносителей в 1,5 - 2 раза ниже в сравнении с паром и горячей водой, получаемыми от сторонних ТЭЦ, за счет сокращения теплопотерь и утилизации тепла при сгорании углеводородов. Использование олигомеров бутадиена в качестве активных компонентов при очистке воздуха целесообразно еще и по той причине, что они являются побочными продуктами при синтезе каучука и не удорожают процесс очистки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ термической очистки отработанного воздуха производства синтетических каучуков от ароматических углеводородов путем сжигания совместно с природным газом в топке парогенераторного котла, отличающийся тем, что процесс сжигания осуществляют при температуре 1000 - 1200oC в присутствии линейных или циклических непредельных олигомеров бутадиена с числом олигомеризации 2 - 4 при массовом соотношении в смешанном потоке отработанного воздуха указанных олигомеров бутадиена и ароматических углеводородов 1 : 50 - 100 соответственно.