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從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能系統(tǒng)及操作方法與流程

文檔序號(hào):11732769閱讀:640來源:國知局
從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能系統(tǒng)及操作方法與流程
本發(fā)明屬于精餾技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種從環(huán)氧丙烷生產(chǎn)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能減排工藝,特別是涉及一種從丙烯雙氧水氧化法(HPPO法)裝置產(chǎn)生的廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能系統(tǒng)及操作方法。

背景技術(shù):
由過氧化氫(雙氧水)催化環(huán)氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新工藝(即HPPO法),生產(chǎn)過程中主要生成環(huán)氧丙烷和水,工藝流程簡單,產(chǎn)品收率高,基本無污染,屬于環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)工藝。目前贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)(原德固薩,Degussa)與伍德(Uhde)公司、陶氏化學(xué)和巴斯夫(BASF)公司正在進(jìn)行HPPO法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工業(yè)化技術(shù)推廣。贏創(chuàng)HPPO技術(shù)見諸專利WO2011017402A1,WO2012076538A1,US2012142950A1等。從HPPO工藝看,一般在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,使用甲醇作為溶劑,鈦硅催化劑如TS-1為催化劑,丙烯采用H2O2被環(huán)氧化,生成環(huán)氧丙烷。環(huán)氧丙烷會(huì)與甲醇反應(yīng)生成副產(chǎn)物丙二醇單甲醚。由于環(huán)氧丙烷分子的不對(duì)稱性,存在開環(huán)方向的不同,所以產(chǎn)生的丙二醇單甲醚副產(chǎn)物是兩種異構(gòu)體。最終的含水物流將會(huì)含有5%左右的丙二醇單甲醚重組分及甲醇等輕組分。如果直接排放,勢(shì)必造成大的環(huán)境污染;如果送污水處理,又勢(shì)必增大處理成本;如果能夠從廢水中經(jīng)濟(jì)的回收丙二醇單甲醚等有機(jī)物,即有利于環(huán)境友好又能夠降低生產(chǎn)成本,而且使回收的丙二醇單甲醚得到好的利用,變廢為寶。但由于廢水量大,回收成分濃度低,處理能耗高,且丙二醇單甲醚和水會(huì)發(fā)生共沸,使用常規(guī)的精餾方法難以得到合格的丙二醇單甲醚產(chǎn)品。現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料中,為了解決水多能耗高的問題,通常采用在分離前使用滲透蒸發(fā)等方法脫除原料中的部分水分(張曉穎,鄧新華,孫元,SiO2填充PDMS膜分離丙二醇單甲醚/水溶液,高分子材料科學(xué)與工程,2009,25(4),159-162)。滲透蒸發(fā)是分離液體混合物的一種新型膜分離技術(shù),與傳統(tǒng)分離方法相比,污染小、能耗低??捎糜谟袡C(jī)溶劑脫水、從水中脫除有機(jī)物以及有機(jī)物之間的分離。由于HPPO法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程產(chǎn)生的廢水中還含有一些其他物質(zhì),而這些物質(zhì)的存在影響滲透蒸發(fā)效率,另外,滲透蒸發(fā)通量較小,設(shè)備投資很大,因此,滲透蒸發(fā)在應(yīng)用上目前還有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題,本發(fā)明擬通過熱耦合技術(shù),從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收輕組分如甲醇及濃縮后的丙二醇單甲醚與水混合物,這樣脫去大部分水,少量的丙二醇單甲醚與水濃縮物可以進(jìn)一步采用常規(guī)的共沸精餾等方式提純。達(dá)到從HPPO廢水中回收低含量有機(jī)物的同時(shí),降低整個(gè)回收裝置的能耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能操作方法,將脫輕塔的減壓操作,丙二醇單甲醚濃縮塔的加壓操作,用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱,從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合;在脫輕塔的下部側(cè)線采出丙二醇單甲醚及水混合物,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水加熱后再作為加壓塔的進(jìn)料。所述的脫輕塔的減壓操作優(yōu)選為:操作壓力為絕對(duì)壓力0.02—0.1MPa。所述的丙二醇單甲醚濃縮塔的加壓操作為絕對(duì)壓力優(yōu)選為0.1—0.6MPa。所述的從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水優(yōu)選指丙二醇甲醚含量10%以下的廢水。本發(fā)明的從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能系統(tǒng),包括有脫輕塔C1、加壓塔C2;加壓塔C2塔頂?shù)恼羝苓B接脫輕塔再沸器E1的熱端,脫輕塔再沸器E1的冷端液體管線連接加壓塔C2回流罐V2;脫輕塔C1設(shè)置有原料廢水進(jìn)口,脫輕塔C1塔中側(cè)線采出丙二醇單甲醚-水混合物3出口管線連接物料入口預(yù)熱器E3,預(yù)熱器E3物料出口連接加壓塔C2,預(yù)熱器E3加熱管線連接加壓塔C2塔釜排出的廢水管線。脫輕塔C1塔中側(cè)線采出丙二醇單甲醚-水混合物(3)出口位置低于原料廢水(1)進(jìn)口。本發(fā)明的特點(diǎn)在于:脫輕塔和丙二醇單甲醚濃縮塔的能耗較大,且這兩個(gè)塔的能耗相差不大、此時(shí),將一個(gè)塔的壓力適當(dāng)提高一些,經(jīng)另一個(gè)他的操作壓力適當(dāng)降低一些,使得加壓塔的塔頂冷凝液的溫度和脫輕塔塔釜再沸氣相的溫度之差達(dá)到最小熱溫差以上,并且使得加壓塔塔頂冷凝放出的熱量和脫輕塔塔釜再沸所需的熱量盡量耦合匹配。這樣,即可用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)將脫輕塔再沸器與加壓塔冷凝器進(jìn)行耦合,降低了低溫?zé)嵩聪?;?)脫輕塔塔中側(cè)線采出醚水混合物,大部分廢水被排出,降低了系統(tǒng)能耗;(3)脫輕塔塔中側(cè)線采出醚水混合物經(jīng)由加壓塔排出的廢水加熱,送入后續(xù)醚分離系統(tǒng),充分利用了熱能。附圖說明圖1:從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能系統(tǒng)示意圖;圖2:對(duì)比例示意圖;圖中:S為加熱介質(zhì)進(jìn),SC為加熱介質(zhì)出。附圖中,各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:C1脫輕塔、C2加壓塔;E1脫輕塔再沸器、E2脫輕塔冷凝器、E3加壓塔進(jìn)料預(yù)熱器;V1脫輕塔C1回流罐、V2加壓塔C2回流罐。附圖中,各標(biāo)號(hào)所代表的流股列表如下:1HPPO廢水原料進(jìn)料、2脫輕塔C1塔頂蒸汽、3C1塔中側(cè)線采出的醚水混合物、4脫輕塔C1塔釜廢水排出、5輕組分產(chǎn)品(主要為甲醇等)、6加壓塔C2塔頂蒸汽、7C2塔頂蒸汽6經(jīng)換熱后變成部分冷凝液或者飽和液體、8C2塔釜廢水排出、9含丙二醇單甲醚組分的醚水共沸物。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說,應(yīng)該了解到是在下列實(shí)施例中公開的技術(shù)代表本發(fā)明人所發(fā)明的技術(shù),本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該理解,基于這些公開內(nèi)容,在不偏離本發(fā)明范圍的情況下,可以對(duì)這里所公開的具體實(shí)施方案進(jìn)行許多改變,并且仍然可以得到相同或類似結(jié)果。本發(fā)明的一種從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收有機(jī)物的熱耦合節(jié)能操作方法,將脫輕塔的減壓操作,丙二醇單甲醚濃縮塔的加壓操作,用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱,從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合;另外在脫輕塔的下部側(cè)線采出丙二醇單甲醚及水混合物,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水加熱后再作為加壓塔的進(jìn)料。本發(fā)明充分利用塔頂蒸汽和塔釜排放廢水的熱量,達(dá)到節(jié)能的目的。本發(fā)明的方案中,將脫輕塔壓力適當(dāng)降低,將丙二醇單甲醚濃縮塔壓力適當(dāng)提高,使得兩塔換熱的溫差能夠大于最小傳熱溫差,以滿足換熱需要。本發(fā)明的方案中,在脫輕塔的下部側(cè)線采出丙二醇單甲醚-水混合物,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水進(jìn)一步加熱升溫后再進(jìn)入加壓塔。本發(fā)明的方案中,所述的脫輕塔的操作壓力為絕對(duì)壓力0.02—0.1MPa,丙二醇單甲醚濃縮塔壓力為絕對(duì)壓力0.1—0.6MPa。本發(fā)明的方案中,所述的從丙烯環(huán)氧化反應(yīng)廢水中回收丙二醇甲醚的處理工藝,尤指丙二醇甲醚含量10%以下的廢水。本發(fā)明的熱耦合節(jié)能系統(tǒng),如圖1所示,包括有脫輕塔C1、加壓塔C2。加壓塔C2塔頂?shù)纳仙羝?進(jìn)入脫輕塔再沸器E1的熱端,經(jīng)換熱后的塔頂?shù)奈锪献兂刹糠掷淠夯蛘唢柡鸵后w7,進(jìn)入加壓塔C2回流罐V2;原料廢水1進(jìn)入脫輕塔C1,塔頂蒸汽2經(jīng)冷凝器E2進(jìn)入C1回流罐V1,得到輕組分5,塔釜排出廢水4;C1塔中側(cè)線采出丙二醇單甲醚-水混合物3經(jīng)預(yù)熱器E3進(jìn)入C2,E3由C2塔釜排出的廢水8加熱;含丙二醇單甲醚和水的濃縮物9進(jìn)入醚分離單元。實(shí)施例1如圖1所示。以處理每小時(shí)35噸、含丙二醇甲醚5%,甲醇,1%,乙醇0.02%,1,3丙二醇0.6%及少量重組分廢水為例,將脫輕塔(脫輕塔)的操作壓力適當(dāng)降低為絕壓0.02MPa,加壓塔的操作壓力為絕壓0.1MPa,用加壓塔塔頂蒸汽6放出的熱量通過脫輕塔再沸器E1來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱,從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合;另外在脫輕塔的下部側(cè)線采出醚水混合物3,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水加熱后(即換熱器E3)再進(jìn)入加壓塔。此時(shí)的兩塔中的再沸器,以及加壓塔進(jìn)料預(yù)熱器的熱負(fù)荷如表1所示。實(shí)施例2如圖1所示。以處理每小時(shí)35噸、含丙二醇甲醚5%,甲醇,1%,乙醇0.02%,1,3丙二醇0.6%及少量重組分廢水為例,將脫輕塔(脫輕塔)的操作壓力適當(dāng)降低為絕壓0.08MPa,加壓塔的操作壓力適當(dāng)提高為絕壓0.2MPa,用加壓塔塔頂蒸汽6放出的熱量通過脫輕塔再沸器E1來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱,從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合;另外在脫輕塔的下部側(cè)線采出醚水混合物3,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水加熱后(即換熱器E3)再進(jìn)入加壓塔。此時(shí)的兩塔中的再沸器,以及加壓塔進(jìn)料預(yù)熱器的熱負(fù)荷如表1所示。實(shí)施例3如圖1所示。以處理每小時(shí)35噸、含丙二醇甲醚5%,甲醇,1%,乙醇0.02%,1,3丙二醇0.6%及少量重組分廢水為例,脫輕塔(脫輕塔)的操作壓力為絕壓0.1MPa,加壓塔的操作壓力適當(dāng)提高為絕壓0.6MPa,用加壓塔塔頂蒸汽6放出的熱量通過脫輕塔再沸器E1來加熱脫輕塔塔釜的液相,利用該兩股物料的匹配換熱,從而實(shí)現(xiàn)兩塔的熱耦合;另外在脫輕塔的下部側(cè)線采出醚水混合物3,經(jīng)加壓塔塔釜排出的廢水加熱后(即換熱器E3)再進(jìn)入加壓塔。此時(shí)的兩塔中的再沸器,以及加壓塔進(jìn)料預(yù)熱器的熱負(fù)荷如表1所示。比較例1采用如圖2所示的傳統(tǒng)非熱耦合工藝。以每小時(shí)35噸廢水為例,脫輕塔的操作壓力為絕壓0.1MPa,加壓塔的操作壓力為絕壓0.1MPa,另外在脫輕塔的下部側(cè)線采出醚水混合物3,直接送入加壓塔。此時(shí)的兩塔中的再沸器的熱負(fù)荷如表1所示。表1各換熱器(或再沸器、換熱器)熱負(fù)荷及節(jié)能
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