專利名稱：精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)廢氣的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣的凈化方法，屬于廢氣凈化領(lǐng)域。這種廢氣來自現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置生產(chǎn)過程中排放的氧化尾氣，其主要組分包括苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等。
背景技術(shù)：
精對(duì)苯二甲酸(PTA)是一種重要的化工原料。在精對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的氧化廢氣中含有苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等組分。2000年以前我國建設(shè)的大多數(shù)精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置，其產(chǎn)生的氧化廢氣大都沒有經(jīng)過有效處理而直排大氣，對(duì)大氣環(huán)境造成了很大污染。CN96195949. 5公開了一種含精對(duì)苯二甲酸尾氣在內(nèi)的廢氣處理方法。它包括使廢·氣在高壓下進(jìn)行催化燃燒，并將處理過的氣體送入能量回收系統(tǒng)，其特征為廢氣流中含有原始溴化物或催化燃燒時(shí)可轉(zhuǎn)變成氣態(tài)溴化物的化合物，或在液相中對(duì)能量回收系統(tǒng)的制造材料有腐蝕性作用的化合物；含上述原始溴化物的廢氣經(jīng)催化燃燒；經(jīng)處理后的含后續(xù)產(chǎn)生的氣態(tài)溴化物的氣體進(jìn)入能量回收系統(tǒng)；控制壓力和溫度條件，以防止上述各種溴化物在通過能量回收系統(tǒng)時(shí)發(fā)生冷凝，以及通過能量回收系統(tǒng)后，上述后續(xù)溴化物從處理過的氣體中去除。這種方法是一種高壓處理技術(shù)，在尾氣進(jìn)膨脹機(jī)之前進(jìn)行處理，與生產(chǎn)裝置的結(jié)合較緊密，比較適合新建的精對(duì)苯二甲酸裝置，廢氣催化燃燒處理裝置與生產(chǎn)裝置同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)建造、同時(shí)投用。但對(duì)于現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置來說，其尾氣的處理如果直接采用這種技術(shù)，經(jīng)催化燃燒處理后的氣體去生產(chǎn)裝置的尾氣膨脹機(jī)回收能量，很難滿足尾氣膨脹機(jī)的進(jìn)氣要求；而尾氣膨脹機(jī)又直接和生產(chǎn)裝置緊密相連，且價(jià)格昂貴，如果更換新的尾氣膨脹機(jī)，勢必造成資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)又提高了尾氣處理費(fèi)用。因此，對(duì)現(xiàn)有的精對(duì)苯二甲酸裝置來說，CN96195949. 5所述的技術(shù)并不適合。JP-A-559517公開了一種處理精對(duì)苯二甲酸尾氣的高壓催化燃燒處理方法，主要是利用催化燃燒技術(shù)對(duì)尾氣進(jìn)行處理后，處理后氣體經(jīng)能量回收后排放。除了它未考慮HBr, Br2的處理外，其處理流程與專利CN96195949. 5所述流程基本一致。這種技術(shù)同樣不適合現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的尾氣處理。2000年國內(nèi)以前建設(shè)的精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置，其氧化尾氣大都沒有經(jīng)過有效處理而直排大氣。氧化尾氣主要有三個(gè)去向見圖3。正常生產(chǎn)條件下，除少部分廢氣在吸附塔之前通過排氣筒直接排放，其余廢氣經(jīng)過吸附塔進(jìn)行吸附處理。吸附塔處理后的廢氣有一部分用于裝置高壓風(fēng)送系統(tǒng)，其余廢氣經(jīng)尾氣膨脹機(jī)回收能量。尾氣膨脹機(jī)之后的廢氣有3個(gè)去向一部分用于裝置中壓風(fēng)送系統(tǒng)；一部分用于吸附塔的再生，產(chǎn)生的再生廢氣通過排氣筒排放；其余大部分廢氣通過排氣筒排放。實(shí)際上，這種以單一的吸附技術(shù)作為處理手段的主要目的，僅僅是為了獲得干燥的惰性氣體用于裝置的風(fēng)送系統(tǒng)，吸附過程中被吸附的有機(jī)組分在吸附塔的再生過程中被全部排放到大氣中，對(duì)大氣造成了巨大的污染，同時(shí)，吸附過程對(duì)于廢氣中的一氧化碳沒有任何處理效果。
對(duì)這種含苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等的有機(jī)廢氣，催化燃燒無疑是一種合適的處理方法，它具有操作溫度低、裝置規(guī)模小、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。但是，CN96195949. 5和JP-A-559517介紹的處理方法，均需要取代吸附塔，建立高壓催化燃燒處理裝置用于處理高壓的氧化尾氣。這兩種技術(shù)對(duì)于新建的精對(duì)苯二甲酸裝置來說，是適合的，但對(duì)于未采取有效廢氣治理措施的現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置來說，由于催化燃燒后的廢氣需要滿足尾氣膨脹機(jī)的苛刻的進(jìn)氣條件，因此，不僅在技術(shù)和工程上存在難度，而且也影響到精對(duì)苯二甲酸裝置的正常生產(chǎn)；如果重新配套尾氣膨脹機(jī)，則使處理裝置的成本大大增加。因此，對(duì)現(xiàn)有的對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置來說，其尾氣處理所采用的治理技術(shù)，首先應(yīng)滿足裝置現(xiàn)有的生產(chǎn)需要，即經(jīng)處理的凈化氣要滿足尾氣膨脹機(jī)的進(jìn)氣要求，不影響裝置的生產(chǎn)，同時(shí)也要符合國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，這就需要根據(jù)苯二甲酸生產(chǎn)裝置的現(xiàn)狀選擇適合的處理技術(shù)及裝置
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明充分考慮了現(xiàn)有的精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置的現(xiàn)狀，有效利用了現(xiàn)有裝置的廢氣處理系統(tǒng)，針對(duì)精對(duì)苯二甲酸氧化尾氣的特點(diǎn)，在不影響生產(chǎn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，提出了廢氣的處理方法。本發(fā)明精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)廢氣的凈化方法包括如下內(nèi)容精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣經(jīng)過換熱器和預(yù)熱器升溫，然后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器，催化燃燒反應(yīng)器出口尾氣與入口廢氣換熱后進(jìn)入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進(jìn)入吸附塔進(jìn)行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進(jìn)行回用、進(jìn)行能量回收。本發(fā)明方法中，精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣可以先經(jīng)過霧沫分離器，然后再進(jìn)行催化燃燒處理。本發(fā)明方法中，催化燃燒過程可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的催化燃燒方法，催化燃燒反應(yīng)器中裝填有蜂窩狀催化燃燒催化劑，其上擔(dān)載貴金屬Pt、Pd以及CeO2等活性組分。催化燃燒反應(yīng)器的入口床層溫度范圍一般為250 400°C，使用空速范圍為10000 δΟΟΟΟΙΓ1。本發(fā)明方法中，吸附塔及能量回收系統(tǒng)采用精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)系統(tǒng)中的現(xiàn)有裝置，不需改動(dòng)。新建部分包括催化燃燒系統(tǒng)和堿洗系統(tǒng)。催化燃燒系統(tǒng)和堿洗系統(tǒng)壓力與精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程氧化尾氣的壓力相同(不計(jì)流動(dòng)時(shí)的壓力損失)，一般為O. 7^1. 2MPa。吸附干燥設(shè)施與催化燃燒-堿洗設(shè)施串聯(lián)使用，催化燃燒-堿洗設(shè)施設(shè)有旁路，當(dāng)新建設(shè)施(催化燃燒-堿洗系統(tǒng))故障時(shí)，旁路閥門會(huì)自動(dòng)開啟，尾氣通過原有吸附干燥設(shè)施進(jìn)行吸附干燥處理，確保生產(chǎn)裝置風(fēng)送系統(tǒng)和尾氣膨脹機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了生產(chǎn)裝置的事故停車。旁路閥門的自動(dòng)開啟信號(hào)來自催化燃燒-堿洗設(shè)施的故障信號(hào)，比如催化燃燒反應(yīng)器出口的溫度高高限信號(hào)、堿洗循環(huán)泵的故障信號(hào)等。本發(fā)明方法中，能量回收后的排放氣進(jìn)一步用于裝置的風(fēng)送動(dòng)力。本發(fā)明所述的處理方法中，可以使現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置的排放廢氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)，且充分利用了現(xiàn)有裝置的吸附系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)裝置沒有任何影響，對(duì)能量回收系統(tǒng)不需任何改造，特別在新建部分故障的條件下，也不會(huì)影響生產(chǎn)裝置的風(fēng)送系統(tǒng)和尾氣膨脹機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。新建設(shè)施可以在生產(chǎn)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下進(jìn)行建設(shè)施工，不會(huì)影響生產(chǎn)裝置。本發(fā)明的流程簡單，操作穩(wěn)定，凈化率高，無二次污染，投資費(fèi)用低，余熱還能利用，還可通過尾氣膨脹機(jī)回收能量，通過吸附干燥產(chǎn)生裝置輸送風(fēng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。本發(fā)明方法對(duì)現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置改動(dòng)很小，可以充分利用現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸的所有裝置，投資較低，適合于現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置的氧化尾氣處理。


圖I是本發(fā)明的工藝流程示意圖。其中I-氧化尾氣(高壓)，2-換熱器，3-加熱器，4-催化燃燒反應(yīng)器，5-堿洗塔，6-堿液儲(chǔ)罐，7-循環(huán)泵，8-切換閥組，9-原有吸附系統(tǒng)，10-凈化氣(排放或回用)。圖2是現(xiàn)有裝置尾氣處理流程示意圖。
其中1_氧化尾氣(高壓)，102-本發(fā)明處理裝置接入位置，103-吸附塔，104-尾氣膨脹機(jī)，105-排氣筒，106-直排廢氣，107-再生廢氣，108-膨脹機(jī)后排放廢氣，109-再生氣進(jìn)口，110-高壓風(fēng)送及氮?dú)庀到y(tǒng)，111-中壓風(fēng)送。圖3是現(xiàn)有裝置尾氣處理流程框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)廢氣的凈化方法中，精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣在霧沫分離器之后進(jìn)入處理裝置，經(jīng)過換熱器和預(yù)熱器后升溫，升溫后的廢氣進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器，氧化為二氧化碳、水、HBr和Br2,隨后廢氣進(jìn)入堿洗塔，廢氣中的HBr和Br2被堿液吸收，得到的凈化氣大部分去裝置原有的吸附系統(tǒng)進(jìn)行吸附干燥處理，吸附干燥后的凈化氣一部分用于生產(chǎn)裝置的風(fēng)送系統(tǒng)，其余的廢氣經(jīng)尾氣膨脹機(jī)回收能量排放。
本發(fā)明的廢氣處理流程見圖I?，F(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)裝置的氧化尾氣壓力在霧沫分離器之后的壓力為O. 9MPa，溫度約200°C。本發(fā)明首先將廢氣經(jīng)過換熱器和加熱器升溫，使其達(dá)到催化燃燒的反應(yīng)溫度，然后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器，在催化劑的作用下，廢氣中有機(jī)組分和一氧化碳被氧化為二氧化碳、水、HBr和Br2。經(jīng)過催化燃燒處理后的氣體中除含有CO2和H2O外，還含有HBr、Br2,還需進(jìn)行堿洗處理，以脫除氣體中含有的HBr和Br2。堿洗塔內(nèi)部裝有填料，它為塔內(nèi)氣_液兩相接觸提供傳質(zhì)表面，該填料具有較大的比表面積和良好的潤濕性，還具有較高的空隙率、氣流阻力小、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。堿洗塔上部有除霧絲網(wǎng)和填料，以除去大部分水分。洗滌液循環(huán)使用，堿洗塔下部有儲(chǔ)液段與循環(huán)水槽聯(lián)通。隨著堿液的消耗，洗滌液的堿度逐漸降低。廢堿液去廠區(qū)污水處理場處理。堿洗塔的吸收液主要含氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、碳酸鈉、亞硫酸鈉等組分中的兩種或幾種。堿洗后的凈化氣中主要含N2、CO2和H2O,污染組分被徹底脫除，此時(shí)凈化氣直接排放是符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的。但此時(shí)的凈化氣中還含有大量水蒸汽，不適合直接用于裝置的物料輸送風(fēng)，還需要經(jīng)過吸附干燥脫除水蒸汽之后才能用于裝置的物料輸送，才能滿足尾氣膨脹機(jī)的進(jìn)氣要求。本發(fā)明利用了生產(chǎn)裝置原先的廢氣吸附處理設(shè)施，對(duì)凈化氣進(jìn)行吸附干燥處理。吸附干燥設(shè)施所采用的吸附劑為活性炭和硅膠，主要是對(duì)凈化氣進(jìn)行干燥處理。吸附干燥處理后的氣體一部分用于生產(chǎn)裝置的風(fēng)送系統(tǒng)，其余的廢氣經(jīng)尾氣膨脹機(jī)回收能量后排放大氣。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。某現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置，其原有尾氣處理流程見圖2，其氧化尾氣的排放量為75000Nm3/h,廢氣總烴濃度3000 mg/m3,苯150mg/m3, 二溴乙燒70mg/m3, 一氧化碳濃度5000 μ L/L。按照本發(fā)明提出的尾氣處理流程如圖I所示。廢氣在霧沫分離器之后進(jìn)入換熱器(加熱)和加熱器，廢氣被預(yù)熱到反應(yīng)溫度后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器。催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)裝有蜂窩狀貴金屬催化劑，在床層空速ZOOOOh—1，入口溫度330°C的條件下，廢氣中的污染物被完全氧化，凈化氣進(jìn)換熱器換熱后，進(jìn)入堿洗塔。堿洗塔內(nèi)裝有鮑爾環(huán)填料，堿性吸收液與氣體逆流充分接觸，廢氣中的HBr、Br2被吸收液吸收，吸收液中包含氫氧化鈉、亞硫酸鈉等， 吸收液循環(huán)使用。堿洗后的氣體進(jìn)入干燥吸附設(shè)施，氣體經(jīng)過干燥處理后，一部分干燥氣體(約20000 Nm3/h)用于裝置的風(fēng)送系統(tǒng)，其余廢氣經(jīng)尾氣膨脹機(jī)回收能量后達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)過處理，凈化氣的總烴濃度低于100mg/m3，其中苯小于5mg/m3，二溴乙烷低于5mg/m3,—氧化碳的濃度低于10 μ L/L, HBr和Br2未檢出。經(jīng)過處理,精對(duì)苯二甲酸裝置排放的氧化尾氣全部達(dá)標(biāo)排放。
權(quán)利要求
1.一種精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)廢氣的凈化方法，其特征在于包括如下內(nèi)容精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣經(jīng)過換熱器和預(yù)熱器升溫，然后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器，催化燃燒反應(yīng)器出口尾氣與入口廢氣換熱后進(jìn)入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進(jìn)入吸附塔進(jìn)行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進(jìn)行回用、進(jìn)行能量回收。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣先經(jīng)過霧沫分離器，然后再進(jìn)行催化燃燒處理。
3.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于催化燃燒反應(yīng)器中裝填有蜂窩狀催化燃燒催化劑，其上擔(dān)載貴金屬Pt、Pd以及CeO2活性組分。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于催化燃燒反應(yīng)器的入口床層溫度為250 400°C，使用空速范圍為10000 500001Γ1。
5.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于催化燃燒系統(tǒng)和堿洗系統(tǒng)壓力與精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程氧化尾氣的壓力相同，為O. 7 I. 2MPa。
6.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于吸附干燥設(shè)施與催化燃燒-堿洗設(shè)施串聯(lián)使用，催化燃燒-堿洗設(shè)施設(shè)有旁路，當(dāng)催化燃燒-堿洗系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，旁路閥門會(huì)自動(dòng)開啟，尾氣通過原有吸附干燥設(shè)施進(jìn)行吸附干燥處理。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于旁路閥門自動(dòng)開啟的信號(hào)來自催化燃燒-堿洗設(shè)施的故障信號(hào)，包括催化燃燒反應(yīng)器出口的溫度高高限信號(hào)、堿洗循環(huán)泵的故障信號(hào)。
8.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于堿洗塔的吸收液含氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、碳酸鈉、亞硫酸鈉組分中的兩種或幾種。
9.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于吸附塔內(nèi)的吸附劑為活性炭和硅膠，吸附干燥后的凈化氣一部分用于生產(chǎn)裝置的風(fēng)送系統(tǒng)，其余的廢氣經(jīng)尾氣膨脹機(jī)回收能量排放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)廢氣的凈化方法，精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過程的氧化尾氣經(jīng)過換熱器和預(yù)熱器升溫，然后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器，催化燃燒反應(yīng)器出口尾氣與入口廢氣換熱后進(jìn)入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進(jìn)入吸附塔進(jìn)行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進(jìn)行回用、進(jìn)行能量回收。本發(fā)明方法采用的流程對(duì)現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置的改動(dòng)小，不影響裝置生產(chǎn)，特別適合于現(xiàn)有精對(duì)苯二甲酸裝置的環(huán)保改造。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102908884SQ201110217408
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者王新, 方向晨, 劉忠生, 陳玉香, 趙磊 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院