本發(fā)明涉及一種回收甲苯氧化尾氣的有機物、余壓余熱的方法及其裝置。

背景技術(shù)：

甲苯在0.6～0.8MPa、140～170℃的氧化塔中，和空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成苯甲酸，苯甲酸在后續(xù)的流程中可以用合成苯甲酸鈉等多種化工產(chǎn)品。氧化塔塔頂排出的帶壓氧化尾氣含有多種有機物。

中國專利（公開號CN101229471A、公開日2008.07.30 ）公開了《甲苯-苯尾氣回收工藝》，該工藝采用吸收的方式處理甲苯氧化生產(chǎn)苯甲酸過程中產(chǎn)生的氧化尾氣。該回收工藝具有兩大缺點：1、回收不徹底，不能達到排放標(biāo)準；2、無法利用氧化尾氣的余溫余壓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種回收甲苯氧化尾氣有機物、余壓余熱的方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在有機物回收不徹底、無法利用余壓余熱問題。該方法可應(yīng)用于甲苯生產(chǎn)苯甲酸的生產(chǎn)裝置中，具有有機物回收徹底、最大化利用尾氣余壓余熱的優(yōu)點。

本發(fā)明的另一目的是提供實施上述回收甲苯氧化尾氣有機物、余壓余熱的方法的裝置。

為解決上述問題，回收甲苯氧化尾氣有機物、余壓余熱的方法采用的技術(shù)方案如下：氧化尾氣通過第一換熱器冷凝后進入一級冷凝器冷凝，冷凝后的氧化尾氣進入一級分離器，分離后的氣相進入第二換熱器進一步冷凝后進入第三換熱器，冷凝后的氧化尾氣進入二級分離器，分離后的氣相進入第二換熱器回?zé)幔責(zé)岷蟮难趸矚膺M入第一換熱器進一步回?zé)岷筮M入渦輪膨脹機膨脹制冷，膨脹過程中熱能轉(zhuǎn)化為機械能并通過齒輪箱帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出的電通過同期裝置并入電網(wǎng)；渦輪膨脹機出口的氧化尾氣進入第三換熱器回?zé)岷笈胖撂祭w維吸附裝置。碳纖維吸附裝置將氧化尾氣中的微量有機物吸收且達到排放標(biāo)準，然后放空至大氣中。回?zé)岬淖饔茫阂驗檠趸矚獾臏囟葹?7℃，氧化尾氣的溫度為-10℃，可以用來冷卻氧化尾氣。

上述方案中，所述的一級分離器分離出的液相、二級分離器分離出來的液相混合，然后返回進料系統(tǒng)。

上述方案中，一級冷凝器采用循環(huán)冷卻水作為冷源。

上述方案中，發(fā)電機必須為防爆發(fā)電機。

上述方案中，氧化尾氣的管路應(yīng)做相應(yīng)的保溫處理。

上述方案中，氧化尾氣的溫度為70～120℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

第一換熱器出來的氧化尾氣溫度為50～110℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

一級冷凝器出來的氧化尾氣溫度為25～40℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

第二換熱器出來的氧化尾氣溫度為20～30℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

第三換熱器出來的氧化尾氣溫度為0～10℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

第二換熱器出來的氧化尾氣溫度為20～35℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

第一換熱器出來的氧化尾氣溫度為40～70℃、壓力為0.3～0.6MPa.G；

渦輪膨脹機出來的氧化尾氣溫度為-10～5℃、壓力為0～0.1MPa.G；

第三換熱器出來的氧化尾氣溫度為20～30℃、壓力為0～0.1 MPa.G。

實施上述回收甲苯氧化尾氣有機物、余壓余熱的方法的裝置采用的技術(shù)方案如下：包括依次連接第一換熱器、一級冷凝器、一級分離器、第二換熱器、第三換熱器、二級分離器，二級分離器排氣口依次經(jīng)第二換熱器、第一換熱器連接渦輪膨脹機入口，渦輪膨脹機出口連接第三換熱器；渦輪膨脹機通過齒輪箱連接發(fā)電機，渦輪膨脹機通過齒輪箱帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出的電通過同期裝置并入電網(wǎng)。

一級分離器、二級分離器上均有用于回收其分離出的液相的排液口。

第一換熱器有用于連接氧化尾氣的第一入口、第一出口，第一換熱器第一出口連接一級冷凝器進口，一級冷凝器出口連接一級分離器進口，一級分離器排氣口連接第二換熱器第一入口，第二換熱器第一出口連接第三換熱器進口，第三換熱器出口連接二級分離器進口，二級分離器排氣口連接第二換熱器第二入口，第二換熱器第二出口連接第一換熱器第二入口，第一換熱器第二出口連接渦輪膨脹機入口，渦輪膨脹機出口連接第三換熱器第二入口，第三換熱器有與碳纖維吸附裝置管路連接的第二出口，碳纖維吸附裝置的有管路連接至放空。

第一換熱器第二進出口的旁路設(shè)置了調(diào)節(jié)氧化尾氣氣量的自動控制閥門，第二換熱器第二出口與碳纖維吸附裝置進口之間的管路上設(shè)有常閉式快速切斷閥連接，第二換熱器第二出口與第一換熱器的第二入口之間的管路上設(shè)有常開式快速切斷閥。

自動控制閥門、常閉式快速切斷閥、常開式快速切斷閥分別與控制器連接。

本發(fā)明將氧化塔塔頂排出的氧化尾氣經(jīng)過三次換熱、一次冷凝、兩次分離，以及碳纖維吸附，有機物排放達到GB31571-2015石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準要求；同時氧化尾氣進入渦輪膨脹機將熱能轉(zhuǎn)化為機械能通過齒輪箱帶動發(fā)電機發(fā)電，每1萬標(biāo)方氧化尾氣可以發(fā)240kW電，第二換熱器回收了氧化尾氣中所含的冷量，第三換熱器回收了氧化尾氣中所含的冷量，整個制冷循環(huán)不需要低溫冷源，取得了良好的節(jié)能環(huán)保效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

圖1中，氧化尾氣11通入第一換熱器1冷卻，冷卻后的氧化尾氣12進入一級冷凝器2冷凝，冷凝后的氧化尾氣13進入一級分離器3，分離后的氣相14進入第二換熱器6進一步冷凝后，冷凝后的氧化尾氣15進入第三換熱器4冷卻，冷卻后的氧化尾氣16進入二級分離器5，分離后的氣相17進入第二換熱器6回?zé)幔責(zé)岷蟮难趸矚?8進入第一換熱器1進一步回?zé)?，回?zé)岷蟮难趸矚?9進入渦輪膨脹機7膨脹制冷，膨脹過程中熱能轉(zhuǎn)化為機械能通過齒輪箱帶動發(fā)電機8發(fā)電，發(fā)出的電通過同期裝置9并入電網(wǎng)29；渦輪膨脹機7出口的氧化尾氣20進入第三換熱器4，回?zé)岷蟮难趸矚?1排至碳纖維吸附裝置10，經(jīng)過碳纖維吸附裝置10處理后的氧化尾氣排空25。一級分離器3分離出的液相22、二級分離器5分離出來的液相23混合，然后返回進料系統(tǒng)24。

通過自動控制閥門26調(diào)節(jié)氧化尾氣19流量大小來控制氧化尾氣20溫度為-10～5℃，以此來控制氧化尾氣16溫度為5℃～10℃，從而保證有機物盡可能回收，同時氧化尾氣20溫度較低，可以用來冷凝氧化尾氣15，而且氧化尾氣20的溫度也不是很低，不會結(jié)冰而導(dǎo)致凍堵管道。即回收余熱最大化，且渦輪膨脹機出口的氧化尾氣19不結(jié)冰。

閥門28為常開式快速切斷閥，閥門27為常閉式快速切斷閥，整個裝置正常工作時，閥門28處于全開狀態(tài)，閥門27處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦渦輪膨脹機7、發(fā)電機8、同期裝置9中任一設(shè)備故障時，閥門28迅速關(guān)閉，閥門27迅速打開；閥門28必須設(shè)置在氧化尾氣18到第一換熱器1的管路上，閥門27必須設(shè)置在氧化尾氣18到碳纖維吸附裝置10的管路上，這樣即使渦輪膨脹機7、齒輪箱、發(fā)電機8、同期裝置9出現(xiàn)故障，整個裝置其它設(shè)備依然可以運行，有機物依然可以回收。

某9000標(biāo)方/h的甲苯氧化尾氣處理系統(tǒng)，氧化塔塔頂排出氧化尾氣為9000標(biāo)方/h，出塔壓力為0.5～0.8MPa，采用本發(fā)明的經(jīng)過三次換熱、一次冷凝、兩次分離以及碳纖維吸附裝置，最終外排的氧化尾氣中含甲苯低于15mg/m3，達到GB31571-2015石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準的要求，渦輪制冷發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量為219kW。