一種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，原料緩沖罐中為己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣，原料緩沖罐與氫氣緩沖罐之間通過管道依次連接有變溫吸附塔和變壓吸附塔，解吸氣輸入端和解吸氣緩沖罐分別獨立通過管道連接在變溫吸附塔與變壓吸附塔之間的管道上，解吸氣輸出端通過管道連接在原料緩沖罐與變溫吸附塔之間的管道上，中間緩沖罐通過管道連接在變壓吸附塔與氫氣緩沖罐之間的管道上。本實用新型設備能將尾氣中的輕組分氫氣和重組分環(huán)己酮、環(huán)己烷以及環(huán)己醇等分離，分離出來的氫氣和重組分分別送往主裝置前段工序用于中間產(chǎn)品的還原和再生產(chǎn)，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時降低已內(nèi)酰胺產(chǎn)品生產(chǎn)單耗，為企業(yè)降本增效。
【專利說明】
_種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及己內(nèi)酰胺生產(chǎn)以及有類似需要將氣體中輕組分與重組分分離并提純的設備，尤其是涉及一種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備。
【背景技術】
[0002]己內(nèi)酰胺是一種比較重要的化工原料，市場前景也比較廣闊，但在己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生部分尾氣，此尾氣主要成分為氫氣、環(huán)己酮、環(huán)己烷、環(huán)己醇。若直接排放，會造成嚴重的大氣污染，但若直接燃燒，不僅尾氣的熱值不高，而且燃燒同時產(chǎn)生的廢氣排放至大氣，同樣給大氣環(huán)境造成負擔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型設計了一種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其解決的技術問題是現(xiàn)有己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生的部分尾氣不易處理，燃燒或直接排放都容易造成環(huán)境污染問題。
[0004]為了解決上述存在的技術問題，本實用新型采用了以下方案:
[0005]—種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，包括原料緩沖罐、變溫吸附塔、變壓吸附塔、解吸氣緩沖罐、氫氣緩沖罐以及中間緩沖罐;其中，原料緩沖罐中為己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生的尾氣，其特征在于:原料緩沖罐與氫氣緩沖罐之間通過管道依次連接有變溫吸附塔和變壓吸附塔，解吸氣輸入端和解吸氣緩沖罐分別獨立通過管道連接在變溫吸附塔與變壓吸附塔之間的管道上，解吸氣輸出端通過管道連接在原料緩沖罐與變溫吸附塔之間的管道上，中間緩沖罐通過管道連接在變壓吸附塔與氫氣緩沖罐之間的管道上。
[0006]進一步，變溫吸附塔數(shù)量為多臺，多臺變溫吸附塔并聯(lián)在原料緩沖罐與變壓吸附塔之間；其中，至少一臺變溫吸附塔進行吸附，一臺變溫吸附塔進行再生。
[0007]進一步，解吸氣輸入端的管道上還連接解吸氣加熱器。
[0008]進一步，變壓吸附塔數(shù)量為多臺，多臺變壓吸附塔并聯(lián)在變溫吸附塔與氫氣緩沖罐之間。
[0009]進一步，壓力較高的變壓吸附塔與壓力較低的變壓吸附塔之間進行均壓。
[0010]進一步，中間緩沖罐與變壓吸附塔與氫氣緩沖罐之間的管道存在循環(huán)回路。
[0011 ]進一步，上述各個管道上都設有通過編程控制儀表風帶動的程控閥門。
[0012]該用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備具有以下有益效果:
[0013](I)本實用新型設備能將尾氣中的輕組分氫氣和重組分環(huán)己酮、環(huán)己烷以及環(huán)己醇等分離，分離出來的氫氣和重組分分別送往主裝置前段工序用于中間產(chǎn)品的還原和再生產(chǎn)，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時降低已內(nèi)酰胺產(chǎn)品生產(chǎn)單耗，為企業(yè)降本增效。
[0014]( 2)本實用新型設備采用常壓再生方式，最大程度節(jié)約運行能耗，降低成本。
[0015](3)本實用新型設備全部由自動控制系統(tǒng)按預先編制好的程序通過儀表風帶動程控閥門運行，無需手動操作。
[0016](4)本實用新型設備可有效脫除原料氣中的重組分雜質(zhì)，保證了吸附劑的長期使用，提高了裝置的適應能力，并且不會形成對環(huán)境的污染。
[0017](5)本實用新型設備擴能非常方便，只需增加吸附塔就可以將處理能力增大，滿足擴產(chǎn)的需要。
[0018](6)本實用新型設備可利用己內(nèi)酰胺尾氣自身壓力即可實現(xiàn)工藝回收，無需再增壓，運行中能耗較低。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備組成示意圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021]VlOl—原料緩沖罐;TlOlA—第一變溫吸附塔;TlOlB—第二變溫吸附塔;ElOl—解吸氣加熱器;T201A—第一變壓吸附塔;T201B—第二變壓吸附塔;T201C—第三變壓吸附塔；T201D—第四變壓吸附塔;T201E—第五變壓吸附塔;T201F—第六變壓吸附塔;V102—氫氣緩沖罐;Vl 03—中間緩沖罐;Vl 04—解吸氣緩沖罐。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合圖1，對本實用新型做進一步說明:
[0023]本實用新型用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備由兩大部分組成:一是前預處理部分，二是氫氣提純部分。
[0024]1、預處理部分；
[0025]針對己內(nèi)酰胺尾氣中雜質(zhì)含量相對較高、凈化深度要求高的情況，設備采用干法脫除雜質(zhì)，采用變溫吸附塔，塔內(nèi)裝填多種專用吸附劑和催化劑，同時脫除多種有害組分。變溫吸附塔在常溫吸附，加熱解吸再生，多次重復利用，使產(chǎn)品凈化深度能連續(xù)滿足氫氣提純要求。
[0026]該部分由一臺原料氣緩沖罐、兩臺變溫吸附塔、一臺解吸氣加熱器構(gòu)成。
[0027]具體流程如下:來自界外的已內(nèi)酰胺尾氣首先經(jīng)原料氣緩沖罐緩沖并除去尾氣中的大部分游離的水和液態(tài)重組分，然后進入變溫吸附塔內(nèi)，依次通過裝填高效吸附劑和催化劑組成的復合床。有害組分被各專用吸附劑和催化劑吸附和催化，從而使尾氣得以凈化。當處于吸附狀態(tài)的吸附塔吸附飽和后，進入再生狀態(tài)，用解吸氣對其加熱和冷卻再生，再生完畢后又繼續(xù)轉(zhuǎn)入吸附狀態(tài)，從而達到循環(huán)工作。兩臺變溫吸附塔中一臺進行吸附，一臺進行再生。通過裝置的閥門自動切換實現(xiàn)切換吸附塔的操作。
[0028]2、氫氣提純部分；
[0029]氫氣提純部分由六臺變壓吸附塔、一臺中間緩沖罐、一臺氫氣緩沖罐和一臺解吸氣緩沖罐組成。本實用新型設備采用PSA流程來實現(xiàn)氫氣的提純。設備中的每臺變壓吸附塔都會經(jīng)過吸附、多次均壓降壓、沖洗、多次均壓升壓、終升等幾個步驟。所有變壓吸附塔由自動控制系統(tǒng)交替進行以上步驟，即可實現(xiàn)氫氣和重組分的連續(xù)分離與回收。所有步驟由程序自動完成，無需人工手動操作。每臺變壓吸附塔工作過程如下:
[0030]2.1、吸附過程；
[0031 ] 從設備前預處理部分過來的凈化尾氣自變壓吸附塔底進入正處于吸附狀態(tài)的變壓吸附塔內(nèi)。在多種吸附劑的選擇吸附下，其中的輕組分雜質(zhì)被吸附下來，未被吸附的氫氣從塔頂流出，此時氫氣純度很高，經(jīng)氫氣緩沖罐調(diào)節(jié)緩沖后去用戶。
[0032]當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預留段時，關掉該變壓吸附塔的原料氣進料閥和氫氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。
[0033]2.2、均壓降壓過程；
[0034]這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⒆儔何剿?nèi)的較高壓力的氣體放入其它已完成再生的較低壓力變壓吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓、解吸過程，更是回收床層死空間氫氣的過程。
[0035]2.3、順放過程；
[0036]在均壓回收氫氣過程結(jié)束后，繼續(xù)順著吸附方向進行減壓，將氣體通過程控閥放至中間緩沖罐中并儲存，用作變壓吸附塔沖洗再生氣源。
[0037]2.4、逆放過程；
[0038]順放結(jié)束時、吸附前沿已達到床層出口，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放氣進入解吸氣緩沖罐，經(jīng)緩沖穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后去用戶。
[0039]2.5、沖洗過程；
[0040]逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用中間緩沖罐中儲存的氫氣逆著吸附方向沖洗吸附床層，進一步降低雜質(zhì)組分的分壓，使雜質(zhì)解吸出來。沖洗解吸氣也送至解吸氣緩沖罐同樣經(jīng)緩沖穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后去用戶。
[0041 ] 2.6、均壓升壓過程；
[0042]在沖洗再生過程完成后，用來自其它變壓吸附塔的較高壓力氣體依次對較低壓力吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是吸附塔升壓過程，而且也是回收其它吸附塔的床層死空間氫氣的過程。
[0043]2.7、產(chǎn)品氣(H2)升壓過程；
[0044]均壓升過程完成后，變壓吸附塔內(nèi)的壓力還未達到吸附壓力，為了吸附塔平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品氣純度和壓力在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。
[0045]六臺變壓吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作，即可實現(xiàn)氫氣的連續(xù)分離與提純。
[0046]本實用新型用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備工作原理如下:
[0047]主要由多臺塔和緩沖罐以及加熱器組成。設備由兩大部分組成:按照流程，一是前面預處理部分，二是后面的氫氣提純部分。前預處理部分采用變溫吸附(TemperatureSwing Absorpt1n縮寫TSA)方法對重組分進行脫除。充分利用環(huán)己經(jīng)類、苯及其聚合物本身具有升華和氣化的特性，采用復合變溫吸附塔，塔內(nèi)裝填催化聚合功能的小顆粒中孔徑專用吸附劑和催化劑，苯及不飽和烴能在吸附劑內(nèi)外表面發(fā)生聚合反應，生成分子量大的聚合物從氣體中被分離吸附下來。此聚合物在升溫時，又能分解并直接升華再生出來，從而使重組分脫除。根據(jù)不同的工況。TSA流程中每臺變溫吸附塔都會經(jīng)過不同的吸附和再生過程，但基本都會有吸附、加熱再生、冷卻再生等三個步驟。
[0048]設備的后半部分氫氣提純米用變壓吸附(Pressure Swing Absorpt1n縮寫PSA)方法來實現(xiàn)氫氣提純。利用氣體在吸附劑中的吸附容量具有隨氣體壓力的升高而增大，隨氣體壓力的降低而減少的特性。在較高壓力下通過變壓吸附塔中的吸附劑床層對氣體混合物進行吸附，容易吸附的組分被吸附劑吸附，不易吸附的氫氣組分從床層的一端流出，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)氫氣的提純。PSA流程中每臺變壓吸附塔都會經(jīng)過吸附、多次均壓降壓、沖洗、多次均壓升壓、終升等幾個步驟。
[0049]所有變溫吸附塔和變壓吸附塔由自動控制系統(tǒng)交替進行以上步驟即可實現(xiàn)雜質(zhì)氣體的連續(xù)分離與氫氣的回收。
[0050]TSA和PSA流程中均壓次數(shù)的選擇取決于原料氣的壓力、原料氣的組成等因素。吸附塔的總數(shù)量取決于同一時間進料的吸附塔數(shù)、均壓次數(shù)和吸附時間長短三個因素。而同一時間進料的吸附塔數(shù)又主要取決于裝置的處理量、吸附壓力、投資和占地等因素。
[0051]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，包括原料緩沖罐、變溫吸附塔、變壓吸附塔、解吸氣緩沖罐、氫氣緩沖罐以及中間緩沖罐;其中，原料緩沖罐中為己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣，其特征在于:原料緩沖罐與氫氣緩沖罐之間通過管道依次連接有變溫吸附塔和變壓吸附塔，解吸氣輸入端和解吸氣緩沖罐分別獨立通過管道連接在變溫吸附塔與變壓吸附塔之間的管道上，解吸氣輸出端通過管道連接在原料緩沖罐與變溫吸附塔之間的管道上，中間緩沖罐通過管道連接在變壓吸附塔與氫氣緩沖罐之間的管道上。2.根據(jù)權利要求1所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:變溫吸附塔數(shù)量為多臺，多臺變溫吸附塔并聯(lián)在原料緩沖罐與變壓吸附塔之間；其中，至少一臺變溫吸附塔進行吸附，一臺變溫吸附塔進行再生。3.根據(jù)權利要求1所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:解吸氣輸入端的管道上還連接解吸氣加熱器。4.根據(jù)權利要求2或3所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:變壓吸附塔數(shù)量為多臺，多臺變壓吸附塔并聯(lián)在變溫吸附塔與氫氣緩沖罐之間。5.根據(jù)權利要求4所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:壓力較高的變壓吸附塔與壓力較低的變壓吸附塔之間進行均壓。6.根據(jù)權利要求5所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:中間緩沖罐與變壓吸附塔與氫氣緩沖罐之間的管道存在循環(huán)回路。7.根據(jù)權利要求6所述用于提純已內(nèi)酰胺尾氣中氫氣的設備，其特征在于:上述各個管道上都設有通過編程控制儀表風帶動的程控閥門。
【文檔編號】B01D53/047GK205495345SQ201620322213
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】洪天波, 穆根來
【申請人】四川華能科創(chuàng)化工工程有限公司