專利名稱：一種聚酯廢氣的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酯廢氣的凈化方法，特別是涉及利用催化燃燒法并且高效率回收反應(yīng)熱量、操作穩(wěn)定、凈化效果好的聚酯廢氣的凈化方法。
背景技術(shù)：
聚對苯二甲酸乙二酯(PET)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的聚酯廢氣，廢氣來自酯化廢水的汽提和真空縮聚工段。其中主要含有乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)以及少量的甲烷、丁醛、二氧六環(huán)、乙二醇等多種有機污染物，其濃度在15000～25000mg/m3，遠大于國家環(huán)保局《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)規(guī)定的乙醛125mg/m3和非甲烷總烴120mg/m3的排放限值。乙醛是一種強的粘膜刺激劑，可引起眼、鼻和上呼吸道刺激，甚至導(dǎo)致支氣管炎和肺氣腫，長期接觸會引起白血球和紅血球降低。這些有害物質(zhì)排放到空氣中，嚴重影響廠區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，給人們的身體健康造成很大危害。
我國多數(shù)聚酯裝置的廢氣仍采取直排方式，有些聚酯生產(chǎn)企業(yè)從國外引進的聚酯生產(chǎn)線原設(shè)計是將聚酯廢氣送熱媒爐焚燒，但由于系統(tǒng)壓力平衡問題、安全問題及對熱媒爐燃燒效率的不利影響，都未能實現(xiàn)長期焚燒處理，至今仍直排大氣。
國內(nèi)有的聚酯生產(chǎn)廠在其部分聚酯生產(chǎn)線上針對真空縮聚廢氣建立了低溫水(10～20℃)洗滌處理裝置，但這種方法存在以下問題(1)凈化后氣體中的乙醛、非甲烷總烴濃度依然很高，仍超過國家規(guī)定的排放標準；(2)由于乙醛沸點僅20.8℃，低溫的含乙醛污水進入污水地溝后，隨著溫度升高，乙醛很容易從污水中再揮發(fā)出來，污染環(huán)境。
催化燃燒法是凈化含可燃性有機物廢氣的一種有效方法，在催化劑作用下，一般在400℃以下即可將大部分有機物氧化為CO2和H2O，不存在NOx等二次污染問題。CN94192716提出一種催化燃燒法凈化含有機污染物的潮濕氣體的方法，氣流經(jīng)冷卻除濕，之后進行氣體雜質(zhì)吸附，然后用熱氣流進行解吸，解吸的熱氣流再進行催化燃燒處理。CN96194725提出一種低濃度有機廢氣的催化燃燒凈化方法，向氣流中加入一定量的可燃流體后進行催化燃燒處理，控制可燃流體的數(shù)量來保障催化氧化反應(yīng)有充足的反應(yīng)物，以維持合適的反應(yīng)溫度。US6019952公開了一種適用于低濃度有機廢氣的凈化方法，將含有機物的車間廢氣導(dǎo)入并聯(lián)的兩個反應(yīng)器，每個反應(yīng)器均裝有催化劑和吸附劑，兩個反應(yīng)器分別作催化燃燒反應(yīng)器和吸附器交替使用，將含有機物的車間廢氣吸附濃縮后進行催化燃燒凈化處理。CN1112228C提出一種催化燃燒法處理聯(lián)苯/聯(lián)苯醚熱載體凈化提純過程中產(chǎn)生的富含水蒸氣有機廢氣的方法，將含大量水蒸氣的有機廢氣冷凝，去除大部分水蒸氣，然后與空氣混合進入裝有吸附劑的濃度均化器，最后進入催化反應(yīng)器氧化除去其中的有害組分，所用吸附劑為活性炭、分子篩、活性氧化鋁。
聚酯廢氣來自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)生產(chǎn)過程中酯化廢水的汽提和真空縮聚工段，具有水蒸汽含量大，有機物濃度高的特點，上述方法均不適用于聚酯廢氣的凈化。撫順石油化工研究院針對某公司一條聚酯生產(chǎn)線的真空縮聚廢氣(不包括酯化廢水汽提廢氣，因此廢氣濃度波動較大)進行了水吸收-催化燃燒技術(shù)處理的中試試驗，并獲得了國家專利CN1458446，專利指出聚酯廢氣通過水吸收均化器、再經(jīng)換熱器和預(yù)熱器預(yù)熱后進行催化燃燒反應(yīng)凈化處理。水吸收均化器是用新鮮水吸收廢氣中的乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)、乙二醇，并使絕大部分乙二醇留在水中，而乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)則在氣液平衡的作用下，隨進口廢氣濃度的高低發(fā)生吸收或解吸作用，從而使廢氣中波動變化的有機物濃度得到均勻化處理，當吸收罐內(nèi)水溶液中的乙二醇濃度達到10％或以下時，將其排到污水處理廠，再注入新水。換熱器的熱物流為催化燃燒反應(yīng)器出口尾氣，尾氣與廢氣進行換熱后排放，預(yù)熱器則以電或其他高溫物流為熱源。該技術(shù)的缺點是在處理過程中產(chǎn)生新的廢水，反應(yīng)尾氣與廢氣進行換熱，所需換熱面積大，設(shè)備費用較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決聚酯廢氣的凈化，提供一種流程短、設(shè)備簡單、反應(yīng)熱量回收效率高、操作穩(wěn)定、凈化效果好的聚酯廢氣的凈化方法。
所述聚酯廢氣來自聚對苯二甲酸乙二酯生產(chǎn)過程中酯化廢水的汽提和真空縮聚工段，與CN1458446所處理的真空縮聚廢氣相比，廢氣總量大、水蒸汽含量較高、有機物濃度波動相對較小，其中有機污染物主要有乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)以及少量的甲烷、丁醛、二氧六環(huán)、乙二醇等。
針對聚酯廢氣的特點，本發(fā)明提出一種聚酯廢氣的凈化方法，其技術(shù)方案如下聚對苯二甲酸乙二酯生產(chǎn)過程中由酯化廢水汽提和真空縮聚過程產(chǎn)生的聚酯廢氣不需經(jīng)過水吸收均化預(yù)處理，不產(chǎn)生新的廢水，而是經(jīng)氣液分離器分去大部分夾帶的水分，再與空氣混合稀釋后進入預(yù)熱器，預(yù)熱后進入反應(yīng)器與催化劑接觸進行催化燃燒反應(yīng)，反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣與聚酯廢氣混合以回收熱量。
氣液分離器為常用的氣液分離器，分出的水回到汽提塔進行汽提。將大部分水分出之后，小部分水隨廢氣進入預(yù)熱器和反應(yīng)器。反應(yīng)起始時預(yù)熱器可以采用電加熱或其它熱媒加熱，當反應(yīng)尾氣返回混合器后，預(yù)熱器減少加熱量或停止加熱。
聚酯廢氣經(jīng)空氣和部分反應(yīng)尾氣稀釋后有機物總濃度為5～11g/m3，反應(yīng)器入口溫度為200～280℃，床層氣相空速為10000～60000h-1。優(yōu)選反應(yīng)混合氣有機物總濃度為7～9g/m3，反應(yīng)器入口溫度200～250℃，床層氣相空速15000～25000h-1。
部分反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣與聚酯廢氣混合，返回的尾氣量由混合器稀釋的程度和預(yù)熱溫度決定，多余的高溫尾氣可作為其它工藝熱源。
所用催化劑為負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明提供的聚酯廢氣的凈化方法的有益效果是聚酯廢氣不需經(jīng)過水吸收均化處理，不產(chǎn)生新的廢水；聚酯廢氣經(jīng)氣液分離器分去大部分夾帶的水分，分出的水回到汽提塔進行汽提。由于水的熱容大，將大部分水分出之后，減少了預(yù)熱器的加熱量，小部分水隨廢氣進入預(yù)熱器和反應(yīng)器，可防止反應(yīng)器床層局部超溫。反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣與廢氣在混合器中混合換熱回收熱量，省去一個尾氣換熱器，減少了設(shè)備投資和運行費用。本方法流程短、設(shè)備簡單、熱量回收效率高、操作穩(wěn)定、凈化效果好，具有良好的經(jīng)濟與環(huán)境效益。


圖1是本方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
聚酯廢氣進入圖1中標示的氣液分離器分去夾帶的水分，與稀釋空氣在混合器混合后進入預(yù)熱器，再進入反應(yīng)器與催化劑接觸進行催化燃燒反應(yīng)，部分反應(yīng)尾氣作為稀釋氣返回混合器。所用催化劑為負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑。
實施例1采用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑，廢氣經(jīng)氣液分離器后，用空氣稀釋到乙醛含量3766.4mg/m3，2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)3854.7mg/m3，反應(yīng)器入口溫度245℃，床層氣相空速20000h-1的條件下，反應(yīng)尾氣中乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)均已完全轉(zhuǎn)化，尾氣中非甲烷總烴濃度為0mg/m3。
實施例2采用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑，廢氣經(jīng)氣液分離器后，用空氣和部分反應(yīng)尾氣稀釋到混合氣乙醛含量4833.3mg/m3，2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)5203.8mg/m3，反應(yīng)器入口溫度245℃，床層氣相空速25000h-1的條件下，反應(yīng)尾氣中乙醛已完全轉(zhuǎn)化，2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)為12.87mg/m3，非甲烷總烴濃度為16.02mg/m3。
實施例3采用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑，廢氣經(jīng)氣液分離器后，用空氣和部分反應(yīng)尾氣稀釋到混合氣中含乙醛5741.86mg/m3，2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)5547.95mg/m3，反應(yīng)器入口溫度230℃，床層氣相空速27000h-1的條件下，反應(yīng)尾氣中乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)均已完全轉(zhuǎn)化，非甲烷總烴濃度為0mg/m3。
實施例4采用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑，廢氣經(jīng)氣液分離器后，用空氣和部分反應(yīng)尾氣稀釋到混合氣中含乙醛2612.86mg/m3，2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)2536.95mg/m3，反應(yīng)器入口溫度200℃，床層氣相空速58000h-1的條件下，反應(yīng)尾氣中乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)均已完全轉(zhuǎn)化，非甲烷總烴濃度為34mg/m3。
權(quán)利要求
1.一種聚酯廢氣的凈化方法，其特征在于，聚對苯二甲酸乙二酯生產(chǎn)過程中由酯化廢水汽提和真空縮聚過程產(chǎn)生的聚酯廢氣不需經(jīng)過水吸收均化預(yù)處理，不產(chǎn)生新的廢水，而是經(jīng)氣液分離器分去大部分夾帶的水分，再與空氣混合稀釋后進入預(yù)熱器，預(yù)熱后進入反應(yīng)器與催化劑接觸進行催化燃燒反應(yīng)，反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣與聚酯廢氣混合以回收熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚酯廢氣的凈化方法，其特征在于，所述氣液分離器為常用的氣液分離器，分出的水回到汽提塔進行汽提。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚酯廢氣的凈化方法，其特征在于，反應(yīng)起始時預(yù)熱器可以采用電加熱或其它熱媒加熱，當反應(yīng)尾氣返回混合器后，預(yù)熱器減少加熱量或停止加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚酯廢氣的凈化方法，其特征在于，部分反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣與聚酯廢氣在混合器中混合以回收熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚酯廢氣的凈化方法，其特征在于，聚酯廢氣經(jīng)空氣稀釋后有機物總濃度為5～11g/m3，催化燃燒反應(yīng)器入口溫度為200～280℃，床層氣相空速為10000～60000h-1，催化燃燒反應(yīng)使用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，聚酯廢氣經(jīng)空氣稀釋后有機物總濃度為7～9g/m3，催化燃燒反應(yīng)器入口溫度200～250℃，床層氣相空速為15000～25000h-1，催化燃燒反應(yīng)使用負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚酯廢氣的凈化方法，聚酯廢氣來自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)生產(chǎn)過程中酯化廢水的汽提和真空縮聚工段，聚酯廢氣經(jīng)氣液分離器分去大部分夾帶的水分，與空氣混合稀釋后進入預(yù)熱器，預(yù)熱到一定溫度再進入反應(yīng)器與催化劑接觸進行反應(yīng)，所用催化劑為負載貴金屬的蜂窩型整體式塊狀催化劑，部分反應(yīng)尾氣直接作為稀釋氣返回混合器。本發(fā)明采用氣液分離器分去聚酯廢氣大部分夾帶的水，減少了預(yù)熱量；不采用水吸收均化預(yù)處理，不產(chǎn)生新的廢水；反應(yīng)尾氣直接作為稀釋氣，可以高效、快捷地回收熱量，且省去了尾氣與廢氣的換熱器，減少了設(shè)備投資和運行費用。具有流程短、設(shè)備簡單、運行穩(wěn)定、熱量回收效率高、凈化效果好的特點。
文檔編號F23G7/06GK1817417SQ20051001516
公開日2006年8月16日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者崔鳳霞, 李軍, 周仁賢, 閆雨, 張麗梅, 楊力芳, 趙克品, 李衛(wèi)偉 申請人:中國石油化工股份有限公司