專利名稱：一種含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣的凈化方法，這種廢氣來自乙苯共氧化法生 產(chǎn)環(huán)氧丙烷、苯乙烯的工藝裝置。廢氣中除含有環(huán)氧丙烷外，還含有苯乙烯、苯、乙醛、甲苯、 乙苯等組分。
背景技術(shù)：
環(huán)氧丙烷/苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法又稱共氧化法，乙苯先在液相反應(yīng)器中用氧氣氧化生成 乙苯過氧化物。生成的乙苯過氧化物經(jīng)提濃后在反應(yīng)溫度為110°c、壓力為4.05MI^條件 下，與丙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和甲基芐醇。環(huán)氧化反應(yīng)液經(jīng)過蒸餾得到環(huán)氧丙 烷，甲基芐醇在260°C、常壓條件下脫水生成苯乙烯。環(huán)氧丙烷/苯乙烯的生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣。廢氣排放系 統(tǒng)工況復(fù)雜，廢氣有機(jī)組分復(fù)雜，包括烷烴、烯烴、芳烴、醛類、酮類、醇類、酸類以及含氧烴 類等；廢氣濃度變化很大，一般工況下廢氣濃度為2000mg/m3，當(dāng)裝置進(jìn)入非正常工況時(shí)，廢 氣濃度會(huì)突然升高到20000mg/m3，這么大的濃度變化必然會(huì)對(duì)后續(xù)的廢氣處理裝置帶來嚴(yán) 重影響，會(huì)造成裝置的停車。其中廢氣的有機(jī)物總濃度為觀00 18000mg/m3，環(huán)氧丙烷濃 度為50 12000mg/m3，可見廢氣濃度的波動(dòng)主要是環(huán)氧丙烷濃度的波動(dòng)引起的。廢氣濃度 的變化主要是環(huán)氧丙烷的濃度變化引起的，因此對(duì)環(huán)氧丙烷濃度的變化直接影響廢氣濃度 的波動(dòng)。對(duì)于濃度波動(dòng)較大的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理，許多專利提出了處理技術(shù)。CN00110703. 8提出了一種凈化方法，首先需要封閉廢氣排放源，使廢氣從固定的 廢氣排出口進(jìn)入廢氣凈化處理系統(tǒng)，廢氣凈化處理系統(tǒng)由“濃度均化器-脫硫處理器-催 化氧化器”三部分組成。濃度均化器內(nèi)裝吸附性較強(qiáng)的物質(zhì)，脫硫處理器裝填!^e2O3或ZnO 型脫硫劑，催化氧化反應(yīng)器內(nèi)裝貴金屬型催化劑。通過三段組合工藝，使有機(jī)廢氣被完全催 化氧化，達(dá)到凈化廢氣的目的。實(shí)施結(jié)果表明，這種凈化方法對(duì)石化企業(yè)污水處理場排放 的含有低濃度硫化氫和/或有機(jī)硫的有機(jī)廢氣，凈化效果很好，催化劑的壽命長，裝置運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn)。CN01274679. 7提出了一種低濃度有機(jī)廢氣的凈化系統(tǒng)，采用吸附-濃縮-催化燃燒 處理的方法。該有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，主要是由吸附床、催化燃燒裝置和調(diào)節(jié)控制設(shè)備組 成，系統(tǒng)的有機(jī)廢氣吸附、催化燃燒凈化和吸附劑脫附再生等全部操作過程均可自動(dòng)控制 完成。該設(shè)備處理有機(jī)廢氣能力為1000 50000m7h，如多臺(tái)吸附床組合后使用，可處理 更大風(fēng)量的有機(jī)廢氣。該系統(tǒng)可用于各種排放條件下的工業(yè)有機(jī)廢氣治理。CN03211736. 1 公開了一種催化燃燒有機(jī)廢氣的一體化處理裝置，它是由風(fēng)機(jī)、催化燃燒反應(yīng)器、電氣控制 柜、熱管換熱器等組成的一體化裝置；催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)裝有遠(yuǎn)紅外電加熱管及催化劑； 催化燃燒反應(yīng)器外裝有空氣循環(huán)管；風(fēng)機(jī)為調(diào)速風(fēng)機(jī)；熱管換熱器為雙程且內(nèi)裝有翅片化 熱管，正常運(yùn)行中，通過調(diào)速風(fēng)機(jī)控制風(fēng)量和熱管換熱器對(duì)熱量的回收，催化燃燒反應(yīng)無需 加熱而自動(dòng)進(jìn)行，其傳熱效率高，節(jié)約能源，并保證了該裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。但對(duì)于濃度波動(dòng)較大的環(huán)氧丙烷/苯乙烯廢氣來說，上述處理工藝并不適合。CN01274679. 7和CN03211736. 1專利所述的流程沒有考慮廢氣濃度的波動(dòng)的影響； CN00110703. 8則采用吸附劑的吸附-解吸來均化廢氣濃度，由于環(huán)氧丙烷的分子量較小， 在常見吸附劑上的吸附效果有限，該專利對(duì)于環(huán)氧丙烷濃度波動(dòng)較大的廢氣并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種能夠處理濃度波動(dòng)較大的含環(huán)氧丙烷廢氣的處理工藝，從而徹 底解決含環(huán)氧丙烷廢氣的污染問題。這種含環(huán)氧丙烷廢氣主要來自于采用共氧化工藝聯(lián)產(chǎn) 環(huán)氧丙烷和苯乙烯的生產(chǎn)裝置，其中廢氣濃度的波動(dòng)主要由于環(huán)氧丙烷濃度的波動(dòng)所致。本發(fā)明含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣的凈化方法包括含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣首先在廢氣洗 滌塔內(nèi)完成洗滌濃度均化預(yù)處理，使廢氣濃度得到均化，廢氣洗滌塔是通過酸性洗滌液對(duì) 廢氣進(jìn)行洗滌；然后再進(jìn)行催化氧化處理，將廢氣中的有害物質(zhì)脫除。本發(fā)明方法中，廢氣洗滌塔是通過酸性洗滌液對(duì)廢氣進(jìn)行洗滌，酸性溶液為無機(jī) 酸的水溶液，無機(jī)酸如硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸等，酸性溶液的PH值控制為7以下，優(yōu)選為6 以下，最優(yōu)選為5以下，洗滌塔的操作條件為酸性溶液與廢氣的液氣體積比為2 10L/Nm3。 洗滌塔采用酸性溶液循環(huán)的操作方式，可以在操作過程中補(bǔ)充適量的無機(jī)酸，以保持適宜 的PH值。洗滌預(yù)處理主要是在洗滌塔內(nèi)完成的。洗滌塔裝填有不銹鋼鮑爾環(huán)，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)。洗滌塔上部有除霧絲網(wǎng)和填料，以除去 大部分水份。洗滌塔下部有儲(chǔ)液段與循環(huán)水槽聯(lián)通。吸收液經(jīng)過塔上部的分散器分散后， 沿填料流下潤濕填料表面；廢氣自塔底向上通過填料縫隙中的自由空間與吸收液作逆向流 動(dòng)，在填料塔中廢氣與吸收液充分接觸，隨著廢氣中環(huán)氧丙烷濃度的變化，廢氣中的環(huán)氧丙 烷組分被吸收，從而使廢氣的環(huán)氧丙烷濃度得到均勻化處理，從而使廢氣濃度得到均化。洗 滌均化后的廢氣通過塔頂部的除霧段去除所含的水分后，進(jìn)入下一處理階段。吸收用的吸收液循環(huán)使用。當(dāng)吸收液由于揮發(fā)損失時(shí)，補(bǔ)充水或吸收液，使吸收液 維持在一定的液位水平。隨著吸收時(shí)間的延伸，吸收液的PH值可能會(huì)升高，此時(shí)需補(bǔ)充酸， 使吸收液維持在一定的PH值范圍內(nèi)。本發(fā)明方法中，催化氧化可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的處理方法，在催化劑的作用下，廢 氣中的有機(jī)物被完全氧化為無害物質(zhì)，廢氣達(dá)標(biāo)排放。廢氣經(jīng)吸收預(yù)處理后，再經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至所需溫度，然后進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器。如 果廢氣濃度超過了催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)氣濃度，則在預(yù)熱器之前添加稀釋空氣，以降低廢 氣濃度；稀釋空氣的添加可以是手動(dòng)控制，也可以是自動(dòng)控制，自動(dòng)控制的信號(hào)來自催化氧 化反應(yīng)器出口溫度。催化氧化反應(yīng)器其內(nèi)部裝填催化氧化催化劑。催化氧化催化劑采用蜂 窩型貴金屬催化劑，載體為蜂窩陶瓷體，其上擔(dān)載貴金屬Pt、Pd以及CeO2等活性組分。催化 氧化反應(yīng)器的入口床層溫度范圍一般為200 350°C，使用空速范圍為10000 ΘΟΟΟΟΙΓ1。 根據(jù)有機(jī)廢氣中所含有機(jī)物的種類及濃度來調(diào)整催化劑的使用溫度及空速，一方面要使有 機(jī)廢氣有較好的凈化效果，另一方面又要避免有機(jī)廢氣在催化床層反應(yīng)時(shí)放熱較多而導(dǎo)致 催化劑因高溫失活。通過本發(fā)明兩段組合工藝的處理，使含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣得到凈化后排放。
由于本發(fā)明涉及的流程壓降較小，而廢氣排放時(shí)的壓力在IOOOOPa以上，因此本 流程不設(shè)置引風(fēng)機(jī)，利用裝置排放氣的壓力即可；如果裝置排放氣壓力較小，則需要設(shè)置引 風(fēng)機(jī)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸性溶液對(duì)環(huán)氧丙烷的吸收和釋放效果明顯。正常狀態(tài)下，吸收液對(duì) 環(huán)氧丙烷的吸收速率和釋放速率達(dá)到了平衡狀態(tài)；當(dāng)廢氣中的環(huán)氧丙烷濃度突然升高時(shí)， 環(huán)氧丙烷的吸收速率大于釋放速率，可使廢氣中的環(huán)氧丙烷濃度降低，從而降低了廢氣濃 度。通過吸收液對(duì)廢氣主要組分環(huán)氧丙烷的吸收，確保了廢氣濃度的穩(wěn)定，保證了后續(xù)廢氣 處理裝置的穩(wěn)定操作。使用上述“洗滌均化預(yù)處理+催化氧化處理”方法凈化處理含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣， 能夠通過催化氧化反應(yīng)脫除了揮發(fā)性有機(jī)污染物，在廢氣中環(huán)氧丙烷突然升高時(shí)通過吸收 液的吸收，降低廢氣中環(huán)氧丙烷的濃度，從而降低廢氣濃度，使廢氣濃度維持在一個(gè)穩(wěn)定的 水平，保證了處理裝置的穩(wěn)定。本發(fā)明方法流程短，方法簡單，設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用均較低， 污染物脫除徹底，不會(huì)產(chǎn)生NOx 二次污染。


圖1是本發(fā)明提出工藝的簡要流程圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例洗滌塔廢氣洗滌均化預(yù)處理效果示意圖。其中1為含環(huán)氧丙烷廢氣，2為洗滌塔，3為換熱器，4為加熱器，5為催化氧化反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的廢氣處理方案為洗滌均化預(yù)處理+催化氧化。洗滌吸收均化預(yù)處理 主要是在洗滌塔中完成的，采用的洗滌液為酸性洗滌液，由鹽酸、硫酸或其它無機(jī)酸加水配 成，洗滌液的PH在7以下，優(yōu)選為6以下，最優(yōu)選為5以下。廢氣洗滌塔的液氣比為2 10L/Nm3，吸收溫度為常溫。這種酸性吸收液對(duì)環(huán)氧丙烷的吸收和釋放效果明顯。正常狀態(tài) 下，吸收液對(duì)環(huán)氧丙烷的吸收速率和釋放速率達(dá)到了平衡狀態(tài)；當(dāng)廢氣中的環(huán)氧丙烷濃度 突然升高時(shí)，環(huán)氧丙烷的吸收速率大于釋放速率，可使廢氣中的環(huán)氧丙烷濃度降低，從而降 低了廢氣濃度。通過吸收液對(duì)廢氣主要組分環(huán)氧丙烷的吸收，確保了廢氣濃度的穩(wěn)定。廢氣1經(jīng)過洗滌塔2預(yù)處理后的廢氣進(jìn)入氣體換熱器3，與催化氧化反應(yīng)器排出氣 體換熱，換熱后的廢氣進(jìn)入加熱器4，如果其溫度已經(jīng)達(dá)到催化氧化反應(yīng)器5要求的入口溫 度250 350°C，則不需要進(jìn)一步加熱；反之，則要加熱到所需溫度。具體的溫度值，與所選 的催化氧化催化劑有關(guān)。加熱器是防爆電加熱器。經(jīng)過加熱器后，廢氣進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器5。反應(yīng)器內(nèi)裝有蜂窩型貴金屬催化 劑，催化氧化反應(yīng)器的入口溫度范圍一般為250 350°C，使用空速范圍為10，000 60，OOOr10在催化劑的作用下，廢氣中的有機(jī)組分被氧化催化二氧化碳和水，凈化氣達(dá)標(biāo)排 放。下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，但并不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一股環(huán)氧丙烷/苯乙烯聯(lián)產(chǎn)裝置排放的廢氣，采用“洗滌均化預(yù)處理+催化氧化”工藝進(jìn)行處理。實(shí)施例采用的吸收液是PH值為0的HCl (V/V)吸收液，液氣比為5L/Nm3，吸 收液PH值高于4時(shí)補(bǔ)充適量鹽酸。其洗滌均化處理效果見圖2，催化氧化處理效果見表2。 在正常工況下廢氣濃度為^00mg/m3，此時(shí)洗滌塔的進(jìn)、出口廢氣總烴濃度基本一致。當(dāng)進(jìn) 口廢氣的總體濃度突然有^00mg/m3升到19200mg/m3時(shí)，吸收塔出口廢氣總烴濃度緩慢升 高，在19200mg/m3濃度持續(xù)40分鐘的時(shí)間內(nèi)，出口總烴濃度最高才達(dá)到4790mg/m3，避免了 催化氧化裝置的停車，有效地保護(hù)了催化氧化裝置的穩(wěn)定操作。催化氧化采用蜂窩狀貴金 屬催化氧化催化劑，催化劑為含Pt 0. 26wt%,Pd 0. 13wt%。在整個(gè)過程中，催化氧化反應(yīng) 器出口的總烴濃度均在lOOmg/m3以下，總烴去除率在98%以上。表1實(shí)施例1洗滌均化預(yù)處理+催化氧化的處理效果
權(quán)利要求
1.一種含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣的凈化方法，其特征在于含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣首先在廢 氣洗滌塔內(nèi)完成洗滌濃度均化預(yù)處理，使廢氣濃度得到均化，廢氣洗滌塔是通過酸性洗滌 液對(duì)廢氣進(jìn)行洗滌；然后再進(jìn)行催化氧化處理，將廢氣中的有害物質(zhì)脫除。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于酸性溶液為無機(jī)酸的水溶液，酸性溶液的 PH值控制為7以下。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于酸性溶液為硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸 水溶液。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于酸性溶液的pH值為6以下。
5.按照權(quán)利要注1所述的方法，其特征在于酸性溶液的pH值為5以下。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于洗滌塔的操作條件為酸性溶液與廢氣的 液氣體積比為2 10L/Nm3。
7.按照權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于廢氣洗滌塔采用酸性溶液循環(huán)的操 作方式。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于催化氧化反應(yīng)器其內(nèi)部裝填催化氧化 催化劑，催化氧化反應(yīng)器的入口床層溫度范圍為200 350°C，使用空速范圍為10000 60000h_1o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣的凈化方法。含環(huán)氧丙烷有機(jī)廢氣首先在廢氣洗滌塔內(nèi)完成洗滌濃度均化預(yù)處理，使廢氣濃度得到均化，廢氣洗滌塔是通過酸性洗滌液對(duì)廢氣進(jìn)行洗滌；然后再進(jìn)行催化氧化處理，將廢氣中的有害物質(zhì)脫除。本發(fā)明方法解決了濃度波動(dòng)大的含環(huán)氧丙烷廢氣對(duì)廢氣處理裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)帶來影響，通過對(duì)環(huán)氧丙烷廢氣的酸洗預(yù)處理操作，保證了廢氣濃度的穩(wěn)定，通過催化氧化處理，使廢氣達(dá)標(biāo)排放。
文檔編號(hào)B01D53/75GK102049182SQ20091018810
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者劉忠生, 戴文軍, 王新, 王有華, 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