專利名稱：精對苯二甲酸生產廢氣的凈化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢氣的凈化方法，屬于廢氣凈化領域。這種廢氣來自現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置生產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：
精對苯二甲酸(PTA)是一種重要的化工原料。在精對苯二甲酸的生產過程中，產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年以前我國建設的大多數(shù)精對苯二甲酸生產裝置，其產生的氧化廢氣大都沒有經過有效處理而直排大氣，對大氣環(huán)境造成了很大污染。CN96195949. 5公開了一種含精對苯二甲酸尾氣在內的廢氣處理方法。它包括使廢·氣在高壓下進行催化燃燒，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可轉變成氣態(tài)溴化物的化合物，或在液相中對能量回收系統(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催化燃燒；經處理后的含后續(xù)產生的氣態(tài)溴化物的氣體進入能量回收系統(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，在尾氣進膨脹機之前進行處理，與生產裝置的結合較緊密，比較適合新建的精對苯二甲酸裝置，廢氣催化燃燒處理裝置與生產裝置同時設計、同時建造、同時投用。但對于現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置來說，其尾氣的處理如果直接采用這種技術，經催化燃燒處理后的氣體去生產裝置的尾氣膨脹機回收能量，很難滿足尾氣膨脹機的進氣要求；而尾氣膨脹機又直接和生產裝置緊密相連，且價格昂貴，如果更換新的尾氣膨脹機，勢必造成資源的巨大浪費，同時又提高了尾氣處理費用。因此，對現(xiàn)有的精對苯二甲酸裝置來說，CN96195949. 5所述的技術并不適合。JP-A-559517公開了一種處理精對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對尾氣進行處理后，處理后氣體經能量回收后排放。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。這種技術同樣不適合現(xiàn)有生產裝置的尾氣處理。2000年國內以前建設的精對苯二甲酸生產裝置，其氧化尾氣大都沒有經過有效處理而直排大氣。氧化尾氣主要有三個去向見圖3。正常生產條件下，除少部分廢氣在吸附塔之前通過排氣筒直接排放，其余廢氣經過吸附塔進行吸附處理。吸附塔處理后的廢氣有一部分用于裝置高壓風送系統(tǒng)，其余廢氣經尾氣膨脹機回收能量。尾氣膨脹機之后的廢氣有3個去向一部分用于裝置中壓風送系統(tǒng)；一部分用于吸附塔的再生，產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。實際上，這種以單一的吸附技術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送系統(tǒng)，吸附過程中被吸附的有機組分在吸附塔的再生過程中被全部排放到大氣中，對大氣造成了巨大的污染，同時，吸附過程對于廢氣中的一氧化碳沒有任何處理效果。
對這種含苯、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。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。這兩種技術對于新建的精對苯二甲酸裝置來說，是適合的，但對于未采取有效廢氣治理措施的現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置來說，由于催化燃燒后的廢氣需要滿足尾氣膨脹機的苛刻的進氣條件，因此，不僅在技術和工程上存在難度，而且也影響到精對苯二甲酸裝置的正常生產；如果重新配套尾氣膨脹機，則使處理裝置的成本大大增加。因此，對現(xiàn)有的對苯二甲酸生產裝置來說，其尾氣處理所采用的治理技術，首先應滿足裝置現(xiàn)有的生產需要，即經處理的凈化氣要滿足尾氣膨脹機的進氣要求，不影響裝置的生產，同時也要符合國家的排放標準，這就需要根據苯二甲酸生產裝置的現(xiàn)狀選擇適合的處理技術及裝置
發(fā)明內容
本發(fā)明充分考慮了現(xiàn)有的精對苯二甲酸生產裝置的現(xiàn)狀，有效利用了現(xiàn)有裝置的廢氣處理系統(tǒng)，針對精對苯二甲酸氧化尾氣的特點，在不影響生產裝置運轉的條件下，提出了廢氣的處理方法。本發(fā)明精對苯二甲酸生產廢氣的凈化方法包括如下內容精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣經過換熱器和預熱器升溫，然后進入催化燃燒反應器，催化燃燒反應器出口尾氣與入口廢氣換熱后進入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進入吸附塔進行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進行回用、進行能量回收。本發(fā)明方法中，精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣可以先經過霧沫分離器，然后再進行催化燃燒處理。本發(fā)明方法中，催化燃燒過程可以采用現(xiàn)有技術中的催化燃燒方法，催化燃燒反應器中裝填有蜂窩狀催化燃燒催化劑，其上擔載貴金屬Pt、Pd以及CeO2等活性組分。催化燃燒反應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)采用精對苯二甲酸生產系統(tǒng)中的現(xiàn)有裝置，不需改動。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)壓力與精對苯二甲酸生產過程氧化尾氣的壓力相同(不計流動時的壓力損失)，一般為O. 7^1. 2MPa。吸附干燥設施與催化燃燒-堿洗設施串聯(lián)使用，催化燃燒-堿洗設施設有旁路，當新建設施(催化燃燒-堿洗系統(tǒng))故障時，旁路閥門會自動開啟，尾氣通過原有吸附干燥設施進行吸附干燥處理，確保生產裝置風送系統(tǒng)和尾氣膨脹機的正常運轉，避免了生產裝置的事故停車。旁路閥門的自動開啟信號來自催化燃燒-堿洗設施的故障信號，比如催化燃燒反應器出口的溫度高高限信號、堿洗循環(huán)泵的故障信號等。本發(fā)明方法中，能量回收后的排放氣進一步用于裝置的風送動力。本發(fā)明所述的處理方法中，可以使現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置的排放廢氣符合國家標準，且充分利用了現(xiàn)有裝置的吸附系統(tǒng)，對生產裝置沒有任何影響，對能量回收系統(tǒng)不需任何改造，特別在新建部分故障的條件下，也不會影響生產裝置的風送系統(tǒng)和尾氣膨脹機的運轉。新建設施可以在生產裝置正常運轉的條件下進行建設施工，不會影響生產裝置。本發(fā)明的流程簡單，操作穩(wěn)定，凈化率高，無二次污染，投資費用低，余熱還能利用，還可通過尾氣膨脹機回收能量，通過吸附干燥產生裝置輸送風，具有良好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。本發(fā)明方法對現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置改動很小，可以充分利用現(xiàn)有精對苯二甲酸的所有裝置，投資較低，適合于現(xiàn)有精對苯二甲酸生產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-催化燃燒反應器，5-堿洗塔，6-堿液儲罐，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，105-排氣筒，106-直排廢氣，107-再生廢氣，108-膨脹機后排放廢氣，109-再生氣進口，110-高壓風送及氮氣系統(tǒng)，111-中壓風送。圖3是現(xiàn)有裝置尾氣處理流程框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明精對苯二甲酸生產廢氣的凈化方法中，精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣在霧沫分離器之后進入處理裝置，經過換熱器和預熱器后升溫，升溫后的廢氣進入催化燃燒反應器，氧化為二氧化碳、水、HBr和Br2,隨后廢氣進入堿洗塔，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)進行吸附干燥處理，吸附干燥后的凈化氣一部分用于生產裝置的風送系統(tǒng)，其余的廢氣經尾氣膨脹機回收能量排放。
本發(fā)明的廢氣處理流程見圖I?，F(xiàn)有精對苯二甲酸生產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)明首先將廢氣經過換熱器和加熱器升溫，使其達到催化燃燒的反應溫度，然后進入催化燃燒反應器，在催化劑的作用下，廢氣中有機組分和一氧化碳被氧化為二氧化碳、水、HBr和Br2。經過催化燃燒處理后的氣體中除含有CO2和H2O外，還含有HBr、Br2,還需進行堿洗處理，以脫除氣體中含有的HBr和Br2。堿洗塔內部裝有填料，它為塔內氣_液兩相接觸提供傳質表面，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、機械強度大等優(yōu)點。堿洗塔上部有除霧絲網和填料，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，此時凈化氣直接排放是符合國家排放標準的。但此時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，還需要經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的進氣要求。本發(fā)明利用了生產裝置原先的廢氣吸附處理設施，對凈化氣進行吸附干燥處理。吸附干燥設施所采用的吸附劑為活性炭和硅膠，主要是對凈化氣進行干燥處理。吸附干燥處理后的氣體一部分用于生產裝置的風送系統(tǒng)，其余的廢氣經尾氣膨脹機回收能量后排放大氣。下面結合實例對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。某現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置，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入換熱器(加熱)和加熱器，廢氣被預熱到反應溫度后進入催化燃燒反應器。催化燃燒反應器內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，凈化氣進換熱器換熱后，進入堿洗塔。堿洗塔內裝有鮑爾環(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。堿洗后的氣體進入干燥吸附設施，氣體經過干燥處理后，一部分干燥氣體(約20000 Nm3/h)用于裝置的風送系統(tǒng)，其余廢氣經尾氣膨脹機回收能量后達標排放。經過處理，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。經過處理,精對苯二甲酸裝置排放的氧化尾氣全部達標排放。
權利要求
1.一種精對苯二甲酸生產廢氣的凈化方法，其特征在于包括如下內容精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣經過換熱器和預熱器升溫，然后進入催化燃燒反應器，催化燃燒反應器出口尾氣與入口廢氣換熱后進入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進入吸附塔進行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進行回用、進行能量回收。
2.按照權利要求I所述的方法，其特征在于精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣先經過霧沫分離器，然后再進行催化燃燒處理。
3.按照權利要求I所述的方法，其特征在于催化燃燒反應器中裝填有蜂窩狀催化燃燒催化劑，其上擔載貴金屬Pt、Pd以及CeO2活性組分。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于催化燃燒反應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)壓力與精對苯二甲酸生產過程氧化尾氣的壓力相同，為O. 7 I. 2MPa。
6.按照權利要求I所述的方法，其特征在于吸附干燥設施與催化燃燒-堿洗設施串聯(lián)使用，催化燃燒-堿洗設施設有旁路，當催化燃燒-堿洗系統(tǒng)發(fā)生故障時，旁路閥門會自動開啟，尾氣通過原有吸附干燥設施進行吸附干燥處理。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于旁路閥門自動開啟的信號來自催化燃燒-堿洗設施的故障信號，包括催化燃燒反應器出口的溫度高高限信號、堿洗循環(huán)泵的故障信號。
8.按照權利要求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.按照權利要求I所述的方法，其特征在于吸附塔內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裝置的風送系統(tǒng)，其余的廢氣經尾氣膨脹機回收能量排放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種精對苯二甲酸生產廢氣的凈化方法，精對苯二甲酸生產過程的氧化尾氣經過換熱器和預熱器升溫，然后進入催化燃燒反應器，催化燃燒反應器出口尾氣與入口廢氣換熱后進入堿洗塔，堿洗塔排放的尾氣進入吸附塔進行吸附干燥處理，干燥處理后的排放氣分別進行回用、進行能量回收。本發(fā)明方法采用的流程對現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置的改動小，不影響裝置生產，特別適合于現(xiàn)有精對苯二甲酸裝置的環(huán)保改造。
文檔編號B01D53/86GK102908884SQ201110217408
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日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