一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝的製作方法

2023-06-08 19:57:36

專利名稱：一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝。
背景技術：
芳香醛/酸(如苯甲醛、對苯二甲酸等)是一類重要的化工原料，具有較強的耐熱 性、耐水解性，在醫藥、香精香料、塑料、聚酯、特種纖維、塗料等行業中的需求量日益增大。 工業上普遍採用空氣氧化苯的同系物(如甲苯、二甲苯等)生產芳香醛/酸，主要分為氧化和 精餾兩段工藝。在生產過程中，氧化過程的尾氣是該類裝置的主要汙染源。一方面氧化反 應需要一定的壓力和較高溫度，另一方面烴類氧化反應都會放出不同的熱量，故而釋放出 的尾氣溫度較高，約為120 280°C ；同時，由於多數反應器為加壓操作，故氧化過程尾氣在 釋放時也具有相應的壓力，約為0. 3 2. 8Mpa不等。在此壓力和溫度條件下，氧化過程尾 氣中必然攜帶著含量不等的反應物、溶劑和產物組分，因此在排放大氣之前必須將其捕集， 並使廢氣達標後才能排放。目前，大多數處理氧化過程尾氣的工藝是先經冷凝器冷凝捕集， 再通過溼法或幹法吸收(附)除去其中的殘餘的有機組分，然後再排放大氣。出於節能方面 的考慮，大多數生產單位的冷凝操作並非採用冷凍液冷凝，而是直接採用冷卻水作為冷媒。 因此，冷卻後的尾氣溫度仍高達50 100°C，這樣殘留其中的有機物含量仍然較高。如此就 給溼法或幹法吸收(附)工段增添了難度。特別是採用像活性炭吸附這樣的幹法，若尾氣中 有機物含量較高，吸附床層將很快飽和。從而不得不頻繁地對床層進行再生。這樣不僅能 耗高，而且再生時又會造成二次汙染和有機物資源的浪費。另一方面，由於氧化過程尾氣帶有相應的壓力，若直接排向大氣既會引起噪聲汙 染，又會造成有用的壓力能的損失。因此，傳統的(芳)烴類空氣氧化過程的尾氣處理工藝必須加以改進。

發明內容
本發明的目的是解決現有苯同系物空氣氧化過程尾氣回收工藝中技術的缺陷，提 供「一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝」，以分離並回收該空氣氧化反應尾氣 中的有機組分，同時對尾氣中的熱能和壓力能加以充分利用，達到既節能又環保的目的。本發明提出的苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，如附圖1所示，它由 開車階段和連續正常操作兩個階段所組成。在開車階段，首先按工藝要求向反應器R-01中 加入反應物料、溶劑(若需要的話)，催化劑，然後加熱至所需溫度，此時通過空氣壓縮系統 AC-01向反應器R-01中通入空氣並控制在設定的流量。當反應器R-01內壓力達到設定壓 力後，開啟反應器R-01頂部尾氣閥門V-01並控制在設定的流量，以維持反應器R-01內正 常操作壓力。此時，開車階段即轉入連續正常操作階段。在此階段，從反應器R-01釋放出 的高溫帶壓的氧化過程尾氣首先通過閥門V-01和相應管道被引入本發明專備的一臺低中 壓氣動透平式制冷機TM-01 (以下簡稱透平制冷機)。該透平制冷機TM-01的工作原理是 在高溫帶壓的氧化過程尾氣驅動下，透平機旋轉帶動製冷壓縮機(實質是常規制冷機，只不
3過其驅動裝置不是平常的電機或內燃機，而是透平機)工作並進行製冷，製得的冷量通過冷 媒(鹽水或乙二醇等)循環輸送給流程中的冷凝器(或冷阱)作為冷卻介質使用，而冷媒則通 過冷媒循環泵P-01提供動力在冷凝器(或冷阱)與透平制冷機TM-01之間形成迴路循環，用 以冷凝捕集閃蒸塔FT-01頂的輕組分和氧化過程尾氣中的有機物。高溫帶壓的氧化過程尾氣在透平制冷機TM-01中釋放能量做功之後，其溫度壓力 都得以大幅度下降。通常情況，溫度下降40% 50%，壓力下降50% 90%。當降溫降壓後的氧化過程尾氣從透平制冷機TM-01輸出後，首先進入氣液分離器 S-01進行氣液分離，氣相通過氣液分離器S-01頂部管道被引入到閃蒸塔FT-01下部的盤管 H-01 (或其它型式的換熱器)繼續換熱，為閃蒸塔FT-01的閃蒸過程提供部分熱量(閃蒸過 程所需熱量的不足部分可由另一換熱器H-02的生蒸汽加熱提供)，並使該尾氣繼續降溫減 壓。而冷凝下來的液相則被收集在氣液分離器S-01中，並通過閥門V-02和管道輸送至閃 蒸塔FT-01中進行閃蒸，以實現輕重組分的分離。降溫減壓後的氧化過程尾氣通過餘壓輸 送至換熱器H-03，為進反應器R-01前的原料預熱，進一步利用尾氣的熱量；隨後，尾氣進入 冷阱CS-02中被冷媒冷卻，將其中夾帶的有機組分絕大部分冷凝並收集，收集液則可定期 通過泵P-03送至精餾系統D-01分離回收。經冷凝處理後的氧化過程尾氣通過冷阱CS-02 頂部被送去溼法洗滌吸收系統W-01，以進一步清除其中夾雜的有機組分，並使其達到排放 標準。之後，尾氣即可脫離溼法洗滌吸收系統W-01，通過相應管道排向大氣。此時的排放， 既無噪聲汙染，又無有機物超標，其中的能量又得以回收利用，可謂多重收益。由透平制冷機TM-01製得的冷量，通過冷媒循環泵P-01將冷媒輸送，首先進入閃 蒸塔FT-01頂部冷凝器CS-01換熱(以使閃蒸的汽相得以冷凝為液體，該液體將被送入精餾 系統進行分離提純)，再進入尾氣冷井CS-02進行換熱，之後再循環至透平制冷機TM-01內 繼續獲取冷量降溫，並進行下次循環。該工藝的技術方案如下
一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，它主要包括以下步驟 步驟1.按照工藝要求，向反應器R-01中加入苯系反應原料、溶劑(如果需要)和催化 劑；同時混合和加熱至工藝設定的溫度和壓力；通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中 鼓入設定流量的已淨化過的壓縮空氣；
步驟2.當反應器R-01內的壓力到達設定值後，反應開始，緩緩開啟反應器R-01頂部 的尾氣出口閥門，控制尾氣流量，以維持反應器R-01內所需的操作壓力；反應生成的產物 和部分中間產物、溶劑以及未反應的原料通過泵P-02輸送至閃蒸塔FT-01進行閃蒸分離； 反應器R-01頂部出口的高溫帶壓尾氣進入透平機TM-01做功並帶動制冷機製取冷量；
步驟3.高溫帶壓尾氣在透平機制冷機TM-01中做功製取冷量後，首先進入氣液分離 器S-01，其中的大部分有機物將被冷凝並收集在分離器下部，並通過相應的閥門和管道輸 送至閃蒸塔FT-01進行分離；而未被冷凝的氣相則通過分離器S-01頂部管道送至閃蒸塔 FT-01底部加熱盤管H-01，為閃蒸塔FT-01提供閃蒸所需的部分熱量，熱量不足的部分由新 鮮蒸汽加熱補充；氣相從閃蒸塔FT-01的底部加熱盤管H-01出來後，再通過管道輸送至換 熱器H-03為反應原料加熱，進一步利用尾氣的餘熱；
同時，透平制冷機製備的冷量通過冷媒在泵P-01的作用下輸送給冷凝器CS-01，以 冷凝閃蒸塔FT-01頂部出口的氣相；冷凝得到的液相則通過管道23被輸送至精餾系統分離；從冷凝器CS-01輸出的冷媒再被送入冷阱CS-02，以深冷從換熱器H-03出口進入冷阱 CS-02的已被降溫降壓的氧化尾氣，捕集其中有機物；
必要時，可以調整上述冷媒進入冷凝器CS-01和冷阱CS-02的順序，即可以先進入冷阱 CS-02換熱後，再進入冷凝器CS-01換熱，這樣，對進入冷阱CS-02的氧化尾氣中有機物的捕 集效果會更好；
步驟4.從換熱器H-03出口的尾氣，溫度已降至接近常溫，餘熱已得到充分利用，通 過管道12輸送至冷阱CS-02被冷媒深冷卻至10°C以下，如此其中的絕大部分(>99%)的有 機物已被冷凝收集，冷凝液則被送至精餾系統分離，隨後，僅含痕量有機物的氣相通過冷阱 CS-02頂部出口被輸送至水吸收洗滌系統W-01，以進一步清除其中的有機物殘留，並達環 保排放標準，排向大氣；
步驟5.交換熱量後的冷媒從冷阱CS-02的出口循環回透平機制冷機TM-01以重新獲 得冷量，進行下一次循環。上述空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，其特徵是上述利用壓力能製冷的過程 是將氧化反應後高溫帶壓的尾氣引入一臺特設的透平制冷機，透平機在帶壓的尾氣的驅動 下旋轉帶動制冷機做功，從而製取冷量。本發明是基於目前工業上苯同系物空氣氧化過程尾氣汙染和資源浪費的現狀，設 計出的一項新穎且實用的尾氣處理工藝。它具有下列明顯優點
(1)利用帶壓尾氣通過透平機做功帶動制冷機組，製備冷量，使之用於冷凝閃蒸汽和深 冷捕集尾氣中的有機物，不僅利用了尾氣中的壓力能，消除了尾氣噪聲汙染，而且製取的冷 量用於直接捕集尾氣中的有機物，捕集率可高達99%以上，可謂一舉多得；
(2)充分利用了尾氣中的高品位熱量，提高了能源利用率，實現了工藝過程熱能的綜合 利用；
(3)經深冷捕集後的氧化過程尾氣再通過水吸收洗滌塔系統進行淨化處理，清除了其 中殘存的痕量有機物，使尾氣可達標排放，不汙染環境。


圖1為本發明的流程示意圖。其中
CS-0UCS-02為冷阱，D-01為精餾系統，FT-01為閃蒸塔，H-01、H_02為加熱盤管，H-03 為換熱器，P-01、P-02、P-03為泵，R-01為反應器，S-01為氣液分離器，TM-01為透平機， V-0UV-02為閥門，W-01為水吸收洗滌塔系統，1-25為管道。
具體實施例方式以下通過實施例進一步說明本發明。實施例1
向容積為1M3的反應器R-01中加入30kg/h甲苯和催化劑，加熱至設定溫度180°C後， 通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反應器的壓力達到設 定值1. 2MPa後，緩緩開啟反應器R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值12m3/h，以維 持反應所需的壓力。反應後20kg/h主要含有產物苯甲酸、溶劑以及少量中間產物苯甲醛和 未反應甲苯的物料通過輸送泵P-02和管道5至閃蒸塔FT-01進行閃蒸分離。而高溫帶壓
5的氧化反應尾氣從反應器頂部通過管道進入透平機TM-01 (KAPITSAT7. 5，JSC深冷機械公 司)並帶動制冷機(S241K，Qdrive公司)做功製冷，製得的冷量通過冷媒輸送給冷阱CS-01 和CS-02，以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經H-03換熱之後的尾氣，而後通過循環泵P_01 在冷阱與TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫度可設定在-15°C-10°C之間，必要時可以更 低。氧化反應尾氣從氣液分離器S-01頂部出口通過管道9進入閃蒸塔FT-01下部的加熱 盤管H-01換熱，為閃蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱量不足部分可由換熱器H-02中的 生蒸汽提供。然後，H-01出口尾氣通過餘壓輸送至H-03為反應原料甲苯預熱，以進一步利 用尾氣的熱量。由換熱器H-03出口的近於常溫的尾氣進入冷阱CS-02可被冷凍鹽水冷卻 至0-5°C (必要時可更低或更高)。如此，尾氣中的99%以上的甲苯原料和中間物(苯甲醛) 被冷凝並收集，收集液定期通過泵P-03送至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理後的尾 氣再被送至水吸收洗滌塔系統W-01，以進一步清除其中的痕量有機物(主要是低沸點的溶 劑)。至此，尾氣即可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔系統W-01中的吸收洗滌用水，則可 定期排放至生化池集中處理。最終排放的尾氣和目前工藝排放尾氣相比，有機物的含量降 低了 80%，壓力能和熱量利用率提高了 70%。實施例2:
向容積為1M3的反應器R-01中加入45kg/h 二甲苯和催化劑，加熱至設定溫度195°C 後，通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反應器的壓力達 到設定值1. 8MPa後，緩緩開啟R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值12m3/h，以維持 反應所需的壓力。反應後30kg/h主要含產物對二甲苯、溶劑以及少量中間產物對羧基苯 甲醛、對甲基苯甲酸和未反應的對二甲苯的物料後的物料通過輸送泵P-02和管道5至閃 蒸塔FT-01進行閃蒸分離，而高溫帶壓的氧化反應尾氣從反應器頂部通過管道進入透平機 TM-0KKAPITSAT7. 5, JSC深冷機械公司)，並帶動制冷機(S241K，Qdrive公司)做功製冷， 製得的冷量通過冷媒輸送給冷阱CS-01和CS-02，以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經H-03 換熱之後的尾氣，而後通過循環泵P-01在冷阱與TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫度可 設定在_15°C-10°C之間，必要時可以更低。氧化反應尾氣從S-01頂部出口通過管道9進入 閃蒸塔FT-01下部的加熱盤管H-01換熱，為閃蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱量不足 部分可由換熱器H-02中的生蒸汽提供。然後，H-01出口尾氣通過餘壓輸送至換熱器H-03 為原料對二甲苯預熱，進一步利用尾氣的熱量。由H-03出口的近於常溫的尾氣進入冷阱 CS-02可被冷凍鹽水冷卻至0-5°C(必要時可更低或更高)。如此，尾氣中的99%以上的對二 甲苯原料和中間物(對羧基苯甲醛、對甲基苯甲酸)被冷凝並收集，收集液定期通過泵P-03 送至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理後的尾氣再被送至水吸收洗滌塔系統W-01，以進 一步清除其中的痕量有機物。至此，尾氣即可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔系統W-01 中的吸收洗滌用水，則可定期排放至生化池集中處理。最終排放的尾氣和目前工藝排放尾 氣相比，有機物的含量降低了 80%，壓力能和熱量利用率提高了 70%。實施例3:
向容積為1M3的反應器R-01中加入60kg/h偏三甲苯和催化劑，加熱至設定溫度280°C 後，通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反應器的壓力達 到設定值2. 5MPa後，緩緩開啟R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值12m3/h，以維持 反應所需的壓力。反應後40kg/h主要含產物偏三苯甲酸、溶劑以及少量中間產物1，2- 二甲基苯甲醛、1，4-二甲基苯甲醛、1，2-二甲基苯甲酸、1，4-二甲基苯甲酸和未反應的偏三甲 苯的物料通過輸送泵P-02和管道5至閃蒸塔FT-01進行閃蒸分離，而高溫帶壓的氧化反應 尾氣從反應器頂部通過管道進入透平機TM-01 (KAPITSAT7. 5，JSC深冷機械公司)，並帶動 制冷機(S241K，Qdrive公司)做功製冷，製得的冷量通過冷媒輸送給冷阱CS-01和CS-02， 以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經H-03換熱之後的尾氣，而後通過循環泵P-01在冷阱與 TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫度可設定在-15°C-10°C之間，必要時可以更低。氧化 反應尾氣從S-01頂部出口通過管道9進入閃蒸塔FT-01下部的加熱盤管H-01換熱，為閃 蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱量不足部分可由換熱器H-02中的生蒸汽提供。然後， H-01出口尾氣通過餘壓輸送至換熱器H-03為原料偏三甲苯預熱，進一步利用尾氣的熱量。 由H-03出口的近於常溫的尾氣進入冷阱CS-02可被冷凍鹽水冷卻至0-5°C (必要時可更低 或更高)。如此，尾氣中的99%以上的偏三甲苯和中間物(1，2- 二甲基苯甲醛、1，4- 二甲基 苯甲醛、1，2- 二甲基苯甲酸、1，4- 二甲基苯甲酸)被冷凝並收集，收集液定期通過泵P-03送 至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理後的尾氣再被送至水吸收洗滌塔系統W-01，以進一 步清除其中的痕量有機物。至此，尾氣即可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔系統W-01中 的吸收洗滌用水，則可定期排放至生化池集中處理。最終排放的尾氣和目前工藝排放尾氣 相比，有機物的含量降低了 80%，壓力能和熱量利用率提高了 70%。實施例4:
向容積為1M3的反應器R-01中加入40kg/h氟代甲苯、四溴乙烷和催化劑，加熱至設 定溫度190°C後，通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反 應器的壓力達到設定值1. 5MPa後，緩緩開啟R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值 12m3/h，以維持反應所需的壓力。反應後25kg/h主要含產物氟代甲苯、四溴乙烷以及少量 中間產物氟代苯甲醛、氟代苯甲酸和未反應的氟代甲苯的物料通過輸送泵P-02和管道5至 閃蒸塔FT-01進行閃蒸分離，而高溫帶壓的氧化反應尾氣從反應器頂部通過管道進入透平 機TM-01 (KAPITSAT7. 5，JSC深冷機械公司)並帶動制冷機(S241K，Qdrive公司)做功 製冷，製得的冷量通過冷媒輸送給冷阱CS-01和CS-02，以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經 H-03換熱之後的尾氣，而後通過循環泵P-01在冷阱與TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫 度可設定在-15°C -10°C之間，必要時可以更低。氧化反應尾氣從S-01頂部出口通過管道 9進入閃蒸塔FT-01下部的加熱盤管H-01換熱，為閃蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱 量不足部分可由換熱器H-02中的生蒸汽提供。然後，H-01出口尾氣通過餘壓輸送至換熱 器H-03為原料氟代甲苯預熱，進一步利用尾氣的熱量。由H-03出口的近於常溫的尾氣進 入冷阱CS-02可被冷凍鹽水冷卻至0-5°C (必要時可更低或更高)。如此，尾氣中的99%以 上的氟代甲苯和中間物(氟代苯甲醛、氟代苯甲酸)被冷凝並收集，收集液定期通過泵P-03 送至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理後的尾氣再被送至水吸收洗滌塔系統W-01，以進 一步清除其中的痕量有機物。至此，尾氣即可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔系統W-01 中的吸收洗滌用水，則可定期排放至生化池集中處理。最終排放的尾氣和目前工藝排放尾 氣相比，有機物的含量降低了 80%，壓力能和熱量利用率提高了 70%。實施例5:
向容積為1M3的反應器R-01中加入55kg/h間二甲苯和催化劑，加熱至設定溫度200°C 後，通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反應器的壓力達
7到設定值2. 3MPa後，緩緩開啟R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值12m3/h，以維持 反應所需的壓力。反應後的36kg/h主要含產物間甲基苯甲酸、溶劑以及少量中間產物間甲 基苯甲醛和未反應的間二甲苯的物料通過輸送泵P-02和管道5至閃蒸塔FT-01進行閃蒸 分離，而高溫帶壓的氧化反應尾氣從反應器頂部通過管道進入透平機TM-01(KAPITSAT7.5， JSC深冷機械公司)並帶動制冷機(S241K，Qdrive公司)做功製冷，製得的冷量通過冷媒輸 送給冷阱CS-01和CS-02，以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經H-03換熱之後的尾氣，而後 通過循環泵P-01在冷阱與TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫度可設定在_15°C -10°C之 間，必要時可以更低。氧化反應尾氣從S-01頂部出口通過管道9進入閃蒸塔FT-01下部的 加熱盤管H-01換熱，為閃蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱量不足部分可由換熱器H-02 中的生蒸汽提供。然後，H-01出口尾氣通過餘壓輸送至換熱器H-03為原料間二甲苯預熱， 進一步利用尾氣的熱量。由H-03出口的近於常溫的尾氣進入冷阱CS-02可被冷凍鹽水冷 卻至0-5°C (必要時可更低或更高)。如此，尾氣中的99%以上的間二甲苯和中間物(間甲基 苯甲醛)被冷凝並收集，收集液定期通過泵P-03送至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理 後的尾氣再被送至水吸收洗滌塔系統W-01，以進一步清除其中的痕量有機物。至此，尾氣即 可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔系統W-01中的吸收洗滌用水，則可定期排放至生化池 集中處理。最終排放的尾氣和目前工藝排放尾氣相比，有機物的含量降低了 80%，壓力能和 熱量利用率提高了 70%。
實施例6
向容積為1M3的反應器R-01中加入50kg/h對二甲苯、醋酸和催化劑，加熱至設定溫度 220°C後，通過空氣壓縮系統AC-01向反應器R-01中通入淨化處理過的空氣；當反應器的 壓力達到設定值2MPa後，緩緩開啟R-01頂部閥門V-01，控制尾氣流量在設定值，以維持反 應所需的壓力。反應後33kg/h主要含產物對苯二甲酸、溶劑以及少量中間產物對甲基苯甲 醛、對甲基苯甲酸、對苯二甲醛和未反應的對二甲苯的物料通過輸送泵P-02和管道5至閃 蒸塔FT-01進行閃蒸分離，而高溫帶壓的氧化反應尾氣從反應器頂部通過管道進入透平機 TM-01 (KAPITSAT7. 5，JSC深冷機械公司)並帶動制冷機(S241K，Qdrive公司)做功製冷， 製得的冷量通過冷媒輸送給冷阱CS-01和CS-02，以冷凝閃蒸塔FT-01頂部汽相和經H-03 換熱之後的尾氣，而後通過循環泵P-01在冷阱與TM-01之間形成迴路循環。冷媒的溫度可 設定在-15°C-10°C之間，必要時可以更低。氧化反應尾氣從S-01頂部出口通過管道9進入 閃蒸塔FT-01下部的加熱盤管H-01換熱，為閃蒸塔提供部分熱量，閃蒸塔所需總熱量不足 部分可由換熱器H-02中的生蒸汽提供。然後，H-01出口尾氣通過餘壓輸送至換熱器H-03 為原料對二甲苯預熱，進一步利用尾氣的熱量。由H-03出口的近於常溫的尾氣進入冷阱 CS-02可被冷凍鹽水冷卻至0-5°C (必要時可更低或更高)。如此，尾氣中的99%以上的對 二甲苯和中間物(對甲基苯甲醛、對甲基苯甲酸、對苯二甲醛)被冷凝並收集，收集液定期通 過泵P-03送至精餾系統D-01分離回收。經深冷處理後的尾氣再被送至水吸收洗滌塔系統 W-01，以進一步清除其中的痕量有機物。至此，尾氣即可達標排放至大氣。而水吸收洗滌塔 系統W-01中的吸收洗滌廢水，則可定期排放至生化池集中處理。最終排放的尾氣和目前工 藝排放尾氣相比，有機物的含量降低了 80%，壓力能和熱量利用率提高了 70%。
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權利要求
一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，其特徵是它主要包括以下步驟步驟1. 按照工藝要求，向反應器(R 01)中加入苯系反應原料、溶劑(如果需要)和催化劑；同時混合和加熱至工藝設定的溫度和壓力；通過空氣壓縮系統(AC 01)向反應器(R 01)中鼓入設定流量的已淨化過的壓縮空氣；步驟2. 當反應器(R 01)內的壓力到達設定值後，反應開始，緩緩開啟反應器(R 01)頂部的尾氣出口閥門，控制尾氣流量，以維持反應器(R 01)內所需的操作壓力；反應生成的產物和部分中間產物、溶劑以及未反應的原料通過泵(P 02)輸送至閃蒸塔(FT 01)進行閃蒸分離；反應器(R 01)頂部出口的高溫帶壓尾氣進入透平機(TM 01)做功，並帶動制冷機製取冷量；步驟3. 高溫帶壓尾氣在透平機制冷機(TM 01)中做功製取冷量後，首先進入氣液分離器(S 01)，其中的大部分有機物將被冷凝並收集在分離器下部，並通過相應的閥門和管道輸送至閃蒸塔(FT 01)進行分離；而未被冷凝的氣相則通過分離器(S 01)頂部管道送至閃蒸塔(FT 01)底部加熱盤管(H 01)，為閃蒸塔(FT 01)提供閃蒸所需的部分熱量，熱量不足的部分由新鮮蒸汽加熱補充；氣相從閃蒸塔(FT 01)的底部加熱盤管(H 01)出來後，再通過管道輸送至換熱器(H 03)為反應原料加熱，進一步利用尾氣的餘熱；同時，透平機制冷機製備的冷量通過冷媒在泵(P 01)的作用下輸送給冷凝器(CS 01)，以冷凝閃蒸塔(FT 01)頂部出口的氣相；冷凝得到的液相則通過管道(23)被輸送至精餾系統分離；從冷凝器(CS 01)輸出的冷媒再被送入冷阱(CS 02)，以深冷從換熱器(H 03)出口進入冷阱(CS 02)的已被降溫降壓的氧化尾氣，捕集其中有機物；步驟4. 從換熱器(H 03)出口的尾氣，溫度已降至接近常溫，餘熱已得到充分利用，通過管道(12)輸送至冷阱(CS 02)被冷媒深冷卻至10℃以下，如此其中的絕大部分的有機物已被冷凝收集，冷凝液則被送至精餾系統分離，隨後，僅含痕量有機物的氣相通過冷阱(CS 02)頂部出口被輸送至水吸收洗滌系統(W 01)，以進一步清除其中的有機物殘留，並達環保排放標準，排向大氣；步驟5. 交換熱量後的冷媒從冷阱(CS 02)的出口循環回透平機制冷機(TM 01)以重新獲得冷量，進行下一次循環。
2.根據權利要求1所述的苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，其特徵是調 整步驟3中所述的冷媒進入冷凝器(CS-01)和冷阱(CS-02)的順序，即先進入冷阱(CS-02) 換熱後，再進入冷凝器(CS-01)換熱，這樣，對進入冷阱(CS-02)的氧化尾氣中有機物的捕 集效果會更好。
3.根據權利要求1所述的苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，其特徵是上 述利用壓力能製冷的過程是將氧化反應後高溫帶壓的尾氣引入一臺特設的透平機，透平機 在帶壓的尾氣的驅動下旋轉帶動制冷機做功，從而製取冷量。
全文摘要
一種苯同系物空氣氧化過程尾氣的綠色治理工藝，它是以苯系物空氣氧化過程所產生的高溫帶壓尾氣作為動力和熱源，首先進入一臺透平式制冷機做功製備冷量，並將製得的冷量用於冷凝閃蒸器頂部的汽相和冷凝捕集尾氣本身夾帶的有機物。然後，降溫降壓後的尾氣則引入相應的換熱器為閃蒸塔提供部分熱量和預熱反應原料。此外，經冷凝捕集後的尾氣還將被引入一個水吸收洗滌塔系統以進一步清除其中夾帶的痕量有機物。本工藝，可充分利用尾氣中的壓力能和熱能，而且可利用壓力能製取的冷量冷凝捕集尾氣自身夾帶的有機物。大幅地降低了尾氣中汙染物的排放，且回收了資源，同時消除了噪聲汙染。尾氣中夾帶的有機物捕集率達99.9%以上，尾氣中熱能的利用率達80%以上。
文檔編號C07C47/54GK101979129SQ201010512570
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者孟為民, 張志炳, 戴月, 李磊, 王冠楠 申請人:南京大學