甲苯氧化尾氣治理的方法和裝置與流程
2023-05-31 22:53:16
本發明屬於化工廢氣回收治理技術領域，涉及一種己內醯胺生產的工業尾氣的回收治理，具體涉及一種甲苯氧化尾氣治理的方法和裝置。
背景技術：
甲苯法工藝生產己內醯胺以甲苯為原料，甲苯氧化製取苯甲酸，用空氣為氧化劑在釜式反應器中進行。受反應特性和體系物性的限制，甲苯氧化反應器的單程轉化率一般保持在15%左右，氣相負荷很大，空氣中的氮氣和未反應的氧氣均須從尾氣系統排出，尾氣中苯-甲苯含量約7～11g/Nm3，直接排放將造成嚴重的大氣環境汙染，造成企業廢氣排放不達標，而且不僅浪費寶貴的化工原料資源。
現有技術甲苯氧化尾氣處理的方法是通過活性炭固定床進行吸附後排放，當吸附床達到吸附飽和狀態時停止吸附，然後通入低壓飽和蒸汽中對吸附在活性炭上的甲苯和苯等芳烴進行解吸回收，此循環經過多次吸附－解吸交替過程從而實現對尾氣的淨化處理和回收利用。在常溫常壓下，活性炭的堆積密度約為0.3g/ml左右，若僅依靠活性炭吸附處理現有當量的甲苯氧化尾氣，每3小時就需要對至少7噸的活性炭進行完全再生。由於吸附劑的吸附容量有限、壽命短(設計壽命3年)再生頻繁且蒸汽用量巨大，並且在生產過程中活性炭的吸附能力會逐漸降低，芳烴回收率無法保證。現排放尾氣中苯-甲苯的含量約0.9～1.5g/Nm3，已經不能滿足《大氣汙染物綜合排放標準》（GB16297-1996）的要求。
隨著當前國家環保政策的加強，對大氣汙染的控制越來越嚴格尤其是對於含有微量有機芳烴尾氣的環保控制，因此如何在保持企業持續發展和社會需求的條件下，消除有機廢氣對環境和人體健康的嚴重危害並能有效回收利用這些有機廢氣，實現經濟的可持續發展和環境保護的「雙贏」，已成為當前企業所面臨的嚴峻問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種甲苯氧化尾氣治理的方法，利用吸收劑吸收甲苯氧化尾氣中的苯-甲苯氣體，使排放的甲苯氧化尾氣符合排放標準，同時回收芳烴氣體。本發明的另一個目的是提供一種實現上述方法的甲苯氧化尾氣治理裝置。
本發明的技術方案是：甲苯氧化尾氣治理的方法，含有苯-甲苯的甲苯氧化尾氣進入吸收塔的下部，吸收劑從吸收塔上部進入吸收塔，向下噴淋與甲苯氧化尾氣進行逆流傳質。脫除苯-甲苯的甲苯氧化尾氣從吸收塔頂到吸附器經活性炭吸附後放空。吸收液經吸收塔底到水洗罐水洗，水洗後液相到潷析器進行油水氣分離，氣相到冷凝液潷析器。潷析器分離出的油相到解吸塔解吸，水相到環保裝置處理，氣相到冷凝液潷析器。解吸塔解吸後的液相到吸收劑儲罐4，氣相到冷凝液潷析器。冷凝液潷析器分離出的重相到吸收劑儲罐，輕相到蒸餾塔進行蒸餾。蒸餾後的液相到解吸塔的入口，蒸餾後的氣相到芳烴回收單元回收。
吸收劑為鄰苯二甲酸二丁酯。在吸收過程中少量鄰苯二甲酸二丁酯分解生成的鄰苯二甲酸和正丁醇。吸收塔的操作溫度為10～50℃，操作壓力為0.70~0.90 MPa。解吸塔的操作溫度為80～150℃，操作壓力為0.13～0.15MPa。蒸餾塔的的操作溫度為40～150℃，操作壓力為0.12～0.13MPa MPa。水洗溫度為15～35℃，潷析器的操作溫度為15～35℃，操作壓力為0.04～0.06MPa。冷凝液潷析器的操作溫度為 35～45℃，操作壓力為 0.03~0.10MPa。
本發明甲苯氧化尾氣治理的裝置，包括吸附器和放空系統，吸附器與放空系統連接。裝置設有—吸收塔、解吸塔、水洗罐、潷析器、吸收劑儲罐、冷凝液潷析器和蒸餾塔。吸收塔的下部設有尾氣入口，上部設有吸收劑入口，頂部設有吸收後尾氣出口，底部設有吸收液出口。尾氣入口與甲苯氧化裝置的甲苯氧化尾氣管路連接，吸收尾氣出口通過吸附器連接到放空系統，吸收劑入口與吸收劑儲罐連接，吸收液出口連接到水洗罐入口。水洗罐設有氣相出口、液相出口和水入口，液相出口連接到潷析器，氣相出口連接到冷凝液潷析器，水入口與脫鹽水系統連接。潷析器設有油相出口、水相出和出氣口，油相出口連接到解吸塔，水相出口連接到環保裝置，出氣口連接到冷凝液潷析器。解吸塔的液體出口連接到吸收劑儲罐，氣體出口連接到冷凝液潷析器。冷凝液潷析器的重相出口連接到吸收劑儲罐，輕相出口連接到蒸餾塔。蒸餾塔的氣相出口連接到芳烴回收單元，蒸餾塔的液相出口連接到解吸塔的入口。
吸收塔為兩段填料塔，填料塔中的填料為M250.Y填料。解吸塔為兩段填料塔，下段為解吸塔精餾段，上段為解吸塔提餾段，填料塔中的填料為M250.Y填料。吸附器1為活性炭固定床吸附器。蒸餾塔為填料塔、泡罩塔或篩板塔。
本發明甲苯氧化尾氣治理的方法和裝置採用鄰苯二甲酸丁二酯作為吸收劑對甲苯氧化裝置的排出的含苯-甲苯的尾氣進行吸收處理，回收苯-甲苯。經過吸收苯-甲苯後的貧氣通過活性炭固定床吸附器吸附殘留的少量苯-甲苯，然後經排空系統排放到大氣，實現了甲苯氧化尾氣達標排放，同時回收尾氣中的芳烴，減少資源浪費，有利於降低己內醯胺生產的成本。工業試驗表明在吸收過程中少量吸收劑鄰苯二甲酸二丁酯水解生成鄰苯二甲酸和正丁醇的白色結晶固體，堵塞塔板，吸收塔和蒸餾塔的壓降增大。鄰苯二甲酸與水互溶，通過增設水洗罐和潷析器，水洗除去吸收液中的酸性物質，然後再進行解吸，避免發生鄰苯二甲酸結晶堵塞塔盤，保證甲苯氧化尾氣治理的裝置安全長周期運轉。
附圖說明
圖1為本發明甲苯氧化尾氣治理裝置的流程示意圖；
其中：
1—吸附器、2—吸收塔、3—水洗罐、4—吸收劑儲罐、5—解吸塔、6—潷析器、7—冷凝液潷析器、8—蒸餾塔、9—芳烴液回收單元。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明。本發明保護範圍不限於實施例，本領域技術人員在權利要求限定的範圍內做出任何改動也屬於本發明保護的範圍。
本發明甲苯氧化尾氣治理的裝置如圖1所示，包括吸附器1、吸收塔2、解吸塔5、水洗罐3、潷析器6、吸收劑儲罐4、冷凝液潷析器7、蒸餾塔8和放空系統連接。吸收塔為兩段填料塔，填料塔中的填料為M250.Y填料。解吸塔為兩段填料塔下段為 解吸塔精餾段，上段為解吸塔提餾段。填料塔中的填料為M250.Y填料。吸附器1為活性炭固定床吸附器，蒸餾塔為篩板塔。吸收塔的下部設有尾氣入口，上部設有吸收劑入口，頂部設有吸收後尾氣出口，底部設有吸收液出口。尾氣入口與甲苯氧化裝置的甲苯氧化尾氣管路連接，吸收尾氣出口通過吸附器連接到放空系統，吸收劑入口與吸收劑儲罐連接，吸收液出口連接到水洗罐入口。水洗罐設有氣相出口、液相出口和水入口，液相出口連接到潷析器，氣相出口連接到冷凝液潷析器，水入口與脫鹽水系統連接。潷析器設有油相出口、水相出口和出氣口，油相出口連接到解吸塔，水相出口連接到環保裝置，出氣口連接到冷凝液潷析器。解吸塔的液體出口連接到吸收劑儲罐，氣體出口連接到冷凝液潷析器。冷凝液潷析器的重相出口連接到吸收劑儲罐，輕相出口連接到蒸餾塔。蒸餾塔的氣相出口連接到芳烴回收單元，液相出口連接到解吸塔的入口。
本發明甲苯氧化尾氣治理過程為：甲苯氧化裝置含有苯-甲苯的甲苯氧化尾氣從下部進入吸收塔2，吸收劑鄰苯二甲酸二丁酯從吸收塔上部進入吸收塔。吸收劑向下噴淋與向上流動的甲苯氧化尾氣逆流接觸進行傳質。脫除苯-甲苯的甲苯氧化尾氣從吸收塔頂離開吸收塔，到吸附器1經活性炭吸附後到放空系統放空。吸收液經吸收塔底出口到水洗罐3進行水洗，水洗後液相到潷析器6進行油水氣分離。分離出的氣相到冷凝液潷析器7，分離出的油相到解吸塔5解吸，含有鄰苯二甲酸的水相到環保裝置進行處理，氣相到冷凝液潷析器。解吸塔解吸後的苯二甲酸二丁酯液相到吸收劑儲罐4儲存，氣相到冷凝液潷析器；冷凝液潷析器7分離出的重相到吸收劑儲罐，輕相到蒸餾塔8進行蒸餾。蒸餾後的液相經解吸塔的入口回到解吸塔，蒸餾後的氣相到芳烴回收單元9回收芳烴。吸附器為雙固定床操作，兩個活性炭固定吸附床交替進行吸附和解析過程。第一固定床進行吸附時，第二個固定床進行再生，再生過程包括汽提、乾燥、冷卻、備用四個步驟組成。甲苯氧化尾氣治理過程主要設備的操作參數見表1。
表1.甲苯氧化尾氣治理工藝參數
工業試驗表明吸收劑鄰苯二甲酸二丁酯吸收尾氣中芳烴的可行，在液氣比為0.02～0.04mol/mol時，吸收率大於99.0％（wt），回收芳烴的含量平均大於95.0％（wt）。處理後的尾氣指標為苯：0.0061g/m3，甲苯：0.00003 g/m3，符合排放標準要求。採用吸收-解吸系統與吸附-解吸系統聯用後，尾氣可實現完全穩定排放。通過加設水洗罐和潷析器，分離了吸收液中鄰苯二甲酸，有效防止酸性結晶物堵塞塔盤和床層，實現裝置長周期穩定運行。