一種含多元醇揮發性有機廢氣中醇類的淨化與回收的設備的製作方法
2023-10-21 06:35:12 1
本實用新型屬於煤化工、石油化工及精細化工領域，涉及一種含多元醇揮發性有機廢氣中醇類的淨化與回收的設備，該設備主要用於含多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)中醇類淨化與回收，特別是用於長沸程的多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)或長沸程的多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)與不與酸反應的極性有機廢氣(醛、酮等)組成的混合廢氣中醇類淨化與回收。
背景技術：
近些年，隨著國內經濟的發展，各種化工產品的需求日益增長，越來越多的化工企業隨之建立起來。隨著新企業的建立、老企業的發展、以及人們對生活要求的日益提高，企業的環保問題變得日漸突出。
目前傳統揮發性有機廢氣(VOC)的處理方法主要有：熱破壞法，目前傳統的燃燒或催化燃燒技術逐漸被蓄熱式燃燒(RTO)及蓄熱式催化燃燒(RCO)技術取代。但是受到廢氣濃度及廢氣中雜質的影響，直接燃燒法的應用受到限制，近些年開始流行的蓄熱式燃燒技術(RTO)及蓄熱式催化燃燒技術(RCO)，工作溫度高，設備的一次投資較大，成本較高，當處理高通量氣體時設備需增加，會增加設備投資。吸附法，當廢氣中有膠粒或其他雜質是，吸附劑易中毒，且吸附法主要用於低濃度，高通量的VOC處理。吸收法，根據吸收劑處理汙染物的方法分為化學吸收和物理吸收，吸收法的優點是吸收劑能重複利用，汙染物能得到綜合利用。除了以上幾種處理方法，隨著技術的發展近些年，低溫等離子體技術，生物處理技術不斷發展，使用範圍不斷拓寬。
隨著近些年煤制氣，煤制油在國內的發展，在制氣及制油工藝中都有中間產品甲醇的合成工藝，合成氣制甲醇工藝過程中會有副反應發生產生大量副產物，在生產及精製過程中會產生大量的含有多元醇(C1～C10醇類)的有機廢氣，傳統工藝大多將此廢氣直接放空或者進入火炬管網焚燒，直接放空會造成大氣的汙染，而進入火炬管網的放空氣，比較容易達到爆炸極限而產生爆炸危險。同時，放空及焚燒造成大量產品的浪費。在精細化工中也常使用醇類、醛類或酮類作為溶劑，上述溶劑揮發到大氣中易造成揮發性有機廢氣(VOC)的汙染。目前，傳統的有機廢氣(VOC)的淨化主要採用蓄熱式焚燒爐(RTO)或者吸附工藝，雖然RTO爐能有效的處理廢氣中的有機廢氣(VOC)，但是設備的一次投資費用較高，而且為了保證陶瓷蓄熱體能穩定的蓄熱則需要上遊有穩定連續的廢氣。同時在焚燒前還需注意廢氣內各物質的爆炸極限，如果廢氣中有物質在爆炸極限範圍內，必須使用大量空氣稀釋廢氣，降低廢氣的爆炸極限，無疑這將增大廢氣處理設備尺寸，增加了廢氣處理的成本。同時大量有用物質被燃燒造成資源浪費。而採用吸附工藝每年會產生大量的固體廢物，造成廢氣處理的二次汙染。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種含多元醇揮發性有機廢氣中醇類的淨化與回收的設備，基於該設備開發了一種新的處理方法，用於含多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)中醇類淨化與回收，該設備投資小、能耗低、無汙染、低排放，通過回收廢氣中的多元醇提高整個工藝的附加值，提高經濟效益。
本實用新型的目的通過以下技術方案實現：
一種含多元醇揮發性有機廢氣中醇類的淨化與回收的設備，包括脫醇塔1、洗滌塔2、兩相分離罐5、水解精餾塔6、醇精餾塔7、醇精餾塔再沸器8；所述的脫醇塔1下部設有側進的廢氣進口，脫醇塔1頂部設有出氣口，脫醇塔1上部設有酸吸收劑進口，脫醇塔1底部設有排液口；所述的脫醇塔1經頂部出氣口與所述的洗滌塔2的進氣口連接，洗滌塔2頂部設有排氣口，進入洗滌塔2洗滌後尾氣經排氣口直接排放；所述的脫醇塔1底部排液口經排液管路與所述的兩相分離罐5的進液口連接，兩相分離罐5的重組份出口與脫醇塔1的酸吸收劑進口連接，將兩相分離罐5下層的含酸溶液返回脫醇塔1作為酸吸收劑再次與原料廢氣反應，兩相分離罐5的輕組份出口與水解精餾塔6的進液口連接，將兩相分離罐5上層的酯送入水解精餾塔6；所述的水解精餾塔6底部出料口與脫醇塔1的酸吸收劑進口連接將重組分與兩相分離罐5排出的含酸相物料混合後返回脫醇塔1再次使用，水解精餾塔6頂部排放口與醇精餾塔7進料口連接將含有醇和水的輕組分送入醇精餾塔7，所述的醇精餾塔7設有再沸器8將塔底液體部分汽化後送回醇精餾塔7。
優選的，在所述的脫醇塔1內設有3A分子篩層，3A分子篩層採用流化床或者固定床形式。
優選的，在所述的脫醇塔1排液管路上設有脫醇塔循環泵4。
優選的，所述的脫醇塔1底部排液管路上設有支路使脫醇塔1排液口與上部酸吸收劑進口連接，將酸吸收液泵入脫醇塔1循環利用。
所述的洗滌塔2為水洗塔或鹼洗塔。
所述的洗滌塔2上部設有進液口用於輸入洗滌液，洗滌塔2底部設有出液口，出液口與廢水排放管路連接用於排出洗滌廢液。在所述的廢水排放管路上設有洗滌循環泵3。
優選的，在所述的洗滌塔2的廢水排放管路設有支路使洗滌塔2出液口與上部進液口連接，將洗滌液泵入洗滌塔2循環利用。
基於本實用新型設備的含多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)中醇類淨化與回收方法，如果廢氣中只含有多元醇(C1～C10醇類，具體為甲醇、乙醇、乙二醇等一元、二元及多元醇)與空氣(含有氧氣、氮氣)，步驟如下：
步驟(1)、吸收脫醇，原料廢氣通入脫醇塔1，在常壓，溫度80～150℃下，原料廢氣自下向上流動，酸吸收劑自上向下流動與原料廢氣逆流接觸，酸吸收劑中有效酸與醇在3A分子篩催化劑作用下反應生成酯，該反應是一個可逆反應，通過使原料酸吸收劑過量，使反應向正方向移動，提高醇反應量，一方面酸性催化條件酯化反應速度快，另外一方面分子篩可以吸附反應生成的水，使得平衡正向發生，加快吸收反應速度和收率，以此達到淨化廢氣的目的；其中，酸吸收劑為硫酸與磷酸或硼酸中的一種或兩種的混合。
步驟(2)、從脫醇塔1塔頂排出的廢氣通入洗滌塔2，水洗洗去廢氣中殘留的揮發性醇，尾氣可直接排放；
步驟(3)、從脫醇塔1塔底排出含有酯和酸的液體，酯與酸不互溶，在兩相分離罐5中靜置後兩相分開，下層重組份為含酸溶液，經過處理後作為酸吸收劑返回脫醇塔1再次與原料廢氣反應；兩相分離後的酯為上層輕組分，進入水解精餾塔6，在高溫環境下，水解生成醇、水和酸，醇和水沸點低是輕組分，在水解精餾塔6內不斷上升，從塔頂排出進入醇精餾塔7，塔釜重組份為高沸酸，經處理可返回脫醇塔1作為酸吸收劑重複使用；
步驟(4)、水解精餾塔6頂排出的輕組分進入醇精餾塔7，根據醇的沸點不同，將醇分離出來。
如果廢氣為多元醇(C1～C10醇類)揮發性有機廢氣(VOC)與不與酸反應的極性有機廢氣(醛、酮、烴類等，具體如甲醛、乙醛、丙酮等)組成的混合廢氣，
步驟(1)、步驟(3)、步驟(5)與只含有多元醇與空氣的廢氣相同。
只是在步驟(2)中，從脫醇塔1塔頂排出的廢氣進入洗滌塔2，用鹼溶液吸收醛、酮，處理完成的廢氣可安全排放。
上述方法基於的原理：有機廢氣中含有的一元、二元及多元醇，在催化劑濃硫酸的作用下與磷酸或/和硼酸反應生成酯，由於這是一個可逆反應，為保證最大限度的除去尾氣中的醇，需要保證吸收反應中酸過量。而在水解精餾塔6中酯水解，酯水解是酯化的逆反應，需要不斷移走水解出來的醇，保證反應不斷向左移動，酯水解反應在水解精餾塔6塔釜內進行，水解的同時通過加熱，作為輕組分的醇及水不斷揮發從塔頂排出，反應不斷進行。水解精餾塔6塔頂排出混合醇與水經醇精餾塔7精餾得到不同的醇。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果：
本實用新型設備投資小、能耗低。採用本設備實現含多元醇揮發性有機廢氣中醇類淨化與回收或多元醇揮發性有機廢氣與不與酸反應的極性有機廢氣組成的混合廢氣中醇類淨化與回收，流程短，沒有高溫設備，淨化效率高，可連續化或半連續化處理，回收廢氣中的多元醇，實現無汙染、低排放，既解決了汙染問題，同時提高整個工藝的附加值，提高經濟效益。
附圖說明
圖1為本實用新型設備的結構示意圖；
圖1中，1—脫醇塔；2—洗滌塔；3—洗滌循環泵；4—脫醇塔循環泵；5—兩相分離罐；6—水解精餾塔；7—醇精餾塔；8—再沸器。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步的說明。
如圖1所示，一種含多元醇揮發性有機廢氣中醇類的淨化與回收的設備，包括脫醇塔1、洗滌塔2、兩相分離罐5、水解精餾塔6、醇精餾塔7、醇精餾塔再沸器8；所述的脫醇塔1下部設有側進的廢氣進口，脫醇塔1頂部設有出氣口，脫醇塔1上部設有酸吸收劑進口，脫醇塔1底部設有排液口；所述的脫醇塔1頂部出氣口與所述的洗滌塔2的進氣口連接，洗滌塔2頂部設有排氣口，進入洗滌塔2洗滌後尾氣經排氣口直接排放；所述的脫醇塔1底部排液口經排液管路與所述的兩相分離罐5的進液口連接，在脫醇塔1排液管路上設有脫醇塔循環泵4，兩相分離罐5的重組份出口與脫醇塔1的酸吸收劑進口連接，兩相分離罐5的輕組份出口與水解精餾塔6的進液口連接；所述的水解精餾塔6底部出料口與脫醇塔1的酸吸收劑進口連接將重組分與兩相分離罐5排出的含酸相物料混合後返回脫醇塔1再次使用，水解精餾塔6頂部排放口與醇精餾塔7進料口連接將含有醇和水的輕組分送入醇精餾塔7，所述的醇精餾塔7設有再沸器8，根據醇的沸點不同，將醇分離出來。
在所述的脫醇塔1內設有3A分子篩層，3A分子篩層採用流化床或者固定床形式。
所述的脫醇塔1底部排液管路上設有支路使脫醇塔1排液口與上部酸吸收劑進口連接，將酸吸收液泵入脫醇塔1循環利用。
所述的洗滌塔2為水洗塔或鹼洗塔。
所述的洗滌塔2上部設有進液口用於輸入洗滌液，洗滌塔2底部設有出液口，出液口與廢水排放管路連接用於排出洗滌廢液。在所述的廢水排放管上設有洗滌循環泵3。在所述的洗滌塔2的廢水排放管路設有支路使洗滌塔2出液口與上部進液口連接，將洗滌液泵入洗滌塔2循環利用。
基於本實施例設備的含多元醇揮發性有機廢氣中醇類淨化與回收方法，如果廢氣中只含有多元醇(C1～C10醇類，具體為甲醇、乙醇、乙二醇等一元、二元及多元醇)與空氣(含有氧氣、氮氣)，洗滌塔2為水洗塔，步驟如下：
步驟(1)、吸收脫醇，原料廢氣通入脫醇塔1，在常壓，溫度80～150℃下，原料廢氣自下向上流動，酸吸收劑自上向下流動與原料廢氣逆流接觸，酸吸收劑中有效酸與醇在3A分子篩催化劑作用下反應生成酯；其中，酸吸收劑為硫酸與磷酸或硼酸中的一種或兩種的混合；
步驟(2)、從脫醇塔1塔頂排出的廢氣通入水洗塔2，水洗洗去廢氣中殘留的揮發性醇，尾氣可直接排放；
步驟(3)、從脫醇塔1塔底排出含有酯和酸的液體，酯與酸不互溶，在兩相分離罐5中靜置後兩相分開，酸溶液經過處理後作為酸吸收劑返回脫醇塔1再次與原料廢氣反應；兩相分離後的酯進入水解精餾塔6，在高溫環境下，水解生成醇、水和酸，醇和水沸點低是輕組分，在水解精餾塔6內不斷上升，從塔頂排出進入醇精餾塔7，塔釜重組份為高沸酸，經處理可返回脫醇塔1作為酸吸收劑重複使用；
步驟(4)、水解精餾塔6頂排出的輕組分進入醇精餾塔7，根據醇的沸點不同，將醇分離出來。
如果廢氣為多元醇揮發性有機廢氣與不與酸反應的極性有機廢氣(醛、酮、烴類等，具體如甲醛、乙醛、丙酮等)組成的混合廢氣，洗滌塔2為鹼洗塔，步驟如下：
步驟(1)、吸收脫醇，原料廢氣通入脫醇塔1，在常壓，溫度80～150℃下，原料廢氣自下向上流動，酸吸收劑自上向下流動與原料廢氣逆流接觸，酸吸收劑中有效酸與醇在3A分子篩催化劑作用下反應生成酯；其中，酸吸收劑為硫酸與磷酸或硼酸中的一種或兩種的混合；
步驟(2)，從脫醇塔1塔頂排出的廢氣進入鹼洗塔2，用鹼溶液吸收醛、酮，處理完成的廢氣可安全排放；
步驟(3)、從脫醇塔1塔底排出含有酯和酸的液體，酯與酸不互溶，在兩相分離罐5中靜置後兩相分開，酸溶液經過處理後作為酸吸收劑返回脫醇塔1再次與原料廢氣反應；兩相分離後的酯進入水解精餾塔6，在高溫環境下，水解生成醇、水和酸，醇和水沸點低是輕組分，在水解精餾塔6內不斷上升，從塔頂排出進入醇精餾塔7，塔釜重組份為高沸酸，經處理可返回脫醇塔1作為酸吸收劑重複使用；
步驟(4)、水解精餾塔6頂排出的輕組分進入醇精餾塔7，根據醇的沸點不同，將醇分離出來。