聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工藝的製作方法
2023-12-12 16:54:32 1
專利名稱：聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及PTA法聚酯生產工藝，尤其涉及酯化階段使用的工藝塔 的氣相混合物的冷卻及分離，屬於化工生產技術領域。
背景技術：
PTA法生產聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡稱聚酯，PET)，是通過純 度較高的精對苯二甲酸(PTA)與乙二醇(EG)進行連續酯化和縮聚反 應，得到聚酯產品(包括熔體或切片)。這些反應在串聯的多個反應 釜中進行，先在正壓下進行酯化反應，所得酯化物在負壓下進一步進行 縮聚反應，當聚合度達到一定程度、產品符合指定的特性粘度時，反應 即告完成。
由於酯化階段產生大量的水，工業裝置通常設置一隻包含16-18塊 塔板的酯化工藝塔，作用是將從酯化反應釜蒸發出來的水和乙二醇引入 其中進行分離。工藝塔塔底操作溫度約175。C 185。C，組分主要是乙二 醇，含少量的水，返回配料槽或酯化反應釜循環使用；塔頂蒸汽溫度約 100。C 103。C，經塔頂冷卻器冷凝，冷卻器一般有兩級，第一級用90。C 熱水將工藝蒸汽冷卻並回收熱能，第二級用循環冷卻水將尾氣繼續冷 卻。冷凝液進入回流罐， 一部分作為塔頂回流液，另一部分作為塔頂廢 水排出，廢水中含少量(0.1%-0.4%)的乙二醇，並含有副產物乙醛等 有機廢氣(0.1%-1.1%)。塔頂排出的廢水經冷卻後去廢水處理裝置，或 去一個獨立的汽提塔進行乙醛分離，分離後的廢水直接排到廢水處理系 統。
中國專利200610155056.X "從聚酯廢水中回收乙二醇和乙醛的方法"提出，聚酯工藝廢水中含有2-甲基-l,3-二氧戊環、乙醛等有機廢氣，
可將該廢水送入一個用水蒸汽加熱的汽提塔，塔內裝填亂堆金屬填料， 將廢水中的有機廢氣從塔頂分離出來，分離出的有機物廢氣進行回收或
燃燒，以減少廢水處理的COD排放量。
在現有聚酯技術中， 一般採用獨立的汽提塔對聚酯廢水進行有機廢 氣的分離。如《聚酯工業》第21巻第2期2008.3公開發表的"聚酯生 產廢水廢氣的工藝處理" 一文中介紹的廢水汽提工藝，是將聚酯工藝塔 的塔頂廢水採出部分送到汽提塔，汽提塔底部通入0.3MPa的水蒸汽進 行加熱，控制溫度約為105。C，汽提塔頂部氣相排出的含有乙醛等有機 廢氣和水的混合氣送到熱媒爐進行燃燒，處理後的廢水直接送到廢水處 理系統作進一步處理。
上述技術的缺點是，需要將聚酯工藝塔的廢水輸送到距離聚酯裝置 較遠的熱媒加熱爐附近，以採用水蒸汽進行加熱，"汽提"過程中廢氣 中的水含量較大，能量消耗相對偏高，而且，這種"汽提"過程對工藝 塔分離水和乙二醇的效率無貢獻。
發明內容
本發明的目的是提供一種聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離新工藝，通過將汽提塔與工藝塔的塔頂冷凝器及回流罐的有機整合， 在線分離廢水中含有的乙醛等有機廢氣，提高工藝塔對水和乙二醇的分 離效率，降低最終排出的廢水的COD含量。
為實現本發明的目的，聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工
藝，其特徵在於所述氣相混合物首先進入冷凝器冷卻，以廢水為主要
成分的冷凝液全部進入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空氣，對塔頂回流的 高溫廢水進行冷卻，並將廢水中的易揮發的有機物(包含乙醛和乙二醇)
分離到氣相，從塔頂排出；同時，採用壓縮空氣噴射泵或水蒸汽噴射泵， 將聚酯裝置低壓尾氣抽到汽提塔的塔頂氣相管線中，排出富含空氣的尾氣，將原尾氣中的乙醛濃度稀釋到安全濃度範圍後排送到氣液分離器進 行氣液分離，液體回流到汽提塔，尾氣送聚酯裝置的加熱爐燃燒。
進一步地，上述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工藝，
其中，汽提塔的底部溫度控制在50。C 100。C，優選55。C 95。C;塔頂 的溫度控制在40。C 90。C，優選60。C 80。C;所述氣液分離器內部設 置有除霧網，以消除霧沫夾帶。
更進一步地，上述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工 藝，其中，用壓縮空氣或水蒸汽作動力的噴射泵，將聚酯裝置低壓尾氣 管線的壓力控制在100KPa以下，噴射泵出口直接與汽提塔塔頂氣相管 線連接，從而使聚酯低壓尾氣順暢地抽入塔系統，汽提塔的塔頂壓力控 制在0-200KPa，如果壓力高，或熱媒加熱爐廢氣焚燒系統故障，可通過 汽提塔塔頂設置的放空閥臨時放空。
本發明提出一種更有效地從聚酯廢水中分離乙醛等有機物的工藝 方法。該工藝在不改變聚酯工藝塔原有操作功能的前提下，將聚酯裝置 中分離水和乙二醇的酯化工藝塔系統，與分離工藝塔塔頂廢水中的乙醛 等有機物的汽提塔系統組合起來。汽提塔既有分離乙醛等有機物的功 能，同時也是聚酯酯化工藝塔的塔頂冷卻器，並且汽提塔的底部塔釜可 作為工藝塔的回流罐。由此，汽提塔與工藝塔的塔頂冷凝器及回流罐組 合為一體，形成可完成工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻、回流、採出以及
分離廢水中乙醛等有機物廢氣的多功能工藝設備，起到在線分離廢水中 含有的乙醛等有機廢氣，提高工藝塔對水和乙二醇的分離效率，降低最 終排出的廢水的COD含量等技術效果。
圖1是本發明工藝流程示意圖。
具體實施例方式
本發明是一種與聚酯工藝塔緊密結合的從廢水中直接分離聚酯副產的乙醛等有機物廢氣的新工藝。其特點是將聚酯工藝塔的塔頂氣相混 合物進行冷卻，冷凝液全部引進汽提塔，進行乙醛等易揮發性的有機物 的汽提分離。汽提塔與工藝塔的塔頂冷凝器及回流罐組合為一體， 一臺 設備進行多個不同的工藝操作用 一 臺鼓風機將空氣送入汽提塔塔底， 用於汽提廢水中的乙醛廢氣，用壓縮空氣作為噴射泵的動力，抽吸聚酯 裝置的真空系統氣相管排出的尾氣，排放到汽提塔系統，形成可完成工 藝塔頂冷凝液的冷卻、回流、採出以及分離廢水中乙醛等有機物廢氣的 多功能工藝設備。
本發明提出的工藝流程如圖1所示，圖中編號為設備編號。設備6 為聚酯裝置酯化工藝塔，其塔頂含少量乙二醇和乙醛等有機廢氣的水蒸
汽首先進入第一冷凝器7，冷卻為約100°C的冷凝液，然後送至汽提塔 1的底部，而第一冷凝器7處理後的不凝氣體，直接送到汽提塔l的氣 相。汽提塔l的底部設有進冷卻風的管線，用風機2將空氣鼓送到汽提 塔1的內部，利用常溫的空氣直接將塔內100°C的熱水冷卻。汽提塔1 內部安裝至少一段約3-6米高的塔內件，塔內件可選擇填料或分離塔板。 在汽提塔l內部未冷凝的蒸氣向塔頂上升，在塔底設回流泵3，將已冷 卻的釜液，溫度約50-90。C， 一部分作為聚酯酯化工藝塔6的回流液， 按一定的比例送到工藝塔6，另一部分作為廢水汽提塔l的頂部回流， 送到該塔頂部進行回流，以便提高塔的分離效果。汽提塔1塔釜多餘的 廢水在控制塔釜液位的情況下，經控制閥排出到廢水處理裝置。汽提塔 1頂部氣相物被排送到氣液分離器4，分離器4帶有除霧網，以便分離 夾帶的液體和霧沫，分離後的液體回流到汽提塔1，氣液分離器4氣相 出口溫度約50-80°C，氣體中大約95%為空氣，乙醛等有機物的含量小 於3% 4%，可直接送到後道處理工序，後處理工序可以是熱媒爐燃燒， 也可以是進一步處理回收乙醛和乙二醇。
根據本發明技術方案，汽提塔中用風機將空氣鼓入塔內時，其作用有四個 一是分離乙醛等易揮發性的有機物；二是用常溫的空氣送入塔 內將進入汽提塔的工藝冷凝水進一步冷卻；三是稀釋汽提塔頂氣相的乙 醛等易揮發性的有機物的濃度，使其濃度保持在安全的濃度範圍(一般 控制濃度小於4%);四是將含有乙醛和空氣的混合尾氣升溫預熱，以便 送熱煤爐燃燒，節約燃料。
汽提塔的底部溫度控制在50。C 100。C，優化溫度控制在55°C 95。C，塔頂的溫度控制在40。C 90。C,優化溫度控制在60。C 80。C。 用壓縮空氣或水蒸汽作動力的噴射泵5，將聚酯低壓尾氣管線的壓力控 制在100KPa以下，從而使聚酯低壓尾氣順暢地抽入塔系統，噴射泵5 的出口直接與汽提塔頂氣相管線相連接。汽提塔分離出的廢氣正常送到 聚酯裝置的熱媒加熱爐焚燒，塔頂壓力控制在約0-200KPa，如果壓力高， 或熱媒加熱爐廢氣焚燒系統故障，可通過塔頂放空閥放空。
採用本發明技術方案，可以提高聚酯工藝塔對水和乙二醇的分離效 率，將聚酯工藝塔塔頂廢水中的乙二醇含量降低50%-83%。改進之前， 塔頂廢水的乙二醇含量為0.3%左右，採用汽提塔與聚酯工藝塔組合的流 程，塔頂廢水中乙二醇含量能夠降低到0.05%-0.15%，大大降低了最終 排出的廢水的COD含量；同時，通過尾氣燃燒，每生產1噸PET可以 節約燃油0.63到1.24公斤，對於大規模聚酯裝置來說，效益相當可觀， 適用於新裝置的建設和老裝置的改造。
權利要求
1.聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離工藝，其特徵在於所述氣相混合物首先進入冷凝器冷卻，以廢水為主要成分的冷凝液全部進入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空氣，對塔頂回流的高溫廢水進行冷卻，並將廢水中易揮發的有機物分離到氣相，從塔頂排出；同時，採用壓縮空氣噴射泵或水蒸汽噴射泵，將聚酯裝置低壓尾氣抽到汽提塔的塔頂氣相管線中，排出富含空氣的尾氣，將原尾氣中的乙醛濃度稀釋到安全濃度範圍後排送到氣液分離器進行氣液分離，液體回流到汽提塔，尾氣送聚酯裝置的加熱爐燃燒。
2. 根據權利要求1所述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離工藝，其特徵在於汽提塔的底部溫度控制在50。C 100。C，塔頂的 溫度控制在40。C 90。C。
3. 根據權利要求2所述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離工藝，其特徵在於汽提塔的底部溫度控制在55。C 95。C，塔頂的溫 度控制在60。C 80。C。
4. 根據權利要求1所述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離工藝，其特徵在於用壓縮空氣或水蒸汽作動力的噴射泵，將聚酯裝 置低壓尾氣管線的壓力控制在100KPa以下，噴射泵出口直接與汽提塔 塔頂氣相管線連接，從而使聚酯低壓尾氣順暢地抽入塔系統，汽提塔的 塔頂壓力控制在0-200KPa，如果壓力高，或熱媒加熱爐廢氣焚燒系統故 障，通過汽提塔塔頂設置的放空閥臨時放空。
5. 根據權利要求1所述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離工藝，其特徵在於所述氣液分離器內部設置有除霧網。
6. 根據權利要求1所述的聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分 離工藝，其特徵在於所述易揮發的有機物包含乙醛和乙二醇。
全文摘要
本發明提出一種聚酯工藝塔塔頂氣相混合物的冷卻及分離新工藝。所述氣相混合物首先進入冷凝器冷卻，以廢水為主要成分的冷凝液全部進入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空氣，對塔頂回流的高溫廢水進行冷卻，並將廢水中的易揮發的有機物分離到氣相，從塔頂排出；同時，採用壓縮空氣噴射泵或水蒸汽噴射泵，將聚酯裝置低壓尾氣抽到汽提塔的塔頂氣相管線中，排出富含空氣的尾氣，將原尾氣中的乙醛濃度稀釋到安全濃度範圍後排送到氣液分離器進行氣液分離，液體回流到汽提塔，尾氣送聚酯裝置的加熱爐燃燒。該工藝可起到在線分離廢水中含有的乙醛等有機廢氣，提高工藝塔對水和乙二醇的分離效率，降低最終排出廢水的COD含量等技術效果。
文檔編號C02F1/04GK101575122SQ20091002701
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者姜興國, 朱雪靈, 石慶華 申請人:中國石化儀徵化纖股份有限公司