精对苯二甲酸生产装置废气的净化方法

专利名称：：精对苯二甲酸生产装置废气的净化方法
技术领域：
：本发明涉及一种废气的净化方法，特别是来自精对苯二甲酸装置生产过程中排放废气的净化方法。
背景技术：
：精对苯二甲酸(PTA)是一种重要的化工原料。在精对苯二甲酸的生产过程中，产生的废气包括两部分一部分是在氧化阶段产生的含苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、溴甲垸、二溴乙烷的氧化废气，另一部分是排气系统排放的废气。早期建设的大多数精对苯二甲酸生产装置，其废气大都没有经过有效的处理而直排大气，对大气环境造成了很大污染。随着国家环保法规的日益严格，这些装置产生的废气需要有效处理才能达到环保法规的要求。CN96195949.5介绍了一种含精对苯二甲酸尾气在内的废气处理方法。它包括使废气在高压下进行催化燃烧，并将处理过的气体送入能量回收系统，其特征为废气流中含有原始溴化物或催化燃烧时可转变成气态溴化物的化合物，或在液相中对能量回收系统的制造材料有腐蚀性作用的化合物；含上述原始溴化物的废气经催化燃烧；经处理后的含后续产生的气态溴化物的气体进入能量回收系统；控制压力和温度条件，以防止上述各种溴化物在通过能量回收系统时发生冷凝，以及通过能量回收系统后，上述后续溴化物从处理过的气体中去除。这种方法是一种高压处理技术，在尾气进膨胀机之前进行处理，与生产装置的结合较紧密，比较适合新建的精对苯二甲酸装置，废气催化燃烧处理装置与生产装置同时设计、同时建造、同时投用。但对于已有精对苯二甲酸装置来说，其尾气的处理如果直接采用这种技术，经催化燃烧处理后的气体去生产装置的尾气膨胀机回收能量，无法满足尾气膨胀机的进气要求；而尾气膨胀机又直接和生产装置紧密相连，且价格昂贵，如果更换适应的尾气膨胀机，势必造成资源的巨大浪费，同时又提高了尾气处理费用。因此，对现有的精对苯二甲酸装置废气处理来说，CN96195949.5所述的方法并不适合。JP-A-559517也介绍了一种处理精对苯二甲酸尾气的高压催化燃烧处理方法，主要是利用催化燃烧技术对尾气进行处理后，处理后气体经能量回收后排放。除了它未考虑HBr、B&的处理外，其处理流程与CN96195949.5所述流程基本一致。这种技术同样不适合现有生产装置的尾气处理。并且，专利CN96195949.5和专利JP-A-559517均只是处理了高压的的氧化尾气，不能同时处理排气系统排放的低压废气。早期建设的大多数精对苯二甲酸生产装置，其废气大都没有经过有效处理而直排大气。一般采用吸附塔的处理方式为，使用两个吸附塔切换操作，吸附塔再生气仍直接排放，污染物排放总量并没有减少。吸附塔处理后的废气有一部分用于装置高压风送系统，其余废气经尾气膨胀机回收能量。尾气膨胀机之后的废气有3个去向一部分用于装置中压风送系统；一部分用于吸附塔的再生，产生的再生废气通过排气筒排放；其余大部分废气通过排气筒排放。对这种含苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、溴甲烷、二溴乙垸的有机废气，催化燃烧无疑是一种最合适的处理方法，它具有操作温度低、装置规模小、无二次污染的优点。但是，CN96195949.5和JP-A-559517介绍的处理方法，均是取代吸附塔，建立高压催化燃烧处理装置用于处理高压的氧化尾气，同时配套使用高温尾气膨胀机。这两种技术对于新建的精对苯二甲酸装置来说，是可以实现的。但对于未采取有效废气治理措施的现有精对苯二甲酸装置来说，由于配套的尾气膨胀机为常温尾气膨胀机，该膨胀机不能适应尾气催化燃烧后的苛刻条件，因此，不仅在技术和工程上存在难度，而且也影响到精对苯二甲酸装置的正常生产；如果重新配套尾气膨胀机，则使处理装置的成本大大增加。
发明内容针对现有技术的不足，本发明提供了一种精对苯二甲酸生产装置尾气的处理方法，本发明方法具有工艺简单、设备投资低、对原来生产系统和能量回收系统影响小的优点，适宜于现有精对苯二甲酸生产装置尾气的处理。本发明经过对现有精对苯二甲酸生产装置各股废气进行分析，氧化尾气经吸附塔处理之后，排放气符合排放标准。但该系统中，为了保持生产装置的稳定操作，氧化尾气在吸附塔前需要部分直接排放，该直接排放气不符合排放标准。该系统中吸附塔的再生过程采用持续再生，在一个吸附塔吸附操作时，另一个吸附塔持续再生，再生尾气直接排放，这就决定了再生尾气在再生初期浓度高，远超过排放标准。但由于是持续再生，因此在再生后期排放的再生尾气则符合排放标准。另外，在精对苯二甲酸生产装置中，还存在排气系统排放废气，该废气流量及浓度变相对稳定。因此，最适合、最经济的方法就是仅对这三股废气进行处理。这三股废气中，吸附塔之前的直排气和排气系统排放废气基本稳定(在后面的叙述中合称为稳定废气)；而再生废气浓度是波动的，其非甲烷总烃浓度从几十mg/m3到几万mg/m3不等，而且由于两个吸附塔切操作操作过程中，一个塔吸附操作时，另一个塔一直保持再生状态，这就决定了在再生一段时间后，再生尾气中污染物浓度已低至满足排放标准。因此，对再生尾气进行催化燃烧处理时稳定性、能耗等问题提出了更高的要求。本发明废气净化方法包括如下内容将精对苯二甲酸装置氧化尾气的直排废气和排气系统排放废气合为稳定废气，稳定废气与氧化尾气吸附塔再牛尾气进行协同催化燃烧处理，协同催化燃烧处理具体过程为稳定废气作为催化燃烧装置的基本处理对象，连续稳定地进入催化燃烧处理装置，维持催化燃烧装置连续操作；吸附塔再生尾气浓度超过控制指标时，进入上述催化燃烧处理装置，吸附塔再生尾气浓度低于控制指标时，直接排放。本发明废气净化方法中，吸附塔再生尾气浓度控制指标一般根据环保法规确定，由于直接排放时是与催化燃烧处理后的尾气混合排放，因此可以控制再生尾气浓度低于100-300mg/m3时直接排放。木发明废气净化方法中，催化燃烧装置采用本领域常规技术即可，一般催化燃烧反应器入口温度为200400。C，空速为5000100000h"。进入催化燃烧反应器入口气体中有机物浓度控制1000-10000mg/m3。当进入催化燃烧反应器入口气体有机物浓度较低时，补充适量燃料；当进入催化燃烧反应器入口气体有机物浓度较高时，补充适量空气。本发明方法对精对苯二甲酸生产置多股废气进行了分析，结合原生产装置的特点，确定了适宜的废气处理方案，获得了如下具体技术效果。1、对原生产装置不需改动，对正常生产不产生任何影响。2、增加的设备较少，仅需增加一套催化燃烧装置及相关的控制设施即可，并且，废气装置为常压操作，设备投资和操作费用均大大降低。不需对原系统中昂贵的膨胀机等设备进行变动。3、利用精对苯二甲酸生产装置多股废气的各自特点，实现废气处理装置的正常操作。将多股废气中较稳定的废气作为催化燃烧处理技术的基本处理对象，可以保持催化处理装置的稳定正常操作，避免了因再生废气不稳定而造成的装置时开时停的问题。4、针对精对苯二甲酸生产装置吸附塔的持续再生特点，在再生废气符合控制指标时直接排放，避免了低浓度再生废气进入催化燃烧装置需要补充大量燃料的问题，降低了操作费用。再生废气直接排放后，由于仍有稳定废气进入催化燃烧反应器，可以维持催化燃烧装置的正常操作，并不需要将该装置停工，保证了装置的长周期稳定操作。5、稳定废气与浓度不稳定的再生废气混合可以达到废气混合浓度均化的效果，提高了催化燃烧处理装置操作稳定性。图1为现有精对苯二甲酸生产装置各种废气走向流程框图。图2为本发明废气处理方法一种的典型流程。图3为精对苯二甲酸装置的原来尾气处理流程图，其中方框位置本发明废处理技术的接入位置。具体实施方式本发明废气处理方案综合考虑了精对苯二甲酸生产装置产生的多股废气，采用以稳定废气为催化燃烧基本处理对象，同时将浓度不稳定的吸附装置再生废气在不同条件下适时引入催化燃烧处理装置，一方面可以将废气充分净化处理，另一方面可以维持催化燃烧装置稳定操作，同时减少补充燃料，降低操作成本。本发明的废气处理流程见附图2。三股待处理废气在缓冲罐内混合，进入换热器，与反应器出口净化气进行热交换，然后进入混合罐中，通过添加辅助燃料，使混合罐出口的废气浓度保持稳定，以维持反应罐的稳定。混合后的废气进入催化燃烧反应器中，催化燃烧反应器内装有催化燃烧催化剂，如贵金属催化剂或非贵金属催化剂。在催化燃烧催化剂的作用下，废气中的污染组分转化为C02、H20、HBr。净化气经换热器中换热降温后，再进入蒸汽发生器，回收能量，尾气进一步降低温度，然后进入碱洗塔。碱洗塔中逆流的碱性吸收液与气体充分接触，气体中的HBr、Br2被碱性吸收液吸收脱除，净化气最终排放。稳定废气作为装置的基本处理对象，连续稳定的进入处理装置，特别是在再生废气切换到放空状态下，起了维持催化燃烧装置正常运转的重要作用。再生废气由于浓度波动较大，当浓度较高时，废气进入催化燃烧装置进行处理，当废气浓度较低时，废气排放是达标的，此时通过气动阀的控制，废气不进催化燃烧装置，而是直排大气。通过废气流量的变化避免了废气浓度的波动。为保证混合罐出口废气浓度的稳定，混合罐设有辅助燃料入口，通过自动调节阀自动控制进入混合罐的燃料流量。添加的辅助燃料可以是甲醇、液化气、瓦斯气等，也可以是装置附近的高浓度废气。辅助燃料的调节阀根据信号开启，这个信号可以是催化燃烧反应器出口的温度信号，也可以是混合罐的浓度信号。经过混合均化，废气浓度得到均化，符合催化燃烧反应器的进气条件，保证了催化燃烧反应器床层温度的稳定。均化预处理后的废气经换热器和预热器后达到一定温度，然后进入催化燃烧反应器，在催化剂的作用下被氧化为二氧化碳和水后。催化燃烧反应器中装填有蜂窝状催化燃烧催化剂，以贵金属催化燃烧催化剂为例，催化剂上担载贵金属Pt、Pd以及Ce02等活性组分。催化燃烧处理后的气体中除含有C02和H20夕卜，还含有HBr、Br2。碱洗塔用于脱除气体中含有的HBr和Br2。碱洗塔内部装有填料，它为塔内气-液两相接触提供传质表面，该填料具有较大的比表面积和良好的润湿性，还具有较高的空隙率、气流阻力小、耐腐蚀、机械强度大等优点。碱洗塔上部有除雾丝网和填料，以除去大部分水份。洗涤液循环使用，碱洗塔下部有储液段与循环水槽联通。随着碱液的消耗，洗涤液的碱度逐渐降低。废碱液去厂区污水处理场处理。碱洗后的净化气中主要含C02和H20，符合国家排放标准，达标排放。本发明所述的处理方法，可以使现有精对苯二甲酸装置的排放废气符合国家标准，且由于在末端进行处理(如图3所示)，对生产装置没有任何影响。装置流程简单，操作稳定，不影响原有生产装置，净化率高，无二次污染，投资费用低，余热还能利用，具有良好的社会效益和环境效益。下面结合实例对本发明的具体实施方式进行说明。某现有精对苯二甲酸装置，其原有尾气处理流程见图3，其废气排放状况分别为吸附塔的再生废气1500020000mVh，废气总烃浓度10015000mg/m3;直排废气40005000m3/h，废气总烃浓度40008000mg/m3;排气系统排放废气30006000m3/，废气总烃浓20006000mg/m3。催化燃烧处理流程如图2所示。吸附前直排废气压力较高，在调压自动阀之后直接进入缓冲罐；排气系统排放废气经过引风机引入缓冲罐；再生废气的浓度较高时直接进入缓冲罐，浓度低时通过自动调节阀直接排放。三股废气在缓冲罐中混合后，进入换热器(加热)和加热器，废气被预热到反应温度后进入催化燃烧反应器。如果废气的浓度偏低，废气经过换热后进入混合罐，与添加的辅助燃料混合，提高废气浓度，使废气浓度满足催化燃烧反应器的进气要求。采用的辅助燃料为甲醇。进入加热器的废气温度达到反应器入口温度时，不加热，否则，加热到需要的反应器入口温度。预热后的废气进入催化燃烧反应器。催化燃烧反应器内装有蜂窝状贵金属催化剂，在床层空速30000h—、入口温度30(TC的条件下，废气中的污染物被完全氧化，净化气进换热器换热后，再经过一蒸汽发生器，产生低压蒸汽，尽量回收能量。然后进入碱洗塔。碱洗塔内装有鲍尔环填料，碱性吸收液与气体逆流充分接触，废气中的HBr、B&被吸收液吸收，气体达标排放。吸收液中包含氢氧化钠、亚硫酸钠等，吸收液循环使用。经过处理，精对苯二甲酸生产废气全部达标排放。表1为催化燃烧处理装置对废气的部分处理数据。表1废气净化处理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种精对苯二甲酸生产装置废气的净化方法，包括如下内容将精对苯二甲酸装置氧化尾气的直排废气和排气系统排放废气合为稳定废气，稳定废气与氧化尾气吸附塔再生尾气进行协同催化燃烧处理，协同催化燃烧处理具体过程为稳定废气作为催化燃烧装置的基本处理对象，连续稳定地进入催化燃烧处理装置，维持催化燃烧装置连续操作；吸附塔再生尾气浓度超过控制指标时，进入上述催化燃烧处理装置，吸附塔再生尾气浓度低于控制指标时，直接排放。2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于吸附塔再生尾气浓度控制指标为控制再生尾气浓度低于100300mg/m3时直接排放。3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于催化燃烧反应器入口温度为200400°C，空速为5000100000h"。4、按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于进入催化燃烧反应器入口气体中有机物浓度控制1000-10000mg/m3。5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于催化燃烧处理后的尾气经换热器中换热降温后，再进入蒸汽发生器，然后进入碱洗塔。6、按照权利要求5所述的方法，其特征在于碱洗塔中逆流的碱性吸收液与气体接触，气体中的HBr、Br2被碱性吸收液吸收脱除，净化气最终排放。7、按照权利要求1所述的方法，其特征在于催化燃烧装置使有贵金属催化剂或非贵金属催化剂。8、按照权利要求1所述的方法，其特征在于当进入催化燃烧反应器入口气体有机物浓度较低时，补充适量燃料。全文摘要本发明公开了一种精对苯二甲酸生产装置废气的净化方法，将精对苯二甲酸装置氧化尾气的直排废气和排气系统排放废气合为稳定废气，稳定废气作为催化燃烧装置的基本处理对象，连续稳定地进入催化燃烧处理装置，维持催化燃烧装置连续操作；吸附塔再生尾气浓度超过控制指标时，进入上述催化燃烧处理装置，吸附塔再生尾气浓度低于控制指标时，直接排放。本发明方法采用常压催化燃烧技术，在末端对精对苯二甲酸废气进行浓度均化、混合后，依次进行催化燃烧和碱洗处理。本发明采用的流程对精对苯二甲酸装置的改动小，不影响装置生产，特别适合于现有精对苯二甲酸装置的环保改进。文档编号B01D53/86GK101637699SQ200810012688公开日2010年2月3日申请日期2008年8月2日优先权日2008年8月2日发明者刘忠生,方向晨,新王,陈玉香申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院