专利名称：精对苯二甲酸生产废气的净化方法
技术领域：
本发明涉及一种废气的净化方法，属于废气净化领域。这种废气来自现有精对苯二甲酸装置生产过程中排放的氧化尾气，其主要组分包括苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等。
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，产生的氧化废气中含有苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等组分。2000年以前我国建设的大多数精对苯二甲酸生产装置，其产生的氧化废气大都没有经过有效处理而直排大气，对大气环境造成了很大污染。CN96195949. 5公开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。但对于现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，很难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，如果更换新的尾气膨胀机，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来说，CN96195949. 5所述的技术并不适合。JP-A-559517公开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, Br2的处理外，其处理流程与专利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。2000年国内以前建设的精对苯二甲酸生产装置，其氧化尾气大都没有经过有效处理而直排大气。氧化尾气主要有三个去向见图3。正常生产条件下，除少部分废气在吸附塔之前通过排气筒直接排放，其余废气经过吸附塔进行吸附处理。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。实际上，这种以单一的吸附技术作为处理手段的主要目的，仅仅是为了获得干燥的惰性气体用于装置的风送系统，吸附过程中被吸附的有机组分在吸附塔的再生过程中被全部排放到大气中，对大气造成了巨大的污染，同时，吸附过程对于废气中的一氧化碳没有任何处理效果。
对这种含苯、二甲苯、乙酸、乙酸甲酯、二溴乙烷、一氧化碳等的有机废气，催化燃烧无疑是一种合适的处理方法，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，均需要取代吸附塔，建立高压催化燃烧处理装置用于处理高压的氧化尾气。这两种技术对于新建的精对苯二甲酸装置来说，是适合的，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，由于催化燃烧后的废气需要满足尾气膨胀机的苛刻的进气条件，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。因此，对现有的对苯二甲酸生产装置来说，其尾气处理所采用的治理技术，首先应满足装置现有的生产需要，即经处理的净化气要满足尾气膨胀机的进气要求，不影响装置的生产，同时也要符合国家的排放标准，这就需要根据苯二甲酸生产装置的现状选择适合的处理技术及装置
发明内容
本发明充分考虑了现有的精对苯二甲酸生产装置的现状，有效利用了现有装置的废气处理系统，针对精对苯二甲酸氧化尾气的特点，在不影响生产装置运转的条件下，提出了废气的处理方法。本发明精对苯二甲酸生产废气的净化方法包括如下内容精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气经过换热器和预热器升温，然后进入催化燃烧反应器，催化燃烧反应器出口尾气与入口废气换热后进入碱洗塔，碱洗塔排放的尾气进入吸附塔进行吸附干燥处理，干燥处理后的排放气分别进行回用、进行能量回收。本发明方法中，精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气可以先经过雾沫分离器，然后再进行催化燃烧处理。本发明方法中，催化燃烧过程可以采用现有技术中的催化燃烧方法，催化燃烧反应器中装填有蜂窝状催化燃烧催化剂，其上担载贵金属Pt、Pd以及CeO2等活性组分。催化燃烧反应器的入口床层温度范围一般为250 400°C，使用空速范围为10000 δΟΟΟΟΙΓ1。本发明方法中，吸附塔及能量回收系统采用精对苯二甲酸生产系统中的现有装置，不需改动。新建部分包括催化燃烧系统和碱洗系统。催化燃烧系统和碱洗系统压力与精对苯二甲酸生产过程氧化尾气的压力相同(不计流动时的压力损失)，一般为O. 7^1. 2MPa。吸附干燥设施与催化燃烧-碱洗设施串联使用，催化燃烧-碱洗设施设有旁路，当新建设施(催化燃烧-碱洗系统)故障时，旁路阀门会自动开启，尾气通过原有吸附干燥设施进行吸附干燥处理，确保生产装置风送系统和尾气膨胀机的正常运转，避免了生产装置的事故停车。旁路阀门的自动开启信号来自催化燃烧-碱洗设施的故障信号，比如催化燃烧反应器出口的温度高高限信号、碱洗循环泵的故障信号等。本发明方法中，能量回收后的排放气进一步用于装置的风送动力。本发明所述的处理方法中，可以使现有精对苯二甲酸装置的排放废气符合国家标准，且充分利用了现有装置的吸附系统，对生产装置没有任何影响，对能量回收系统不需任何改造，特别在新建部分故障的条件下，也不会影响生产装置的风送系统和尾气膨胀机的运转。新建设施可以在生产装置正常运转的条件下进行建设施工，不会影响生产装置。本发明的流程简单，操作稳定，净化率高，无二次污染，投资费用低，余热还能利用，还可通过尾气膨胀机回收能量，通过吸附干燥产生装置输送风，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。本发明方法对现有精对苯二甲酸装置改动很小，可以充分利用现有精对苯二甲酸的所有装置，投资较低，适合于现有精对苯二甲酸生产装置的氧化尾气处理。
图I是本发明的工艺流程示意图。其中I-氧化尾气(高压)，2-换热器，3-加热器，4-催化燃烧反应器，5-碱洗塔，6-碱液储罐，7-循环泵，8-切换阀组，9-原有吸附系统，10-净化气(排放或回用)。图2是现有装置尾气处理流程示意图。
其中1_氧化尾气(高压)，102-本发明处理装置接入位置，103-吸附塔，104-尾气膨胀机，105-排气筒，106-直排废气，107-再生废气，108-膨胀机后排放废气，109-再生气进口，110-高压风送及氮气系统，111-中压风送。图3是现有装置尾气处理流程框图。
具体实施例方式
本发明精对苯二甲酸生产废气的净化方法中，精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气在雾沫分离器之后进入处理装置，经过换热器和预热器后升温，升温后的废气进入催化燃烧反应器，氧化为二氧化碳、水、HBr和Br2,随后废气进入碱洗塔，废气中的HBr和Br2被碱液吸收，得到的净化气大部分去装置原有的吸附系统进行吸附干燥处理，吸附干燥后的净化气一部分用于生产装置的风送系统，其余的废气经尾气膨胀机回收能量排放。
本发明的废气处理流程见图I。现有精对苯二甲酸生产装置的氧化尾气压力在雾沫分离器之后的压力为O. 9MPa，温度约200°C。本发明首先将废气经过换热器和加热器升温，使其达到催化燃烧的反应温度，然后进入催化燃烧反应器，在催化剂的作用下，废气中有机组分和一氧化碳被氧化为二氧化碳、水、HBr和Br2。经过催化燃烧处理后的气体中除含有CO2和H2O外，还含有HBr、Br2,还需进行碱洗处理，以脱除气体中含有的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，以除去大部分水分。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。碱洗塔的吸收液主要含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、碳酸钠、亚硫酸钠等组分中的两种或几种。碱洗后的净化气中主要含N2、CO2和H2O,污染组分被彻底脱除，此时净化气直接排放是符合国家排放标准的。但此时的净化气中还含有大量水蒸汽，不适合直接用于装置的物料输送风，还需要经过吸附干燥脱除水蒸汽之后才能用于装置的物料输送，才能满足尾气膨胀机的进气要求。本发明利用了生产装置原先的废气吸附处理设施，对净化气进行吸附干燥处理。吸附干燥设施所采用的吸附剂为活性炭和硅胶，主要是对净化气进行干燥处理。吸附干燥处理后的气体一部分用于生产装置的风送系统，其余的废气经尾气膨胀机回收能量后排放大气。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2，其氧化尾气的排放量为75000Nm3/h,废气总烃浓度3000 mg/m3,苯150mg/m3, 二溴乙烧70mg/m3, 一氧化碳浓度5000 μ L/L。按照本发明提出的尾气处理流程如图I所示。废气在雾沫分离器之后进入换热器(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。催化燃烧反应器内装有蜂窝状贵金属催化剂，在床层空速ZOOOOh—1，入口温度330°C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，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、Br2被吸收液吸收，吸收液中包含氢氧化钠、亚硫酸钠等， 吸收液循环使用。碱洗后的气体进入干燥吸附设施，气体经过干燥处理后，一部分干燥气体(约20000 Nm3/h)用于装置的风送系统，其余废气经尾气膨胀机回收能量后达标排放。经过处理，净化气的总烃浓度低于100mg/m3，其中苯小于5mg/m3，二溴乙烷低于5mg/m3,—氧化碳的浓度低于10 μ L/L, HBr和Br2未检出。经过处理,精对苯二甲酸装置排放的氧化尾气全部达标排放。
权利要求
1.一种精对苯二甲酸生产废气的净化方法，其特征在于包括如下内容精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气经过换热器和预热器升温，然后进入催化燃烧反应器，催化燃烧反应器出口尾气与入口废气换热后进入碱洗塔，碱洗塔排放的尾气进入吸附塔进行吸附干燥处理，干燥处理后的排放气分别进行回用、进行能量回收。
2.按照权利要求I所述的方法，其特征在于精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气先经过雾沫分离器，然后再进行催化燃烧处理。
3.按照权利要求I所述的方法，其特征在于催化燃烧反应器中装填有蜂窝状催化燃烧催化剂，其上担载贵金属Pt、Pd以及CeO2活性组分。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于催化燃烧反应器的入口床层温度为250 400°C，使用空速范围为10000 500001Γ1。
5.按照权利要求I所述的方法，其特征在于催化燃烧系统和碱洗系统压力与精对苯二甲酸生产过程氧化尾气的压力相同，为O. 7 I. 2MPa。
6.按照权利要求I所述的方法，其特征在于吸附干燥设施与催化燃烧-碱洗设施串联使用，催化燃烧-碱洗设施设有旁路，当催化燃烧-碱洗系统发生故障时，旁路阀门会自动开启，尾气通过原有吸附干燥设施进行吸附干燥处理。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于旁路阀门自动开启的信号来自催化燃烧-碱洗设施的故障信号，包括催化燃烧反应器出口的温度高高限信号、碱洗循环泵的故障信号。
8.按照权利要求I所述的方法，其特征在于碱洗塔的吸收液含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、碳酸钠、亚硫酸钠组分中的两种或几种。
9.按照权利要求I所述的方法，其特征在于吸附塔内的吸附剂为活性炭和硅胶，吸附干燥后的净化气一部分用于生产装置的风送系统，其余的废气经尾气膨胀机回收能量排放。
全文摘要
本发明公开了一种精对苯二甲酸生产废气的净化方法，精对苯二甲酸生产过程的氧化尾气经过换热器和预热器升温，然后进入催化燃烧反应器，催化燃烧反应器出口尾气与入口废气换热后进入碱洗塔，碱洗塔排放的尾气进入吸附塔进行吸附干燥处理，干燥处理后的排放气分别进行回用、进行能量回收。本发明方法采用的流程对现有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造。
文档编号B01D53/86GK102908884SQ201110217408
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者王新, 方向晨, 刘忠生, 陈玉香, 赵磊 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