甲苯氧化尾气治理的方法和装置与流程

本发明属于化工废气回收治理技术领域，涉及一种己内酰胺生产的工业尾气的回收治理，具体涉及一种甲苯氧化尾气治理的方法和装置。

背景技术：

甲苯法工艺生产己内酰胺以甲苯为原料，甲苯氧化制取苯甲酸，用空气为氧化剂在釜式反应器中进行。受反应特性和体系物性的限制，甲苯氧化反应器的单程转化率一般保持在15%左右，气相负荷很大，空气中的氮气和未反应的氧气均须从尾气系统排出，尾气中苯-甲苯含量约7～11g/Nm³，直接排放将造成严重的大气环境污染，造成企业废气排放不达标，而且不仅浪费宝贵的化工原料资源。

现有技术甲苯氧化尾气处理的方法是通过活性炭固定床进行吸附后排放，当吸附床达到吸附饱和状态时停止吸附，然后通入低压饱和蒸汽中对吸附在活性炭上的甲苯和苯等芳烃进行解吸回收，此循环经过多次吸附－解吸交替过程从而实现对尾气的净化处理和回收利用。在常温常压下，活性炭的堆积密度约为0.3g/ml左右，若仅依靠活性炭吸附处理现有当量的甲苯氧化尾气，每3小时就需要对至少7吨的活性炭进行完全再生。由于吸附剂的吸附容量有限、寿命短(设计寿命3年)再生频繁且蒸汽用量巨大，并且在生产过程中活性炭的吸附能力会逐渐降低，芳烃回收率无法保证。现排放尾气中苯-甲苯的含量约0.9～1.5g/Nm³，已经不能满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）的要求。

随着当前国家环保政策的加强，对大气污染的控制越来越严格尤其是对于含有微量有机芳烃尾气的环保控制，因此如何在保持企业持续发展和社会需求的条件下，消除有机废气对环境和人体健康的严重危害并能有效回收利用这些有机废气，实现经济的可持续发展和环境保护的“双赢”，已成为当前企业所面临的严峻问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种甲苯氧化尾气治理的方法，利用吸收剂吸收甲苯氧化尾气中的苯-甲苯气体，使排放的甲苯氧化尾气符合排放标准，同时回收芳烃气体。本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的甲苯氧化尾气治理装置。

本发明的技术方案是：甲苯氧化尾气治理的方法，含有苯-甲苯的甲苯氧化尾气进入吸收塔的下部，吸收剂从吸收塔上部进入吸收塔，向下喷淋与甲苯氧化尾气进行逆流传质。脱除苯-甲苯的甲苯氧化尾气从吸收塔顶到吸附器经活性炭吸附后放空。吸收液经吸收塔底到水洗罐水洗，水洗后液相到滗析器进行油水气分离，气相到冷凝液滗析器。滗析器分离出的油相到解吸塔解吸，水相到环保装置处理，气相到冷凝液滗析器。解吸塔解吸后的液相到吸收剂储罐4，气相到冷凝液滗析器。冷凝液滗析器分离出的重相到吸收剂储罐，轻相到蒸馏塔进行蒸馏。蒸馏后的液相到解吸塔的入口，蒸馏后的气相到芳烃回收单元回收。

吸收剂为邻苯二甲酸二丁酯。在吸收过程中少量邻苯二甲酸二丁酯分解生成的邻苯二甲酸和正丁醇。吸收塔的操作温度为10～50℃，操作压力为0.70~0.90 MPa。解吸塔的操作温度为80～150℃，操作压力为0.13～0.15MPa。蒸馏塔的的操作温度为40～150℃，操作压力为0.12～0.13MPa MPa。水洗温度为15～35℃，滗析器的操作温度为15～35℃，操作压力为0.04～0.06MPa。冷凝液滗析器的操作温度为 35～45℃，操作压力为 0.03~0.10MPa。

本发明甲苯氧化尾气治理的装置，包括吸附器和放空系统，吸附器与放空系统连接。装置设有—吸收塔、解吸塔、水洗罐、滗析器、吸收剂储罐、冷凝液滗析器和蒸馏塔。吸收塔的下部设有尾气入口，上部设有吸收剂入口，顶部设有吸收后尾气出口，底部设有吸收液出口。尾气入口与甲苯氧化装置的甲苯氧化尾气管路连接，吸收尾气出口通过吸附器连接到放空系统，吸收剂入口与吸收剂储罐连接，吸收液出口连接到水洗罐入口。水洗罐设有气相出口、液相出口和水入口，液相出口连接到滗析器，气相出口连接到冷凝液滗析器，水入口与脱盐水系统连接。滗析器设有油相出口、水相出和出气口，油相出口连接到解吸塔，水相出口连接到环保装置，出气口连接到冷凝液滗析器。解吸塔的液体出口连接到吸收剂储罐，气体出口连接到冷凝液滗析器。冷凝液滗析器的重相出口连接到吸收剂储罐，轻相出口连接到蒸馏塔。蒸馏塔的气相出口连接到芳烃回收单元，蒸馏塔的液相出口连接到解吸塔的入口。

吸收塔为两段填料塔，填料塔中的填料为M250.Y填料。解吸塔为两段填料塔，下段为解吸塔精馏段，上段为解吸塔提馏段，填料塔中的填料为M250.Y填料。吸附器1为活性炭固定床吸附器。蒸馏塔为填料塔、泡罩塔或筛板塔。

本发明甲苯氧化尾气治理的方法和装置采用邻苯二甲酸丁二酯作为吸收剂对甲苯氧化装置的排出的含苯-甲苯的尾气进行吸收处理，回收苯-甲苯。经过吸收苯-甲苯后的贫气通过活性炭固定床吸附器吸附残留的少量苯-甲苯，然后经排空系统排放到大气，实现了甲苯氧化尾气达标排放，同时回收尾气中的芳烃，减少资源浪费，有利于降低己内酰胺生产的成本。工业试验表明在吸收过程中少量吸收剂邻苯二甲酸二丁酯水解生成邻苯二甲酸和正丁醇的白色结晶固体，堵塞塔板，吸收塔和蒸馏塔的压降增大。邻苯二甲酸与水互溶，通过增设水洗罐和滗析器，水洗除去吸收液中的酸性物质，然后再进行解吸，避免发生邻苯二甲酸结晶堵塞塔盘，保证甲苯氧化尾气治理的装置安全长周期运转。

附图说明

图1为本发明甲苯氧化尾气治理装置的流程示意图；

其中：

1—吸附器、2—吸收塔、3—水洗罐、4—吸收剂储罐、5—解吸塔、6—滗析器、7—冷凝液滗析器、8—蒸馏塔、9—芳烃液回收单元。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明甲苯氧化尾气治理的装置如图1所示，包括吸附器1、吸收塔2、解吸塔5、水洗罐3、滗析器6、吸收剂储罐4、冷凝液滗析器7、蒸馏塔8和放空系统连接。吸收塔为两段填料塔，填料塔中的填料为M250.Y填料。解吸塔为两段填料塔下段为 解吸塔精馏段，上段为解吸塔提馏段。填料塔中的填料为M250.Y填料。吸附器1为活性炭固定床吸附器，蒸馏塔为筛板塔。吸收塔的下部设有尾气入口，上部设有吸收剂入口，顶部设有吸收后尾气出口，底部设有吸收液出口。尾气入口与甲苯氧化装置的甲苯氧化尾气管路连接，吸收尾气出口通过吸附器连接到放空系统，吸收剂入口与吸收剂储罐连接，吸收液出口连接到水洗罐入口。水洗罐设有气相出口、液相出口和水入口，液相出口连接到滗析器，气相出口连接到冷凝液滗析器，水入口与脱盐水系统连接。滗析器设有油相出口、水相出口和出气口，油相出口连接到解吸塔，水相出口连接到环保装置，出气口连接到冷凝液滗析器。解吸塔的液体出口连接到吸收剂储罐，气体出口连接到冷凝液滗析器。冷凝液滗析器的重相出口连接到吸收剂储罐，轻相出口连接到蒸馏塔。蒸馏塔的气相出口连接到芳烃回收单元，液相出口连接到解吸塔的入口。

本发明甲苯氧化尾气治理过程为：甲苯氧化装置含有苯-甲苯的甲苯氧化尾气从下部进入吸收塔2，吸收剂邻苯二甲酸二丁酯从吸收塔上部进入吸收塔。吸收剂向下喷淋与向上流动的甲苯氧化尾气逆流接触进行传质。脱除苯-甲苯的甲苯氧化尾气从吸收塔顶离开吸收塔，到吸附器1经活性炭吸附后到放空系统放空。吸收液经吸收塔底出口到水洗罐3进行水洗，水洗后液相到滗析器6进行油水气分离。分离出的气相到冷凝液滗析器7，分离出的油相到解吸塔5解吸，含有邻苯二甲酸的水相到环保装置进行处理，气相到冷凝液滗析器。解吸塔解吸后的苯二甲酸二丁酯液相到吸收剂储罐4储存，气相到冷凝液滗析器；冷凝液滗析器7分离出的重相到吸收剂储罐，轻相到蒸馏塔8进行蒸馏。蒸馏后的液相经解吸塔的入口回到解吸塔，蒸馏后的气相到芳烃回收单元9回收芳烃。吸附器为双固定床操作，两个活性炭固定吸附床交替进行吸附和解析过程。第一固定床进行吸附时，第二个固定床进行再生，再生过程包括汽提、干燥、冷却、备用四个步骤组成。甲苯氧化尾气治理过程主要设备的操作参数见表1。

表1.甲苯氧化尾气治理工艺参数

工业试验表明吸收剂邻苯二甲酸二丁酯吸收尾气中芳烃的可行，在液气比为0.02～0.04mol/mol时，吸收率大于99.0％（wt），回收芳烃的含量平均大于95.0％（wt）。处理后的尾气指标为苯：0.0061g/m³，甲苯：0.00003 g/m³，符合排放标准要求。采用吸收-解吸系统与吸附-解吸系统联用后，尾气可实现完全稳定排放。通过加设水洗罐和滗析器，分离了吸收液中邻苯二甲酸，有效防止酸性结晶物堵塞塔盘和床层，实现装置长周期稳定运行。