从BDO排放气中净化回收乙炔的装置的制作方法

从bdo排放气中净化回收乙炔的装置
技术领域
1.本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为从bdo排放气中净化回收乙炔的装置。


背景技术：

2.1，4-丁二醇(简称bdo)是一种重要的有机中间体和精细化工原料，它被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。在其制备工艺中，工业上应用最广泛的是reppe法，也称为炔醛法。该法首先以乙炔和甲醛为主要原料，以含铋的乙炔铜络合物为催化剂，在特定的反应器内发生乙炔反应生成粗1，4-丁炔二醇，并放出热量，然后将粗1，4-丁炔二醇提纯、精制后在骨架镍催化剂的作用下进行加氢反应得到1，4-丁二醇。
3.该工艺采用的炔化反应为循环反应，其特点是将炔化反应器中的未反应乙炔气在装置中进行循环，但随着反应的进行，循环乙炔气中的氮气、二氧化碳等惰性气体以及循环气流夹带的甲醛、甲醇等低沸点有机物会越聚越多。为提高炔化反应效果，在炔化反应过程中不得不将影响粗1，4-丁炔二醇合成反应的惰性气体连同部分乙炔气一起放空一部分，以确保反应器内所必须的乙炔浓度，防止对催化剂造成损坏。原始工艺设计对外排的这部分乙炔驰放气尾气，使用一个尾气洗涤塔加水洗涤脱除甲醛、甲醇后就送往乙炔火炬燃烧系统进行处理，其目标是确保外排乙炔尾气经燃烧后能够达标排放，但未能实现对驰放气中乙炔的回收利用和驰放气燃烧热值的利用。
4.直接采用放空至特定的乙炔火炬进行焚烧、排放，没有对尾气进行回收和燃烧值回收，同时为了消除乙炔燃烧产生的黑烟现象，需要对燃烧火炬增加消烟蒸气，以及火炬长明灯天然气以确保火炬不熄灭，因此，额外增加了天然气消耗和蒸气消耗，还存在消烟蒸气控制不稳定导致燃烧不完全、冒黑烟，产生炭黑污染环境的潜在环保风险。
5.部分企业通过技术改造将尾气送至废热锅炉焚烧进行余热回收，焚烧锅炉产生的蒸气返回车间热能装置利用，该技改案例充分考虑了装置尾气排放和余热回收的相互关联性，达到一定的节能减排、降耗增效作用，但在实际运行过程中，存在尾气排放负荷变化导致焚烧装置排烟温度过高、热值利用不充分、炉膛易发生结焦堵塞，甚至尾气燃烧不完全，排放不达标的问题。
6.中国专利cn106422669a、cn2061382959中提供了一种乙炔尾气提浓回收方法及其系统，包括先采用低温甲醛吸收溶剂进行洗涤与吸收驰放气尾气，从而除去不溶性惰性气体，再通过将含乙炔气的甲醇溶液再乙炔产品塔内减压而在塔顶得到产品乙炔气，塔底再生甲醇通过再生甲醇换热器进行降温后再次进入净化吸收塔循环使用。该发明缺点是需要适时置换、补充高浓度新鲜甲醇溶液和提供甲醇溶液制冷的冷源，运行成本高且工艺不易控制。
7.因此急需一种合理的方法对这股排放气进行处理，达到既能高效的回收乙炔、又能使排放气达标排放。以减少化工企业对环境的破坏，同时回收有经济价值的乙炔。


技术实现要素：

8.本实用新型的发明目的是针对以上技术问题，提供一种结构简单、运行成本低、自动化程度高、安全性能高、投资少、安装方便的从bdo排放气中净化回收乙炔的装置。
9.为了实现以上发明目的，本实用新型的具体技术方案为：
10.从bdo排放气中净化回收乙炔的装置，该装置包括预处理器ⅰ、预处理器ⅱ、增压机、原料气缓冲罐、半净化气缓冲罐、产品气缓冲罐、psa-1和psa-2，其中，原料气输送管道依次与预处理器ⅰ、预处理器ⅱ和增压机连接后再与原料气缓冲罐连接，在原料气缓冲罐后设置psa-1，从psa-1出来的气体进入半净化气缓冲罐，在半净化气缓冲罐后设置psa-2，在psa-2后设置产品气缓冲罐，产品气缓冲罐与产品气储存装置连接。
11.所述的psa-1包括回收塔及其对应的管道，回收塔上设置有塔底进口、逆放气出口、抽空气出口、冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口；其中，塔底进口、逆放气出口和抽空气出口均设置在回收塔的底端；冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口均设置在回收塔的顶端。
12.所述的psa-2包括净化塔及其对应的管道，回收塔上设置有回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口、回收塔抽空气出口、回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口；其中，回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口和回收塔抽空气出口均设置在回收塔的底端；回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口均设置在回收塔的顶端。
13.作为本技术中一种较好的实施方式，所述的回收塔的顶部通过半净化气缓冲罐与净化塔的底部连接。
14.作为本技术中一种较好的实施方式，在所述塔顶出口分别与冲洗气进口和终充气进口之间设有调节阀；在所述的回收塔上设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
15.作为本技术中一种较好的实施方式，在所述回收塔塔顶出口分别与回收塔冲洗气进口和回收塔终充气进口之间设有调节阀；在所述的净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
16.作为本技术中一种较好的实施方式，所述回收塔与真空泵ⅰ连接；真空泵ⅰ与产品气缓冲罐连接。
17.作为本技术中一种较好的实施方式，所述净化塔与真空泵ⅱ连接；真空泵ⅱ与产品气连接。
18.作为本技术中一种较好的实施方式，所述回收塔的数量均为3-10台，各个回收塔之间并列连接。
19.作为本技术中一种较好的实施方式，所述净化塔的数量均为3-10台，各个净化塔之间并列连接。
20.所述的回收塔和净化塔内均装填有由氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛组成的复合吸附剂填料。
21.作为本技术中在所述的回收塔和净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
22.在所述的回收塔塔顶出口和净化塔塔顶出口均与放空气管道相连接。
23.本装置的工作原理为：
24.bdo排放气在常压下进入本装置，原料气首先进入psa-1系统,通过预处理ⅰ和预处
理器ⅱ脱除微量杂质，再依次通过增压机、原料气缓冲罐后进入回收塔，气体通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的回收塔中，经过装填在回收塔中的吸附剂进行吸附分离，大部分乙炔等被吸附剂吸附停留在塔内，氮气、甲烷和少量乙炔等从塔顶排出送至半净化气缓冲罐后进入psa-2系统。一个回收塔吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个回收塔内，接着另一部分从塔底逆放至产品气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔等解吸出来经过产品气缓冲罐缓冲后送至后序工段利用，实现吸附剂的再生。一个回收塔再生结束后，利用部分半净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。
25.在psa-2系统内，半净化气通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的净化塔中，经过装填在净化塔中的吸附剂进行分离，少量乙炔等被吸附剂吸附停留在塔内，氮气、甲烷等从塔顶排出达标排放。一个净化塔吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个净化塔内，接着另一部分从塔底逆放至产品气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔等解吸出来经过产品气缓冲罐缓冲后送至后序工段利用，实现吸附剂的再生。一个净化塔再生结束后，利用部分净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。
26.整个过程由至少3台回收塔和3台净化塔循环工作，时间上均匀错开，全部切换过程由预先设置好的程序系统自动控制，保证装置连续、稳定、安全的运行。
27.在装置中所述的回收塔和净化塔塔顶出口均设有调节阀来稳定装置的压力，同时产品气会先输送到产品气缓冲罐，所述产品气缓冲罐之后的管道上设有调节阀调节产品气输出的压力。该装置终充进口和冲洗进口与塔顶出口管道上均设有调节阀分别来控制终充和冲洗气量。
28.终充和抽空冲洗步骤的气来至回流部分半净化气和净化气。
29.与现有技术相比，本实用新型的积极效果体现在：
30.(一)、通过设计预处理器ⅰ、预处理器ⅱ，消除原料气中的甲醛、甲醇和二氧化碳等。
31.(二)、通过设计增压机提高进入回收塔和净化塔的压力，提高吸附分离的效果，使产品乙炔的纯度及乙炔的收率得到进一步保证，同时放空气能达标排放。
32.(三)、通过设计原料气缓冲罐和半净化气缓冲罐，使气体能更平稳的连续的进入回收塔和净化塔。
33.(四)、针对乙炔含量为20～70％的bdo排放尾气，通过设计psa-1系统和psa-2系统，能有效的满足不同的生产工况和生产需求。当生产过程中对产品乙炔的浓度要求不高时，可单独运行psa-1系统；当生产过程中对产品乙炔的浓度要求较高时，如要求乙炔浓度大于90％，就需要psa-1和psa-2两套系统同时运行。以上两种运行模式均能使排放气达到国家新的排放标准，即排放气中乙炔含量低于20ppm。
34.(五)、整套装置结构简单、运行成本低、自动化程度高、安全性能高、投资少、安装方便，安全环保节能，能较好的从bdo排放气中回收乙炔，可广泛应用于bdo生产行业。
附图说明
35.图1为本实用新型所述从bdo排放气中净化回收乙炔的装置中各部件的连接关系
示意图。
36.其中，1——预处理器ⅰ；2——预处理器ⅱ；3——增压机；4——原料气缓冲罐；5——回收塔；6——抽空气出口；7——逆放气出口；8——塔底进口；9——冲洗进口；10——终充进口；11——塔顶出口；12——程控阀；13——调节阀；14——真空泵ⅰ；15——真空泵ⅱ；16——净化塔；17——半净化气缓冲罐、18——产品气缓冲罐。
具体实施方式
37.从bdo排放气中净化回收乙炔的装置，该装置包括预处理器ⅰ、预处理器ⅱ、增压机、原料气缓冲罐、半净化气缓冲罐、产品气缓冲罐、psa-1和psa-2，其中，原料气输送管道依次与预处理器ⅰ、预处理器ⅱ和增压机连接后再与原料气缓冲罐(4)连接，在原料气缓冲罐后设置psa-1，从psa-1出来的气体进入半净化气缓冲罐，在半净化气缓冲罐后设置psa-2，在psa-2后设置产品气缓冲罐，产品气缓冲罐与产品气储存装置连接。
38.所述的psa-1包括回收塔及其对应的管道，回收塔上设置有塔底进口、逆放气出口、抽空气出口、冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口；其中，塔底进口、逆放气出口和抽空气出口均设置在回收塔的底端；冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口均设置在回收塔的顶端。
39.所述的psa-2包括净化塔及其对应的管道，回收塔上设置有回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口、回收塔抽空气出口、回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口；其中，回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口和回收塔抽空气出口均设置在回收塔的底端；回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口均设置在回收塔的顶端。
40.所述的回收塔的顶部通过半净化气缓冲罐与净化塔的底部连接。
41.在所述塔顶出口分别与冲洗气进口和终充气进口之间设有调节阀；在所述的回收塔上设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
42.在所述回收塔塔顶出口分别与回收塔冲洗气进口和回收塔终充气进口之间设有调节阀；在所述的净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
43.所述回收塔与真空泵ⅰ连接；真空泵ⅰ与产品气缓冲罐连接。
44.所述净化塔与真空泵ⅱ连接；真空泵ⅱ与产品气连接。
45.所述回收塔的数量均为3-10台，具体可为3台、4台、5台、6台、7台、8台、9台、10台；各个回收塔之间并列连接。
46.所述净化塔的数量均为3-10台，具体可为3台、4台、5台、6台、7台、8台、9台、10台；各个净化塔之间并列连接。
47.所述的回收塔和净化塔内均装填有由氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛组成的复合吸附剂填料。
48.作为本技术中在所述的回收塔和净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
49.所述的回收塔塔顶出口和净化塔塔顶出口均与放空气管道相连接。
50.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应
用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
51.需要说明的是，为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
53.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
54.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
56.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.另外，本实用新型要指出的是，本实用新型中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本实用新型涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
58.实施例1：
59.从bdo排放气中净化回收乙炔的装置，其结构如图1所示，该装置包括预处理器ⅰ、预处理器ⅱ、增压机、原料气缓冲罐、半净化气缓冲罐、产品气缓冲罐、psa-1和psa-2，其中，原料气输送管道依次与预处理器ⅰ、预处理器ⅱ和增压机连接后再与原料气缓冲罐连接，在原料气缓冲罐后设置psa-1，从psa-1出来的气体进入半净化气缓冲罐，在半净化气缓冲罐后设置psa-2，在psa-2后设置产品气缓冲罐，产品气缓冲罐与产品气储存装置连接。
60.所述的psa-1包括回收塔及其对应的管道，回收塔上设置有塔底进口、逆放气出口、抽空气出口、冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口；其中，塔底进口、逆放气出口和抽空气出口均设置在回收塔的底端；冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口均设置在回收塔的顶
端。
61.所述的psa-2包括净化塔及其对应的管道，回收塔上设置有回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口、回收塔抽空气出口、回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口；其中，回收塔塔底进口、回收塔逆放气出口和回收塔抽空气出口均设置在回收塔的底端；回收塔冲洗气进口、回收塔终充气进口和回收塔塔顶出口均设置在回收塔的顶端。
62.所述的回收塔的顶部通过半净化气缓冲罐与净化塔的底部连接。
63.在所述塔顶出口分别与冲洗气进口和终充气进口之间设有调节阀；在所述的回收塔上设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
64.在所述回收塔塔顶出口分别与回收塔冲洗气进口和回收塔终充气进口之间设有调节阀；在所述的净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
65.所述回收塔与真空泵ⅰ连接；真空泵ⅰ与产品气缓冲罐连接。
66.所述净化塔与真空泵ⅱ连接；真空泵ⅱ与产品气连接。
67.所述回收塔的数量均为3台；各个回收塔之间并列连接。
68.所述净化塔的数量均为3台；各个净化塔之间并列连接。
69.所述的回收塔和净化塔内均装填有由氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛组成的复合吸附剂填料。
70.作为本技术中在所述的回收塔和净化塔上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。
71.所述的回收塔塔顶出口和净化塔塔顶出口均与放空气管道相连接。
72.运用该装置进行从bdo排放气净化回收乙炔的工艺步骤为：
73.bdo排放气的压力为常压，气量约为1000nm3/h，组分如下表所示：
74.表1bdo排放气组成(v％)
75.组成c2h2ch4n2+其它合计v％20～70～139～79100
76.当要求乙炔收率≥99.99％，产品乙炔的浓度≥90％且放空气中乙炔含量≦20ppm时。psa-1和psa-2需要同时运行，及原料气首先通过预处理ⅰ和预处理器ⅱ脱除微量杂质，再经过增压机增压至0.1mpa并经过原料气缓冲罐缓冲后，进入由回收塔组成的psa-1系统，气体通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的回收塔中，经过装填在回收塔中的吸附剂进行分离，大部分乙炔等被吸附剂吸附停留在塔内，氮气、甲烷和少量乙炔等从塔顶排出送至半净化气缓冲罐后进入由净化塔组成的psa-2系统。一个回收塔吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个回收塔内，接着另一部分从塔底逆放至产品气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔等解吸出来经过产品气缓冲罐缓冲后送至后序工段利用，实现吸附剂的再生。一个回收塔再生结束后，利用部分半净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。
77.在psa-2系统内，半净化气通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的净化塔中，经过装填在净化塔中的吸附剂进行分离，少量乙炔等被吸附剂吸附停留在塔内，氮气、甲烷等从塔顶排出达标排放。一个净化塔吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个净化塔内，接着另一部分从塔底逆放至产品气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔等解吸出来经过产品气缓冲罐缓冲后送至
后序工段利用，实现吸附剂的再生。一个净化塔再生结束后，利用部分净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。
78.整个过程由至少3台回收塔和3台净化塔循环工作，时间上均匀错开，全部切换过程由预先设置好的程序系统自动控制，保证装置连续、稳定、安全的运行。各回收塔或者净化塔的循环单元过程均为：a(吸附)-ed(均压降)-d(逆放)-v/vp(抽空及抽空冲洗)-er(均压升)-fr(终升)。
79.当只要求乙炔收率≥99.99％，产品乙炔的浓度≥50％且放空气中乙炔含量≦20ppm时。只需运行psa-1，及原料气首先通过预处理ⅰ和预处理器脱除微量杂质，再经过增压机增压至0.1mpa并经过原料气缓冲罐缓冲后，进入由回收塔组成的psa-1系统，气体通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的回收塔中，经过装填在回收塔中的吸附剂进行分离，乙炔等被吸附剂吸附停留在塔内，氮气、甲烷等从塔顶排出达标排放。一个回收塔吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个回收塔内，接着另一部分从塔底逆放至产品气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔等解吸出来经过产品气缓冲罐缓冲后送至后序工段利用，实现吸附剂的再生。一个回收塔再生结束后，利用部分半净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。
80.前面记载，本实用新型工艺简单、自动化程度高、投资少、运行成本低、安全环保节能，能将废气中含量为20～70％的乙炔全部回收，产品气中乙炔含量能浓缩至50～98％，同时放空气中乙炔含量能低于20ppm，达到国家最新的环保排放标准，可广泛应用于bdo生产行业。
81.前述本实用新型中的基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本实用新型可采用并要求保护的实施例。本实用新型方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
82.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。