CN101301579A - 精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种精对苯二甲酸(PTA)中高压尾气处理工艺，PTA尾气处理采用催化氧化工艺，催化氧化反应器中采用贵金属蜂窝催化剂，压力0.6～2.0MPa(G)，入口温度为100～650℃，出口温度为200～750℃，中高压的PTA尾气经尾气换热器加热后进入催化氧化反应器中进行催化氧化反应，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，其中的溴代烃被氧化为二氧化碳、水、溴和溴化氢，从反应器出来的尾气经尾气换热器回收热量并加热进料尾气后进入膨胀机，经膨胀机作功后进入碱洗塔，在碱洗塔中反应气被碱洗脱除尾气中的溴和溴化氢后从碱洗塔顶排空。本发明正常运行过程中无需任何辅助燃料，具有工艺简单、运行费用低、无二次污染、尾气处理彻底等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种在工业生产精对苯二甲酸(以下简称PTA)过程中中高压尾气的处理工艺。
背景技术
从PTA生产装置高压洗涤塔出来的尾气具有较高的压力，其主要成分为氮气、氧气及二氧化碳，同时含有一定量一氧化碳、乙酸甲酯、对二甲苯、溴甲烷、二溴甲烷和溴化氢等污染环境的有害成分。由于PTA装置尾气中有机物浓度低、流量大、具有较高的压力，采用一般尾气处理工艺不能满足环保要求。
目前PTA装置尾气一般采用烟囱高点直接排放，对环境造成严重污染。
另外也有部分PTA装置采用高压焚烧(HPCCU)或蓄热式热氧化(RTO)工艺来处理PTA尾气。高压焚烧工艺尾气先用蒸气加热，再用甲醇或丙烯等燃料加热到反应温度，过程需消耗大量的燃料，运行成本较高，且焚烧排气量较大；蓄热式热氧化工艺的缺点是补加燃料消耗量大，不能彻底除去CO，热氧化过程中会有部分氮气被氧化成氮氧化物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种工艺简单、***阻力小、不需补充辅助燃料，运行成本低、无二次污染、尾气处理彻底的PTA中高压尾气处理工艺。
为了达到上述目的，采用的技术方案是：本发明提出的一种PTA中高压尾气处理工艺，利用尾气换热器回收反应后尾气的热量用来预热待处理尾气，过程无需补加燃料。本发明催化氧化反应器中采用贵金属蜂窝催化剂，尾气经加热后，在压力0.6～2.0MPa(G)、入口温度为100～650℃，出口温度为200～750℃的催化氧化反应器中进行催化氧化反应，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，将溴代烃氧化为二氧化碳、水、溴和溴化氢。
所述催化氧化反应器的入口温度最好为300℃；出口温度最好在720℃以下。
作为本发明的优选技术方案，本发明的尾气最好经尾气换热器加热到催化剂起燃温度后进入催化氧化反应器。PTA尾气换热器最好为焊接板式换热器或热管换热器或翅片管换热器或管壳式换热器。
作为本发明的催化氧化机理，催化氧化反应器中主要发生了如下化学反应：
2CO+O2＝2CO2
CH3COOCH3+3.5O2＝3CO2+3H2O
C8H10+10.5O2＝8CO2+5H2O
CH3OH+1.5O2＝CO2+2H2O
2CH3Br+3.5O2＝2CO2+3H2O+Br2
CH3Br+1.5O2＝CO2+H2O+HBr
CH2Br2+1.5O2＝CO2+H2O+Br2
CH2Br2+O2＝CO2+2HBr
作为本发明的另一优选技术方案，PTA尾气进行催化氧化反应后，最好进入尾气换热器回收部分热量。经催化氧化处理的尾气在尾气换热器中回收部分热量后，应送入膨胀机作功。然后应送入碱洗塔脱除其中的溴及溴化氢，最后排入大气中。以氢氧化钠溶液作为洗涤液为例，在碱洗过程中主要发生了如下化学反应：
HBr+NaOH＝NaBr+H2O
Br2+2NaOH＝NaBr+NaBrO+H2O
相对于现有技术，本发明的工艺简单，能量利用合理，将PTA装置尾气中有害的挥发性有机物转化为二氧化碳、水和无害的溴化盐，过程不产生氮氧化合物，无二次污染，尾气处理彻底，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求；另外，本发明具有非常宽广的操作范围，可保证PTA尾气中有机物含量变化时，***能稳定操作；再有，本发明采用的催化剂，机械强度高、使用寿命长、阻力降低；最后，本发明采用高效热管换热器或焊接板式换热器或翅片管换热器或管壳式换热器回收反应热以加热进料尾气，正常运行过程中无需附加燃料；高效的碱洗塔可彻底脱除尾气中的溴及溴化氢。
附图说明
图1为本发明PTA中高压尾气的处理工艺流程图。
其中：1为催化氧化反应器；2为尾气换热器；3为加热器；4为膨胀机；5为碱洗塔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。
本发明提供的一种PTA中高压尾气处理工艺流程如图1所示，尾气来源于某公司PTA装置，设计工况如表1所示。
表1某公司PTA装置中高压尾气组成
PTA中高压尾气处理工艺，包括加热器3开工升温预加热，其特征在于：精对苯二甲酸中高压尾气经加热器3预加热后，进入催化氧化反应器1进行催化氧化反应，所述催化氧化反应器1中采用贵金属蜂窝催化剂，压力0.6～2.0MPa(G)，入口温度为100～650℃，出口温度为200～750℃，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，将溴代烃氧化为二氧化碳、水、溴和溴化氢，催化氧化反应后尾气在尾气换热器2中回收部分热量后送出本***。进料尾气经尾气换热器2加热到催化剂起燃温度后进入所述催化氧化反应器1。
所述催化氧化反应器1中采用的贵金属催化剂中贵金属为铂、钯中任意一种或两种贵金属的组合。催化氧化反应器1的入口温度优选为300℃，出口温度为优选720℃以下。
所述尾气换热器2为焊接板式换热器或热管换热器或翅片管换热器或管壳式换热器。
进行***开工升温预加热的加热器3是蒸汽加热器、电加热器、燃油燃烧器、或燃气燃烧器。
经所述催化氧化反应器1催化氧化处理后的尾气，在尾气换热器2中回收部分热量再经膨胀机4作功后应送入碱洗塔5脱除其中的溴和溴化氢。
所述碱洗塔5采用板式塔或填料塔，采用的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾的任意一种或两种及两种以上化合物的水溶液。
在所述催化氧化反应器1入口处有一调节催化氧化反应器1入口温度的旁路阀门。
实施例1
开工阶段部分尾气经过电加热器3加热到300℃后，进入催化氧化反应器1进行催化氧化反应。逐渐将全部尾气切入催化氧化反应器1，蜂窝铂、钯金属组合催化剂固定在催化剂固定床层上，此时催化氧化反应器1内压力约为0.9MPa(G)，出口温度约为380℃，上述尾气在催化氧化反应器1中进行催化氧化反应，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，溴代烃氧化为二氧化碳、水和溴，并释放出大量的热，催化反应后的尾气在尾气换热器2回收热量后送入膨胀机4，膨胀作功后的尾气送入氢氧化钠溶液碱洗塔5，碱洗后的尾气直接排往大气中。对处理后的排放气取样后送入实验室进行检测，经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃等有害的挥发性有机物含量如表2所示。
表2某省环境监测中心站监测数据和控制指标
| 污染物名称 | 排放浓度(mg/m3) | 排放浓度评价标准(mg/m3) |
| 二甲苯 | 25 | 70 |
| 非甲烷总烃 | 96 | 120 |
注：排放浓度为多次采样的平均值。
实施例2
催化氧化反应器1采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为0.7MPa(G)、入口温度约为150℃、出口温度约为220℃，碱洗塔5所用碱液为氢氧化钾溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为31、98mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例3
催化氧化反应器1采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为0.8MPa(G)、入口温度约为250℃、出口温度约为310℃，碱洗塔5所用碱液为碳酸钠溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为28、97mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例4
催化氧化反应器采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.0kPa(G)、入口温度约为320℃、出口温度约为400℃，碱洗塔5所用碱液为碳酸氢钠溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为27、95mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例5
催化氧化反应器采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.1MPa(G)、入口温度约为380℃、出口温度约为450℃，碱洗塔5所用碱液为碳酸钾溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为26、94mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例6
催化氧化反应器1采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.2MPa(G)入口温度约为420℃、出口温度约为480℃，碱洗塔5所用碱液为碳酸氢钾溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为25、93mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例7
催化氧化反应器1采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.4MPa(G)、入口温度约为480℃、出口温度约为550℃，碱洗塔5所用碱液为氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，其余同实施例1。经检测，净净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为24、92mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例8
催化氧化反应器1采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.6MPa(G)入口温度约为540℃、出口温度约为600℃，碱洗塔5所用碱液为氢氧化钠和碳酸氢钠的混合溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为22、92mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例9
催化氧化反应器1采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.7MPa(G)、入口温度约为590℃、出口温度约为660℃，碱洗塔5所用碱液为氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为20、89mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例10
催化氧化反应器1采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器1内压力约为1.8MPa(G)、入口温度约为650℃、催化氧化反应器出口温度约为730℃，碱洗塔5所用碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液，其余同实施例1。经检测，净化尾气中二甲苯和非甲烷总烃的浓度分别为18、85mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
在現场试验监测点某公司的PTA中高压尾气处理装置建成投产后试用，受中国环境监测总站的委托，某省环境监测中心站按照中国环境监测总站的要求，对PTA废气处理装置进行了现场采样监测验收，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求。
Claims (9)
1、精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，包括加热器(3)开工预加热，其特征在于：精对苯二甲酸中高压尾气经加热器(3)预加热后，进入催化氧化反应器(1)进行催化氧化反应，所述催化氧化反应器(1)中采用贵金属蜂窝催化剂，压力0.6～2.0MPa(G)，入口温度为100～650℃，出口温度为200～750℃，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，将溴代烃氧化为二氧化碳、水、溴和溴化氢，催化氧化反应后尾气在尾气换热器(2)中回收部分热量后送出本***。
2、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：催化氧化反应器(1)入口温度优选为300℃，出口温度为优选720℃以下。
3、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：进料尾气经尾气换热器(2)加热到催化剂起燃温度进入所述催化氧化反应器(1)。
4、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：所述贵金属蜂窝催化剂中的贵金属为铂、钯中任意一种或两种贵金属的组合。
5、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：所述尾气换热器(2)为焊接板式换热器、或热管换热器、或翅片管换热器、或管壳式换热器。
6、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：进行***开工升温预加热的加热器(3)是蒸汽加热器、或电加热器、或燃油燃烧器、或燃气燃烧器。
7、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：经所述催化氧化反应器(1)催化氧化处理后的尾气，在尾气换热器(2)中回收部分热量再经膨胀机(4)作功后再送入碱洗塔(5)脱除其中的溴和溴化氢。
8、根据权利要求7所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：所述碱洗塔(5)采用板式塔或填料塔，采用的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾的任意一种或两种及两种以上化合物的水溶液。
9、根据权利要求1所述精对苯二甲酸中高压尾气处理工艺，其特征在于：在所述催化氧化反应器(1)入口处有一调节催化氧化反应器(1)入口温度的旁路阀门。
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2008
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