CN102049182A - 一种含环氧丙烷有机废气的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含环氧丙烷有机废气的净化方法。含环氧丙烷有机废气首先在废气洗涤塔内完成洗涤浓度均化预处理，使废气浓度得到均化，废气洗涤塔是通过酸性洗涤液对废气进行洗涤；然后再进行催化氧化处理，将废气中的有害物质脱除。本发明方法解决了浓度波动大的含环氧丙烷废气对废气处理装置稳定运转带来影响，通过对环氧丙烷废气的酸洗预处理操作，保证了废气浓度的稳定，通过催化氧化处理，使废气达标排放。

Description

一种含环氧丙烷有机废气的净化方法

技术领域

本发明涉及一种含环氧丙烷有机废气的净化方法，这种废气来自乙苯共氧化法生产环氧丙烷、苯乙烯的工艺装置。废气中除含有环氧丙烷外，还含有苯乙烯、苯、乙醛、甲苯、乙苯等组分。

背景技术

环氧丙烷/苯乙烯联产法又称共氧化法，乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物。生成的乙苯过氧化物经提浓后在反应温度为110℃、压力为4.05MPa条件下，与丙烯发生环氧化反应生成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷，甲基苄醇在260℃、常压条件下脱水生成苯乙烯。

环氧丙烷/苯乙烯的生产过程中，会产生大量的挥发性有机物废气。废气排放***工况复杂，废气有机组分复杂，包括烷烃、烯烃、芳烃、醛类、酮类、醇类、酸类以及含氧烃类等；废气浓度变化很大，一般工况下废气浓度为2000mg/m³，当装置进入非正常工况时，废气浓度会突然升高到20000mg/m³，这么大的浓度变化必然会对后续的废气处理装置带来严重影响，会造成装置的停车。其中废气的有机物总浓度为2800～18000mg/m³，环氧丙烷浓度为50～12000mg/m³，可见废气浓度的波动主要是环氧丙烷浓度的波动引起的。废气浓度的变化主要是环氧丙烷的浓度变化引起的，因此对环氧丙烷浓度的变化直接影响废气浓度的波动。

对于浓度波动较大的挥发性有机废气的处理，许多专利提出了处理技术。

CN00110703.8提出了一种净化方法，首先需要封闭废气排放源，使废气从固定的废气排出口进入废气净化处理***，废气净化处理***由“浓度均化器-脱硫处理器-催化氧化器”三部分组成。浓度均化器内装吸附性较强的物质，脱硫处理器装填Fe₂O₃或ZnO型脱硫剂，催化氧化反应器内装贵金属型催化剂。通过三段组合工艺，使有机废气被完全催化氧化，达到净化废气的目的。实施结果表明，这种净化方法对石化企业污水处理场排放的含有低浓度硫化氢和/或有机硫的有机废气，净化效果很好，催化剂的寿命长，装置运转平稳。CN01274679.7提出了一种低浓度有机废气的净化***，采用吸附-浓缩-催化燃烧处理的方法。该有机废气净化处理***，主要是由吸附床、催化燃烧装置和调节控制设备组成，***的有机废气吸附、催化燃烧净化和吸附剂脱附再生等全部操作过程均可自动控制完成。该设备处理有机废气能力为1000～50000m³/h，如多台吸附床组合后使用，可处理更大风量的有机废气。该***可用于各种排放条件下的工业有机废气治理。CN03211736.1公开了一种催化燃烧有机废气的一体化处理装置，它是由风机、催化燃烧反应器、电气控制柜、热管换热器等组成的一体化装置；催化燃烧反应器内装有远红外电加热管及催化剂；催化燃烧反应器外装有空气循环管；风机为调速风机；热管换热器为双程且内装有翅片化热管，正常运行中，通过调速风机控制风量和热管换热器对热量的回收，催化燃烧反应无需加热而自动进行，其传热效率高，节约能源，并保证了该装置的稳定运行。

但对于浓度波动较大的环氧丙烷/苯乙烯废气来说，上述处理工艺并不适合。CN01274679.7和CN03211736.1专利所述的流程没有考虑废气浓度的波动的影响；CN00110703.8则采用吸附剂的吸附-解吸来均化废气浓度，由于环氧丙烷的分子量较小，在常见吸附剂上的吸附效果有限，该专利对于环氧丙烷浓度波动较大的废气并不适用。

发明内容

本发明提出了一种能够处理浓度波动较大的含环氧丙烷废气的处理工艺，从而彻底解决含环氧丙烷废气的污染问题。这种含环氧丙烷废气主要来自于采用共氧化工艺联产环氧丙烷和苯乙烯的生产装置，其中废气浓度的波动主要由于环氧丙烷浓度的波动所致。

本发明含环氧丙烷有机废气的净化方法包括：含环氧丙烷有机废气首先在废气洗涤塔内完成洗涤浓度均化预处理，使废气浓度得到均化，废气洗涤塔是通过酸性洗涤液对废气进行洗涤；然后再进行催化氧化处理，将废气中的有害物质脱除。

本发明方法中，废气洗涤塔是通过酸性洗涤液对废气进行洗涤，酸性溶液为无机酸的水溶液，无机酸如硫酸、盐酸、硝酸或磷酸等，酸性溶液的pH值控制为7以下，优选为6以下，最优选为5以下，洗涤塔的操作条件为酸性溶液与废气的液气体积比为2～10L/Nm³。洗涤塔采用酸性溶液循环的操作方式，可以在操作过程中补充适量的无机酸，以保持适宜的pH值。

洗涤预处理主要是在洗涤塔内完成的。洗涤塔装填有不锈钢鲍尔环，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。洗涤塔上部有除雾丝网和填料，以除去大部分水份。洗涤塔下部有储液段与循环水槽联通。吸收液经过塔上部的分散器分散后，沿填料流下润湿填料表面；废气自塔底向上通过填料缝隙中的自由空间与吸收液作逆向流动，在填料塔中废气与吸收液充分接触，随着废气中环氧丙烷浓度的变化，废气中的环氧丙烷组分被吸收，从而使废气的环氧丙烷浓度得到均匀化处理，从而使废气浓度得到均化。洗涤均化后的废气通过塔顶部的除雾段去除所含的水分后，进入下一处理阶段。

吸收用的吸收液循环使用。当吸收液由于挥发损失时，补充水或吸收液，使吸收液维持在一定的液位水平。随着吸收时间的延伸，吸收液的PH值可能会升高，此时需补充酸，使吸收液维持在一定的pH值范围内。

本发明方法中，催化氧化可以采用本领域常规的处理方法，在催化剂的作用下，废气中的有机物被完全氧化为无害物质，废气达标排放。

废气经吸收预处理后，再经预热器预热至所需温度，然后进入催化氧化反应器。如果废气浓度超过了催化氧化反应器的进气浓度，则在预热器之前添加稀释空气，以降低废气浓度；稀释空气的添加可以是手动控制，也可以是自动控制，自动控制的信号来自催化氧化反应器出口温度。催化氧化反应器其内部装填催化氧化催化剂。催化氧化催化剂采用蜂窝型贵金属催化剂，载体为蜂窝陶瓷体，其上担载贵金属Pt、Pd以及CeO₂等活性组分。催化氧化反应器的入口床层温度范围一般为200～350℃，使用空速范围为10000～60000h^-1。根据有机废气中所含有机物的种类及浓度来调整催化剂的使用温度及空速，一方面要使有机废气有较好的净化效果，另一方面又要避免有机废气在催化床层反应时放热较多而导致催化剂因高温失活。

通过本发明两段组合工艺的处理，使含环氧丙烷有机废气得到净化后排放。

由于本发明涉及的流程压降较小，而废气排放时的压力在10000Pa以上，因此本流程不设置引风机，利用装置排放气的压力即可；如果装置排放气压力较小，则需要设置引风机。

经实验发现，酸性溶液对环氧丙烷的吸收和释放效果明显。正常状态下，吸收液对环氧丙烷的吸收速率和释放速率达到了平衡状态；当废气中的环氧丙烷浓度突然升高时，环氧丙烷的吸收速率大于释放速率，可使废气中的环氧丙烷浓度降低，从而降低了废气浓度。通过吸收液对废气主要组分环氧丙烷的吸收，确保了废气浓度的稳定，保证了后续废气处理装置的稳定操作。

使用上述“洗涤均化预处理+催化氧化处理”方法净化处理含环氧丙烷有机废气，能够通过催化氧化反应脱除了挥发性有机污染物，在废气中环氧丙烷突然升高时通过吸收液的吸收，降低废气中环氧丙烷的浓度，从而降低废气浓度，使废气浓度维持在一个稳定的水平，保证了处理装置的稳定。本发明方法流程短，方法简单，设备投资、运行费用均较低，污染物脱除彻底，不会产生NOx二次污染。

附图说明

图1是本发明提出工艺的简要流程图。

图2是本发明实施例洗涤塔废气洗涤均化预处理效果示意图。

其中：1为含环氧丙烷废气，2为洗涤塔，3为换热器，4为加热器，5为催化氧化反应器。

具体实施方式

本发明的废气处理方案为：洗涤均化预处理+催化氧化。洗涤吸收均化预处理主要是在洗涤塔中完成的，采用的洗涤液为酸性洗涤液，由盐酸、硫酸或其它无机酸加水配成，洗涤液的pH在7以下，优选为6以下，最优选为5以下。废气洗涤塔的液气比为2～10L/Nm³，吸收温度为常温。这种酸性吸收液对环氧丙烷的吸收和释放效果明显。正常状态下，吸收液对环氧丙烷的吸收速率和释放速率达到了平衡状态；当废气中的环氧丙烷浓度突然升高时，环氧丙烷的吸收速率大于释放速率，可使废气中的环氧丙烷浓度降低，从而降低了废气浓度。通过吸收液对废气主要组分环氧丙烷的吸收，确保了废气浓度的稳定。

废气1经过洗涤塔2预处理后的废气进入气体换热器3，与催化氧化反应器排出气体换热，换热后的废气进入加热器4，如果其温度已经达到催化氧化反应器5要求的入口温度250～350℃，则不需要进一步加热；反之，则要加热到所需温度。具体的温度值，与所选的催化氧化催化剂有关。加热器是防爆电加热器。

经过加热器后，废气进入催化氧化反应器5。反应器内装有蜂窝型贵金属催化剂，催化氧化反应器的入口温度范围一般为250～350℃，使用空速范围为10,000～60,000h^-1。在催化剂的作用下，废气中的有机组分被氧化催化二氧化碳和水，净化气达标排放。

下面结合实例进一步阐明本发明，但并不限于本发明的保护范围。

实施例

一股环氧丙烷/苯乙烯联产装置排放的废气，采用“洗涤均化预处理+催化氧化”工艺进行处理。实施例采用的吸收液是pH值为0的HCl(V/V)吸收液，液气比为5L/Nm³，吸收液pH值高于4时补充适量盐酸。其洗涤均化处理效果见图2，催化氧化处理效果见表2。在正常工况下废气浓度为2900mg/m³，此时洗涤塔的进、出口废气总烃浓度基本一致。当进口废气的总体浓度突然有2900mg/m³升到19200mg/m³时，吸收塔出口废气总烃浓度缓慢升高，在19200mg/m³浓度持续40分钟的时间内，出口总烃浓度最高才达到4790mg/m³，避免了催化氧化装置的停车，有效地保护了催化氧化装置的稳定操作。催化氧化采用蜂窝状贵金属催化氧化催化剂，催化剂为含Pt 0.26wt％、Pd 0.13wt％。在整个过程中，催化氧化反应器出口的总烃浓度均在100mg/m³以下，总烃去除率在98％以上。

表1实施例1洗涤均化预处理+催化氧化的处理效果

实施例2

按照实施例1的方法和过程，使用硫酸溶液为吸收液，硫酸溶液的pH值控制在0～6范围内，废气洗涤均化预处理与实施例1相近。

Claims (8)

1.一种含环氧丙烷有机废气的净化方法，其特征在于：含环氧丙烷有机废气首先在废气洗涤塔内完成洗涤浓度均化预处理，使废气浓度得到均化，废气洗涤塔是通过酸性洗涤液对废气进行洗涤；然后再进行催化氧化处理，将废气中的有害物质脱除。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：酸性溶液为无机酸的水溶液，酸性溶液的pH值控制为7以下。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸或磷酸水溶液。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：酸性溶液的pH值为6以下。

5.按照权利要注1所述的方法，其特征在于：酸性溶液的pH值为5以下。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：洗涤塔的操作条件为酸性溶液与废气的液气体积比为2～10L/Nm³。

7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：废气洗涤塔采用酸性溶液循环的操作方式。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：催化氧化反应器其内部装填催化氧化催化剂，催化氧化反应器的入口床层温度范围为200～350℃，使用空速范围为10000～60000h^-1。

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