CN103372357A - 一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法及其装置，该装置包括换热器(1)、第一气液分离罐(2)；第二气液分离罐(3)、涡轮膨胀机(4)、活性炭吸附装置(5)，它们之间通过管道连接；氧化尾气先通过换热器(1)进行热交换；被降温后的氧化尾气进入第一气液分离罐(2)，从第一气液分离罐(2)排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机(4)的膨胀腔，经扩容做功冷却降温后进入第二气液分离罐(3)，从第二气液分离罐(3)排出的未凝结气体，通过换热器(1)进行热交换；被升温后进入涡轮膨胀机(4)进行压缩升压，随后进入活性炭吸附装置(5)；从气液分离罐和活性炭吸附装置(5)分离出来的芳烃回收再利用。
Description
技术领域
本发明属蒽醌法生产过氧化氢技术领域，涉及氧化过程的节能减排方法及装置，尤其是涉及一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气的回收方法；本发明还涉及一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气回收装置。
背景技术
过氧化氢生产方法的发展，按照时间的先后大致经历了电解法、镍催化剂搅拌釜氢化工艺的蒽醌法和钯催化剂固定床氢化工艺的蒽醌法3个发展阶段，目前钯催化剂固定床氢化工艺的蒽醌法是主要的生产方法。随着节能减排日益受到社会的重视和市场竞争的日趋激烈，如何有效地降低各种原材料的消耗，降低能耗成为研究热点，芳烃作为双氧水生产的一种主要化工原材料，其消耗在双氧水生产成本中占有相当大的比重，随着芳烃市场价格的不断上升，如何有效地降低芳烃消耗是摆在双氧水生产厂家面前的共同课题，同时，芳烃作为一种挥发性较强的有毒、有害物质，减少其挥发量也是国家环保政策的需要。过氧化氢生产过程中，氧化尾气是芳烃消耗的最主要途径，传统的方法是利用低温水冷却器对尾气进行冷却回收芳烃或采用活性炭纤维吸附后，尾气向外排出。
目前氧化尾气的冷却方法普遍采用低温水也叫冰机法，是直接利用冰机产生的冷量制造低温水，然后利用低温水在氧化尾气冷却器中与尾气换热，对尾气进行降温以回收其中的芳烃，冰机在运转过程中需要消耗一定量的能量，运行成本较高，运行过程中在循环水量及温度上不易控制，易出现生产故障。活性炭纤维吸附装置是利用活性炭纤维对芳烃的吸附作用及蒸气的脱吸作用来回收芳烃，其回收率较高，但需耗费一定量的蒸气，且活性炭纤维需定期更换，另外，经其处理后回收的芳烃还需经配制工序蒸馏精制后再回***使用，当尾气中芳烃含量较高时，活性炭纤维吸附装置在运行过程中存在回收功能衰减较快的问题，造成活性炭纤维吸附能力下降。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，一方面，本发明在于提供一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气的回收方法，能提高氧化尾气中芳烃的回收率、降低能耗、同时有利于回收芳烃的综合利用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的基本技术方案为：一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，包括以下步骤：氧化尾气先通过换热器进行热交换；被降温后的氧化尾气进入第一气液分离罐进行气液分离；从第一气液分离罐顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机的膨胀腔，经所述涡轮膨胀机进行扩容做功；冷却降温后进入第二气液分离罐进行气液分离；从第二气液分离罐顶部排出的未凝结气体，通过所述换热器进行热交换；被升温后进入所述涡轮膨胀机的压缩腔进行压缩升压；随后进入活性炭吸附装置；从第一气液分离罐、第二气液分离罐和活性炭吸附装置分离出来的芳烃回收再利用。
优选地，所述蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，进入所述第一气液分离罐的氧化尾气温度为5～15℃。
优选地，所述蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，进入所述第二气液分离罐的气体温度为0～5℃。
优选地，所述蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，进入所述活性炭吸附装置的气体温度为15～40℃，压力为0.05～0.1MPa。
优选地，所述蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，所述第一气液分离罐、第二气液分离罐分离出来的芳烃不经处理直接回用于过氧化氢生产***使用，所述活性炭吸附装置分离出来的芳烃经蒸馏精制后再回用于过氧化氢生产***使用。
另一方面，本发明还在于提供一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理装置包括换热器；与所述换热器的第一流体出口通过管道连接的第一气液分离罐；第二气液分离罐；涡轮膨胀机；活性炭吸附装置，所述第一气液分离罐顶部的排气口通过管道与所述涡轮膨胀机的膨胀腔进气口连接，所述涡轮膨胀机的膨胀腔出气口通过管道与所述第二气液分离罐的进气口连接，所述第二气液分离罐顶部的排气口通过管道与所述换热器的第二流体进口连接；所述换热器的第二流体出口通过管道与所述涡轮膨胀机的压缩腔进气口连接，所述涡轮膨胀机的压缩腔出气口通过管道与活性炭吸附装置的进气口连接，所述第一气液分离罐、第二气液分离罐和活性炭吸附装置的底部连接有排液管道。
进一步地，本发明提供的蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理装置的第一气液分离罐的未凝结气体出口管和第二气液分离罐的进气管之间还具有旁通连接管道。
进一步地，本发明提供的蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理装置的第一气液分离罐和第二气液分离罐为旋风式分离器，气体入口在罐侧方的切线方向，气体进入气液分离罐后形成气旋，同时罐内具有除沫设备。
在不冲突的情况下，以上改进方案可以单独实施，也可二种或二种以上组合实施。
本发明的有益效果是：涡轮膨胀机具有涡轮式压缩机结构上的特点，而且膨胀与压缩互为可逆过程，膨胀腔涡轮和压缩腔涡轮同轴转动，因此，在膨胀和压缩过程中，可以不消耗外部能量，利用尾气自身膨胀制冷，具有能耗低的优点。高温尾气与冷却后的尾气通过同一换热器换热，氧化尾气冷却后经过二级气液分离回收芳烃，可使氧化尾气得到深度冷却，而水分在换热器内不易结冰，芳烃回收率较高，且有利于回收芳烃的综合利用，降低消耗的同时可满足环保的要求；可降低进入活性炭吸附装置尾气的芳烃含量，其吸附、再生频率会大大下降，从而延长活性炭纤维的使用寿命，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例氧化尾气处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1所示蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理装置，包括换热器1、第一气液分离罐2；第二气液分离罐3、涡轮膨胀机4、活性炭吸附装置5，换热器1的第一流体进口连接氧化塔尾气排放管，换热器1的第一流体出口通过管道与第一气液分离罐2的进气口连接；第一气液分离罐2顶部的排气口通过管道与涡轮膨胀机4的膨胀腔进气口连接，涡轮膨胀机4的膨胀腔出气口通过管道与第二气液分离罐3的进气口连接，第一气液分离罐2的未凝结气体出口管和第二气液分离罐3的进气管之间还设有旁通连接管道，方便涡轮膨胀机4不停机检修和调节进入第二气液分离罐3的气体的温度，可避免因气体温度过低造成氧化尾气中夹带的水分在***中结冰。第二气液分离罐3顶部的排气口通过管道与换热器1的第二流体进口连接；换热器1的第二流体出口通过管道与涡轮膨胀机4的压缩腔进气口连接，涡轮膨胀机4的压缩腔出气口通过管道与活性炭吸附装置5的进气口连接，第一气液分离罐2和第二气液分离罐3为旋风式分离器，气体入口在罐侧方的切线方向，气体进入气液分离罐后，能够形成气旋，同时罐内具有除沫设备，第一气液分离罐2、第二气液分离罐3的底部连接有排液管道及阀门；活性炭吸附装置5的底部连接有排液管道及阀门。涡轮膨胀机具有涡轮式压缩机结构上的特点，而且膨胀与压缩互为可逆过程，膨胀腔涡轮和压缩腔涡轮同轴转动，尾气在膨胀腔膨胀时热能转变为涡轮的机械能，传递到压缩腔的涡轮后，机械能做功将尾气压缩，因此，在膨胀和压缩过程中，可以不消耗外部能量，利用尾气自身膨胀制冷。
蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，包括以下步骤：氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温后进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温降压后进入第二气液分离罐3进行气液分离，从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温后进入涡轮膨胀机4的压缩腔进行压缩升压，随后进入活性炭吸附装置5，从第一气液分离罐2、第二气液分离罐3和活性炭吸附装置5分离出来的芳烃进行回收再利用。
实施例1：20℃的氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温到5℃后，进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温至0℃后进入第二气液分离罐3进行气液分离；从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温至6℃后进入涡轮膨胀机4进行压缩升压；升压至0.05MPa，温度为15℃，随后进入活性炭吸附装置5。
实施例2：40℃的氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温到15℃后，进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温至5℃后进入第二气液分离罐3进行气液分离；从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温至20℃后进入涡轮膨胀机4进行压缩升压；升压至0.1MPa，温度为40℃，随后进入活性炭吸附装置5。
实施例3：30℃的氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温到10℃后，进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温至2.5℃后进入第二气液分离罐3进行气液分离；从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温至8℃后进入涡轮膨胀机4进行压缩升压；升压至0.08MPa，温度为28℃，随后进入活性炭吸附装置5。
实施例4：30℃的氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温到3℃后，进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温至－1℃后进入第二气液分离罐3进行气液分离；从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温至5℃后进入涡轮膨胀机4进行压缩升压；升压至0.08MPa，温度为26℃，随后进入活性炭吸附装置5。
实施例5：30℃的氧化尾气先通过换热器1进行热交换；氧化尾气被降温到18℃后，进入第一气液分离罐2进行气液分离；从第一气液分离罐2顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机4的膨胀腔，经涡轮膨胀机4进行扩容做功冷却，降温至8℃后进入第二气液分离罐3进行气液分离；从第二气液分离罐3顶部排出的未凝结气体，通过换热器1进行热交换；被升温至18℃后进入涡轮膨胀机4进行压缩升压；升压至0.08MPa，温度为29℃，随后进入活性炭吸附装置5。
经测试芳烃回收率如下：
| 项目 | 第一气液分离后回收率% | 第二气液分离后回收率% | 活性炭装置后回收率% |
| 实施例1 | 51.2 | 81.2 | 97.3 |
| 实施例2 | 46.2 | 75.6 | 95.6 |
| 实施例3 | 48.3 | 78.7 | 96.2 |
| 实施例4 | 52.3 | 83.1 | 98.2 |
| 实施例5 | 40.3 | 70.8 | 91.2 |
第一气液分离罐的氧化尾气温度控制在5～15℃、第二气液分离罐的气体温度控制在0～5℃，进入所述活性炭吸附装置的气体温度控制在15～40℃，压力在0.05～0.1MPa。一方面有较好的分离回收芳烃效果，芳烃回收率较高，另一方面，可克服水分在换热器内结冰，有利于回收芳烃的综合利用，可降低进入活性炭吸附装置尾气的芳烃含量，其吸附、再生频率会大大下降，从而延长活性炭纤维的使用寿命。
显然，本发明不限于以上具体实施方式，还可在本发明的精神内，改变其它工艺条件，具有同样的功效，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方法，也属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：氧化尾气先通过换热器(1)进行热交换；被降温后的氧化尾气进入第一气液分离罐(2)进行气液分离；从第一气液分离罐(2)顶部排出的未凝结气体，随后进入涡轮膨胀机(4)的膨胀腔，经所述涡轮膨胀机(4)进行扩容做功；冷却降温后进入第二气液分离罐(3)进行气液分离；从第二气液分离罐(3)顶部排出的未凝结气体，通过所述换热器(1)进行热交换；被升温后进入所述涡轮膨胀机(4)的压缩腔进行压缩升压；随后进入活性炭吸附装置(5)；从第一气液分离罐(2)、第二气液分离罐(3)和活性炭吸附装置(5)分离出来的芳烃回收再利用。
2.根据权利要求1所述的氧化尾气处理方法，其特征在于：进入所述第一气液分离罐(2)的氧化尾气温度为5～15℃。
3.根据权利要求1所述的氧化尾气处理方法，其特征在于：进入所述第二气液分离罐(3)的气体温度为0～5℃。
根据权利要求1所述的氧化尾气处理方法，其特征在于：进入所述活性炭吸附装置(5)的气体温度为15～40℃，压力为0.05～0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的氧化尾气处理方法，其特征在于：所述第一气液分离罐(2)、第二气液分离罐(3)分离出来的芳烃不经处理直接回用于过氧化氢生产***使用，所述活性炭吸附装置(5)分离出来的芳烃经蒸馏精制后再回用于过氧化氢生产***使用。
5.一种根据权利要求1所述的氧化尾气处理方法所采用的氧化尾气处理装置，其特征在于：该装置包括换热器(1)；与所述换热器(1)的第一流体出口通过管道连接的第一气液分离罐(2)；第二气液分离罐(3)；涡轮膨胀机(4)；活性炭吸附装置(5)，所述第一气液分离罐(2)顶部的排气口通过管道与所述涡轮膨胀机(4)的膨胀腔进气口连接，所述涡轮膨胀机(4)的膨胀腔出气口通过管道与所述第二气液分离罐(3)的进气口连接，所述第二气液分离罐(3)顶部的排气口通过管道与所述换热器(1)的第二流体进口连接；所述换热器(1)的第二流体出口通过管道与所述涡轮膨胀机(4)的压缩腔进气口连接，所述涡轮膨胀机(4)的压缩腔出气口通过管道与活性炭吸附装置(5)的进气口连接，所述第一气液分离罐(2)、第二气液分离罐(3)和活性炭吸附装置(5)的底部连接有排液管道。
6.根据权利要求6所述的氧化尾气处理装置，其特征在于：所述第一气液分离罐(2)的未凝结气体出口管和所述第二气液分离罐(3)的进气管之间还具有旁通连接管道。
7.根据权利要求6所述的氧化尾气处理装置，其特征在于：所述第一气液分离罐(2)和第二气液分离罐(3)为旋风式分离器，气体入口在罐侧方的切线方向，气体进入气液分离罐后形成气旋，同时罐内具有除沫设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131030 |