CN112521253A - 酚钠的二氧化碳分解***及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焦化行业焦油蒸馏酚盐分解单元的设备及工艺，尤其涉及酚钠的二氧化碳分解***及工艺。包括分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔与一次分解分离槽，分解塔分上中下三段，粗酚酸化塔分为上下两段，碳酸钠处理塔分为上下两段；烟气管道分别与分解塔中段、分解塔下段、粗酚酸化塔上段、碳酸钠处理塔上段相连，粗酚酸化塔上段通过管道与分解塔中段相连，碳酸钠处理塔上段通过管道与分解塔中段相连；分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔分别通过管道与一次分解分离槽相连。以三个塔代替原流程的六个塔，减少了三个输送泵和三个液位记录调节仪表，因此节约了大量的运行成本，减少了占地，并提高了整个工艺的酚盐分解率和本质安全性。

Description

酚钠的二氧化碳分解***及工艺
技术领域
本发明涉及焦化行业焦油蒸馏酚盐分解单元的设备及工艺，尤其涉及酚钠的二氧化碳分解***及工艺。
背景技术
煤焦油含有多种有机物，其中酚类占1～2％，是比较贵重的成分，主要存在于焦油蒸馏后得到的三混馏分(酚油、萘油和洗油)中，通过馏分洗涤得到酚钠盐，即三混馏分与12％浓度的NaOH溶液混合后，混合份中的酚会与碱发生反应，生成溶于水的酚钠盐，通过静置，可与脱酚混合份进行油水分离得到酚钠盐，然后通过酚盐分解，也就是酸解得到粗酚。
酚盐分解一般采用硫酸法和二氧化碳分解法，其中硫酸分解法又分为间歇分解和连续分解。
间歇式硫酸分解法主要设备是间歇分解器；将净酚钠装入分解器内，然后从高位槽缓缓装入硫酸，一般情况下注入75％左右硫酸，同时进行搅拌。分解过程产生的热量，用间接冷却水移出。反应后静置数小时，分解生成的粗粉浮在上面，硫酸钠沉在下面，故先放含硫酸钠的废水，再放出粗酚。
硫酸连续分解酚钠的工艺，采用50％左右的硫酸，通过喷射混合器把净酚钠溶液和硫酸连续的混合在一起，经管道混合器、酚盐分解加热器后进入硫酸分解分离槽，通过油水分离可连续的得到粗酚和硫酸钠废水。
硫酸法基本属于淘汰工艺，现主要采用二氧化碳分解法。
二氧化碳分解法，是采用烟道气或高炉煤气，利用烟气中含有的二氧化碳成分，对酚钠盐进行分解，即酚钠和二氧化碳在水溶液进行反应，生产粗酚和碳酸钠，当二氧化碳过量时，反应生产碳酸氢钠，若发现碳酸钠溶液中有碳酸氢钠时，即表明分解已完全。
如图1所示，二氧化碳分解法的基本流程如下：
装置外送来的含二氧化碳烟气，经烟气风机(10)升压后，送入1#分解塔(2)、2#分解塔(3)、粗酚酸化塔(4)和碳酸钠处理塔(5)，用于分解液相中的酚钠；净酚钠槽中的净酚钠，由泵送入尾气洗涤塔(1)，从顶部喷洒洗涤底部通入的酚盐分解后尾气，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，利用净酚钠中经洗涤工序残余的碱，中和尾气中在烟气进行酚盐分解时带出的少量酚，对尾气起到洗涤的作用；然后通过酚钠泵(11)送入1#分解塔(2)，利用液体调节阀一，调节持尾气洗涤塔(1)的液位LRC-01稳定控制酚钠流量，酚盐在1#分解塔(2)内与从底部进入的二氧化碳气体并流接触进行鼓泡传质，发生化学反应，生成酚类物质和碳酸钠；反应生成物从塔中段满流到2#分解塔(3)，在此与塔底鼓入的二氧化碳继续进行分解反应，以上过程称为一次分解。
从2#分解塔(3)中段满流出来的反应生成物，排入一次分解分离槽(7)进行油水分离，一次分解酚浮在液体表面，经内部的隔板满流到另一侧，分离出的一次分解酚由一次分解酚泵(12)送入粗酚酸化塔(4)，在塔内，一次分解酚与从塔底鼓入的二氧化碳继续发生分解反应，该过程称为二次分解，也是对粗酚中残余酚钠的分解净化过程。
反应生成物从粗酚酸化塔(4)中段的满流口排出，流入二次分解分离槽(8)，在这里进行二次分解酚和碳酸钠水溶液的分离，二次分解酚由二次分解酚泵(13)加压后送出。
一次分解分离槽(7)和二次分解分离槽(8)分离出的碳酸钠水溶液一起满流排到碳酸钠工作槽(9)，由碳酸钠工作泵(14)送碳酸钠处理塔(5)顶部喷洒，与底部通入的烟气在填料层逆流接触，用于分解碳酸钠溶液中残余的酚钠，反应后的反应物由碳酸钠泵(15)送碳酸钠油水分离塔(6)进行油水分离，顶部满流的粗酚量很少，送回一次分解分离槽(7)，纯净的碳酸钠满流送到碳酸钠槽。
现有的二氧化碳分解流程，设备多且功能单一，设备之间全靠输送泵进行输送，且每个输送泵附带一个液位记录调节仪表，设有液位调节阀一(16)、液位调节阀二(17)、液位调节阀三(18)与液位调节阀四(19)，控制繁琐复杂，占地面积大，运转成本高，可优化和集成的因素很多，需要加以改进以节约用地和运行成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了酚钠的二氧化碳分解***及工艺，采用一个分解塔来完成尾气的洗净和酚钠的一次分解，采用改进的带填料的粗酚酸化塔来完成一次分解酚的二次分解和油水分离，提高了酚盐的分解率，采用改进的碳酸钠处理塔来处理碳酸钠的净化和油水分离，以三个塔代替原流程的六个塔，减少了三个输送泵和三个液位记录调节仪表，因此节约了大量的运行成本，减少了占地，并提高了整个工艺的酚盐分解率和本质安全性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
酚钠的二氧化碳分解***，包括分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔与一次分解分离槽，分解塔分上中下三段，粗酚酸化塔分为上下两段，碳酸钠处理塔分为上下两段；烟气管道通过其分支管道分别与分解塔中段、分解塔下段、粗酚酸化塔上段、碳酸钠处理塔上段相连，粗酚酸化塔上段通过管道与分解塔中段相连，碳酸钠处理塔上段通过管道与分解塔中段相连；分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔分别通过管道与一次分解分离槽相连。所述烟气管道上设有烟气风机。
所述一次分解分离槽与碳酸钠处理塔相连的管道上设有碳酸钠工作泵与压力调节阀，一次分解分离槽与粗酚酸化塔相连的管道上设有一次分解酚泵与液位调节阀。
所述分解塔分上中下三段，顶部为尾气洗涤段，中部为1#分解段，底部为2#分解段-所述粗酚酸化塔分上下两段，上段为粗酚酸化段，内部设有填料，下段为油水分离段。
所述碳酸钠处理塔分上下两段，上段为碳酸钠处理段，下段为油水分离段。
一种酚钠的二氧化碳分解工艺，具体包括如下步骤：
1)含二氧化碳烟气，经烟气风机升压后，送入分解塔中段和下段、粗酚酸化塔的上段和碳酸钠处理塔的上段，
2)一次分解：
净酚钠由分解塔上段送入分解塔，从顶部喷射洗涤底部通入的其中段和下段以及粗酚酸化塔和碳酸钠处理塔酚盐分解后尾气，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，利用净酚钠中洗涤工序残余的碱，中和尾气中在烟气进行酚盐分解时带出的少量酚，对尾气起到脱酚洗涤的作用；
然后利用自身重力自流送入分解塔的中段底部，酚钠在塔内与从底部进入的二氧化碳气体并流接触进行鼓泡传质，发生化学反应，生成酚类物质和碳酸钠；
反应生成物从塔中段上部满流到分解塔的下段底部，在此与塔底鼓入的二氧化碳继续进行分解反应；
3)二次分解：
从分解塔下段上部满流出来的反应生成物，排入一次分解分离槽进行油水分离，分离出的一次分解酚由一次分解酚泵送入粗酚酸化塔的上段顶部向下喷洒，通过液位调节阀控制喷洒量，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，继续发生分解反应；
4)反应生成物从塔上段底部，利用自身重力自流送入下段油水分离器的底部，在这里进行二次分解酚和碳酸钠水溶液的分离，二次分解酚为净化后的粗酚，满流送粗酚槽，少量液体碳酸钠水溶液送回一次分解分离槽重新进行油水分离；
5)油水分离：
一次分解分离槽分离出的碳酸钠水溶液，由碳酸钠工作泵送碳酸钠处理塔的上段顶部喷洒，通过压力调节阀控制油水的分界面的稳定，喷洒液与底部通入的烟气在填料层逆流接触，用于分解碳酸钠溶液中残余的酚钠，反应后的反应物利用自身重力自流送入下段的碳酸钠油水分离器进行油水分离，顶部满流的粗酚量送回一次分解分离槽的粗酚侧，净化后的碳酸钠满流送到碳酸钠槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)以三个塔代替原流程的六个塔，减少了三个输送泵和三个液位记录调节仪表，因此节约了大量的运行成本，并减少了占地，提高了整个工艺的本质安全性。
2)改进的粗酚酸化塔分上下两段，上段为粗酚酸化段，由原来的鼓泡反应改为填料洗涤，从原理上可以提高一次分解酚的二次分解率，提高粗酚的质量。
附图说明
图1是原***结构示意及工艺原理图。
图2是本发明结构示意及工艺原理图。
图中：1-尾气洗涤塔 2-1#分解塔 3-2#分解塔 4-粗酚酸化塔 5-碳酸钠处理塔6-碳酸钠油水分离塔 7-一次分解分离槽 8-二次分解分离槽 9-碳酸钠工作槽 10-烟气风机 11-酚钠泵 12-一次分解酚泵 13-二次分解酚泵 14-碳酸钠工作泵 15-碳酸钠泵 16-液位调节阀一 17-液位调节阀二 18-液位调节阀三 19-液位调节阀四 20-分解塔 21-压力调节阀 22-液位调节阀 LRC-液位记录调节仪表 PRC-压力记录调节仪表
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图2所示，酚钠的二氧化碳分解***，包括分解塔20、粗酚酸化塔4、碳酸钠处理塔5与一次分解分离槽7。
采用一个分解塔20来完成尾气的洗净和酚钠的一次分解，分解塔20分上中下三段，顶部为尾气洗涤段，中部为1#分解段，底部为2#分解段。
采用改进的带填料的粗酚酸化塔4来完成一次分解酚的二次分解和油水分离，改进的粗酚酸化塔4分上下两段，上段为粗酚酸化段，由原来的鼓泡反应改为填料洗涤，下段为油水分离段。
采用改进的碳酸钠处理塔5来处理碳酸钠的净化和油水分离，改进的碳酸钠处理塔5分上下两段，上段为碳酸钠处理段，下段为油水分离段。
烟气管道上设有烟气风机10，烟气管道通过其分支管道分别与分解塔20中段、分解塔20下段、粗酚酸化塔4上段、碳酸钠处理塔5上段相连，
粗酚酸化塔4上段通过管道与分解塔20中段相连，碳酸钠处理塔5上段通过管道与分解塔20中段相连。分解塔20中段通过管道与一次分解分离槽7相连，粗酚酸化塔4下段通过管道与一次分解分离槽7相连，碳酸钠处理塔5下段通过管道与一次分解分离槽7相连。一次分解分离槽7与碳酸钠处理塔5相连的管道上设有碳酸钠工作泵14与压力调节阀21，一次分解分离槽7与粗酚酸化塔4相连的管道上设有一次分解酚泵12与液位调节阀22。
一种酚钠的二氧化碳分解工艺，具体包括如下步骤：
1)由烟气管道外送来的含二氧化碳烟气，经烟气风机10升压后，送入分解塔20中段和下段、粗酚酸化塔4的上段和碳酸钠处理塔5的上段，用于分解液相中的酚钠。
2)净酚钠槽中的净酚钠，由泵送入分解塔20的上段，从顶部喷射洗涤底部通入的中段和下段以及粗酚酸化塔4和碳酸钠处理塔5酚盐分解后尾气，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，利用净酚钠中洗涤工序残余的碱，中和尾气中在烟气进行酚盐分解时带出的少量酚，对尾气起到脱酚洗涤的作用。
然后利用自身重力自流送入分解塔20的中段底部，酚钠在塔内与从底部进入的二氧化碳气体并流接触进行鼓泡传质，发生化学反应，生成酚类物质和碳酸钠；反应生成物从塔中段上部满流到分解塔20的下段底部，在此与塔底鼓入的二氧化碳继续进行分解反应，以上过程称为一次分解。
3)从塔下段上部满流出来的反应生成物，排入一次分解分离槽7进行油水分离，一次分解酚浮在液体表面，经内部的隔板满流到另一侧，分离出的一次分解酚由一次分解酚泵12送入粗酚酸化塔4的上段顶部向下喷洒，通过液位调节阀22保持LRC-01的液位恒定来控制喷洒量，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，继续发生分解反应，该过程称为二次分解，也是对粗酚中残余酚钠的分解净化过程；
4)反应生成物从塔上段底部，利用自身重力自流送入下段油水分离器的底部，在这里进行二次分解酚和碳酸钠水溶液的分离，二次分解酚为净化后的粗酚，满流送粗酚槽，少量液体碳酸钠水溶液送回一次分解分离槽7重新进行油水分离。
为保证粗酚酸化塔4下段油水分离器的粗酚质量绝对合格，并且碳酸钠的量又少，碳酸钠的满流可能带有少量粗酚，所以返回一次分解分离槽7重新进行油水分离操作。
5)一次分解分离槽7分离出的碳酸钠水溶液，由碳酸钠工作泵14送碳酸钠处理塔5的上段顶部喷洒，通过压力调节阀21控制碳酸钠工作泵14前管道压力PRC-01来控制油水的分界面的稳定，喷洒液与底部通入的烟气在填料层逆流接触，用于分解碳酸钠溶液中残余的酚钠，反应后的反应物利用自身重力自流送入下段的碳酸钠油水分离器进行油水分离，顶部满流的粗酚量很少，送回一次分解分离槽7的粗酚侧，净化后的碳酸钠满流送到碳酸钠槽。
为保证碳酸钠处理塔5下段油水分离器的碳酸钠含酚量尽量少，并且粗酚的量又少，粗酚的满流可能带有少量碳酸钠，所以返回一次分解分离槽7粗酚侧，并重新与一次分解酚混合去粗酚酸化塔进行二次分解。
一次分解分离槽7的碳酸钠采出量，通过调节采出管道压力，来调节油水的分离界面稳定，进一步稳定碳酸钠的采出质量。
本发明采用一个分解塔20来完成尾气的洗净和酚钠的一次分解，采用改进的带填料的粗酚酸化塔4来完成一次分解酚的二次分解和油水分离，提高了酚盐的分解率，采用改进的碳酸钠处理塔5来处理碳酸钠的净化和油水分离，以三个塔代替原流程的六个塔，减少了三个输送泵和三个液位记录调节仪表，因此节约了大量的运行成本，减少了占地，并提高了整个工艺的酚盐分解率和本质安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，包括分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔与一次分解分离槽，分解塔分上中下三段，粗酚酸化塔分为上下两段，碳酸钠处理塔分为上下两段；
烟气管道通过其分支管道分别与分解塔中段、分解塔下段、粗酚酸化塔上段、碳酸钠处理塔上段相连，粗酚酸化塔上段通过管道与分解塔中段相连，碳酸钠处理塔上段通过管道与分解塔中段相连；分解塔、粗酚酸化塔、碳酸钠处理塔分别通过管道与一次分解分离槽相连。
2.根据权利要求1所述的酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，所述烟气管道上设有烟气风机。
3.根据权利要求1所述的酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，所述一次分解分离槽与碳酸钠处理塔相连的管道上设有碳酸钠工作泵与压力调节阀，一次分解分离槽与粗酚酸化塔相连的管道上设有一次分解酚泵与液位调节阀。
4.根据权利要求1所述的酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，所述分解塔分上中下三段，顶部为尾气洗涤段，中部为1#分解段，底部为2#分解段。
5.根据权利要求1所述的酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，所述粗酚酸化塔分上下两段，上段为粗酚酸化段，内部设有填料，下段为油水分离段。
6.根据权利要求1所述的酚钠的二氧化碳分解***，其特征在于，所述碳酸钠处理塔分上下两段，上段为碳酸钠处理段，下段为油水分离段。
7.一种基于权利要求1或2或3或4或5或6所述的酚钠的二氧化碳分解***的工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)含二氧化碳烟气，经烟气风机升压后，送入分解塔中段和下段、粗酚酸化塔的上段和碳酸钠处理塔的上段，
2)一次分解：
净酚钠由分解塔上段送入分解塔，从顶部喷射洗涤底部通入的其中段和下段以及粗酚酸化塔和碳酸钠处理塔酚盐分解后尾气，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，利用净酚钠中洗涤工序残余的碱，中和尾气中在烟气进行酚盐分解时带出的少量酚，对尾气起到脱酚洗涤的作用；
然后利用自身重力自流送入分解塔的中段底部，酚钠在塔内与从底部进入的二氧化碳气体并流接触进行鼓泡传质，生成酚类物质和碳酸钠；
反应生成物从塔中段上部满流到分解塔的下段底部，在此与塔底鼓入的二氧化碳继续进行分解反应；
3)二次分解：
从分解塔下段上部满流出来的反应生成物，排入一次分解分离槽进行油水分离，分离出的一次分解酚由一次分解酚泵送入粗酚酸化塔的上段顶部向下喷洒，通过液位调节阀控制喷洒量，与底部通入的尾气在填料层逆流接触，继续发生分解反应；
4)反应生成物从塔上段底部，利用自身重力自流送入下段油水分离器的底部，在这里进行二次分解酚和碳酸钠水溶液的分离，二次分解酚为净化后的粗酚，满流送粗酚槽，少量液体碳酸钠水溶液送回一次分解分离槽重新进行油水分离；
5)油水分离：
一次分解分离槽分离出的碳酸钠水溶液，由碳酸钠工作泵送碳酸钠处理塔的上段顶部喷洒，通过压力调节阀控制油水的分界面的稳定，喷洒液与底部通入的烟气在填料层逆流接触，用于分解碳酸钠溶液中残余的酚钠，反应后的反应物利用自身重力自流送入下段的碳酸钠油水分离器进行油水分离，顶部满流的粗酚量送回一次分解分离槽的粗酚侧，净化后的碳酸钠满流送到碳酸钠槽。
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