CN114425223A - 一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用 - Google Patents

一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用。***包括：换热器、缓冲罐、吸收塔、解吸塔和回流罐；进料管线连接换热器后连接缓冲罐，缓冲罐顶部连接吸收塔下部；吸收塔上部设置吸收剂入口，吸收塔塔釜出口连接解吸塔，解吸塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔顶部出口连接回流罐；回流罐底部出口连接回流泵，回流泵出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔上部；回流罐顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。本发明可以同时实现水吸收剂循环使用，大幅降低废液排放。

Description

一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用
技术领域
本发明涉及尾气回收技术领域，进一步地说，是涉及一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用。
背景技术
四氢呋喃在常温常压下是无色透明、带醚类气味的液体，属于挥发性有机化合物(VOCs)，扩散到环境中可与空气形成***性混合物；对人体具有刺激性，可能引起肝、肾损害，吸入可能引起上呼吸道刺激、恶心、头晕、头疼和中枢神经***抑制等。由于四氢呋喃对环境、人体的危害性，生产装置废气中的四氢呋喃应通过一定手段加以治理。四氢呋喃作为聚乙烯催化剂生产过程中的主要原料之一，在生产过程中会排放大量含有四氢呋喃气体的放空尾气，且排放速度波动明显、四氢呋喃浓度不确定。而现有技术中尾气经过简单水洗后直接排放大气，不仅经常出现尾气排放超标情况且废水量大，后续处理成本高。
目前技术中多以燃烧和吸收法对四氢呋喃进行处理：
中国专利CN209076370U公开了以水洗填料塔为核心设备的、针对四氢呋喃装桶尾气的处理***。
中国专利CN102585189A和CN102585190A中公开了利用单台吸收塔和喷射泵，喷淋吸收聚酯、共聚酯生产过程中产生的含四氢呋喃的常压及真空尾气的工艺，该工艺的吸收剂循环使用，优选10～20℃的水。
中国专利CN110756003A中公开的方法是在装有微孔中空纤维膜的膜吸收器中，使聚乙烯催化剂制备过程中产生的含四氢呋喃废气与吸收溶剂逆流接触，再经活性炭床层进一步吸附净化后排放，脱除气体中的四氢呋喃；该方法中，吸收了四氢呋喃的溶剂通过膜蒸馏器解吸，解吸出的四氢呋喃经冷箱冷凝回收。
综上所述，目前对四氢呋喃气体的尾气处理方法报道多为吸附法、膜吸收法、溶剂吸收法、焚烧法等，传统的回收方法无法达到较高的气体净化度或回收过程中生成废液、废固等较多，处理成本高。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种四氢呋喃尾气的回收***、方法及应用。本发明以水为吸收剂，采用双塔流程，对含低浓度四氢呋喃废气进行处理。处理后的废气满足环保要求，同时实现水吸收剂循环使用，大幅降低废液排放。
本发明的目的之一是提供一种四氢呋喃尾气的回收***。
所述***包括：
换热器、缓冲罐、吸收塔、解吸塔和回流罐；
进料管线连接换热器后连接缓冲罐，缓冲罐顶部连接吸收塔下部；吸收塔上部设置吸收剂入口，吸收塔塔釜出口连接解吸塔，解吸塔塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔顶部出口连接回流罐；
回流罐底部出口连接回流泵，回流泵出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔上部；回流罐顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述吸收塔为填料塔；
所述解吸塔为填料塔或板式塔。
本发明的一种优选的实施方式中，
吸收塔塔釜出口连接解吸塔的管线上设置有增压泵。
本发明的一种优选的实施方式中，
解吸塔塔釜出口管线上设置有冷却器。
本发明的目的之二是提供一种是采用所述***的四氢呋喃尾气的回收方法。
所述方法包括：
(1)含有四氢呋喃的尾气经冷却后进入缓冲罐，冷凝后的液相采出，未冷凝的气相进入吸收塔；
(2)未冷凝的气相从吸收塔下部进入，吸收剂从塔顶进入吸收塔；经吸收后的合格尾气直接排放，吸收塔塔釜得到的含四氢呋喃废水进入解吸塔；
所述吸收剂为新鲜水和循环水；
(3)解吸塔塔顶气相经冷却器冷却后进入回流罐，回流罐内不凝气与吸收塔塔顶尾气一起送出排放大气；回流罐内冷却下来的液体部分返回解吸塔，部分作为废水排出；
(4)解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水作为循环水返回吸收塔。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)，含有四氢呋喃的尾气经冷却至-30～20℃后进入缓冲罐。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)，尾气中含有0.01～2％mol的四氢呋喃。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(2)，吸收剂与进入吸收塔的四氢呋喃尾气的质量流量比为4:1～30:1；
吸收塔塔釜含四氢呋喃废水经增压至0.1～0.6MPa后进入解吸塔。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(2)，吸收塔压力为：0.001～0.4MPa，优选0.001～0.2MPa；
吸收塔温度为10～30℃。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(3)，解吸塔的操作压力为0.1～0.6MPaG；
当解吸塔为板式塔时，塔板数为5～30，优选7～20。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(4)，解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水经冷却至10～30℃后作为循环水返回吸收塔。
本发明的目的之三是提供一种所述的***在尾气处理中的应用。
本发明具体可采用以下技术方案：
(1)含0.01％～2％(mol)的四氢呋喃尾气原料首先经进料换热器冷却，冷却温度-30～20℃。冷却后物料进入进料缓冲罐；部分冷却后的四氢呋喃液体返回原料罐区，未冷凝的气相进入吸收塔。吸收塔为填料塔；
(2)未冷凝的气相从吸收塔下部进入吸收塔，循环水及少量补充的新鲜水从塔顶进入吸收塔；经水吸收后的合格尾气从塔顶直接排放，塔釜得到含四氢呋喃废水送去增压泵，经增压后送去解吸塔；吸收剂与四氢呋喃尾气的质量流量比为4:1～30:1；
(3)含四氢呋喃废水进入解吸塔，解吸塔可以为填料塔或板式塔，操作压力在0.1～0.6MPaG，塔顶气相经冷却器冷却后进入回流罐，罐内不凝气与尾气吸收塔塔顶尾气一起送出排放大气；回流罐内冷却下来的液体部分回流，部分作为废水排出；
(4)解吸塔塔釜得到含四氢呋喃废水冷却后压送去尾气吸收塔吸收四氢呋喃尾气。
本发明方法中，采用双塔流程，只需添加少量新鲜吸收剂，并调节循环吸收剂的量来控制排放尾气中四氢呋喃含量；处理后的废气满足环保要求的同时实现水吸收剂循环使用，大幅降低废水排放。
附图说明
图1本发明的四氢呋喃尾气回收***示意图；
所述***包括：换热器7、缓冲罐8、吸收塔9、解吸塔11和回流罐13；
进料管线连接换热器7后连接缓冲罐8，缓冲罐8顶部连接吸收塔9下部；吸收塔9上部设置吸收剂入口，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔11，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔的管线上设置有增压泵10，解吸塔11塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔11塔釜出口管线上设置有冷却器15，解吸塔11顶部出口连接回流罐13；
回流罐13底部出口连接回流泵14，回流泵14出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔11上部；回流罐13顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。
图2为对比例单塔两段循环工艺流程示意图；
包括：进料换热器7、缓冲罐8和吸收塔9；
进料管线连接换热器7后连接缓冲罐8，缓冲罐8顶部连接吸收塔9下部；吸收塔9上部设置吸收剂入口，吸收塔9塔部排出尾气；吸收塔9塔釜排出废水。缓冲罐底部得到回收四氢呋喃。
附图标记说明：
1四氢呋喃尾气；2新鲜水；3排放尾气；4废水；5回收四氢呋喃；
6循环吸收剂；7进料换热器；8缓冲罐；9吸收塔；10增压泵；
11解吸塔；12冷凝器；13回流罐；14回流泵；15冷却器。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，一种四氢呋喃尾气的回收***。
所述***包括：换热器7、缓冲罐8、吸收塔9、解吸塔11和回流罐13；
进料管线连接换热器7后连接缓冲罐8，缓冲罐8顶部连接吸收塔9下部；吸收塔9上部设置吸收剂入口，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔11，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔的管线上设置有增压泵10，解吸塔11塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔11塔釜出口管线上设置有冷却器15，解吸塔11顶部出口连接回流罐13；
回流罐13底部出口连接回流泵14，回流泵14出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔11上部；回流罐13顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。
所述吸收塔为填料塔；
所述吸收塔压力为：0.005MPa；
吸收塔温度：15℃；
所述解吸塔为板式塔；
所述解吸塔压力为：0.38MPa；
解吸塔的塔板数为7。
回收尾气的方法包括：
(1)来自催化剂生产装置的四氢呋喃尾气1，压力7KPaG，温度60℃，流量300.0kg/h，经过进料换热器7将尾气冷却至-25℃后进入进料缓冲罐。冷凝下来的液相5采出，未冷凝的气相从尾气吸收塔9的下部进入；
(2)从解吸塔釜来经过冷却器15冷却至15℃的吸收剂和补充的新鲜水2一起从尾气吸收塔9的塔顶进入，流量3946.1kg/h。未被吸收的尾气从塔顶排出，被吸收下来的尾气和吸收剂的混合物用增压泵10升压至0.45MPaG，进入解吸塔11的中部；
(3)解吸塔塔顶气相经冷凝器12将物料冷至15℃后进入回流罐13，未冷凝的气相与尾气吸收塔9塔顶气相作为排放尾气3合并送出，回流罐内液相部分经回流泵14回流至塔内，部分作为废水4排放。
(4)解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水经冷却至15度作为循环水返回吸收塔。
各主要物流的质量组成见下表1。
表1各主要物流的组成
Figure BDA0002725166850000071
实施例2
如图1所示，一种四氢呋喃尾气的回收***。
所述***包括：换热器7、缓冲罐8、吸收塔9、解吸塔11和回流罐13；
进料管线连接换热器7后连接缓冲罐8，缓冲罐8顶部连接吸收塔9下部；吸收塔9上部设置吸收剂入口，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔11，吸收塔9塔釜出口连接解吸塔的管线上设置有增压泵10，解吸塔11塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔11塔釜出口管线上设置有冷却器15，解吸塔11顶部出口连接回流罐13；
回流罐13底部出口连接回流泵14，回流泵14出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔11上部；回流罐13顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。
所述吸收塔为填料塔；
所述吸收塔的压力为：0.05MPa；
吸收塔温度：15℃；
所述解吸塔为板式塔；
所述解吸塔的压力为：0.1MPa；
解吸塔的塔板数为10。
尾气回收方法包括：
(1)来自催化剂生产装置的四氢呋喃尾气1，压力70KPaG，温度60℃，流量450.0kg/h，经过进料换热器7将尾气冷却至15℃后进入进料缓冲罐。冷凝下来的液相5采出，未冷凝的气相从尾气吸收塔9的下部进入；
(2)从解吸塔釜来经过冷却器15冷却至15℃的吸收剂和补充的新鲜水2一起从尾气吸收塔9的塔顶进入，流量6665.4kg/h。未被吸收的尾气从塔顶排出，被吸收下来的尾气和吸收剂的混合物用增压泵10升压至0.40MPaG，进入解吸塔11的中部；
(3)解吸塔塔顶气相经冷凝器12将物料冷至15℃后进入回流罐13，未冷凝的气相与尾气吸收塔9塔顶气相作为排放尾气3合并送出，回流罐内液相部分经回流泵14回流至塔内，部分作为废水4排放。
(4)解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水经冷却至15度作为循环水返回吸收塔。
各主要物流的质量组成见下表2。
表2各主要物流的组成
Figure BDA0002725166850000091
对比例：
图2为没有循环的单塔流程。
包括：进料换热器7、缓冲罐8和吸收塔9；
进料管线连接换热器7后连接缓冲罐8，缓冲罐8顶部连接吸收塔9下部；吸收塔9上部设置吸收剂入口，吸收塔9塔部排出尾气；吸收塔9塔釜排出废水。缓冲罐底部得到回收四氢呋喃。
回收方法包括：
来自催化剂生产装置的四氢呋喃尾气1，压力7KPaG，温度60℃，流量300.0kg/h，经过进料换热器7将尾气冷却至-25℃后进入进料缓冲罐8，冷凝下来的液相5回收利用。未冷凝的气相从尾气吸收塔9的塔釜底部进入，新鲜水2从塔顶进入吸收塔内四氢呋喃气体。水与四氢呋喃气体逆流接触后，合格尾气3从塔顶直接排放，含四氢呋喃废水从塔底排出。各主要物料组成见表3。
表3各主要物流的组成
Figure BDA0002725166850000101
由上述数据可知，实施例采用双塔流程，消耗新鲜水大大低于对比例新鲜水量，新鲜水消耗量降低约99.8％，废水排放量约减少了99.6％，大大降低了后续废水处理负担。

Claims (12)

1.一种四氢呋喃尾气的回收***，其特征在于所述***包括：
换热器、缓冲罐、吸收塔、解吸塔和回流罐；
进料管线连接换热器后连接缓冲罐，缓冲罐顶部连接吸收塔下部；吸收塔上部设置吸收剂入口，吸收塔塔釜出口连接解吸塔，解吸塔塔釜出口管线与吸收剂进料管线合并后连接吸收塔上部的吸收剂入口；解吸塔顶部出口连接回流罐；
回流罐底部出口连接回流泵，回流泵出口管线分成两支，一支管线排出界外，另一支管线连接解吸塔上部；回流罐顶部出口管线与吸收塔顶部出口管线合并后排出界外。
2.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气的回收***，其特征在于：
所述吸收塔为填料塔；和/或，
所述解吸塔为填料塔或板式塔。
3.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气的回收***，其特征在于：
吸收塔塔釜出口连接解吸塔的管线上设置有增压泵。
4.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气的回收***，其特征在于：
解吸塔塔釜出口管线上设置有冷却器。
5.一种采用如权利要求1～4之一所述***的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于所述方法包括：
(1)含有四氢呋喃的尾气经冷却后进入缓冲罐，冷凝后的液相采出，未冷凝的气相进入吸收塔；
(2)未冷凝的气相从吸收塔下部进入，吸收剂从塔顶进入吸收塔；经吸收后的合格尾气直接排放，吸收塔塔釜得到的含四氢呋喃废水进入解吸塔；
所述吸收剂为新鲜水和循环水；
(3)解吸塔塔顶气相经冷却器冷却后进入回流罐，回流罐内不凝气与吸收塔塔顶尾气一起送出排放大气；回流罐内冷却下来的液体部分返回解吸塔，部分作为废水排出；
(4)解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水作为循环水返回吸收塔。
6.如权利要求5所述的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于：
步骤(1)，含有四氢呋喃的尾气经冷却至-30～20℃后进入缓冲罐。
7.如权利要求6所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
步骤(1)，尾气中含有0.01～2％mol的四氢呋喃。
8.如权利要求5所述的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于：
步骤(2)，吸收剂与进入吸收塔的四氢呋喃尾气的质量流量比为4:1～30:1；
吸收塔塔釜含四氢呋喃废水经增压至0.1～0.6MPa后进入解吸塔。
9.如权利要求5所述的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于：
步骤(2)，吸收塔压力为：0.001～0.4MPa，优选0.001～0.2MPa；
吸收塔温度为10～30℃。
10.如权利要求5所述的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于：
步骤(3)，解吸塔的操作压力为0.1～0.6MPaG；
当解吸塔为板式塔时，塔板数为5～30，优选7～20。
11.如权利要求5所述的四氢呋喃尾气的回收方法，其特征在于：
步骤(4)，解吸塔塔釜得到的含四氢呋喃废水经冷却至10～30℃后作为循环水返回吸收塔。
12.一种如权利要求1～5之一所述的***在尾气处理中的应用。
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