CN114797364A - 一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***，属于化工技术领域，该方法是：过氧化氢氧化塔的塔底釜液冷却后，经二级气液分离器分离出液相芳烃混合液体，其分离出的气相尾气经涡轮膨胀机的膨胀端降温之后，经第三氧化尾气气液分离器气液分离；第三氧化尾气气液分离器分离出的气相经换热器换热后，进入涡轮膨胀机的压缩端升温，升温后经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化进一步吸附尾气中的芳烃有害物质；经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化后的气体，经增压阀进入改性聚砜分离膜，进行膜分离，分离得到氮气和氧气，氧气、氮气回收再利用。整个***完全实现了尾气气液两相全部回收、循环利用，基本无外排，实现绿色生产。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体地说是一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***。
背景技术
一般的，过氧化氢生产的化工企业，生产排放的尾气中大约含有85％的氮气、8％的氧气，以及7％左右的芳烃等有害物质(芳烃等有害物质的含量为8000-10000mg/m3)。而芳烃等有害物质成分复杂，难以分离，直接燃烧，将导致VOCS等有害物质排放量超标10000倍以上，故燃烧后也无法直接排放。
现有处理企业有的经过冷凝、分离、吸附之后，仅回收液相芳烃，气相氮气、氧气等直接放空排放，造成能源浪费。
现有技术的公开号：CN103372357A，名称为：一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法及其装置，专利申请号：201210118412.6。该技术只是对尾气中分离出的液相芳烃进行回收利用，对于气相尾气未做处理表述。
现有技术的公开号：CN205965085U，名称为：一种氧化尾气回收装置专利申请号：201620909053.X。该技术只是对涡轮膨胀机输出的外功带动发电机发电做了表述，对于尾气中气液相的分离及利用未做表述，而且，对于一般生产型化工企业，没有发电上网资质，此项应用很难实施。
现有技术的：
公开号：CN111717895A，名称为：蒽醌法生产过氧化氢的逆流氧化装置和方法，专利申请号：201910224165.X；
公开号：CN111717893A，名称为：蒽醌法生产过氧化氢的氧化装置和方法，专利申请号：CN201910223487.2；
公开号：CN111717894A，名称为：蒽醌法生产过氧化氢的零排放氧化装置和方法，专利申请号：CN201910223497.6；
以上专利中使用的氧化气体为富氧气体，对于一般的过氧化氢生产企业，能够独立采用富氧气体做为氧化载体，有很大难度，而且生产成本大大高于直接使用空气做为氧化载体。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法，该方法是：过氧化氢氧化塔的塔底釜液冷却后，经二级气液分离器分离出液相芳烃混合液体，其分离出的气相尾气经涡轮膨胀机的膨胀端降温之后，经第三氧化尾气气液分离器气液分离；
第三氧化尾气气液分离器分离出的液相同二级气液分离器分离出的液相芳烃混合液体汇流收集；
第三氧化尾气气液分离器分离出的气相经换热器换热后，进入涡轮膨胀机的压缩端升温，升温后经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化进一步吸附尾气中的芳烃有害物质；
经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化后的气体，经增压阀进入改性聚砜分离膜，进行膜分离，分离得到氮气和氧气，其中，氧气回送到过氧化氢氧化塔参与氧化循环再利用，氮气回收再利用。
该方法的具体工艺步骤是：
步骤1，过氧化氢氧化塔的塔底釜液经冷却器冷却后，分别经两级气液分离器分离出尾气中的部分芳烃混合液体；
步骤2，步骤1两级气液分离器的尾气经涡轮膨胀机的膨胀端降温，降温后经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体；
步骤3，第三氧化尾气气液分离器的尾气经换热器换热后，进入涡轮膨胀机的压缩端升温，升温后经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃有害物质；
步骤4，两级气液分离器、以及第三氧化尾气气液分离器分离出的芳烃混合液体，以及三级渐进式高效活性炭吸附箱再生出的芳烃混合液体，返回并汇流到芳烃储槽；
步骤5，步骤3三级渐进式高效活性炭吸附箱净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气；
步骤6，经步骤5分离出的氮气连通正四通阀，分流到下游或工艺回用；
步骤7，经步骤5分离出的氧气经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔。
一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，该***的结构是：
过氧化氢氧化塔塔的底釜液馏出管经冷却器连通至一级分离器顶端；
一级分离器罐身连通一级气相排出管，一级气相排出管经冷却器延伸并连通至二级分离器顶端；
二级分离器罐身连通二级气相排出管，二级气相排出管连通到涡轮膨胀机的膨胀端，膨胀端输出膨胀降温管路，膨胀降温管路连通至第三氧化尾气气液分离器顶端；
第三氧化尾气气液分离器罐身连通第三气相排出管，第三气相排出管经过换热器，最终连通至涡轮膨胀机的压缩端，压缩端输出压缩升温管路，
压缩升温管路连通至三级渐进式高效活性炭吸附箱；
三级渐进式高效活性炭吸附箱的下游管路上配置有增压阀；
增压阀的下游管路上连通至气体缓冲罐；
气体缓冲罐的下油管路连通至氮氧膜分离器，氮氧膜分离器输出氧气管路和氮气管路；
氧气管路连通氧气缓冲罐；氧气缓冲罐通过氧气回流管路连通到过氧化氢氧化塔的氧气进口；
氮气管路连通正四通阀，正四通阀匹配连接下游氮气支路。
一级分离器罐底、二级分离器罐底、第三氧化尾气气液分离器罐底，三者分别通过汇流管路汇流连通芳烃储罐。
氮氧膜分离器采用改性聚砜分离膜膜体。
所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法，在过氧化氢生产过程中节能减排工艺上的应用。
所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，在过氧化氢生产过程中节能减排生产线装配上的应用。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***，上塔氧化液气液分离器分离出尾气，经两级冷却器冷却后，分别经两级气液分离器分离出部分芳烃混合液体；经涡轮膨胀机膨胀端降温、经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体；经热氧化尾气换热后，进入膨胀机压缩端升温，经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃等有害物质。分离器分离出的芳烃及吸附箱再生出的芳烃混合液体，返回芳烃储槽重复利用；净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气，氮气可回岗位做密封气使用、可充当仪表空气使用、可送至其他生产单元做气体载气使用、亦可充装氮气瓶外售；氧气经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔，降低空压机负荷。整个***完全实现了尾气气液两相全部回收、循环利用，基本无外排，即保证了VOCs等有害物质的达标排放，又降低了空压机负荷，从根本上实现了***自循环降低碳排放的绿色生产。
本发明，经步骤1-3处理后的气体，尾气中芳烃等有害物质含量由8000-10000mg/m3降低到7-10mg/m3，为后续处理创造了条件。
本发明，经步骤5改性聚砜分离膜分离出的氮气纯度可达99.9％，氮氧分离系数为9.5-11.5。
本发明，步骤6分离出的高纯氮气通过正四通阀，一路回去岗位做密封气使用；一路充装仪表空气使用；一路充装氮气瓶外售。
本发明，步骤7分离出的氧气，经过氧气缓冲罐送往氧化塔一层底部，与来自空压机的空气一并进入氧化塔，同等生产负荷条件下，空压机负荷降低3-8％。
本发明，经过多级冷凝、分离及渐进式高效活性炭吸附箱之后，氧化尾气中液相芳烃回收率达到99.9％以上，气相中芳烃含量＜10mg/m3。
本发明，尾气中气相经改性聚砜分离膜，氮氧分离系数为9.5-11.5。
本发明：氮氧分离之后，氮气纯度可达99.9％以上，既可以回岗位做为密封气、仪表空气使用，又可以经增压阀充装氮气瓶外售。
本发明：氮氧分离之后，氧气做为高纯氧气，可以回氧化塔底部与空压机来空气混合，充当氧化气，大大降低了空压机的负荷，每小时可降低碳排放约65Kg，年减排二氧化碳约468吨。
本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1是本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***的方框示意图。
附图中的标记分别表示：
1-氧化塔；2-冷却器；3-一级分离器；4-二级分离器；5-第三氧化尾气气液分离器；6-涡轮膨胀机；7-换热器；8-三级渐进式高效活性炭吸附箱；9-增加阀；10；气体缓冲罐；11-改性聚砜分离膜；12-正四通阀；13-芳烃储槽；14-氧气缓冲罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***作以下详细说明。
如附图所示，本发明的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法及***，该方法的步骤是：
步骤1，尾气经两级冷却器冷却后，分别经两级气液分离器分离出部分芳烃混合液体；
步骤2，经涡轮膨胀机膨胀端降温、经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体。经过三级冷凝、分离之后，尾气中芳烃含量100-135mg/m3，尾气温度18-25℃。
步骤3，经热氧化尾气换热后，进入膨胀机压缩端升温，经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃等有害物质。膨胀机压缩段温度30-38℃。
渐进式高效活性炭吸附箱采用1200-1500m2/g、800-1000m2/g、300-500m2/g三组不同比表面积、不同孔径比例的活性炭，对尾气逐步深层净化。既大大提高了吸附效率，而且降低了生产成本。经渐进式高效活性炭吸附箱吸附后，尾气中芳烃含量7-10mg/m3。
步骤4，分离器分离出的芳烃及吸附箱再生出的芳烃混合液体，返回芳烃储槽重复利用；
步骤5，净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气，尾气经增压阀增压之后，压力维持在1.3-2.0MPa。
步骤6，经步骤5分离出的氮气可回岗位做密封气使用、可充当仪表空气使用、可送至其他生产单元做气体载气使用、亦可充装氮气瓶外售；
步骤7，经步骤5分离出的氧气经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔。因高纯度氧气的并入，同等生产负荷条件下，空压机负荷降低3％-6％。
本发明是通过冷凝、分离以及改性膜分离，将尾气中的气液相分离，液相芳烃回***循环利用；气相中的氮氧分离之后，氮气回岗位做密封气、仪表空气、气体载体或者充装氮气瓶外售；氧气回氧化塔，降低空压机负荷。通过各种高效分离方式，整个***尾气实现全部循环利用，不仅基本无外排，而且能够降低碳排放，真正实现自循环的绿色生产。
实施案例一：
尾气量为8000m3/h，氮气占85％、氧气占8％，芳烃等混合物占7％，其中尾气中芳烃含量5000mg/m3。
经涡轮膨胀机膨胀端降温、经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体。经过三级冷凝、分离之后，尾气中芳烃含量100-135mg/m3，尾气温度18-25℃。
经热氧化尾气换热后，进入膨胀机压缩端升温，经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃等有害物质。膨胀机压缩段温度30-38℃。
渐进式高效活性炭吸附箱采用1200-1500m2/g、800-1000m2/g、300-500m2/g三组不同比表面积、不同孔径比例的活性炭，对尾气逐步深层净化。既大大提高了吸附效率，而且降低了生产成本。经渐进式高效活性炭吸附箱吸附后，尾气中芳烃含量7-10mg/m3。
净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气，尾气经增压阀增压之后，压力维持在1.3-1.7MPa。
经气液完全分离之后，分离出的氮气6500-6800m3/h，经过正四通阀可回岗位做密封气使用、可充当仪表空气使用、可送至其他生产单元做气体载气使用、亦可充装氮气瓶外售；
分离出的氧气620-640m3/h经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔。因高纯度氧气的并入，同等生产负荷条件下，空压机负荷降低3％左右。
数据优化对比表1
实施案例二：
尾气量为16000m3/h，氮气占85％、氧气占8％，芳烃等混合物占7％，其中尾气中芳烃含量10000mg/m3。
优选的，经涡轮膨胀机膨胀端降温、经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体。经过三级冷凝、分离之后，尾气中芳烃含量100-135mg/m3，尾气温度18-25℃。
优选的，经热氧化尾气换热后，进入膨胀机压缩端升温，经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃等有害物质。膨胀机压缩段温度30-38℃。
优选的，渐进式高效活性炭吸附箱采用1200-1500m2/g、800-1000m2/g、300-500m2/g三组不同比表面积的活性炭，对尾气逐步深层净化。既大大提高了吸附效率，而且降低了生产成本。经渐进式高效活性炭吸附箱吸附后，尾气中芳烃含量7-10mg/m3。
优选的，净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气，尾气经增压阀增压之后，压力维持在1.3-2.0MPa。
经气液完全分离之后，分离出的氮气13000-15000m3/h，经正四通阀可回岗位做密封气使用、可充当仪表空气使用、可送至其他生产单元做气体载气使用、亦可充装氮气瓶外售；
分离出的氧气1150-1300m3/h经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔。因高纯度氧气的并入，同等生产负荷条件下，空压机负荷降低6％左右。
数据优化对比表2
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法，其特征在于该方法是：过氧化氢氧化塔的塔底釜液冷却后，经二级气液分离器分离出液相芳烃混合液体，其分离出的气相尾气经涡轮膨胀机的膨胀端降温之后，经第三氧化尾气气液分离器气液分离；
第三氧化尾气气液分离器分离出的液相同二级气液分离器分离出的液相芳烃混合液体汇流收集；
第三氧化尾气气液分离器分离出的气相经换热器换热后，进入涡轮膨胀机的压缩端升温，升温后经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化进一步吸附尾气中的芳烃有害物质；
经三级渐进式高效活性炭吸附箱净化后的气体，经增压阀进入改性聚砜分离膜，进行膜分离，分离得到氮气和氧气，其中，氧气回送到过氧化氢氧化塔参与氧化循环再利用，氮气回收再利用。
2.根据权利要求1所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法，其特征在于该方法的步骤包括：
步骤1，过氧化氢氧化塔的塔底釜液经冷却器冷却后，分别经两级气液分离器分离出尾气中的部分芳烃混合液体；
步骤2，步骤1两级气液分离器的尾气经涡轮膨胀机的膨胀端降温，降温后经第三氧化尾气气液分离器分离出部分芳烃混合液体；
步骤3，第三氧化尾气气液分离器的尾气经换热器换热后，进入涡轮膨胀机的压缩端升温，升温后经三级渐进式高效活性炭吸附箱进一步吸附尾气中的芳烃有害物质；
步骤4，两级气液分离器、以及第三氧化尾气气液分离器分离出的芳烃混合液体，以及三级渐进式高效活性炭吸附箱再生出的芳烃混合液体，返回并汇流到芳烃储槽；
步骤5，步骤3三级渐进式高效活性炭吸附箱净化后的气体经增压阀进入改性聚砜分离膜分离出氮气和氧气；
步骤6，经步骤5分离出的氮气连通正四通阀，分流到下游或工艺回用；
步骤7，经步骤5分离出的氧气经氧气缓冲罐，送至氧化塔第一塔板底部入口，与空压机出口空气并联进入氧化塔。
3.如权利要求1所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，其特征在于该***的结构包括：
过氧化氢氧化塔塔的底釜液馏出管经冷却器连通至一级分离器顶端；
一级分离器罐身连通一级气相排出管，一级气相排出管经冷却器延伸并连通至二级分离器顶端；
二级分离器罐身连通二级气相排出管，二级气相排出管连通到涡轮膨胀机的膨胀端，膨胀端输出膨胀降温管路，膨胀降温管路连通至第三氧化尾气气液分离器顶端；
第三氧化尾气气液分离器罐身连通第三气相排出管，第三气相排出管经过换热器，最终连通至涡轮膨胀机的压缩端，压缩端输出压缩升温管路，
压缩升温管路连通至三级渐进式高效活性炭吸附箱；
三级渐进式高效活性炭吸附箱的下游管路上配置有增压阀；
增压阀的下游管路上连通至气体缓冲罐；
气体缓冲罐的下油管路连通至氮氧膜分离器，氮氧膜分离器输出氧气管路和氮气管路；
氧气管路连通氧气缓冲罐；氧气缓冲罐通过氧气回流管路连通到过氧化氢氧化塔的氧气进口；
氮气管路连通正四通阀，正四通阀匹配连接下游氮气支路。
4.根据权利要求3所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，其特征在于：
一级分离器罐底、二级分离器罐底、第三氧化尾气气液分离器罐底，三者分别通过汇流管路汇流连通芳烃储罐。
5.根据权利要求3所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，其特征在于：
氮氧膜分离器采用改性聚砜分离膜膜体。
6.如权利要求1～2任一项所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法，在过氧化氢生产过程中节能减排工艺上的应用。
7.如权利要求3～5任一项所述的一种过氧化氢尾气自循环实现碳减排的绿色生产方法的***，在过氧化氢生产过程中节能减排生产线装配上的应用。
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