CN101564632B

CN101564632B - 苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺

Info

Publication number: CN101564632B
Application number: CN2009100154032A
Authority: CN
Inventors: 郅立鹏; 陈继朝; 王占义; 侯明霞; 朱本科
Original assignee: QINGDAO HUASHIJIE ENVIRONMENT PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: QINGDAO HUASHIJIE ENVIRONMENT PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2029-05-18
Also published as: CN101564632A

Abstract

本发明公开一种苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其步骤如下：生产装置排出的尾气进入除湿器降低含水量后，进入一级吸附塔，在30～40℃、0.12MPa下通过一级和二级吸附塔，两级吸附总吸附率可达99.7％，总回收率可高达95％。二级吸附后尾气中苯含量已低于12mg/m³的国家排放标准，可直接排放。当吸附塔吸附率达90％时，通入110℃高温水蒸气解吸，解吸出的含苯蒸气经冷凝、重力分层回收苯。当吸附塔解吸率达90％以上时，通入干热空气干燥后重新转入吸附态。本工艺苯回收率高，不仅使苯得以有效回收，经济效益可观，同时可使尾气达标排放，社会效益显著。

Description

苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺

技术领域

本发明涉及含苯尾气的吸附回收工艺，具体涉及苯氧化法制顺酐时产生的含大量饱和水蒸气的苯尾气中苯的吸附回收工艺。

背景技术

顺酐又名马来酸酐，化学名顺丁烯二酸酐，是一种重要的有机化工原料，仅次于苯酐、醋酐的第三大酸酐，2007年底，我国的顺酐产能约90万吨，到2010年，将达到130万吨，市场需求量大。顺酐主要用于生产不饱和聚酯、醇酸树脂，另外还用于农药、涂料、油墨、润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品整理剂、表面活性剂等领域。以顺酐为原料可以生产1，4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃、马来酸、富马酸和四氢酸酐等一系列重要的有机化学品和精细化学品。

苯氧化法是传统的顺酐生产方法，该生产工艺原料丰富，技术成熟可靠，占国内顺酐总产能的80％。该生产工艺中需处理的含有大量的挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，俗称：VOCs)的尾气主要产生于苯氧化工序中，从氧化炉出来的反应气经冷却、冷凝以及水洗工序以后的尾气温度较高，其中仍含有较高浓度的未反应苯蒸气，未经处理的直排会导致严重的环境污染以及人身危害，而且造成了大量的苯资源浪费，例如一套年产能为20千吨的苯氧化顺酐装置尾气量为70000m³/h，尾气直排一年损失的苯近千吨，相应的原料成本可达千万，因此对于原料成本高达60％的顺酐行业来说，尾气中苯的回收重利用具有可观的经济效益，同时可使尾气达标排放，减少企业的环保投入，产生显著的社会效益。但是该尾气在水洗工序被水蒸气所饱和，水蒸气的体积含量可高达50％，而现有的各种苯回收工艺均无法直接应用于含高浓水蒸气的苯尾气处理，因此有待于对现有工艺进行大胆的创新式的改进。

苯氧化法制顺酐中苯氧化段产生的尾气主要具有如下特点：(1)尾气量大，顺酐年产量20千吨的苯氧化装置产生的含苯废气量高达70000m³/h；(2)尾气中苯蒸气的浓度在300～500ppm(900～1500mg/m³)，属于中低浓度VOCs含量的工业尾气，但是苯含量又远高于我国规定的排放标准(17mg/m³)；(3)尾气在水洗工序为水蒸气所饱和，而且尾气温度较高(60～80℃)，其水蒸气含量占整个尾气的20～50％。而现有的工业VOCs废气回收技术中冷凝回收技术只能处理较小风量、高浓度的VOCs废气；吸附回收工艺都使用了吸附剂，而尾气中的饱和水蒸气会导致VOCs成分在吸附剂床层上迅速穿透，吸附效率很低，因此也无法直接用于这类尾气中有用的VOCs成分的回收重利用。现今国内应用苯氧化法制顺酐的生产企业大多不进行任何处理就直接排放，不仅造成了大量的苯资源浪费，而且造成了严重的环境污染，也违反了我国的相关环保法规，与我国增加环境污染治理投入，加大环保力度，建立和谐社会的大环境格格不入。加之我国顺酐的市场需求以及产能急剧扩大，急需开发可应用于该类尾气处理的苯尾气回收工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，该工艺能够高效回收含饱和水蒸气苯尾气中的苯。

为实现上述目的，采用的技术解决方案是：

苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，包括以下步骤：

(1)吸附，苯氧化法制顺酐装置中排出的含饱和水蒸气的苯尾气首先进入除湿器降低含水量后，通入一级吸附塔，在30～40℃、0.11～0.13MPa条件下通过吸附剂，随后进入二级吸附塔，在30～40℃、0.11～0.13MPa条件下吸附，两级吸附总吸附率可达99.7％，经二级吸附塔后的尾气含苯量低于12mg/m³；

(2)脱附，当某一级吸附塔中吸附剂吸附的苯达到其饱和吸附容量的90％时，对两级吸附塔通入高温蒸汽或热干空气解吸，解吸出的含苯混合气体经换热冷凝器，由重力分层槽回收苯，苯的总回收率高达95％；

(3)干燥，当两吸附塔中的吸附剂在高温气体解吸下所吸附的苯解吸率均达90％以上时，通入干热空气干燥，随后通冷风冷却至40℃以下，重新转入尾气吸附状态。

上述含饱和水蒸气的苯尾气中含有一氧化碳和二氧化碳。

上述吸附塔中的吸附滤芯以活性炭为吸附剂。

上述除湿器采用变温除湿技术，即先降低温度降低水蒸气的含量，之后升高一定温度，从而降低湿度。

上述吸附过程，采用双级串联吸附；脱附过程为分级脱附，首先，一级吸附塔以高温水蒸气脱附，之后，二级吸附塔以热空气脱附。

上述高温蒸汽或热干空气的温度为110℃。

上述二级吸附塔脱附出来的少量含高浓苯的热空气进入一级吸附塔进行再吸附回收。

本发明的有益效果：

1、除湿器采用变温除湿技术，可将尾气中的含水量降低到2～3％，相对湿度均低于50％，极大地降低了水蒸气对苯的吸附回收的影响，使活性炭吸附回收工艺能够用于含饱和水蒸气苯尾气的高效吸附回收处理中。

2、采用了双级串联吸附、循环吸附以及分级脱附等过程，可实现对水蒸气饱和含苯尾气的高效处理，处理后的尾气中苯的浓度低于国家二级排放标准，可直接排放。

3、由于本发明大量的工艺改进，不但可排除高浓水蒸气对VOCs尾气在活性炭上吸附的严重影响，而且对尾气处理的能力以及净化效率有显著提高，但整个工艺的成本很低。从而实现了高效、低成本的对含高浓水蒸气的VOCs尾气的吸附处理，不仅可使苯得以有效回收，同时排放的气体完全达到国家排放标准，大大提高了企业的经济和社会效益。

附图说明

图1为苯尾气回收工艺的流程图。

结合附图对本发明进行详细说明：

具体实施方式

实施例1

结合图1，含苯尾气来自于苯氧化装置，尾气中苯蒸气浓度为1230mg/m³，同时由于尾气经过了60℃的水洗工序，尾气为水蒸气所饱和，水蒸气约占整个尾气成分的19.6％(以下所提及水蒸气含量均按体积计)，湿度为100％。该尾气被一级吸附风机1送入除湿器2，尾气在除湿器2中先冷却到24℃，其中水蒸气含量为3％，仍为饱和态；随后在除湿器2中经换热升温到40℃，此时尾气中水蒸气含量仍为3％，但相对湿度降为40％。然后经过除湿的尾气在风压0.11MPa下进入一级吸附塔3，其中的苯被活性炭所吸附，一级吸附后的尾气中苯蒸气的浓度为60mg/m³，一级吸附率约为95％；随后一级吸附尾气进入二级吸附塔4，继续进行吸附，排出的尾气中苯的浓度仅为10mg/m³，已低于12mg/m³的国家二级排放标准，可直接排放。当某一级吸附塔的吸附率达到90％以上时，即需脱附再生，其中一级吸附塔3通入110℃、0.4MPa的水蒸气进行解吸，解吸出来的含苯水蒸气通过冷凝器6冷却至30℃左右并经重力分层槽7后回收上层的苯，进入回收液储罐8，而二级吸附塔4则通入110℃、0.4MPa的干热空气解吸，解吸出来的小风量含高浓度苯(约5000mg/m³)的气体经冷却至35～40℃，进入一级吸附塔3进行再吸附处理，当两吸附塔的解吸率均达到90％以上时，通入干燥空气对吸附剂进行干燥，随后通冷风冷却至39℃。再生结束的吸附塔转入吸附状态，继续循环使用。经计算，此回收工艺对苯的总回收率可达95％以上。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于60℃的水蒸气饱和的含苯尾气，其中苯蒸气的浓度为1052mg/m³，含水量19.6％，尾气在除湿器2中先降温至18℃，水蒸气含量降低至2％，再升温至30℃，相对湿度减小到45％。除湿后的尾气在风压0.13MPa下进入一级吸附塔3，苯被活性炭所吸附，一级吸附后尾气中苯蒸气的浓度为50mg/m³，一级吸附率约为95％；随后一级吸附尾气进入二级吸附塔4，继续进行吸附，排出的尾气中苯的浓度仅为10mg/m³，低于12mg/m³的国家二级排放标准，可直接排放。当某一级吸附塔的吸附率达到90％以上时，即需脱附再生，其中一级吸附塔3通入110℃、0.4MPa的水蒸气进行解吸，解吸出来的含苯水蒸气通过冷凝器6冷却至30℃左右并经重力分层槽7后回收上层的苯，进入回收液储罐8，而二级吸附塔4则通入110℃、0.4MPa的干热空气解吸，解吸出来的小风量含高浓度苯(约5000mg/m³)的气体经冷却至35～40℃，进入一级吸附塔3进行再吸附处理，当两吸附塔的解吸率均达到90％以上时，通入干燥空气对吸附剂进行干燥，随后通冷风冷却至38℃。再生结束的吸附塔转入吸附状态，继续循环使用。经计算，此回收工艺对苯的总回收率可达95％以上。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于尾气经过了80℃的水洗工序，尾气中苯浓度为890mg/m³，含水量高达46.8％，该尾气在除湿器2中先降温至25℃，水蒸气含量降低至3％，再升温至40℃，相对湿度减小到40％。除湿后的尾气在风压0.12MPa下进入一级吸附塔3，苯被活性炭所吸附，一级吸附后尾气中苯蒸气的浓度为48mg/m³，一级吸附率约为95％；随后一级吸附尾气进入二级吸附塔4，继续进行吸附，排出的尾气中苯的浓度仅为9mg/m³，低于12mg/m³的国家二级排放标准，可直接排放。当某一级吸附塔的吸附率达到90％以上时进行即需脱附再生，其中一级吸附塔3通入110℃、0.4MPa的水蒸气进行解吸，解吸出来的含苯水蒸气通过冷凝器6冷却至30℃左右并经重力分层槽7后回收上层的苯，进入回收液储罐8，而二级吸附塔4则通入110℃、0.4MPa的干热空气解吸，解吸出来的小风量含高浓度苯(约5000mg/m³)的气体经冷却至35～40℃，进入一级吸附塔3进行再吸附处理，当两吸附塔的解吸率均达到90％以上时，通入干燥空气对吸附剂进行干燥，随后通冷风冷却至37℃。再生结束的吸附塔转入吸附状态，继续循环使用。经计算，此回收工艺对苯的总回收率可达95％以上。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

(1)双级串联吸附，苯氧化法制顺酐装置中排出的含饱和水蒸气的苯尾气首先进入除湿器降低含水量后，通入一级吸附塔，在30～40℃、0.11～0.13MPa条件下通过吸附剂，随后进入二级吸附塔，在30～40℃、0.11～0.13MPa条件下吸附，两级吸附总吸附率可达99.7％，经二级吸附塔后的尾气含苯量低于12mg/m³；

(2)分级脱附，当某一级吸附塔中吸附剂吸附的苯达到其饱和吸附容量的90％时，首先，对一级吸附塔以高温水蒸气脱附，解吸出的含苯混合气体经换热冷凝器，由重力分层槽回收苯，之后，对二级吸附塔以热空气脱附，二级吸附塔脱附出来的少量含高浓苯的热空气进入一级吸附塔进行再吸附回收，苯的总回收率高达95％；

2.根据权利要求1所述的苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其特征在于：所述含饱和水蒸气的苯尾气中含有一氧化碳和二氧化碳。

3.根据权利要求1所述的苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其特征在于：所述吸附塔中的吸附滤芯以活性炭为吸附剂。

4.根据权利要求1所述的苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其特征在于：所述除湿器采用变温除湿技术，即先降低温度降低水蒸气的含量，之后升高一定温度，从而降低湿度。

5.根据权利要求1所述的苯氧化制顺酐中含苯尾气回收工艺，其特征在于：所述高温水蒸汽或热空气的温度为110℃。