CN101575122B - 聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种聚酯工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离新工艺。所述气相混合物首先进入冷凝器冷却，以废水为主要成分的冷凝液全部进入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空气，对塔顶回流的高温废水进行冷却，并将废水中的易挥发的有机物分离到气相，从塔顶排出；同时，采用压缩空气喷射泵或水蒸汽喷射泵，将聚酯装置低压尾气抽到汽提塔的塔顶气相管线中，排出富含空气的尾气，将原尾气中的乙醛浓度稀释到安全浓度范围后排送到气液分离器进行气液分离，液体回流到汽提塔，尾气送聚酯装置的加热炉燃烧。该工艺可起到在线分离废水中含有的乙醛等有机废气，提高工艺塔对水和乙二醇的分离效率，降低最终排出废水的COD含量等技术效果。

Description

聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺
技术领域
本发明涉及PTA法聚酯生产工艺，尤其涉及酯化阶段使用的工艺塔的气相混合物的冷却及分离，属于化工生产技术领域。
背景技术
PTA法生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称：聚酯，PET)，是通过纯度较高的精对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)进行连续酯化和缩聚反应，得到聚酯产品(包括：熔体或切片)。这些反应在串联的多个反应釜中进行，先在正压下进行酯化反应，所得酯化物在负压下进一步进行缩聚反应，当聚合度达到一定程度、产品符合指定的特性粘度时，反应即告完成。
由于酯化阶段产生大量的水，工业装置通常设置一只包含16-18块塔板的酯化工艺塔，作用是将从酯化反应釜蒸发出来的水和乙二醇引入其中进行分离。工艺塔塔底操作温度约175℃～185℃，组分主要是乙二醇，含少量的水，返回配料槽或酯化反应釜循环使用；塔顶蒸汽温度约100℃～103℃，经塔顶冷却器冷凝，冷却器一般有两级，第一级用90℃热水将工艺蒸汽冷却并回收热能，第二级用循环冷却水将尾气继续冷却。冷凝液进入回流罐，一部分作为塔顶回流液，另一部分作为塔顶废水排出，废水中含少量(0.1％-0.4％)的乙二醇，并含有副产物乙醛等有机废气(0.1％-1.1％)。塔顶排出的废水经冷却后去废水处理装置，或去一个独立的汽提塔进行乙醛分离，分离后的废水直接排到废水处理系统。
中国专利200610155056.X“从聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法”提出，聚酯工艺废水中含有2-甲基-1，3-二氧戊环、乙醛等有机废气，可将该废水送入一个用水蒸汽加热的汽提塔，塔内装填乱堆金属填料，将废水中的有机废气从塔顶分离出来，分离出的有机物废气进行回收或燃烧，以减少废水处理的COD排放量。
在现有聚酯技术中，一般采用独立的汽提塔对聚酯废水进行有机废气的分离。如《聚酯工业》第21卷第2期2008.3公开发表的“聚酯生产废水废气的工艺处理”一文中介绍的废水汽提工艺，是将聚酯装置酯化工艺塔的塔顶废水采出部分送到汽提塔，汽提塔底部通入0.3MPa的水蒸汽进行加热，控制温度约为105℃，汽提塔顶部气相排出的含有乙醛等有机废气和水的混合气送到热媒炉进行燃烧，处理后的废水直接送到废水处理系统作进一步处理。
上述技术的缺点是，需要将聚酯装置酯化工艺塔的废水输送到距离聚酯装置较远的热媒加热炉附近，以采用水蒸汽进行加热，“汽提”过程中废气中的水含量较大，能量消耗相对偏高，而且，这种“汽提”过程对工艺塔分离水和乙二醇的效率无贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离新工艺，通过将汽提塔与工艺塔的塔顶冷凝器及回流罐的有机整合，在线分离废水中含有的乙醛等有机废气，提高工艺塔对水和乙二醇的分离效率，降低最终排出的废水的COD含量。
为实现本发明的目的，聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：所述气相混合物首先进入冷凝器冷却，以废水为主要成分的冷凝液全部进入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空气，对塔顶回流的高温废水进行冷却，并将废水中的易挥发的有机物(包含乙醛和乙二醇)分离到气相，从塔顶排出；同时，采用压缩空气喷射泵或水蒸汽喷射泵，将聚酯装置低压尾气抽到汽提塔的塔顶气相管线中，排出富含空气的尾气，将原尾气中的乙醛浓度稀释到安全浓度范围后排送到气液分离器进行气液分离，液体回流到汽提塔，尾气送聚酯装置的热媒加热炉燃烧。
进一步地，上述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其中，汽提塔的底部温度控制在50℃～100℃，优选55℃～95℃；塔顶的温度控制在40℃～90℃，优选60℃～80℃；所述气液分离器内部设置有除雾网，以消除雾沫夹带。
更进一步地，上述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其中，用压缩空气或水蒸汽作动力的喷射泵，将聚酯装置低压尾气管线的压力控制在100KPa以下，喷射泵出口直接与汽提塔塔顶气相管线连接，从而使聚酯装置低压尾气顺畅地抽入塔系统，汽提塔的塔顶压力控制在0-200KPa，如果压力高，或热媒加热炉废气焚烧系统故障，可通过汽提塔塔顶设置的放空阀临时放空。
本发明提出一种更有效地从聚酯废水中分离乙醛等有机物的工艺方法。该工艺在不改变聚酯装置酯化工艺塔原有操作功能的前提下，将聚酯装置中分离水和乙二醇的酯化工艺塔系统，与分离工艺塔塔顶废水中的乙醛等有机物的汽提塔系统组合起来。汽提塔既有分离乙醛等有机物的功能，同时也是聚酯酯化工艺塔的塔顶冷却器，并且汽提塔的底部塔釜可作为工艺塔的回流罐。由此，汽提塔与工艺塔的塔顶冷凝器及回流罐组合为一体，形成可完成工艺塔塔顶气相混合物的冷却、回流、采出以及分离废水中乙醛等有机物废气的多功能工艺设备，起到在线分离废水中含有的乙醛等有机废气，提高工艺塔对水和乙二醇的分离效率，降低最终排出的废水的COD含量等技术效果。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明是一种与聚酯装置酯化工艺塔紧密结合的从废水中直接分离聚酯副产的乙醛等有机物废气的新工艺。其特点是将聚酯装置酯化工艺塔的塔顶气相混合物进行冷却，冷凝液全部引进汽提塔，进行乙醛等易挥发性的有机物的汽提分离。汽提塔与工艺塔的塔顶冷凝器及回流罐组合为一体，一台设备进行多个不同的工艺操作：用一台鼓风机将空气送入汽提塔塔底，用于汽提废水中的乙醛废气，用压缩空气作为喷射泵的动力，抽吸聚酯装置的真空系统气相管排出的尾气，排放到汽提塔系统，形成可完成工艺塔顶冷凝液的冷却、回流、采出以及分离废水中乙醛等有机物废气的多功能工艺设备。
本发明提出的工艺流程如图1所示，图中编号为设备编号。设备6为聚酯装置酯化工艺塔，其塔顶含少量乙二醇和乙醛等有机废气的水蒸汽首先进入冷凝器7，冷却为约100℃的冷凝液，然后送至汽提塔1的底部，而冷凝器7处理后的不凝气体，直接送到汽提塔1的气相。汽提塔1的底部设有进冷却风的管线，用风机2将空气鼓送到汽提塔1的内部，利用常温的空气直接将塔内100℃的热水冷却。汽提塔1内部安装至少一段约3-6米高的塔内件，塔内件可选择填料或分离塔板。在汽提塔1内部未冷凝的蒸气向塔顶上升，在塔底设回流泵3，将已冷却的釜液，温度约50-90℃，一部分作为聚酯装置酯化工艺塔6的回流液，按一定的比例送到聚酯装置酯化工艺塔6，另一部分作为废水汽提塔1的顶部回流，送到该塔顶部进行回流，以便提高塔的分离效果。汽提塔1塔釜多余的废水在控制塔釜液位的情况下，经控制阀排出到废水处理装置。汽提塔1顶部气相物被排送到气液分离器4，气液分离器4带有除雾网，以便分离夹带的液体和雾沫，分离后的液体回流到汽提塔1，气液分离器4气相出口温度约50-80℃，气体中大约95％为空气，乙醛等有机物的含量小于3％～4％，可直接送到后道处理工序，后处理工序可以是热媒炉燃烧，也可以是进一步处理回收乙醛和乙二醇。
根据本发明技术方案，汽提塔中用风机将空气鼓入塔内时，其作用有四个：一是分离乙醛等易挥发性的有机物；二是用常温的空气送入塔内将进入汽提塔的工艺冷凝水进一步冷却；三是稀释汽提塔顶气相的乙醛等易挥发性的有机物的浓度，使其浓度保持在安全的浓度范围(一般控制浓度小于4％)；四是将含有乙醛和空气的混合尾气升温预热，以便送热煤炉燃烧，节约燃料。
汽提塔的底部温度控制在50℃～100℃，优化温度控制在55℃～95℃，塔顶的温度控制在40℃～90℃，优化温度控制在60℃～80℃。用压缩空气或水蒸汽作动力的喷射泵5，将聚酯低压尾气管线的压力控制在100KPa以下，从而使聚酯低压尾气顺畅地抽入塔系统，喷射泵5的出口直接与汽提塔顶气相管线相连接。汽提塔分离出的废气正常送到聚酯装置的热媒加热炉焚烧，塔顶压力控制在约0-200KPa，如果压力高，或热媒加热炉废气焚烧系统故障，可通过塔顶放空阀放空。
采用本发明技术方案，可以提高聚酯装置酯化工艺塔对水和乙二醇的分离效率，将聚酯装置酯化工艺塔塔顶废水中的乙二醇含量降低50％-83％。改进之前，塔顶废水的乙二醇含量为0.3％左右，采用汽提塔与聚酯装置酯化工艺塔组合的流程，塔顶废水中乙二醇含量能够降低到0.05％-0.15％，大大降低了最终排出的废水的COD含量；同时，通过尾气燃烧，每生产1吨PET可以节约燃油0.63到1.24公斤，对于大规模聚酯装置来说，效益相当可观，适用于新装置的建设和老装置的改造。

Claims (6)

1.聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：所述气相混合物首先进入冷凝器冷却，以废水为主要成分的冷凝液全部进入汽提塔，汽提塔的底部鼓入空气，对塔顶回流的高温废水进行冷却，并将废水中易挥发的有机物分离到气相，从塔顶排出；同时，采用压缩空气喷射泵或水蒸汽喷射泵，将聚酯装置低压尾气抽到汽提塔的塔顶气相管线中，排出富含空气的尾气，将原尾气中的乙醛浓度稀释到安全浓度范围后排送到气液分离器进行气液分离，液体回流到汽提塔，尾气送聚酯装置的热媒加热炉燃烧。
2.根据权利要求1所述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：汽提塔的底部温度控制在50℃～100℃，塔顶的温度控制在40℃～90℃。
3.根据权利要求2所述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：汽提塔的底部温度控制在55℃～95℃，塔顶的温度控制在60℃～80℃。
4.根据权利要求1所述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：用压缩空气或水蒸汽作动力的喷射泵，将聚酯装置低压尾气管线的压力控制在100KPa以下，喷射泵出口直接与汽提塔塔顶气相管线连接，从而使聚酯装置低压尾气顺畅地抽入塔系统，汽提塔的塔顶压力控制在0-200KPa，如果压力高，或热媒加热炉废气焚烧系统故障，通过汽提塔塔顶设置的放空阀临时放空。
5.根据权利要求1所述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：所述气液分离器内部设置有除雾网。
6.根据权利要求1所述的聚酯装置酯化工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺，其特征在于：所述易挥发的有机物包含乙醛和乙二醇。
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