CN101947402B - 青霉素工业生产废气中一种丁醇和丁酯的回收系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收系统及工艺。本发明将分离的低温水箱冷凝吸附系统与吸收剂塔式吸附系统组合使用，其技术方案由如下步骤实施：低温水箱冷凝吸附、吸收剂经换热器二降温、反应吸收塔吸附、富吸收剂与吸收剂热交换、富吸收剂的精馏分离。本发明的优点在于：1)能耗低，吸收剂损耗小，每月损耗在5～15％，并且可循环利用，降低生产成本；2)解决了甲级防爆车间，因活性炭或活性炭纤维吸附发热着火而带来的安全隐患；3)丁醇和丁酯回收率提高，可达到80～95％以上；4)富吸收剂易分离，避免产生二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗生素领域挥发的有机废气的回收工艺，特别是一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺。
背景技术
挥发性有机废气是一种常见的污染物，其主要来源于石油化工、制药等行业中废气排放，如丁醇、丁酯、丙酮等，由于这些废气具有经济价值，应加以回收利用。
抗生素行业，特别是青霉素工业生产普遍采用溶媒萃取，丁醇减压共沸蒸馏的工艺。由于青霉素生产车间生产过程中使用溶媒，有机气体挥发再所难免，且均为甲级防爆车间。在青霉素产品干燥时，真空泵吸出来的丁醇和丁酯有机气体温度较高，直接排放，不仅造成大气污染，而且还造成资源的浪费。
常用的回收方法有碳吸附法、溶剂吸收法和冷凝法，但这三种方法都存在不同程度的缺陷。碳吸附法的吸附装置存在吸附床阻力大，设备风机功率大而造成运行成本高；活性炭与活性炭纤维使用寿命短，需要定期更换；活性炭与碳纤维可燃，活性炭吸附在防爆区域存在非常大的安全隐患；设备运行需要蒸汽，同时蒸汽消耗量大。冷凝法最大的缺点是能耗比较高，尤其有机物气体浓度较低时，存在回收率低，尾气排放达不到排放要求。溶剂吸收法的主要缺陷是找不到合适的尾气吸收剂，吸收后的尾气排放浓度往往比较高；有些吸收剂易挥发，容易造成大气的二次污染。
因此现有的回收方法存在以下缺点：1)运行成本高；2)存在安全隐患回收率低；3)回收率低，尾气排放达不到排放要求；4)有些吸收剂易挥发，容易造成大气的二次污染。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的系统。
本发明的第二个目的在于提供一种在青霉素工业生产时，可使产生的高温丁醇和丁酯混合废气排放达到要求、丁醇和丁酯的回收率高、投资少、运行成本低的丁醇和丁酯的回收工艺。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的系统，其包括有如下装置：真空泵、水箱、换热器、反应吸收塔、收集罐、换热器一、换热器二、解析塔、车间丁醇系统，其中所述真空泵与所述水箱相连，所述水箱分别与所述换热器、所述车间丁醇系统和所述反应吸收塔相连，所述反应吸收塔与所述收集罐相连，所述收集罐与所述换热器一相连，所述换热器一分别与所述换热器二和所述解析塔相连，所述解析塔与所述车间丁醇系统相连，所述换热器二与所述反应吸收塔相连。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施：其包括有如下步骤：低温水箱冷凝吸附、吸收剂经换热器二降温、反应吸收塔吸附、富吸收剂与吸收剂热交换、富吸收剂的精馏分离；
(1)低温水箱冷凝吸附：对从真空泵出来的50～90℃丁醇和丁酯气体，其中丁醇和丁酯气体的体积比为1∶1～1∶5，从水箱底部进入水箱，进行冷凝吸附，水箱中的水经过换热器不停的降温，以保证水温在5～25℃，水箱中的水每隔3～5个小时排入车间的丁醇回收系统，回收丁醇和丁酯；
(2)吸收剂经换热器二降温：从换热器一出来的吸收剂经换热器二降温至5～25℃后，进入反应吸收塔，其中吸收剂的有效成分为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的混合溶剂，其体积比为(20～40％)∶(50～70)％∶(5～20)％，N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的体积比之和为100％；
(3)反应吸收塔吸附：从水箱出来的丁醇丁酯尾气由反应吸收塔的底部进入反应吸收塔，从换热器二出来的吸收剂从反应吸收塔的顶部进入反应吸收塔，尾气与吸收剂在反应吸收塔内进行逆流吸附，其中尾气流量0.3～0.5m3/s，吸收剂流量2～5m3/s，吸收剂吸附了尾气中的丁醇和丁酯后得到富吸收剂，其中按体积比，吸收剂约占90～95％，丁醇3～1％，丁酯7～4％，吸收剂、丁醇和丁酯的体积百分比之和为100％，富吸收剂从反应吸收塔底部流进收集罐，经反应吸收塔吸附后的净化气体从塔顶排出，反应吸收塔采用填料式反应吸收塔，保证了丁醇和丁酯的回收率达80～95％，吸收剂每月损耗在5～15％；
(4)富吸收剂与吸收剂热交换：从收集罐出来的富吸收剂与解析塔蒸馏出来的吸收剂，经过换热器一进行热交换，吸收剂降低温度10～20℃，进入换热器二，富吸收剂进入解析塔；
(5)富吸收剂的精馏分离；富吸收剂热交换后，用泵打入解析塔进行吸收剂与丁醇和丁酯的精馏分离，解析塔的釜温控制在90～120℃，顶温控制在80～100℃，从解析塔蒸馏出来的丁醇和丁酯直接进入车间丁醇系统，分离后得到的吸收剂进入换热器一，循环使用。
本发明的优点在于：本发明回收工艺，采用分离的低温水箱冷凝吸附系统与吸收剂塔式吸附系统组合使用，并且找到适合丁醇和丁酯混合气体性质的吸收剂，本发明1)能耗低，吸收剂损耗小，每月损耗在5～15％，并且可循环利用，降低生产成本；2)解决了甲级防爆车间，因活性炭或活性炭纤维吸附发热着火而带来的安全隐患；3)丁醇和丁酯回收率提高，可达到80～95％；4)富吸收剂易分离，避免产生二次污染。
附图说明
图1为丁醇和丁酯的回收系统
图2为丁醇和丁酯回收工艺流程图
具体实施方式：
实施例1：一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的系统，其包括有如下装置：真空泵1、水箱2、换热器3、反应吸收塔4、收集罐5、换热器一6、换热器二7、解析塔8、车间丁醇系统9，其中真空泵1与水箱2相连，水箱2分别与换热器3、车间丁醇系统9和反应吸收塔4相连，反应吸收塔4与收集罐5相连，收集罐5与换热器一6相连，换热器一6分别与换热器二7和解析塔8相连，解析塔8与车间丁醇系统9相连，换热器二7与反应吸收塔4相连。
采用上述系统，从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其按如下步骤实施：(1)低温水箱冷凝吸附：对从真空泵出来的50℃丁醇和丁酯气体，其中丁醇和丁酯气体的体积比为1∶1，从水箱底部进入水箱，进行冷凝吸附，水箱中的水经过换热器不停的降温，以保证水温在5℃，水箱中的水每隔3个小时排入车间的丁醇回收系统，回收丁醇和丁酯；(2)吸收剂经换热器二降温：从换热器一出来的吸收剂经换热器二降温至5℃后，进入反应吸收塔，其中吸收剂的有效成分为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的混合溶剂，其体积比为20％∶70％∶10％，N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的体积比之和为100％；(3)反应吸收塔吸附：从水箱出来的丁醇丁酯尾气由反应吸收塔的底部进入反应吸收塔，从换热器二出来的吸收剂从反应吸收塔的顶部进入反应吸收塔，尾气与吸收剂在反应吸收塔内进行逆流吸附，其中尾气流量0.3m3/s，吸收剂流量2m3/s，吸收剂吸附了尾气中的丁醇和丁酯后得到富吸收剂，其中按体积比，吸收剂约占90％，丁醇3％，丁酯7％，吸收剂、丁醇和丁酯的体积百分比之和为100％，富吸收剂从反应吸收塔底部流进收集罐，经反应吸收塔吸附后的净化气体从塔顶排出，反应吸收塔采用填料式反应吸收塔；(4)富吸收剂与吸收剂热交换：从收集罐出来的富吸收剂与解析塔蒸馏出来的吸收剂，经过换热器一进行热交换，吸收剂降低温度10℃，进入换热器二，富吸收剂进入解析塔；(5)富吸收剂的精馏分离；富吸收剂热交换后，用泵打入解析塔进行吸收剂与丁醇和丁酯的精馏分离，解析塔的釜温控制在90℃，顶温控制在80℃，从解析塔蒸馏出来的丁醇和丁酯直接进入车间丁醇系统，分离后得到的吸收剂进入换热器一，循环使用。
实施例2：采用实施例1从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的系统，从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其按如下步骤实施：(1)低温水箱冷凝吸附：对从真空泵出来的90℃丁醇和丁酯气体，其中丁醇和丁酯气体的体积比为1∶5，从水箱底部进入水箱，进行冷凝吸附，水箱中的水经过换热器不停的降温，以保证水温在25℃，水箱中的水每隔5个小时排入车间的丁醇回收系统，回收丁醇和丁酯；(2)吸收剂经换热器二降温：从换热器一出来的吸收剂经换热器二降温至25℃后，进入反应吸收塔，其中吸收剂的有效成分为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的混合溶剂，其体积比为40％∶55％∶5％，N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的体积比之和为100％；(3)反应吸收塔吸附：从水箱出来的丁醇丁酯尾气由反应吸收塔的底部进入反应吸收塔，从换热器二出来的吸收剂从反应吸收塔的顶部进入反应吸收塔，尾气与吸收剂在反应吸收塔内进行逆流吸附，其中尾气流量0.5m3/s，吸收剂流量5m3/s，吸收剂吸附了尾气中的丁醇和丁酯后得到富吸收剂，其中按体积比，吸收剂约占95％，丁醇1％，丁酯4％，吸收剂、丁醇和丁酯的体积百分比之和为100％，富吸收剂从反应吸收塔底部流进收集罐，经反应吸收塔吸附后的净化气体从塔顶排出，反应吸收塔采用填料式反应吸收塔；(4)富吸收剂与吸收剂热交换：从收集罐出来的富吸收剂与解析塔蒸馏出来的吸收剂，经过换热器一进行热交换，吸收剂降低温度20℃，进入换热器二，富吸收剂进入解析塔；(5)富吸收剂的精馏分离；富吸收剂热交换后，用泵打入解析塔进行吸收剂与丁醇和丁酯的精馏分离，解析塔的釜温控制在120℃，顶温控制在100℃，从解析塔蒸馏出来的丁醇和丁酯直接进入车间丁醇系统，分离后得到的吸收剂进入换热器一，循环使用。
实施例3：采用从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的系统，从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其按如下步骤实施：(1)低温水箱冷凝吸附：对从真空泵出来的80℃丁醇和丁酯气体，其中丁醇和丁酯气体的体积比为1∶3，从水箱底部进入水箱，进行冷凝吸附，水箱中的水经过换热器不停的降温，以保证水温在15℃，水箱中的水每隔4个小时排入车间的丁醇回收系统，回收丁醇和丁酯；(2)吸收剂经换热器二降温：从换热器一出来的吸收剂经换热器二降温至20℃后，进入反应吸收塔，其中吸收剂的有效成分为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的混合溶剂，其体积比为30％∶50％∶20％，N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的体积比之和为100％；(3)反应吸收塔吸附：从水箱出来的丁醇丁酯尾气由反应吸收塔的底部进入反应吸收塔，从换热器二出来的吸收剂从反应吸收塔的顶部进入反应吸收塔，尾气与吸收剂在反应吸收塔内进行逆流吸附，其中尾气流量0.4m3/s，吸收剂流量3m3/s，吸收剂吸附了尾气中的丁醇和丁酯后得到富吸收剂，其中按体积比，吸收剂约占93％，丁醇2％，丁酯5％，吸收剂、丁醇和丁酯的体积百分比之和为100％，富吸收剂从反应吸收塔底部流进收集罐，经反应吸收塔吸附后的净化气体从塔顶排出，反应吸收塔采用填料式反应吸收塔；(4)富吸收剂与吸收剂热交换：从收集罐出来的富吸收剂与解析塔蒸馏出来的吸收剂，经过换热器一进行热交换，吸收剂降低温度15℃，进入换热器二，富吸收剂进入解析塔；(5)富吸收剂的精馏分离；富吸收剂热交换后，用泵打入解析塔进行吸收剂与丁醇和丁酯的精馏分离，解析塔的釜温控制在100℃，顶温控制在90℃，从解析塔蒸馏出来的丁醇和丁酯直接进入车间丁醇系统，分离后得到的吸收剂进入换热器一，循环使用。
Claims (4)
1.一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其特征在于，其采用分离的低温水箱冷凝吸附系统与吸收剂塔式吸附系统组合使用，其包括有如下步骤：
(1)低温水箱冷凝吸附：对从真空泵出来的50～90℃丁醇和丁酯气体，其中丁醇和丁酯气体的体积比为1∶1～1∶5，从水箱底部进入水箱，进行冷凝吸附，水箱中的水经过换热器不停的降温，以保证水温在5～25℃；
(2)吸收剂经换热器二降温：从换热器一出来的吸收剂经换热器二降温至5～25℃后，进入反应吸收塔；
(3)反应吸收塔吸附：从水箱出来的丁醇丁酯尾气由反应吸收塔的底部进入反应吸收塔，从换热器二出来的吸收剂从反应吸收塔的顶部进入反应吸收塔，尾气与吸收剂在反应吸收塔内进行逆流吸附，其中尾气流量0.3～0.5m3/s，吸收剂流量2～5m3/s，吸收剂吸附了尾气中的丁醇和丁酯后得到富吸收剂，其中按体积比，吸收剂占90～95％，丁醇3～1％，丁酯7～4％，吸收剂、丁醇和丁酯的体积百分比之和为100％，富吸收剂从反应吸收塔底部流进收集罐，经反应吸收塔吸附后的净化气体从塔顶排出；
(4)富吸收剂与吸收剂热交换：从收集罐出来的富吸收剂与解析塔蒸馏出来的吸收剂，经过换热器一进行热交换，吸收剂降低温度10～20℃，进入换热器二，富吸收剂进入解析塔；
(5)富吸收剂的精馏分离；富吸收剂热交换后，用泵打入解析塔进行吸收剂与丁醇和丁酯的精馏分离，从解析塔蒸馏出来的丁醇和丁酯直接进入车间丁醇系统，分离后得到的吸收剂进入换热器一，循环使用；
其中上述吸收剂的有效成分为N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的混合溶剂，其体积比为(20～40％)∶(50～70)％∶(5～20)％，N-甲基吡咯烷酮、磷酸三丁酯和水的体积比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其特征在于，其所述步骤(1)中，水箱中的水每隔3～5个小时排入车间丁醇系统，回收丁醇和丁酯。
3.根据权利要求1所述的一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其特征在于，其所述步骤(3)中反应吸收塔采用填料式反应吸收塔。
4.根据权利要求1所述的一种从青霉素工业生产废气中回收丁醇和丁酯的回收工艺，其特征在于，其所述步骤(5)中解析塔的釜温控制在90～120℃，顶温控制在80～100℃。
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