CN102585190A - 一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法和装置，该方法是先将含四氢呋喃的真空尾气通过水喷射泵与循环水接触吸收，未被水吸收的真空尾气再送往喷淋吸收塔进行再次喷淋吸收；含四氢呋喃的常压或正压尾气直接送往喷淋吸收塔进行喷淋吸收。本发明的装置和方法能差别化地处理在聚酯或共聚酯生产过程中不同的装置产生的含不同操作压力的工艺尾气，由于在真空尾气连通到水喷射泵的管道中设置一个以上的自动调节阀，该自动调节阀可以使不同操作条件下的真空尾气的压力保持在恒定的工作范围内，让系统在更为稳定的条件下运行。本发明的装置可以最大可能地避免易燃易爆物四氢呋喃与明火接触的机会，从根本上消除了相应的安全隐患。

Description

一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法和装置，该尾气同时含有真空工艺尾气和常压工艺尾气，并且工艺尾气中含有四氢呋喃。

背景技术

聚酯和共聚酯通常是由芳香族二元羧酸、脂肪族二元羧酸与脂肪族二元醇发生酯化反应或酯交换反应，然后进行缩聚反应制备而成。如美国专利US66570401B1、US7204962B2、US6018004所公开的，在以1，4-丁二醇和二元羧酸，特别是1，4-丁二醇和芳香族二元酸为原料的聚酯和共聚酯的生产中，酯化反应、酯交换反应以及缩聚反应均在真空减压条件下进行，在真空条件下，水、1，4-丁二醇以及副产物四氢呋喃等小分子物质，更易于从系统中分离出来。因此，在以1，4-丁二醇和二元羧酸为原料的聚酯和共聚酯的生产过程中，工艺尾气除了由浆料配制罐、丁二醇储罐等产生的低浓度常压尾气外，也包括如美国专利US4680376、US7732556B2等专利所公开的缩聚反应釜产生的高浓度的真空尾气和经丁二醇分离塔顶冷凝器冷凝处理后的高浓度真空尾气。

美国专利US5466776和中国专利CN201474927U分别公开了一种由1，4-丁二醇喷射泵和液环真空泵联用的装置进行尾气处理的方法，该装置将含四氢呋喃的工艺尾气分两部分进行处理：一部分在液环真空泵的气液分离器中直接分离，进行下一步的尾气处理；另一部分含四氢呋喃的尾气溶解在1，4-丁二醇中，循环回丁二醇分离塔，作为丁二醇分离塔塔顶的工艺尾气进行排放。

美国专利US7732556B2公开了一种用一组或多组丁二醇喷射泵进行缩聚真空尾气的处理的方法，该方法为保证丁二醇热阱中吸收的四氢呋喃尾气含量小于4％，需要考虑采用蒸馏、吸附分离、膜分离以及萃取等分离方法对丁二醇中累积的四氢呋喃进行分离。

专利CN201628231U公开了一种通过风机输送的方式，将有机汽提塔气提后的常压尾气直接送入热媒炉进行焚烧的方法，该方法为保证安全，需选购防爆型的鼓风机并在输送的管道上加装采用DCS控制系统进行自动控制的装置。

专利CN101575122B公开了一种聚酯常压工艺塔的尾气处理方法，该方法将工艺塔的高浓度尾气与低浓度尾气分开处理，对工艺塔顶部的高浓度尾气采用先冷凝再气提的方法进行处理，对低浓度尾气则采用压缩空气喷射泵或水蒸汽喷射泵抽吸的方法进行传输，最后气提塔塔顶的尾气与喷射泵抽吸的尾气混合后一起送入热媒炉中进行焚烧处理，该方法能降低最终排出废水的COD含量，但需要消耗大量的低温洗涤水和气提蒸汽。

专利CN201513900U公开了一种采用射流引射器对常压工艺尾气进行输送处理的方法，该方法将收集的常压尾气接入射流引射器的吸入口，先将尾气吸入射流引射器的射流中，再直接送入焚烧装置进行焚烧处理。该方法投资和运行成本低，处理效果好，但由于该方法以压缩空气作为最佳的射流介质进行尾气的输送，因此该方法并不适用于与空气混合在一起易发生爆炸危险的工艺尾气的输送。

总的来说，目前对于丁二醇分离塔塔顶冷凝器冷凝后的含四氢呋喃尾气的处理方法的报道并不多见。当以1，4-丁二醇作为一种单体成分制备聚酯时，通常采用丁二醇喷射泵、罗茨泵、液环真空泵等真空设备中的一种或几种联用的方法对缩聚反应釜产生的高浓度真空尾气进行处理，但采用该方法处理的的含四氢呋喃的工艺尾气不能直接排放，仍需进行进一步的尾气处理。对于浆料配制罐、丁二醇储罐等产生的含四氢呋喃的常压尾气，目前多采用焚烧的方法进行处理。由于不同于乙醛，四氢呋喃与空气混合后极易发生爆炸，因此以压缩空气作为气提或射流介质进行气液分离或尾气输送的方法存在一定的危险性，同时，对含四氢呋喃的工艺尾气进行焚烧处理必然也会造成大量四氢呋喃排放的浪费。

发明内容

针对上述的聚酯或共聚酯尾气处理存在的一些不足，本发明的首要目的在于提供一种安全、可靠的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法，该方法既能处理如浆料配制罐、丁二醇储罐等系统产生的含四氢呋喃的常压或正压尾气，也能同时处理如丁二醇分离塔塔顶冷凝器和真空系统等系统产生的含四氢呋喃的真空尾气。

本发明的另一目的在于提供一种安全、可靠的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的装置，该装置既能处理如浆料配制罐、丁二醇储罐等系统产生的含四氢呋喃的常压或正压尾气，也能同时处理如丁二醇分离塔塔顶冷凝器和真空系统等系统产生的含四氢呋喃的真空尾气。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法，是先将含四氢呋喃的真空尾气通过水喷射泵与循环水接触吸收，未被水吸收的真空尾气再送往喷淋吸收塔进行再次喷淋吸收；含四氢呋喃的常压或正压尾气直接送往喷淋吸收塔进行喷淋吸收；

吸收了真空尾气的水经过换热冷凝后分别用作喷淋吸收塔的冷凝水和再次进入水喷射泵中与真空尾气接触吸收；

喷淋吸收塔中未被冷凝水吸收的尾气通过管线高空排放，而吸收了四氢呋喃的冷凝水则自动排往四氢呋喃回收塔进行后续处理。

所述的聚酯或共聚酯是由脂肪族二元醇与芳香族二元酸或脂肪族二元酸制备得到的；

所述的脂肪族二元醇为1，4-丁二醇与乙二醇、丙二醇、1，2-丁二醇或戊二醇中的一种以上组成的混合物；

所述的芳香族二元酸或脂肪族二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二乙酸、邻苯二乙酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十三碳二酸、马来酸酐或1，1-环丁烷二羧酸中的一种以上。

一种用于实现上述的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法的装置，包括用来抽吸真空尾气的水喷射泵、用于汇集常压尾气的尾气总管或尾气缓冲罐、用于吸收尾气的喷淋吸收塔、水循环系统以及四氢呋喃回收液体自动排放系统；

所述的水循环系统包括循环水储罐、循环水泵、换热器等部件，上述部件依次连通；管线在经过换热器之后分别连通喷淋吸收塔顶部和水喷射泵。循环水储罐中的水(含有一定浓度的四氢呋喃)在循环水泵的抽吸下经过换热器换热冷凝后，一部分从喷淋吸收塔的顶部喷淋而下，用于冷凝、吸收常压尾气；一部分流入水喷射泵中，用于冷凝、吸收真空尾气；冷凝水的温度为4～45℃，优选10～20℃。循环水储罐顶部设有尾气管线与喷淋吸收塔的填料层下部连通，循环水储罐中未被吸收的真空尾气经过管线去往喷淋吸收塔进行进一步地吸收；循环水储罐还设有用于补充新鲜水的阀门。

所述的水喷射泵通过尾管与循环水储罐连通，真空尾气在水喷射泵中被水流吸收后流入循环水储罐中；

在真空尾气连通到水喷射泵的管道中设置一个以上的自动调节阀，该自动调节阀可以使不同操作条件下的真空尾气的压力保持在恒定的工作范围内；

所述的尾气总管或尾气缓冲罐与喷淋吸收塔连通，聚酯或共聚酯生产过程中产生的常压尾气先汇集到尾气总管或尾气缓冲罐，然后再去往喷淋吸收塔进行喷淋吸收；

所述的喷淋吸收塔可以采用现有技术，可以在塔的内部装填填料，或者将其内部结构设计为喷淋式、伞帽式、分水盘式、折流板式或筛板式等结构形式；

所述的四氢呋喃回收液体自动排放系统为一U型管线，管线的一端连通喷淋吸收塔底部，管线的另一端通往装置外部，U型管线始终处于液封状态，吸收了四氢呋喃的冷凝水由U型管线自动排放；为保持U型管内部气压与外部排放气压平衡，U型管线可设置为与喷淋吸收塔顶部连通。所述四氢呋喃回收液体自动排放系统的连接关系为：喷淋吸收塔底部通过管线连通循环水储罐，喷淋吸收塔中吸收了四氢呋喃的水溶液流入循环水储罐中；此外，管线在经过换热器之后还分有一路将循环水输送到四氢呋喃回收装置进行回收处理。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1.本发明的装置和方法能差别化地处理在聚酯或共聚酯生产过程中不同的装置产生的含不同操作压力的工艺尾气，该装置和方法既能处理如浆料配制罐、丁二醇储罐等系统产生的含四氢呋喃的常压或正压尾气，也能同时处理如丁二醇分离塔塔顶冷凝器和真空系统等系统产生的含四氢呋喃的真空尾气。另外，由于在真空尾气连通到水喷射泵的管道中设置有一个或两个以上的自动调节阀，该自动调节阀可以使不同操作条件下的真空尾气的压力保持在恒定的工作范围内，让系统在更为稳定的条件下运行。

2.本发明的装置和方法对聚酯或共聚酯生产过程中产生的含四氢呋喃的尾气进行冷凝吸收，而不进行焚烧处理，因此无需采取特别的传输装置对尾气进行传输处理，该装置可以最大可能地避免易燃易爆物四氢呋喃与明火接触的机会，从根本上消除了相应的安全隐患。

3.本发明的装置和方法将喷淋吸收塔冷凝后的含四氢呋喃的液体直接送入四氢呋喃回收塔进行后续处理，无需在喷淋吸收塔后增加汽提塔等装置进行气提处理，可以明显地减少装置的投资和运行成本。此外，由于在以1，4-丁二醇为原料生产的聚酯或共聚酯的装置中，大部分装置都会配套安装四氢呋喃的回收装置，因此本发明的装置将喷淋吸收塔冷凝后的含四氢呋喃的液体直接送入四氢呋喃回收装置进行后续处理，不仅不增加四氢呋喃的投资和运行费用，而且可以提高四氢呋喃的收率。

附图说明

图1是本发明实施例1一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的装置的结构示意图；其中，1-水喷射泵，2-管线，3-管线，4-换热器，5-循环水泵，6-新鲜水阀门，7-循环水储罐，8-水喷射泵的尾管，9-管线，10-管线，11-管线，12-喷淋头，13-喷淋吸收塔，14-管线，15-管线，16-U型液封管线，17-尾气缓冲罐。

图2是本发明实施例2一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的装置的结构示意图；其中，1-水喷射泵，2-管线，3-管线，4-换热器，5-循环水泵，6-新鲜水阀门，7-循环水储罐，8-水喷射泵的尾管，9-管线，10-管线，11-管线，12-喷淋头，13-喷淋吸收塔，14-管线，15-管线，16-管线，17-尾气缓冲罐。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

以对苯二甲酸丁二醇酯(以下简称PBT)的生产过程为例，如果采用如美国专利US5466776所述的真空系统维持缩聚反应釜的真空度，则在PBT的生产过程中工艺尾气除了由浆料配制罐、丁二醇储罐等产生的低浓度常压尾气外，也包括经丁二醇分离塔顶冷凝器冷凝后的高浓度真空尾气和经液环真空泵气相管排出的高浓度的真空尾气。

实施例1

一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的装置，如图1所示。液环真空泵气相管排出的含四氢呋喃的真空尾气以及丁二醇分离塔塔顶冷凝器冷凝后的高浓度真空尾气分别通过管线2和管线3进入水喷射泵1。水喷射泵1通过尾管8与循环水储罐7连通，水喷射泵1中的两股真空尾气经循环水泵5产生的高压水吸收后，一起通过水喷射泵的尾管8进入到循环水储罐7内，并在循环水储罐7内进行气液分离。

由于PBT装置中丁二醇分离塔的压力通常控制在40～60KPa范围内，而液环泵的压力适宜于控制在80～100KPa范围内，因此为了维持它们各自在稳定的操作压力下工作，可以在管线2和管线3上设置自动调节阀，通过自动调节阀的开度调节，维持各自操作压力的恒定。同时，为了使水喷射泵1气相入口总压力可在一定范围内变动，可以采取以下两种方法中的一种进行控制：1.在管线10上设置流量计对喷射水的流量进行实时监控调节；2.在管线2和管线3混合的主管上增加第三个调节阀，通过该调节阀所在的管线引入第三种气体氮气或其它常压尾气的方法维持真空尾气总管压力的恒定。

循环水储罐7通过管线9直达喷淋吸收塔13填料层的下部；同时，循环水储罐7还与循环泵5、换热器4依次连通，在经过换热器4之后管线分叉分别连通喷淋吸收塔13顶部和水喷射泵1。循环水储罐7中吸收了四氢呋喃尾气的水溶液则可以经循环泵5输送并经换热器4冷凝后再次循环使用。循环水储罐7还通过新鲜水阀门6补充新鲜水。

循环水储罐7中未被彻底吸收的部分四氢呋喃尾气与惰性气体一道通过管线9送入到喷淋吸收塔13中再次地进行喷淋吸收。

尾气缓冲罐17与喷淋吸收塔13底部连通，PBT生产过程中的常压尾气先汇集到尾气缓冲罐17中，然后送至喷淋吸收塔13内进行喷淋吸收。

喷淋吸收塔13顶部有管线15进行排空，其13底部通过U型的液封管线16将冷凝的四氢呋喃水溶液排放到四氢呋喃回收装置进行回收处理。在喷淋吸收塔13内，含四氢呋喃的尾气与经换热器4冷凝后的水溶液(温度10～20℃)直接接触冷凝，被冷凝的四氢呋喃水溶液通过U型的液封管线16排放到四氢呋喃回收装置进行回收处理，未被冷凝的气体通过管线15导入到高空排放。U型管线16的一端连通喷淋吸收塔13，管线16的另一端通往装置外部，U型管线始终处于液封状态，吸收了四氢呋喃的冷凝水由U型管线16自动排放。为保持U型管内部气压与外部排放气压平衡，U型管线16与喷淋吸收塔13顶部连通。

实施例2

一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的装置，如图2所示，其与实施例1装置的不同之处在于四氢呋喃回收液体自动排放系统，即本实施例装置的喷淋吸收塔13底部通过管线14连通循环水储罐7，喷淋吸收塔13中吸收了四氢呋喃的水溶液流入循环水储罐7中；此外，管线在经过换热器4之后还分有一路(即管线16)将循环水输送到四氢呋喃回收装置进行回收处理。

本实施例装置其他部分的构造、连接关系和工作原理同实施例1的装置。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法，其特征在于：先将含四氢呋喃的真空尾气通过水喷射泵与循环水接触吸收，未被水吸收的真空尾气再送往喷淋吸收塔进行再次喷淋吸收；含四氢呋喃的常压或正压尾气直接送往喷淋吸收塔进行喷淋吸收。

2.根据权利要求1所述的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法，其特征在于：吸收了真空尾气的水经过换热冷凝后分别用作喷淋吸收塔的冷凝水和再次进入水喷射泵中与真空尾气接触吸收。

3.根据权利要求1所述的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法，其特征在于：所述喷淋吸收塔中未被冷凝水吸收的尾气通过管线高空排放，而吸收了四氢呋喃的冷凝水则自动排往四氢呋喃回收塔进行后续处理。

4.一种用于实现权利要求1-3任一项所述的处理聚酯或共聚酯生产过程中尾气的方法的装置，其特征在于：包括水喷射泵、尾气排放总管或尾气缓冲罐、喷淋吸收塔、水循环系统和四氢呋喃回收液体自动排放系统；

所述的水循环系统包括循环水储罐、循环水泵、换热器，上述部件依次连通；管线在经过换热器之后分别连通喷淋吸收塔顶部和水喷射泵；所述循环水储罐顶部设有尾气管线与喷淋吸收塔的填料层下部连通，循环水储罐与新鲜水管道连通；

所述的水喷射泵通过尾管与循环水储罐连通；

所述的尾气缓冲罐与喷淋吸收塔连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的四氢呋喃回收液体自动排放系统为一U型管线，管线的一端连通喷淋吸收塔底部，管线的另一端通往四氢呋喃回收塔。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的U型管线与喷淋吸收塔顶部连通。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述四氢呋喃回收液体自动排放系统的连接关系为：所述喷淋吸收塔的底部通过管线连通循环水储罐；管线在经过换热器之后还分有一路去往四氢呋喃回收塔。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：在真空尾气连通到水喷射泵的管道中设置一个以上的自动调节阀。

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