CN103100299B - 用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置，该方法将乙二醇生产中产生的废气升温；然后将升温后的废气送入反应器中，在催化剂作用下，废气中的亚硝酸甲酯反应生成甲醇，废气中的一氧化氮、氢气和一氧化碳相互作用生成氮气、水、二氧化碳和氨；再将乙二醇生产中产生的废液送入吸收塔中，废液从吸收塔的上方进入，反应后的气体从吸收塔下方进入，让废液充分吸收气体，吸收了上述气体的废液再通过碱液中和后，排出吸收塔送气化加入煤浆中处理；剩余的气体从吸收塔塔顶排入大气；该装置包括：换热器、加热器、反应器、冷却器、吸收塔和废液冷却器，本发明解决现有的合成气生产乙二醇工业化生产中产生的废气、废液存在的污染环境问题。

Description

用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置，特别是对现有乙二醇生产装置中产生的废液和废气进行处理的方法和装置。
背景技术
现有的合成气生产乙二醇工业化生产过程中，包括：酯化工艺、羰化工艺、加氢工艺及精制工艺，其反应方程式如下：
1.酯化工艺：
主要反应：
2NO+2CH3OH（甲醇）+1/2O2—→2CH3ONO（亚硝酸甲酯）+H2O
副反应：NO2+H2O—→HNO3
2.羰化工艺：
主要反应：
2CO+2CH3ONO（亚硝酸甲酯）—→(COOCH3)2（草酸二甲酯）+2NO
3．加氢工艺：
主要反应：
(COOCH3)2（草酸二甲酯）＋4H2—→(CH2OH)2（乙二醇）＋2CH3OH（甲醇）
现有乙二醇工业化生产过程中存在的问题：
1.酯化工艺是生产亚硝酸甲酯的反应，亚硝酸甲酯的反应又是一个生成水反应，系统中主要气体是氮氧化物，所以产生的硝酸，将人工配置碱液达到中和，在实际生产中，人工配制碱液中和硝酸只是一个粗略的过程，中和后的废液外排，污染环境。
2.羰化工艺和酯化工艺完成一个羰化反应闭路过程，系统内主要是氮氧化物，反应压力是0.3MPa，在实际生产中，由于废气的产生，系统压力将会升高，将造成定期释放系统压力，系统中的氮氧化物将被释放到大气中，污染环境。
3.系统遇事故停车，需要氮气置换系统，将系统中大量的氮氧化物也排放到空气中，造成环境的污染。
4.羰化反应器的升温还原及羰化反应器的置换，也将造成大量废气排放到大气中，造成环境的污染。
5.加氢工艺是一个闭路循化过程，在反应过程中也将产生一定的废气，定期排放也将污染环境，正好将这部分排放氢气，作为反应器的还原剂。
6.精制工艺，主要是负压精馏操作，塔顶产生的不凝性气体，将被真空泵抽负后，废气排放到大气中，也污染环境。
在上述生产过程中将产生主要危害气体是氮氧化物，外排到大气中，污染环境，在上述生产过程中产生的废液主要是稀硝酸和甲醇残液，中和不彻底，外排后也将污染环境。
发明内容
本申请的发明目的在于克服现有的乙二醇生产中产生的废气和废液污染环境的问题，而提供一种用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置。
为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：它包括以下步骤：
（a）将乙二醇生产中产生的废气升温至230℃—240℃；
（b）将升温后的废气送入反应器中，反应器中装有铂/氧化铝催化剂，在催化剂的作用下，废气中的亚硝酸甲酯反应生成甲醇，废气中的一氧化氮、氢气和一氧化碳相互作用生成氮气、水、二氧化碳和氨；
（c）将步骤（b）反应后的气体冷却至30℃—40℃；
（d）将乙二醇生产中产生的废液冷却至32℃-38℃；
（e）分别将步骤（c）冷却后的气体和步骤（d）冷却的废液送入吸收塔中，废液从吸收塔的上方进入，气体从吸收塔的下方进入，让废液充分吸收气体，吸收了上述气体的废液再通过碱液的中和后，排出吸收塔；剩余的气体从吸收塔上方的吸收塔排空口中排入大气；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：所述的碱液为碳酸钠或碳酸氢钠；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：所述废气中含有按照体积比计：1.5-2％的甲醇、1-1.2％的亚硝酸甲酯、1.5-2％的一氧化碳、1-1.5％的一氧化氮、5-5.5％的氢气、7.5-8vol％的氮气和78-82％的二氧化碳；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：所述废液中含有重量浓度为6-10%的硝酸、78-82%的甲醇和10-12%的水；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：在步骤（a）中，所述乙二醇生产中产生的废气依次经过换热器和加热器被加热至230℃—240℃；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其中：从步骤（b）的反应器中排出的反应后气体用于加热进入换热器中的废气；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，它包括：换热器、加热器、反应器、冷却器、吸收塔和废液冷却器，其中：从乙二醇生产中产生的废气从换热器废气进口进入换热器中，换热器废气出口与加热器的加热器废气进口相连，加热器废气出口与反应器的反应器废气进口相连，反应器废气出口与换热器的反应后废气进口相连，换热器的反应后废气出口与冷却器的冷却器废气进口相连，冷却器废气出口与吸收塔的吸收塔废气进口相连；
从乙二醇生产中产生的废液从废液进口进入废液冷却器中，废液冷却器的废液出口与吸收塔废液进口相连，废液从吸收塔的上端向下喷淋，反应后气体从吸收塔的下端向上运动，废液充分吸收气体，在吸收塔的下端开有碱液进口，吸收了上述反应后气体的废液通过碱液的中和后，从吸收塔水出口排出吸收塔；剩余的气体从吸收塔上方的吸收塔排空口中排入大气；
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其中：所述反应器中装有铂/氧化铝的催化剂；吸收塔内装有陶瓷散堆填料。
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其中：所述冷却器和废液冷却器分别通入循环水，分别用于冷却气体和废液。
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其中：所述加热器为蒸汽加热器或电加热器。
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法和装置与现有的合成气生产乙二醇工业化生产过程相比，本发明对乙二醇生产中产生的废气和废液进行了处理，使其废液和废气环保达标后排放，解决现有的合成气生产乙二醇工业化生产中存在的污染环境问题。
本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液装置主要用于处理酯化、羰化装置排放的含有NO、亚硝酸甲酯（MN）、甲醇等对环境有害的物质，尤其是NO、亚硝酸甲酯（MN）等氮氧化物不能通过简单的、直接排放至火炬的方式进行处理，因此本工艺装置设置了一个尾气处理单元来处理排放尾气中的氮氧化物。
本装置对尾气中的氮氧化物进行加氢无害化处理，在催化剂的作用下，尾气中的氮氧化物与氢气反应分解为无害的N2、H2O，主要技术特点如下：
（1）为消除加氢反应的绝热温升，在反应器设计方面使用列管式固定床反应器，催化反应在换热管内进行，管间通过副产蒸汽移出反应热。
（2）进料中混合二氧化碳气体以降低氮氧化物的排放浓度，防止氮氧化物排放浓度超标造成催化剂超温。
附图说明
图1为本发明的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置的示意图；
在图1中，标号1为换热器；标号2为加热器；标号3为反应器；标号4为冷却器；标号5为吸收塔；标号6为废液冷却器；标号7为换热器废气进口；标号8为换热器废气出口；标号9为加热器废气进口；标号10为加热器废气出口；标号11为反应器废气进口；标号12为反应器废气出口；标号13为冷却器废气进口；标号14为冷却器废气出口；标号15为反应后废气出口；标号16为反应后废气进口；标号17为吸收塔废气进口；标号18为吸收塔排空口；标号19为吸收塔水出口；标号20为碱液进口；标号21为吸收塔废液进口；标号22为废液出口；标号23为废液进口。
具体实施方式
本发明的一种用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，它包括以下步骤：
（a）所述乙二醇生产中产生的废气经过换热器1被加热至200℃，该换热器1使用从步骤b的反应器3中排出的反应后气体，来加热进入换热器1中的废气；废气经过换热器1加热后，再经过加热器2被加热至230℃-240℃，最好为235℃；
（b）将升温后的废气送入反应器（3）中，反应器（3）中装有铂/氧化铝催化剂，在催化剂的作用下，废气中的亚硝酸甲酯反应生成甲醇，废气中的一氧化氮、氢气和一氧化碳相互作用生成氮气、水、二氧化碳和氨，其反应式如下：
CH3ONO+H2=CH3OH+NO
NO+H2=1/2N2+H2O
NO+CO=CO2+N2
2NO+5H2=2NH3+2H2O
同时反应后气体可以达到250℃—260℃。
（c）将步骤（b）反应后的气体依次通过换热器1和冷却器4冷却至30℃—40℃，最好为35℃；
（d）将乙二醇生产中产生的废液经过废液冷却器6冷却至32℃—38℃，最好为35℃；
（e）分别将步骤（c）冷却后的气体和步骤（d）冷却的废液送入吸收塔5中，废液从吸收塔5的上方进入，气体从吸收塔5的下方进入，让废液充分吸收气体，吸收了上述气体的废液再通过碱液（如：碳酸钠或碳酸氢钠）的中和后，中和后液体的PH值在6-8之间，排出吸收塔5，进行后续的废液处理，即送入气化加入煤浆中处理；剩余的气体从吸收塔5上方的吸收塔排空口18中排入大气。
所述废气中含有按照体积比计：1.5-2％的甲醇、1-1.2％的亚硝酸甲酯、1.5-2％的一氧化碳、1-1.5％的一氧化氮、5-5.5％的氢气、7.5-8vol％的氮气和78-82％的二氧化碳；废液中含有重量浓度为6-10%的硝酸、78-82%的甲醇和10-12%的水。
待处理尾气成分：
H25.19vol％；N27.92vol％；CO1.79vol％；CO281.14vol％；NO1.014vol％；甲醇1.898vol％；亚硝酸甲酯1.042vol％。
.处理后的尾气：
O20.93vol％ H20.962vol％ N213.534vol％ CO1.8vol％ CO281.42vol％
H2O 1.31vol％
气体中的甲醇通过吸收塔5吸收后进入废液中。从上述结果可以看出：经过上述处理后废气已经达到环保排放标准。
如图1所示，本发明用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置包括：换热器1、加热器2、反应器3、冷却器4、吸收塔5和废液冷却器6，从乙二醇生产中产生的废气从换热器废气进口7进入换热器1中，换热器废气出口8与加热器2的加热器废气进口9相连，加热器废气出口10与反应器3的反应器废气进口11相连，反应器废气出口12与换热器1的反应后废气进口16相连，换热器1的反应后废气出口15与冷却器4的冷却器废气进口13相连，冷却器废气出口14与吸收塔5的吸收塔废气进口17相连；
从乙二醇生产中产生的废液从废液进口23进入废液冷却器6中，废液冷却器6的废液出口22与吸收塔废液进口21相连，废液从吸收塔5的上端向下喷淋，反应后气体从吸收塔5的下端向上运动，废液充分吸收气体，在吸收塔5的下端开有碱液进口20，吸收了上述反应后气体的废液通过碱液的中和后，从吸收塔水出口19排出吸收塔5；剩余的气体从吸收塔5上方的吸收塔排空口18中排入大气。
反应器3中装有铂/氧化铝的催化剂；吸收塔5内装有陶瓷散堆填料；冷却器3和废液冷却器6分别通入循环水，分别用于冷却气体和废液；加热器2为蒸汽加热器或电加热器。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(a)将乙二醇生产中产生的废气升温至230℃—240℃；
(b)将升温后的废气送入反应器(3)中，反应器(3)中装有铂/氧化铝催化剂，在催化剂的作用下，废气中的亚硝酸甲酯反应生成甲醇，废气中的一氧化氮、氢气和一氧化碳相互作用生成氮气、水、二氧化碳和氨；
(c)将步骤(b)反应后的气体冷却至30℃—40℃；
(d)将乙二醇生产中产生的废液冷却至32℃—38℃；
(e)分别将步骤(c)冷却后的气体和步骤(d)冷却的废液送入吸收塔(5)中，废液从吸收塔(5)的上方进入，气体从吸收塔(5)的下方进入，让废液充分吸收气体，吸收了上述气体的废液再通过碱液的中和后，排出吸收塔(5)；剩余的气体从吸收塔(5)上方的吸收塔排空口(18)中排入大气。
2.如权利要求1所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：所述的碱液为碳酸钠或碳酸氢钠。
3.如权利要求1所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：所述废气中含有按照体积比计：1.5-2％的甲醇、1-1.2％的亚硝酸甲酯、1.5-2％的一氧化碳、1-1.5％的一氧化氮、5-5.5％的氢气、7.5-8vol％的氮气和78-82％的二氧化碳。
4.如权利要求1所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：所述废液中含有重量浓度为6-10％的硝酸、78-82％的甲醇和10-12％的水。
5.如权利要求1所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：在步骤(a)中，所述乙二醇生产中产生的废气依次经过换热器(1)和加热器(2)被加热至230℃-240℃。
6.如权利要求5所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的方法，其特征在于：从步骤(b)的反应器(3)中排出的反应后气体用于加热进入换热器(1)中的废气。
7.一种用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，它包括：换热器(1)、加热器(2)、反应器(3)、冷却器(4)、吸收塔(5)和废液冷却器(6)，其特征在于：从乙二醇生产中产生的废气从换热器废气进口(7)进入换热器(1)中，换热器废气出口(8)与加热器(2)的加热器废气进口(9)相连，加热器废气出口(10)与反应器(3)的反应器废气进口(11)相连，反应器废气出口(12)与换热器(1)的反应后废气进口(16)相连，换热器(1)的反应后废气出口(15)与冷却器(4)的冷却器废气进口(13)相连，冷却器废气出口(14)与吸收塔(5)的吸收塔废气进口(17)相连；
从乙二醇生产中产生的废液从废液进口(23)进入废液冷却器(6)中，废液冷却器(6)的废液出口(22)与吸收塔废液进口(21)相连，废液从吸收塔(5)的上端向下喷淋，反应后气体从吸收塔(5)的下端向上运动，废液充分吸收气体，在吸收塔(5)的下端开有碱液进口(20)，吸收了上述反应后气体的废液通过碱液的中和后，从吸收塔水出口(19)排出吸收塔(5)；剩余的气体从吸收塔(5)上方的吸收塔排空口(18)中排入大气。
8.如权利要求7所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其特征在于：所述反应器(3)中装有铂/氧化铝的催化剂；吸收塔(5)内装有陶瓷散堆填料。
9.如权利要求7所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其特征在于：所述冷却器(4)和废液冷却器(6)分别通入循环水，分别用于冷却气体和废液。
10.如权利要求7所述的用于处理乙二醇生产中产生的废气和废液的装置，其特征在于：所述加热器(2)为蒸汽加热器或电加热器。
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