CN103130184B - 一种pta装置精制单元泄放气综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PTA装置泄放气综合利用领域，公开了一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，本方法的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气，原料气通过换热降温后，对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和液态水，变压吸附后得到高品质氢气，进行回收利用。本发明改变了传统工艺中加氢精制单元泻放气的处理方法，当原料气通过换热降温后，回收多余的热量，再对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和水，避免了有机酸对变压吸附时所用的吸附剂的毒效作用，再通过变压吸附得到高品质氢气，从而进行回收利用，降低了氢的消耗，同时也减少了资源的浪费。

Description

一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法

技术领域

本发明涉及PTA装置泄放气综合利用领域，特别涉及一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其利用PTA装置精制单元泻放气，回收泄放气中热量、去除泄放气中有害气体杂质并回收高品质的氢气。

背景技术

精对苯二甲酸（即PTA）装置由氧化和精制两个生产单元组成，氧化单元是PX在HAC溶剂中，在高温高压及催化剂作用下，与空气中的氧气进行氧化反应，生成粗对苯二甲酸（即CTA），在反应过程中，除主反应外还发生一系列中间反应和副反应，生成一些包括中间产物和副产品在内的杂质，其中主要杂质为对羧基苯甲醛，即4-CBA，作为杂质被带入TA中。按目前聚酯工艺4-CBA 不利于聚酯生产。为降低4-CBA在TA中的含量，精制单元是利用4-CBA的逆反应，在高温、高压条件下，通过Pd/C催化剂作用使4-CBA同氢气发生反应，还原成易溶于水的PT酸。 PT酸在水中的溶解度远大于TA，利用这一特点，可以实现将PT酸同TA分离，从而获得纯度很高的对苯二甲酸，即精对苯二甲酸。但加氢精制单元中，化学反应氢消耗量仅为加入量的25～30%，传统工艺是将含大量未反应氢气的泄放气通过加热器预热，经过喷淋洗涤塔后排入大气，没有对其中热量进行回收利用，没有对其中的氢气进行回收利用，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是：为了解决传统工艺中生产精对苯二甲酸时造成的资源浪费的问题，提供了一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，本方法可以回收多余的热量、降低氢的消耗，减少资源的浪费。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，本方法的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气，原料气温度较高，同时含有大量的有机酸蒸汽，首先经过换热、降温，产生热量再利用，对于降温后的气体，需采用变压吸附回收其中的氢气。而对于变压吸附装置而言，原料气中的有机酸对变压吸附所用的吸附剂有一定的毒效作用，为此要回收其中的氢气，在原料气换热降温后，要对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和水，在变压吸附后得到高品质氢气，进行回收利用；包括以下步骤：

步骤1：原料气换热；原料气温度为150～270℃，经过换热，冷却后的原料气达到80～195℃，热量外送再利用。

步骤2：原料气预处理，具体包括以下步骤：

步骤2.1：PTA装置精制单元泄放气（原料气）压力为15～50 kg/c㎡g，通过调整使其达到10～50 kg/c㎡g；

步骤2.2：将上述调整后的原料气自上而下的与NaOH溶液逆流接触，进行碱洗，原料气里的酸类物质被碱中和，同时温度为80～195℃原料气被低温的NaOH溶液降温至30～90℃；

步骤2.3：使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气体，使原料气温度降低至15～50℃，同时洗去气体中残留的碱；

步骤2.4：通过气液分离器除去冷凝下来的水；洗涤后的不凝气体主要是含氢气、水蒸气，及少量氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气各种杂质的混合气体。

步骤3：通过变压吸附装置除去富氢气体中的氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽和其他杂质，再通过除氧器除去其中可能残留的极少量氧气，从而得到纯度大于99.9% vol的高品质氢气。

其中，所述步骤1中原料气采用蒸汽换热器进行换热，原料气温度降低，进而更适应和后续预处理工序，并且产生的热量可以再利用。

其中，所述步骤2.1中原料气采用减压阀进行降压，减轻了后续预处理压力。

其中，所述使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气在脱盐水洗涤塔中进行。

其中，所述步骤2.2中碱洗的碱液为浓度1～10%vol、温度40～60℃的NaOH溶液。

其中，所述步骤2.2的碱洗的过程中，碱液中和酸类物质的同时也在冷却原料气，气体进入后续装置进行水洗，碱洗塔塔底的洗涤液通过液位调节阀控制其保持在一定液位，再被循环泵泵出，重新进入碱洗塔，持续自上而下对含有机酸泄放气进行中和、降温，为防止NaOH的PH值过度降低，而起不到中和作用，还应定时补充一定量的新鲜NaOH溶液。

其中，所述PTA装置精制单元泄放气为氢气、氮气、甲烷、氧气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸的一种或几种气体。

其中，所述酸类物质为二氧化碳、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸等。

其中，所述通过变压吸附装置除去富氢气体中杂质主要包括两个过程，即：吸附过程和吸附剂再生过程。变压吸附工艺包括变压吸附分离（PSA）和真空解析变压吸附分离（VPSA）两种方式，分别包含以下步骤：

一、变压吸附分离（PSA）

步骤1： 吸附过程；

原料气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的某一台吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.9%的氢气，从塔顶排出送出界外。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入吸附剂再生过程。

步骤2：吸附剂的再生过程；

2.1、均压降压过程；

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降压过程，以保证氢气的充分回收。

2.2 顺放过程；

在均压结束、吸附前沿接近到床层出口，但吸附塔出口依然为氢气含量较高的氢气，此时将此氢气通过顺放，将氢气顺放到顺放氢气缓冲罐，该顺放氢气缓冲罐的氢气将用于后面的吸附塔冲洗用氢气。

2.3 逆放过程；

在均压和顺放结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解吸气送至解吸气缓冲罐稳定后送出界区。

2.4 冲洗解吸过程；

逆放结束后，吸附剂依然含有在常压下的饱和吸附量的杂质，为使吸附剂得到彻底的再生，用顺放罐内的氢气逆着吸附方向对吸附塔进行冲洗，达到进一步降低杂质组分的分压，并将杂质通过冲洗的方式从吸附剂内解吸出来。冲洗再生气也送至解吸气缓冲罐缓冲稳定后出界区。

2.5 均压升压过程；

在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降升过程。

2.6 产品气升压过程；

在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

二 真空解析变压吸附分离（VPSA）

步骤1： 吸附过程；

原料气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的某一台吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.9%的氢气，从塔顶排出送出界外。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入吸附剂再生过程。

步骤2：吸附剂的再生过程；

步骤2.1： 均压降压过程；

在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降压过程，以保证氢气的充分回收。

步骤2.2：逆放过程；

在均压结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解析出来，逆放解析气送至解析气缓冲罐稳定后送出界区。

步骤2.3：真空解析过程；

逆放结束后，吸附剂依然含有在常压下的饱和吸附量的杂质，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔解析抽真空，达到进一步降低杂质组分的分压，并将杂质通过抽真空的方式从吸附剂内解析出来。真空再生气也送至解析气缓冲罐缓冲稳定后出界区。

步骤2.4： 均压升压过程；

在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降升过程。

步骤2.5： 产品气升压过程；

在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

通过以上两种方式都使吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。数台吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有一台吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。具体选择哪种方式可由原料气气量，产品氢气回收率等要求，根据实际工况决定。

其中，所述碱洗过程和水洗过程分别使用一台换热器，用于热量交换。

其中，所述步骤3中氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气各个杂质气体只在变压吸附过程中被吸附，未参与其他反应。

其中，经过预处理且在进入变压吸附前的原料气不含液态水及有机酸。

本发明的有益效果是：本发明改变了传统工艺中的氢精制单元，当原料气通过换热降温后，回收多余的热量，再对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和液态水，避免了有机酸对变压吸附时所用的吸附剂的毒效作用，再通过变压吸附得到高品质氢气，从而进行回收利用，降低了氢的消耗，同时也减少了资源的浪费。

附图说明

图1为应用本发明回收PTA装置精制单元泄放气中氢气的工艺简图。

具体实施方式

本发明一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，本方法的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气，原料气温度较高，同时含有大量的有机酸蒸汽，首先经过换热、降温，产生热量再利用，对于降温后的气体，需采用变压吸附回收其中的氢气。而对于变压吸附装置而言，原料气中的有机酸对变压吸附所用的吸附剂有一定的毒效作用，为此要回收其中的氢气，在原料气换热降温后，要对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和水，在变压吸附后得到高品质氢气，进行回收利用；包括以下步骤：

步骤1：原料气换热； PTA装置精制单元泄放气（原料气）温度为150～270℃，经过换热，冷却后的泄放气（原料气）达到80～195℃，热量外送再利用；

步骤2：原料气预处理，具体包括以下步骤：

步骤2.1：PTA装置精制单元泄放气（原料气）压力为15～50 kg/c㎡g，通过调整使其达到10～50 kg/c㎡g；

步骤2.2：将上述调整后的原料气自上而下的与NaOH溶液逆流接触，进行碱洗，原料气里的酸类物质被碱中和，同时温度为80～195℃原料气被低温的NaOH溶液降温至30～90℃；

步骤2.3：使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气体，使原料气温度降低至15～50℃，同时洗去气体中残留的碱；

步骤2.4：通过气液分离器除去冷凝下来的水；洗涤后的不凝气体主要是含氢气、水蒸气，及少量氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气各种杂质的混合气体；

步骤3：通过变压吸附装置除去富氢气体中的氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽和其他杂质，再通过除氧器除去其中可能残留的极少量氧气，从而得到纯度大于99.9% vol的高品质氢气。

所述步骤1中原料气采用蒸汽换热器进行换热，原料气温度降低，进而更适应和后续预处理工序，并且产生的热量可以再利用。

所述步骤2.1中原料气采用减压阀进行降压，减轻了后续预处理压力。

所述使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气在脱盐水洗涤塔中进行。

所述步骤2.2中碱洗的碱液为浓度1～10%vol、温度40～60℃的NaOH溶液。

所述步骤2.2的碱洗的过程中，碱液中和酸类物质的同时也在冷却原料气，气体进入后续装置进行水洗，碱洗塔塔底的洗涤液通过液位调节阀控制其保持在一定液位，再被循环泵泵出，重新进入碱洗塔，持续自上而下对含有机酸泄放气进行中和、降温，为防止NaOH的PH值过度降低，而起不到中和作用，还应定时补充一定量的新鲜NaOH溶液。

所述PTA装置精制单元泄放气为氢气、氮气、甲烷、氧气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸的一种或几种气体。

所述酸类物质为二氧化碳、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸等。

所述通过变压吸附装置除去富氢气体中杂质主要包括两个过程，即：吸附过程和吸附剂再生过程。变压吸附工艺包括变压吸附分离（PSA）和真空解析变压吸附分离（VPSA）两种方式，分别包含以下步骤：

一、变压吸附分离（PSA）

步骤1： 吸附过程；

原料气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的某一台吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.9%的氢气，从塔顶排出送出界外。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入吸附剂再生过程。

步骤2：吸附剂的再生过程；

2.1、均压降压过程；

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降压过程，以保证氢气的充分回收。

2.2 顺放过程；

在均压结束、吸附前沿接近到床层出口，但吸附塔出口依然为氢气含量较高的氢气，此时将此氢气通过顺放，将氢气顺放到顺放氢气缓冲罐，该顺放氢气缓冲罐的氢气将用于后面的吸附塔冲洗用氢气。

2.3 逆放过程；

在均压和顺放结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解吸气送至解吸气缓冲罐稳定后送出界区。

2.4 冲洗解吸过程；

逆放结束后，吸附剂依然含有在常压下的饱和吸附量的杂质，为使吸附剂得到彻底的再生，用顺放罐内的氢气逆着吸附方向对吸附塔进行冲洗，达到进一步降低杂质组分的分压，并将杂质通过冲洗的方式从吸附剂内解吸出来。冲洗再生气也送至解吸气缓冲罐缓冲稳定后出界区。

2.5 均压升压过程；

在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降升过程。

2.6 产品气升压过程；

在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

二 真空解析变压吸附分离（VPSA）

步骤1： 吸附过程；

原料气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的某一台吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.9%的氢气，从塔顶排出送出界外。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入吸附剂再生过程。

步骤2：吸附剂的再生过程；

步骤2.1： 均压降压过程；

在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降压过程，以保证氢气的充分回收。

步骤2.2：逆放过程；

在均压结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解析出来，逆放解析气送至解析气缓冲罐稳定后送出界区。

步骤2.3：真空解析过程；

逆放结束后，吸附剂依然含有在常压下的饱和吸附量的杂质，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔解析抽真空，达到进一步降低杂质组分的分压，并将杂质通过抽真空的方式从吸附剂内解析出来。真空再生气也送至解析气缓冲罐缓冲稳定后出界区。

步骤2.4： 均压升压过程；

在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程，本流程可设置不止一次的均压降升过程。

步骤2.5： 产品气升压过程；

在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

通过以上两种方式都使吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。数台吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有一台吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。具体选择哪种方式可由原料气量，产品氢气回收率等要求，根据实际工况决定。

所述碱洗过程和水洗过程分别使用一台换热器，用于热量交换。

所述步骤3中氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气各个杂质气体只在变压吸附过程中被吸附，未参与其他反应。

经过预处理且在进入变压吸附前的原料气不含液态水及有机酸。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例1（高压原料气、低压吸附VPSA）

某PTA装置泄放气采用此发明进行综合利用，运行效果良好。

原料气数据表如表1

表1

本装置的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气30 kg/cm2g 、232℃，原料气温度较高，进入装置后的原料气经过蒸汽发生器，换热、回收热量后，使泄放气温度冷却至135℃，再通过一个压力调节阀减压到12 kg/cm2g,减压后的气体进入碱洗涤塔底部，气体在上升过程中，与自上而下的5%vol NaOH逆流接触，原料气里的酸类物质被碱中和，同时高温的气体被低温的NaOH溶液降温，原料气体从碱液洗涤塔顶部离开，其温度可以降低到80℃。洗涤后的不凝气体，主要是含氢气和水蒸气的混合气体。之后气体进入脱盐水洗涤塔，此次是使用脱盐水对原料气体进行洗涤，在这里可以续把原料气温度降低到40℃。由于原料气中的水份量随其温度的逐渐降低，其中的水蒸气逐渐冷凝下来，原料气冷却到常温后再经过一台气液分离器，将其中的水份分离出来，分离后的水份通过气液分离器底部的排液阀排出界区，而冷凝后的不凝气体，主要是含氢气的气体，可满足变压吸附回收其中氢气的要求，直接送到变压吸附装置予以回收其中的氢气。

经过前面冷却、洗涤和分液后PTA装置泄放气，直接采用变压吸附装置。   

此氢气提纯的流程为真空解析的变压吸附分离（VPSA）流程，其工艺过程采用的是5-1-3 VPSA工艺，即装置由五个吸附塔、相应的真空泵、缓冲罐、程控阀门等组成，在五台吸附塔中，其中一台吸附塔始终处于进料吸附状态，其余四台吸附塔处于再生的不同阶段，其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成（其中三次均压通过均压缓冲罐进行）。

经过数月运行，产品气满足客户要求，具体值见表2

氢回收率 ≥73%vol；  氢压力： 7-10 kg/cm2g；

氢 温 度 ≤40℃  ；  氢纯度： ≥99.9%vol(保证值≥99.5%vol)

表2

案例2（高压原料气、高压PSA）

某PTA装置泻放气采用此发明进行综合利用，运行效果良好。

原料气数据表如表3

表3

本装置的原料气来源于PTA装置精制单元泻放气， 50 kg/cm2g 、265℃，原料气温度较高，进入装置后的原料气经过蒸汽发生器，换热、回收热量后，使泻放气温度冷却至165℃，之后气体进入碱洗涤塔底部，气体在上升过程中，与自上而下的5%NaOH逆流接触，原料气里的酸类物质被碱中和，同时高温的气体被低温的NaOH溶液降温，原料气体从碱液洗涤塔顶部离开，其温度可以降低到80℃。洗涤后的不凝气体，主要是含氢气和水蒸气的混合气体。之后气体进入脱盐水洗涤塔，此次是使用脱盐水对原料气体进行洗涤，在这里可以继续把原料气温度降低到50℃。由于原料气中的水份量随其温度的逐渐降低，其中的水蒸气逐渐冷凝下来，原料气冷却到常温后再经过一台气液分离器，将其中的水份分离出来，分离后的水份通过气液分离器底部的排液阀排出界区，而冷凝后的不凝气体，主要是含氢气的气体，可满足变压吸附回收其中氢气的要求，直接送到变压吸附装置予以回收其中的氢气。

经过前面冷却、洗涤和分液后PTA装置泻放气，直接采用变压吸附装置。   

此氢气提纯的流程为变压吸附冲洗（PSA）流程，其工艺过程采用的是16塔PSA工艺，即装置由16个吸附塔、相应的缓冲罐、程控阀门等组成，在16台吸附塔中，其中一台吸附塔始终处于进料吸附状态，其余吸附塔处于再生的不同阶段，其工艺过程由吸附、12次均压降压、顺放、逆放、12次均压升压和产品最终升压等步骤组成。

产品气离开PSA时，压力一般保持在40Kg/c㎡g左右，然后通过压力调节阀门，减压到需要的压力，直接送入压缩机入口或并入系统氢网使用。

经过数月运行，产品气满足客户要求，具体值见表4

氢回收率 ≥70%vol；  氢压力： 38~40 kg/cm2g；

氢 温 度 ≤40℃  ；  氢纯度： ≥99.9%VOL(保证值≥99.7%VOL)

表4

案例3（低压原料气、VPSA）

某PTA装置泻放气采用此发明进行综合利用，运行效果良好。

原料气数据表如表5

表5

本装置的原料气来源于PTA装置精制单元泻放气， 18 kg/cm2g 、225℃，原料气温度较高，进入装置后的原料气经过蒸汽发生器，换热、回收热量后，使泻放气温度冷却至110℃，并将压力降低12Kg/c㎡g，之后气体进入碱洗涤塔底部，气体在上升过程中，与自上而下的5%NaOH逆流接触，原料气里的酸类物质被碱中和，同时高温的气体被低温的NaOH溶液降温，原料气体从碱液洗涤塔顶部离开，其温度可以降低到40℃。洗涤后的不凝气体，主要是含氢气和水蒸气的混合气体。之后气体进入脱盐水洗涤塔，此次是使用脱盐水对原料气体进行洗涤，在这里可以继续把原料气温度降低到30℃。由于原料气中的水份量随其温度的逐渐降低，其中的水蒸气逐渐冷凝下来，原料气冷却到常温后再经过一台气液分离器，将其中的水份分离出来，分离后的水份通过气液分离器底部的排液阀排出界区，而冷凝后的不凝气体，主要是含氢气的气体，可满足变压吸附回收其中氢气的要求，直接送到变压吸附装置予以回收其中的氢气。

经过前面冷却、洗涤和分液后PTA装置泻放气，直接采用真空变压吸附装置。   

此氢气提纯的流程为抽真空变压吸附（VPSA）流程，其工艺过程采用的是5塔VPSA工艺，即装置由1个吸附塔、相应的缓冲罐、程控阀门等组成，在5台吸附塔中，其中一台吸附塔始终处于进料吸附状态，其余吸附塔处于再生的不同阶段，其工艺过程由吸附、3次均压降压、逆放、抽真空、3次均压升压和产品最终升压等步骤组成。

产品气离开VPSA时，压力一般保持在9Kg/c㎡g左右，直接送入压缩机入口缓冲罐。

经过数月运行，产品气满足客户要求，具体值见表2

氢回收率 ≥74%vol；  氢压力： 9~10 kg/cm2g；

氢 温 度 ≤30℃  ；  氢纯度： ≥99.9%VOL(保证值≥99.7%VOL)

表6

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于，本方法的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气，原料气通过换热降温后，对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸，变压吸附后得到高品质氢气，进行回收利用；包括以下步骤：

步骤1：原料气换热；原料气温度为150～270℃，经过换热，冷却后的原料气达到80～195℃，热量外送再利用，原料气采用蒸汽换热器进行换热；

步骤2：原料气预处理，具体包括以下步骤：

步骤2.1：PTA装置精制单元泄放气压力为15～50kg/c㎡g，通过调整使其达到10～50kg/c㎡g，原料气采用减压阀进行降压；

步骤2.2：将上述调整后的原料气自上而下的与NaOH溶液逆流接触，进行碱洗，原料气里的酸类物质被碱中和，同时温度为80～195℃原料气被低温的NaOH溶液降温至30～90℃；碱洗的碱液为浓度1～10％vol、温度40～60℃的NaOH溶液；碱液中和酸类物质的同时也在冷却原料气，气体进入后续装置进行水洗，碱洗塔塔底的洗涤液通过液位调节阀控制其保持在一定液位，再被循环泵泵出，重新进入碱洗塔，持续自上而下对含有机酸泄放气进行中和、降温；

步骤2.3：使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气体，使原料气温度降低至15～50℃，同时洗去气体中残留的碱；

步骤2.4：通过气液分离器除去冷凝下来的水；洗涤后的不凝气体主要是含氢气、水蒸气，及少量氮气、一氧化碳、二氧化碳、氧气各种杂质的混合气体；

步骤3：通过变压吸附装置除去富氢气体中的氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气和其他杂质，再通过除氧器除去其中可能残留的极少量氧气，从而得到纯度大于99.9％vol的高品质氢气。

2.根据权利要求1所述的一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于，所述使用脱盐水洗涤碱洗后的原料气体在脱盐水洗涤塔中进行。

3.根据权利要求1所述的一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于，所述PTA装置精制单元泄放气为氢气、氮气、甲烷、氧气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸的一种或几种气体。

4.根据权利要求1所述的一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于：所述酸类物质为二氧化碳、醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯二甲酸。

5.根据权利要求1所述的一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于，所述通过变压吸附装置除去富氢气体中杂质主要包括两个过程，即：吸附过程和吸附剂再生过程。

6.根据权利要求1所述的一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，其特征在于，所述碱洗过程和水洗过程分别使用一台换热器，用于热量交换。