CN103816790B

CN103816790B - 一种尾气中环氧化物的回收方法

Info

Publication number: CN103816790B
Application number: CN201410068455.7A
Authority: CN
Inventors: 尹慧卿; 腰增运
Original assignee: XINGTAI LANTIAN FINE CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: XINGTAI LANTIAN FINE CHEMICAL CO., LTD.
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN103816790A

Abstract

本发明公开了一种尾气中环氧化物的回收方法，属于环氧化物的回收技术领域，以有机胺类水溶液为吸收液，吸收液循环通过吸收塔，所述回收过程为：含有环氧化物的尾气首先通过吸收塔下部的气体分布器，完成一次吸收反应；经过一次吸收后含有环氧化物的尾气再通过吸收塔上部的填料部分，被吸收液连续逆流洗涤，完成二次吸收反应；经过上述两次吸收反应后的尾气经排气装置排放；本发明基于环氧乙烷与有机胺类易反应的特点，采用有机胺类水溶液作为吸收反应介质，替代传统的水、乙二醇等，生产工艺简单、反应条件温和，易控制，纯度高，收率高，产物易利用。

Description

一种尾气中环氧化物的回收方法

技术领域

本发明属于环氧化物的回收技术领域。

背景技术

环氧化合物是含氧三元环的醚类化合物，其中三个原子大致在一个等边三角形结构的平面上。由于张力较大，环氧化合物比其他醚更活泼，尤其是与亲核试剂反应。环氧乙烷和环氧丙烷是最简单的环氧化合物，两者在室温下都是低沸点液体，均为有毒物质，对眼睛、皮肤、呼吸道都会引起损伤。两者化学性能活泼，能与许多种化合物反应，是重要的化工原料和有机合成中间体。

专利CN102357309A披露了一种尾气中环氧化物的回收方法，采用冷凝、喷淋、汇集的方法，实现尾气的达标排放，同时，采用水在酸性催化剂作用下，与环氧化物进行水合反应，生成醇类得到利用。专利201220538170.1公开了一种环氧乙烷回收装置，采用的也是水喷淋吸收的方法，使尾气吸收，达到安全生产的目的。正常情况下，环氧乙烷水溶液相当稳定，并无明显的化学反应；采用水作为环氧化物吸收介质，进行环氧乙烷水合反应需要一定条件较高，一般在酸性催化下，反应温度在为60℃左右；环氧乙烷与水的反应机理分为环氧乙烷开环和水合反应两步，据热力学计算，环氧乙烷开环、水合反应的反应活化能分别为34.4kcal/mol和14.5kcal/mol，水合后的乙醇还可进一步生成二乙二醇、三乙二醇；用乙二醇作为吸收介质也是是这种原理。因此，以水或乙二醇为吸收介质，进行环氧乙烷尾气回收存在反应慢、产物中酸性催化剂不易除去，产物利用难的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种尾气中环氧化物的回收方法，基于环氧乙烷与有机胺类易反应的特点，采用有机胺类水溶液作为吸收介质，替代传统的水、乙二醇等，生产工艺简单，反应条件温和，易控制，纯度高，收率高，产物易利用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明化学反应原理如下：

（1）氨与环氧化物反应

（2）乙醇胺与环氧化物反应

环氧化物与有机胺类物质易发生开环反应，反应活化能低，以氨水与环氧乙烷的液相反应为例，由于水的成氢键能力和极性特性，有利于环氧化合物与氨发生开环反应，因此水起到催化作用；反应活性高，其产物为一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，在一定的摩尔比区间，产物组成只是三种醇胺比例有所不同。采用卡尔费休法测定产物中的水分即能间接反应产物的重量百分比。

一种尾气中环氧化物的回收方法，以有机胺类水溶液为吸收液，反应温度为30-90℃；所述回收过程为：

1）所述吸收液循环通过填料式吸收塔；含有环氧化物的尾气通过吸收塔下部的气体分布器，与吸收液发生反应，完成一次吸收反应；

2）经过一次吸收后含有环氧化物的尾气再通过吸收塔上部的填料部分，被吸收液连续逆流洗涤，完成二次吸收反应；

3）经过上述两次吸收反应后的尾气经排气装置排放；

4）结束反应后，吸收液进入后处理反应釜经熟化后或熟化脱气后即得到回收产物。

所述填料式吸收塔中，吸收液通过循环泵及管道进行吸收塔的外部循环；所述气体分布器为环形管式径向孔分布器或多孔板式分布器；所述吸收塔填料为不锈钢波纹填料；所述反应温度通过与外循环管道串联的热交换器控制。根据权利要求１所述的一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：所述有机胺水溶液为乙醇胺水溶液，或氨和乙醇胺的混合水溶液；所述有机胺类水溶液的浓度为20-70%wt。

具体地，所述有机胺类水溶液的浓度为40-60%wt。

所述反应温度为40-80℃。

所述环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷中的一种或两种的混合物。

所述尾气为来源于烷氧基化装置的尾气。

本发明中含有环氧化物的尾气中环氧化物体积浓度为2%-50%，尾气流量控制为5m³/h~505m³/h；反应时间根据尾气排放量及尾气中环氧化物浓度不同而设置；根据吸收装置大小和尾气流量不同调节吸收液的流量；吸收液中水分含量降低至15%，或混合乙醇胺质量分数达到85%，需结束一批次的回收反应，将吸收塔中的吸收液导入后处理反应釜进行后处理，并更换新的吸收液。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用环氧乙烷与有机胺类易反应特点，采用有机胺类水溶液作为吸收反应介质，替代传统的水、乙二醇等，生产工艺简单、反应条件温和，控制方便；回收工艺采用两步进行，采用气体分布器强化气液接触反应，使反应更快速、尾气残留环氧化物浓度低，吸收反应后的尾气再次通过波纹填料进行逆流洗涤，将尾气中的残留环氧化物再次吸收，纯度好，收率高，产物易利用。

附图说明

图1是本发明尾气吸收装置示意图；

其中，1、吸收塔，2、填料，3、排气装置，4、吸收液进口，5、含环氧化物的尾气进口，6、热交换器，7、后处理反应釜，8、循环泵，9、吸收液循环出口，10、气体分布器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

用于14m³外循环式乙氧基化装置尾气中环氧乙烷的回收。

将外循环式乙氧基化装置总尾气管与吸收塔上的含环氧化物的尾气进口连通到一起，将生产排放尾气引向尾气回收装置；将乙醇胺1470kg和去离子水980kg混合均匀后，加入到尾气回收装置中，开启循环泵进行物料循环，吸收液流量为20m³/小时；通过热交换器控制循环管路的温度为45-55℃，开始尾气吸收反应；尾气流量平均为30m³/小时，环氧乙烷平均体积浓度为12%。12天后，采用卡尔费休法测定吸收液中的水分为19.9%，结束本批次回收反应。

将吸收液泵入后处理反应釜中，在氮气保护下加热到80-85℃，熟化45分钟，降温到50℃左右出料，得到微黄色三乙醇胺水溶液；按HG/T3268-2002《工业用三乙醇胺》中的方法对所得产物进行测定，结果表明产物中三乙醇胺含量为60.5%、二乙醇胺含量为20.6%、乙醇胺含量为15.1%、其它组分为3.8%；该产物不经进一步精制处理，直接用于水泥助磨剂生产，使用效果与氨水法生产的80%三乙醇胺水溶液产品无明显差别。

实施例2

用于22m³外循环式烷氧基化装置中环氧乙烷和环氧丙烷混合尾气的回收。

将外循环式烷氧基化装置反应器总尾气管与吸收塔上的含环氧化物的尾气进口连通到一起，将生产排放尾气引向尾气回收装置；

将乙醇胺1260kg、20%氨水200kg和去离子水800kg混合均匀，加入到尾气回收装置中，开启循环泵进行物料循环，吸收液流量为25m³/小时；通过热交换器控制循环管路的温度为50-60℃，开始尾气吸收反应；尾气流量平均为25m³/小时，环氧乙烷平均体积浓度为30%。12天后，采用卡尔费休法测定吸收液中的水分为18.6%，结束本批次回收反应；

将吸收液泵入后处理反应釜中，在氮气保护下加热到80-85℃，熟化45分钟，然后，同温度下真空脱水、脱气25分钟，降温到50℃左右出料，得到微黄色三乙醇和异丙醇胺混合物水溶液；

按HG/T3268-2002《工业用三乙醇胺》中的方法对所得产物进行测定，结果表明产物中三乙醇胺含量为56.8%，其它醇胺类物质含量为28.2%，水分含量15.0%；该产物不经进一步精制处理，直接用于早强型聚羧酸混凝土外加剂的复配，7天、14天混凝土试块抗压强度指标测定表明，使用效果与氨水法生产的85%三乙醇胺水溶液对比产品无明显差别，28天强度优于对比产品。

实施例3

用于5m³外循环式乙氧基化装置中环氧丙烷尾气的回收。

将外循环式乙氧基化装置反应器总尾气管与吸收塔上的含环氧化物的尾气进口连通到一起，将生产排放尾气引向尾气回收装置；

将乙醇胺1050kg和去离子水550kg混合均匀，加入到尾气回收装置中，开启循环泵进行物料循环，吸收液流量为15m³/小时；通过热交换器控制循环管路的温度为45-55℃，开始尾气吸收反应；尾气流量平均为20m³/小时，环氧乙烷平均体积浓度为10%。16天后，采用卡尔费休法测定吸收液中的水分为14.3%，结束本批次回收反应。

将吸收液泵入后处理反应釜中，在氮气保护下加热到80-85℃，熟化45分钟，降温到50℃左右出料，得到微黄色单乙醇二异丙醇胺水溶液；按HG/T3268-2002《工业用三乙醇胺》中的方法对所得产物进行测定，结果表明产物中单乙醇二异丙醇胺含量为58.2%、单乙醇单异丙醇胺含量为22.6%、乙醇胺含量为12.1%、其它组分为7.1%；该产物不经进一步精制处理，直接用于水泥助磨剂生产，磨机效率提高4.5%，每吨水泥耗电量降低5.8%，使用效果与氨水法生产的85%三异丙醇胺水溶液产品无明显差别。

实施例4

用于14m³外循环式乙氧基化装置尾气环氧乙烷的回收。

将外循环式乙氧基化装置反应器总尾气管与吸收塔上的含环氧化物的尾气进口连通到一起，将生产排放尾气引向尾气回收装置；将20%氨水2000kg加入到尾气回收装置中，开启循环泵进行物料循环，吸收液流量为25m³/小时；通过热交换器控制循环管路的温度为45-55℃，开始尾气吸收反应；尾气流量平均为20m³/小时，环氧乙烷平均体积浓度为25%。16天后，采用卡尔费休法测定吸收液中的水分为30.2%，结束本批次回收反应。

将5100kg吸收液泵入后处理反应釜中，在氮气保护下加热到80-85℃，熟化45分钟，然后真空脱水912kg，降温到50℃左右出料，得到微黄色三乙醇胺水溶液产品4188kg，测定水分含量为14.98%。按HG/T3268-2002《工业用三乙醇胺》对所得产物进行测定，其中三乙醇胺含量为56.5%，二乙醇胺含量为23.6%，乙醇胺含量为15.1%。

按HG/T3268-2002《工业用三乙醇胺》中的方法对所得产物进行测定，结果表明产物中三乙醇胺含量为56.5%，二乙醇胺含量为23.6%，乙醇胺含量为15.1%、其它组分为4.8%；该产物不经进一步精制处理，直接用于水泥助磨剂生产，磨机效率提高3.5%，每吨水泥耗电量降低降低5%。使用效果与工业氨水法生产的85%三乙醇胺水溶液产品无明显差别。

Claims

1.一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：以有机胺类水溶液或氨的水溶液为吸收液，反应温度为30-90℃；所述回收过程为：

3）经过上述两次吸收反应后的尾气经排气装置排放；

4）结束反应后，吸收液进入后处理反应釜经熟化后或熟化脱气后即得到回收产物；

所述环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷中的一种或两种的混合物；

所述填料式吸收塔中，吸收液通过循环泵及管道进行吸收塔的外部循环；所述气体分布器为环形管式径向孔分布器或多孔板式分布器；所述吸收塔填料为不锈钢波纹填料；所述反应温度通过与外循环管道串联的热交换器控制。

2.根据权利要求１所述的一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：所述有机胺类水溶液为乙醇胺的水溶液；所述有机胺类水溶液的浓度为20-70%wt。

3.根据权利要求2所述的一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：所述有机胺类水溶液的浓度为40-60%wt。

4.根据权利要求１所述的一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：所述反应温度为40-80℃。

5.根据权利要求1所述的一种尾气中环氧化物的回收方法，其特征在于：所述尾气为来源于烷氧基化装置的尾气。