CN106334408A - 一种pet生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺 - Google Patents

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Abstract

一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。本发明通过加压冷凝和吸附操作，对PET生产过程中浆料釜排出废气进行回收处理，回收了废气中95%以上的乙二醇，回收率高；对加压冷凝后的废气中的乙二醇进行吸附操作，进一步脱除其中的乙二醇和其他可能的杂质气体，可以获得较为纯净的氮气，减少了氮气消耗。

Description

一种 PET 生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺
技术领域
本发明属于废气回收技术领域，具体涉及一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。
背景技术
PET是英文名 polyethylene terephthalate的缩写，中文名称聚对苯二甲酸乙二醇酯，别名：聚对苯二甲酸乙二酯；聚对酞酸乙二酯；的确凉；涤纶；聚乙烯对苯二甲酸酯；达克纶等。PET被大量用于纤维、饮料瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等的生产。PET生产企业目前采用的工艺大多为直接酯化法，即对苯二甲酸（PTA）与过量乙二醇（EG）在200℃下先酯化成低聚合度（如X=1~4）聚对苯二甲酸乙二醇酯，而后在280℃下终缩聚成高聚合度的最终聚酯产品（n=100~200）。直接酯化法生产工艺包括了：原料贮存及输送、催化剂添加剂制备、酯化工段、聚合、切片输送、固相缩聚等主要工段，其中酯化工段的第一步是浆料制备过程。浆料制备过程是通过浆料釜（也成为打浆釜）来实现的： EG在催化剂制备槽中预先配制并计量输送进入浆料釜，浆料釜的搅拌装置开启，PTA粉料经计量装置精确计量采用氮气流化输送装置连续送入浆料釜内，通过浆料釜的不断搅拌PTA粉料和EG混合成浆料，进入酯化装置。
浆料釜的釜温为50~60℃，操作压力为常压，由于氮气流化输送PTA的过程中有大量的氮气进入浆料釜。浆料釜顶设置有排气口将进入的氮气排出，由于氮气的气量较大、釜温较高，有一定量的EG蒸汽随着氮气从排气口排出。以江苏苏州的某PET生产企业的浆料釜为了例：排出的废气量约为1000 Nm3/h，其中EG体积含量约为0.2%，氮气体积含量约99.8%，目前采用管壳式冷凝器对该废气进行处理，日回收EG约50 kg，回收率约40%，废气中大量的EG未能有效回收，此外氮气直排大气，也没有有效利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置，其特征在于包括压缩机1、翅片管式冷凝器2、疏水阀3、第一EG吸附器4A、第二EG吸附器4B、氮气气柜5组成；压缩机1的出口通过第一管路与翅片管式冷凝器2的壳程的进口连通，翅片管式冷凝器2的壳程的出口与第二管路的一端连通，第二管路的另一端通过三通分为第一支路和第二支路，翅片管式冷凝器2的壳程还设置有EG排出口，EG排出口通过第三管路与疏水阀3连通，翅片管式冷凝器2的管程通冷冻盐水；第一EG吸附器4A底部的进口与第一支路连通、第二EG吸附器4B底部的进口与第二支路连通，第一EG吸附器4A顶部的出口与第三支路连通、第二EG吸附器4B顶部的出口与第四支路连通，第三支路和第四支路通过三通合并为第四管路；第四管路与氮气气柜5连通。
一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收工艺，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
1) 从浆料釜来的废气由压缩机1压缩至0.1~0.3 MPa（表压）的压力，然后通过第一管路输送至翅片管式冷凝器2的壳程；
2）翅片管式冷凝器2的壳程的废气与管程中的冷冻盐水进行间壁换热，废气中的气态EG冷凝成液态EG落入翅片管式冷凝器2的壳程底部并汇聚到EG排出口，通过第三管路由疏水阀3排出，废气中的氮气和少量未被冷凝的气态EG称为贫气，贫气通过第二管路排出；
3）a、开始时，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路，此时第二支路和第四支路关闭；b、当第一EG吸附器4A的吸附剂被EG饱和时，第一支路和第三支路关闭，第二支路和第四支路打开，第一EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第二支路进入第二EG吸附器4B，在第二EG吸附器4B内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第四支路排出，进入第四管路；c、当第二EG吸附器4B的吸附剂被EG饱和时，第二支路和第四支路关闭，第一支路和第三支路打开，第二EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路；重复b和c步骤；
4）第四管路中的纯净氮气最终进入氮气气柜5。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的第一EG吸附器4A和第二EG吸附器4B内装填的吸附剂为吸水硅胶或者改性3A分子筛。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的改性3A分子筛为将3A分子筛在0.1~0.5 mol/L碳酸钠溶液中侵泡24小时后烘干得到的分子筛。
5、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述的冷冻盐水在翅片管式冷凝器2的管程进口处的温度为-5~0℃，在翅片管式冷凝器2的管程出口处的温度为5~10℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在翅片管式冷凝器对浆料釜排出的废气进行加压冷凝，可以回收废气中95%以上的乙二醇，回收率高；对加压冷凝后的废气中的乙二醇进行吸附操作，进一步脱除其中的乙二醇和其他可能的杂质气体，可以获得较为纯净的氮气，该氮气可用于工厂其他生产过程，减少了氮气消耗。
附图说明
图1是本发明的一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置的流程示意图。
其中1-压缩机，2-翅片管式冷凝器，3-疏水阀，4A-第一EG吸附器，4B-第二EG吸附器，5-氮气气柜。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
结合附图1，本发明的一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置，其特征在于包括压缩机1、翅片管式冷凝器2、疏水阀3、装填有吸水硅胶作为吸附剂的第一EG吸附器4A和第二EG吸附器4B、氮气气柜5组成；压缩机1的出口通过第一管路与翅片管式冷凝器2的壳程的进口连通，翅片管式冷凝器2的壳程的出口与第二管路的一端连通，第二管路的另一端通过三通分为第一支路和第二支路，翅片管式冷凝器2的壳程还设置有EG排出口，EG排出口通过第三管路与疏水阀3连通，翅片管式冷凝器2的管程通冷冻盐水，管程进口处的温度为-5℃，管程出口处的温度为5℃；第一EG吸附器4A底部的进口与第一支路连通、第二EG吸附器4B底部的进口与第二支路连通，第一EG吸附器4A顶部的出口与第三支路连通、第二EG吸附器4B顶部的出口与第四支路连通，第三支路和第四支路通过三通合并为第四管路；第四管路与氮气气柜5连通。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收工艺，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：1) 从浆料釜来的废气，废气中EG的体积分数约为0.3%、氮气体积分数约为99.7%，由压缩机1压缩至0.1 MPa（表压）的压力，然后通过第一管路输送至翅片管式冷凝器2的壳程；2）翅片管式冷凝器2的壳程的废气与管程中的冷冻盐水进行间壁换热，废气中的气态EG冷凝成液态EG落入翅片管式冷凝器2的壳程底部并汇聚到EG排出口，通过第三管路由疏水阀3排出，废气中的氮气和少量未被冷凝的气态EG称为贫气，贫气通过第二管路排出；3）a、开始时，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路，此时第二支路和第四支路关闭；b、当第一EG吸附器4A的吸附剂被EG饱和时，第一支路和第三支路关闭，第二支路和第四支路打开，第一EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第二支路进入第二EG吸附器4B，在第二EG吸附器4B内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第四支路排出，进入第四管路；c、当第二EG吸附器4B的吸附剂被EG饱和时，第二支路和第四支路关闭，第一支路和第三支路打开，第二EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路；重复b和c步骤；4）第四管路中的纯净氮气最终进入氮气气柜5。该实施例中EG的回收率为97%，纯净氮气的摩尔纯度为99.95%。
实施例2
结合附图1，本发明的一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置，其特征在于包括压缩机1、翅片管式冷凝器2、疏水阀3、装填有改性3A分子筛（改性3A分子筛是将3A分子筛在0.1 mol/L碳酸钠溶液中侵泡24小时后烘干得到的分子筛）作为吸附剂的第一EG吸附器4A和第二EG吸附器4B、氮气气柜5组成；压缩机1的出口通过第一管路与翅片管式冷凝器2的壳程的进口连通，翅片管式冷凝器2的壳程的出口与第二管路的一端连通，第二管路的另一端通过三通分为第一支路和第二支路，翅片管式冷凝器2的壳程还设置有EG排出口，EG排出口通过第三管路与疏水阀3连通，翅片管式冷凝器2的管程通冷冻盐水，管程进口处的温度为0℃，管程出口处的温度为10℃；第一EG吸附器4A底部的进口与第一支路连通、第二EG吸附器4B底部的进口与第二支路连通，第一EG吸附器4A顶部的出口与第三支路连通、第二EG吸附器4B顶部的出口与第四支路连通，第三支路和第四支路通过三通合并为第四管路；第四管路与氮气气柜5连通。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收工艺，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：1) 从浆料釜来的废气，废气中EG的体积分数约为0.2%、氮气体积分数约为99.8%，由压缩机1压缩至0.3 MPa（表压）的压力，然后通过第一管路输送至翅片管式冷凝器2的壳程；2）翅片管式冷凝器2的壳程的废气与管程中的冷冻盐水进行间壁换热，废气中的气态EG冷凝成液态EG落入翅片管式冷凝器2的壳程底部并汇聚到EG排出口，通过第三管路由疏水阀3排出，废气中的氮气和少量未被冷凝的气态EG称为贫气，贫气通过第二管路排出；3）a、开始时，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路，此时第二支路和第四支路关闭；b、当第一EG吸附器4A的吸附剂被EG饱和时，第一支路和第三支路关闭，第二支路和第四支路打开，第一EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第二支路进入第二EG吸附器4B，在第二EG吸附器4B内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第四支路排出，进入第四管路；c、当第二EG吸附器4B的吸附剂被EG饱和时，第二支路和第四支路关闭，第一支路和第三支路打开，第二EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路；重复b和c步骤；4）第四管路中的纯净氮气最终进入氮气气柜5。该实施例中EG的回收率为98%，纯净氮气的摩尔纯度为99.97%。
实施例3
结合附图1，本发明的一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置和工艺。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置，其特征在于包括压缩机1、翅片管式冷凝器2、疏水阀3、装填有改性3A分子筛（改性3A分子筛是将3A分子筛在0.5 mol/L碳酸钠溶液中侵泡24小时后烘干得到的分子筛）作为吸附剂的第一EG吸附器4A和第二EG吸附器4B、氮气气柜5组成；压缩机1的出口通过第一管路与翅片管式冷凝器2的壳程的进口连通，翅片管式冷凝器2的壳程的出口与第二管路的一端连通，第二管路的另一端通过三通分为第一支路和第二支路，翅片管式冷凝器2的壳程还设置有EG排出口，EG排出口通过第三管路与疏水阀3连通，翅片管式冷凝器2的管程通冷冻盐水，管程进口处的温度为-3℃，管程出口处的温度为8℃；第一EG吸附器4A底部的进口与第一支路连通、第二EG吸附器4B底部的进口与第二支路连通，第一EG吸附器4A顶部的出口与第三支路连通、第二EG吸附器4B顶部的出口与第四支路连通，第三支路和第四支路通过三通合并为第四管路；第四管路与氮气气柜5连通。一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收工艺，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：1) 从浆料釜来的废气，废气中EG的体积分数约为0.2%、氮气体积分数约为99.8%，由压缩机1压缩至0.3 MPa（表压）的压力，然后通过第一管路输送至翅片管式冷凝器2的壳程；2）翅片管式冷凝器2的壳程的废气与管程中的冷冻盐水进行间壁换热，废气中的气态EG冷凝成液态EG落入翅片管式冷凝器2的壳程底部并汇聚到EG排出口，通过第三管路由疏水阀3排出，废气中的氮气和少量未被冷凝的气态EG称为贫气，贫气通过第二管路排出；3）a、开始时，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路，此时第二支路和第四支路关闭；b、当第一EG吸附器4A的吸附剂被EG饱和时，第一支路和第三支路关闭，第二支路和第四支路打开，第一EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第二支路进入第二EG吸附器4B，在第二EG吸附器4B内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第四支路排出，进入第四管路；c、当第二EG吸附器4B的吸附剂被EG饱和时，第二支路和第四支路关闭，第一支路和第三支路打开，第二EG吸附器4A去再生，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器4A，在第一EG吸附器4A内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路；重复b和c步骤；4）第四管路中的纯净氮气最终进入氮气气柜5。该实施例中EG的回收率为96%，纯净氮气的摩尔纯度为99.95%。

Claims (5)

1.一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收装置，该装置包括压缩机、翅片管式冷凝器、疏水阀、第一EG吸附器、第二EG吸附器、氮气气柜组成；压缩机的出口通过第一管路与翅片管式冷凝器的壳程的进口连通，翅片管式冷凝器的壳程的出口与第二管路的一端连通，第二管路的另一端通过三通分为第一支路和第二支路，翅片管式冷凝器的壳程还设置有EG排出口，EG排出口通过第三管路与疏水阀连通，翅片管式冷凝器的管程通冷冻盐水；第一EG吸附器底部的进口与第一支路连通、第二EG吸附器底部的进口与第二支路连通，第一EG吸附器顶部的出口与第三支路连通、第二EG吸附器顶部的出口与第四支路连通，第三支路和第四支路通过三通合并为第四管路；第四管路与氮气气柜连通。
2.一种PET生产工艺中浆料釜废气的回收工艺，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
1) 从浆料釜来的废气由压缩机压缩至0.1~0.3 MPa（表压）的压力，然后通过第一管路输送至翅片管式冷凝器的壳程；
2）翅片管式冷凝器的壳程的废气与管程中的冷冻盐水进行间壁换热，废气中的气态EG冷凝成液态EG落入翅片管式冷凝器的壳程底部并汇聚到EG排出口，通过第三管路由疏水阀排出，废气中的氮气和少量未被冷凝的气态EG称为贫气，贫气通过第二管路排出；
3）a、开始时，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器，在第一EG吸附器内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路，此时第二支路和第四支路关闭；b、当第一EG吸附器的吸附剂被EG饱和时，第一支路和第三支路关闭，第二支路和第四支路打开，第一EG吸附器去再生，第二管路内的贫气经过第二支路进入第二EG吸附器，在第二EG吸附器内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第四支路排出，进入第四管路；c、当第二EG吸附器的吸附剂被EG饱和时，第二支路和第四支路关闭，第一支路和第三支路打开，第二EG吸附器去再生，第二管路内的贫气经过第一支路进入第一EG吸附器，在第一EG吸附器内贫气中的EG被吸附得到纯净氮气，纯净氮气从第三支路排出，进入第四管路；重复b和c步骤；
4）第四管路中的纯净氮气最终进入氮气气柜。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的第一EG吸附器和第二EG吸附器内装填的吸附剂为吸水硅胶或者改性3A分子筛。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的改性3A分子筛为将3A分子筛在0.1~0.5 mol/L碳酸钠溶液中侵泡24小时后烘干得到的分子筛。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述的冷冻盐水在翅片管式冷凝器的管程进口处的温度为-5~0℃，在翅片管式冷凝器的管程出口处的温度为5~10℃。
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