CN107469593B - 一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置和方法，该配套装置包括SCR催化系统、活性炭吸附系统、盐酸吸收釜、交换改性釜、气体提纯装置、气体储罐、碳酸丙烯酯合成装置等。该方法为硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中的废气与氨气进入SCR催化系统进行处理，再进入活性炭吸附系统处理，最后再经过盐酸吸收釜，处理后的气体经过提纯作为原料与环氧丙烷制取碳酸丙烯酯，处理后的液体进入交换改性釜中对催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。本发明不仅提高了废气的处理效率，达到了零污染排放，同时处理后的液体和气体也创造了价值，该方法和装置便于工业化推广。

Description

一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置和方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，尤其是涉及一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置和方法。
背景技术
丙烯是目前世界上最重要的大宗化工产品和支撑我国经济发展的基础化工原料之一，可制备多种基本有机原料。例如可制备环氧丙烷、丙烯醛、丙烯醇、异丙醇、四氯化碳、丁醇等等。近年来，由于受下游衍生物(尤其是聚丙烯)需求的影响，丙烯的需求量大幅增大。由于国内丙烯资源的短缺，远远不能满足国内市场的需求，国内自给率大幅下降，需要大量进口。随着国际市场激烈竞争的环境，发展丙烯及其衍生物必须采用国际上最先进的环境友好工艺技术，达到低成本生产的大型经济规模，中国丙烯的开发利用前景很是广阔。
针对中国丙烯发展前景，中国天辰工程有限公司研制的甲醇制丙烯催化剂主要是一种硅铝磷分子筛，这种分子筛能够使甲醇转化率达到100％或者接近100％，乙烯和丙烯的选择性在78％以上，几乎没有C5以上的产物，而且硅铝磷分子筛突出的水热稳定性和适宜的孔道结构使其性能更加优越，必将成为日后得到广泛应用。
目前，在硅铝磷分子筛干燥焙烧过程耗时长，必然会产生大量的废气，废气中的主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、部分胺类、氧气、氮气等，该废气内存在的不友好气体直接外排会造成局部的环境情况恶劣，同时对大气造成污染，对周围的人群造成危害，因此针对该废气，提供一种切实可行的处理方案，同时能够对废气中的组分进行加工再利用创造价值成为了目前该领域亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法和装置，用于解决该领域废气处理的问题，与此同时更能够充分利用废气，起到了变废为宝的效果，创造了价值。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置，包括SCR催化装置、活性炭吸附装置、盐酸吸收釜、交换改性釜、气体提纯装置、气体储罐和碳酸丙烯酯合成装置，其中SCR催化装置、活性炭吸附装置、盐酸吸收釜、气体提纯装置、气体储罐和碳酸丙烯酯合成装置依次通过气体管道连通，盐酸吸收釜中，气体管道的进口设于盐酸液面以下，气体管道的出口设于盐酸液面以上，盐酸吸收釜内在盐酸液面以下通过液体管道连通交换改性釜，盐酸吸收釜和交换改性釜内均设有搅拌装置。
进一步，所述SCR催化装置内设置四层以上用于固定SCR催化剂的夹板，活性炭吸附装置设置两层以上用于固定粒状的活性炭的夹板。
进一步，所述盐酸吸收釜和交换改性釜采用耐腐蚀耐强酸材质。
本发明还提供了一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法，包括如下步骤：
步骤一：将400-520℃的硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中产生的废气与氨气按照(1：4-20)的比例进入480-550℃的SCR催化装置进行反应后生成混合气体A；
此阶段涉及到的反应方程式为：
Figure BDA0001391399410000031
此阶段能够将废气中的80-95％的氮氧化物去除掉，残余的氮氧化物进入到活性炭吸附系统。
步骤二：将混合气体A先降温至300℃以下，然后进入活性炭吸附装置进行反应后生成混合气体B；
此阶段涉及到的反应方程式为：
NOX+C→N2+CO2
此阶段能够将混合气体A中残余的氮氧化物去除掉，生成的混合气体B进入盐酸吸收釜中。
步骤三：将混合气体B通入装有质量浓度为5-13％的稀盐酸的盐酸吸收釜中，经反应后生成混合气体C以及混合溶液A，其中反应时盐酸吸收釜中的稀盐酸一直被搅拌，直至搅拌均匀，搅拌速度优选为5-20r/min；
此阶段涉及到的反应方程式为：
NH3+H2O→NH3·H2O
NH3·H2O+HCl→NH4Cl+H2O
此阶段能够将混合气体B中过量的氨气去除掉，生成的混合气体C进入气体提纯装置。
步骤四：将混合气体C通入到气体提纯装置后得到纯气体A，之后将纯气体A通入至气体储罐中保存，在进行碳酸丙烯酯生产时，再将纯气体A作为原料通入碳酸丙烯酯合成装置中与环氧丙烷在催化剂的催化作用下进行合成操作；
此阶段涉及到的反应方程式为：
Figure BDA0001391399410000041
步骤五：将混合溶液A通入交换改性釜中，再按照设计值向釜中打入高浓度氯化铵溶液，搅拌均匀，使交换改性釜中的氯化铵的浓度达到0.5-2.0mol/L，该釜可对其10-20％质量的催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。
此阶段涉及到的反应方程式为：
NH4 ++NaY→Na++NH4Y
优选的，所述SCR催化装置中盛装的SCR催化剂是以氧化铝为载体，负载其质量百分比为1-5％的活性组分，并制成孔径不小于6mm的蜂窝陶瓷形状或者孔径不小于5mm的网格孔状，堆砌在SCR催化装置中的隔板缝隙中。
优选的，所述SCR催化剂负载的活性组分可以选用氧化铁、氧化铜、氧化铬、氧化钛、氧化钨、氧化钴、氧化镍、氧化铌、氧化钒、氧化钇等中的任意一种或二种组合或三种组合。
优选的，所述活性炭吸附装置中的夹板缝隙中堆砌粒状的活性炭，其比表面积在800-1500㎡/g。
优选的，所述盐酸吸收釜中的稀盐酸为浓盐酸和脱盐水混合搅拌均匀配制，所述脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为6.0～7.0。
优选的，所述步骤五中，打入的氯化铵溶液的浓度为5-6.2mol/L，交换改性釜内最大填装容积为该釜体积的65-80％。
优选的，所述步骤四中，碳酸丙烯酯合成装置内的温度为100-160℃，压力为5-8MPa，之后经减压分馏得到产品。
相对于现有技术，本发明提供的方法和装置不仅提高了废气的处理效率，达到了零污染排放，同时处理后的液体和气体也创造了价值，该方法和装置便于工业化推广。
附图说明
图1为本发明实施例所述的废气处理装置的简单结构示意图；
1-SCR催化装置，2-活性炭吸附装置，21-用于固定粒状的活性炭的夹板，3-盐酸吸收釜，4-搅拌装置，5-交换改性釜，6-气体提纯装置，7-气体储罐，8-碳酸丙烯酯合成装置，10-氨气，11-用于固定SCR催化剂的夹板，12-干燥焙烧装置，13-高浓度氯化铵溶液。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
如图1所示，一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置，包括SCR催化装置1、活性炭吸附装置2、盐酸吸收釜3、交换改性釜5、气体提纯装置6、气体储罐7和碳酸丙烯酯合成装置8，其中SCR催化装置1、活性炭吸附装置2、盐酸吸收釜3、气体提纯装置6、气体储罐7和碳酸丙烯酯合成装置8依次通过气体管道连通，盐酸吸收釜3中，气体管道的进口设于盐酸液面以下，气体管道的出口设于盐酸液面以上，盐酸吸收釜3内在盐酸液面以下通过液体管道连通交换改性釜5，盐酸吸收釜3和交换改性釜5内均设有搅拌装置4。
所述SCR催化装置1内设置四层以上用于固定SCR催化剂的夹板11，活性炭吸附装置2设置两层以上用于固定粒状的活性炭的夹板21。
所述盐酸吸收釜3和交换改性釜5采用耐腐蚀耐强酸材质。
实施例1
一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法，包括如下步骤：
步骤一：将400℃的硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中产生的废气12与氨气10按照(1：6)的比例进入480℃的SCR催化装置1进行反应后生成混合气体A；
步骤二：将混合气体A先降温至300℃以下，然后进入活性炭吸附装置2进行反应后生成混合气体B；
步骤三：将混合气体B通入装有质量浓度为5％的稀盐酸的盐酸吸收釜3中，经反应后生成混合气体C以及混合溶液A，其中反应时盐酸吸收釜3中的稀盐酸一直以转速为7r/min搅拌速度被搅拌，直至搅拌均匀；
步骤四：将混合气体C通入到气体提纯装置6后得到纯气体A，之后将纯气体A通入至气体储罐7中保存，在进行碳酸丙烯酯生产时，再将纯气体A作为原料通入碳酸丙烯酯合成装置8中与环氧丙烷在催化剂的催化作用下进行合成操作；
步骤五：将混合溶液A通入交换改性釜5中，再按照设计值向釜中打入高浓度氯化铵溶液13，搅拌均匀，使交换改性釜5中的氯化铵的浓度达到0.5mol/L，该釜可对其10％质量的催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。
其中，所述SCR催化装置1中盛装的SCR催化剂是以氧化铝为载体，负载其质量百分比为2％的活性组分，并制成孔径不小于6mm的蜂窝陶瓷形状或者孔径不小于5mm的网格孔状，堆砌在SCR催化装置1中的隔板缝隙中。
其中，所述SCR催化剂负载的活性组分可以选用氧化铁、氧化铜、氧化铬、氧化钛、氧化钨、氧化钴、氧化镍、氧化铌、氧化钒、氧化钇等中的任意一种或二种组合或三种组合。
其中，所述活性炭吸附装置2中的夹板缝隙中堆砌粒状的活性炭，其比表面积在800㎡/g。
其中，所述盐酸吸收釜3中的稀盐酸为浓盐酸和脱盐水混合搅拌均匀配制，所述脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为6.0。
其中，步骤五中，打入的高浓度氯化铵溶液13的浓度为5mol/L，交换改性釜5内最大填装容积为该釜体积的65％。
其中，步骤四中，碳酸丙烯酯合成装置8内的温度为100℃，压力为5MPa，之后经减压分馏得到产品。
实施例2
一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法，包括如下步骤：
步骤一：将520℃的硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中产生的废气12与氨气10按照(1：20)的比例进入550℃的SCR催化装置1进行反应后生成混合气体A；
步骤二：将混合气体A先降温至300℃以下，然后进入活性炭吸附装置2进行反应后生成混合气体B；
步骤三：将混合气体B通入装有质量浓度为13％的稀盐酸的盐酸吸收釜3中，经反应后生成混合气体C以及混合溶液A，其中反应时盐酸吸收釜3中的稀盐酸一直以转速为14r/min搅拌速度被搅拌，直至搅拌均匀；
步骤四：将混合气体C通入到气体提纯装置6后得到纯气体A，之后将纯气体A通入至气体储罐7中保存，在进行碳酸丙烯酯生产时，再将纯气体A作为原料通入碳酸丙烯酯合成装置8中与环氧丙烷在催化剂的催化作用下进行合成操作；
步骤五：将混合溶液A通入交换改性釜5中，再按照设计值向釜中打入高浓度氯化铵溶液13，搅拌均匀，使交换改性釜5中的氯化铵的浓度达到1.5mol/L，该釜可对其20％质量的催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。
其中，所述SCR催化装置1中盛装的SCR催化剂是以氧化铝为载体，负载其质量百分比为5％的活性组分，并制成孔径不小于6mm的蜂窝陶瓷形状或者孔径不小于5mm的网格孔状，堆砌在SCR催化装置1中的隔板缝隙中。
其中，所述SCR催化剂负载的活性组分可以选用氧化铁、氧化铜、氧化铬、氧化钛、氧化钨、氧化钴、氧化镍、氧化铌、氧化钒、氧化钇等中的任意一种或二种组合或三种组合。
其中，所述活性炭吸附装置2中的夹板缝隙中堆砌粒状的活性炭，其比表面积在1200㎡/g。
其中，所述盐酸吸收釜3中的稀盐酸为浓盐酸和脱盐水混合搅拌均匀配制，所述脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为7.0。
其中，步骤五中，打入的高浓度氯化铵溶液13的浓度为6.2mol/L，交换改性釜5内最大填装容积为该釜体积的75％。
其中，步骤四中，碳酸丙烯酯合成装置8内的温度为130℃，压力为8MPa，之后经减压分馏得到产品。
实施例3
一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法，包括如下步骤：
步骤一：将500℃的硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中产生的废气与氨气10按照(1：15)的比例进入530℃的SCR催化装置1进行反应后生成混合气体A；其中废气由干燥焙烧装置12(回转窑)产生的。
步骤二：将混合气体A先降温至300℃以下，然后进入活性炭吸附装置2进行反应后生成混合气体B；
步骤三：将混合气体B通入装有质量浓度为9％的稀盐酸的盐酸吸收釜3中，经反应后生成混合气体C以及混合溶液A，其中反应时盐酸吸收釜3中的稀盐酸一直以转速为16r/min搅拌速度被搅拌，直至搅拌均匀；
步骤四：将混合气体C通入到气体提纯装置6后得到纯气体A，之后将纯气体A通入至气体储罐7中保存，在进行碳酸丙烯酯生产时，再将纯气体A作为原料通入碳酸丙烯酯合成装置8中与环氧丙烷在催化剂的催化作用下进行合成操作；
步骤五：将混合溶液A通入交换改性釜5中，再按照设计值向釜中打入高浓度氯化铵溶液13，搅拌均匀，使交换改性釜5中的氯化铵的浓度达到1mol/L，该釜可对其20％质量的催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。
其中，所述SCR催化装置1中盛装的SCR催化剂是以氧化铝为载体，负载其质量百分比为1％的活性组分，并制成孔径不小于6mm的蜂窝陶瓷形状或者孔径不小于5mm的网格孔状，堆砌在SCR催化装置1中的隔板缝隙中。
其中，所述SCR催化剂负载的活性组分可以选用氧化铁、氧化铜、氧化铬、氧化钛、氧化钨、氧化钴、氧化镍、氧化铌、氧化钒、氧化钇等中的任意一种或二种组合或三种组合。
其中，所述活性炭吸附装置2中的夹板缝隙中堆砌粒状的活性炭，其比表面积在1500㎡/g。
其中，所述盐酸吸收釜3中的稀盐酸为浓盐酸和脱盐水混合搅拌均匀配制，所述脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为7.0。
其中，步骤五中，打入的高浓度氯化铵溶液13的浓度为6.2mol/L，交换改性釜5内最大填装容积为该釜体积的80％。
其中，步骤四中，碳酸丙烯酯合成装置8内的温度为160℃，压力为8MPa，之后经减压分馏得到产品。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理方法，采用硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中废气处理装置，其特征在于：
其中，处理装置包括SCR催化装置(1)、活性炭吸附装置(2)、盐酸吸收釜(3)、交换改性釜(5)、气体提纯装置(6)、气体储罐(7)和碳酸丙烯酯合成装置(8)，其中SCR催化装置(1)、活性炭吸附装置(2)、盐酸吸收釜(3)、气体提纯装置(6)、气体储罐(7)和碳酸丙烯酯合成装置(8)依次通过气体管道连通，盐酸吸收釜(3)中，气体管道的进口设于盐酸液面以下，气体管道的出口设于盐酸液面以上，盐酸吸收釜(3)内在盐酸液面以下通过液体管道连通交换改性釜(5)，盐酸吸收釜(3)和交换改性釜(5)内均设有搅拌装置(4)；
其中，处理方法包括如下步骤：
步骤一：将400-520℃的硅铝磷分子筛干燥焙烧过程中产生的废气与氨气(10)按照(1：4-20)的比例进入480-550℃的SCR催化装置(1)进行反应后生成混合气体A；
步骤二：将混合气体A先降温至300℃以下，然后进入活性炭吸附装置(2)进行反应后生成混合气体B；
步骤三：将混合气体B通入装有质量浓度为5-13％的稀盐酸的盐酸吸收釜(3)中，经反应后生成混合气体C以及混合溶液A，其中反应时盐酸吸收釜(3)中的稀盐酸一直被搅拌，直至搅拌均匀，搅拌速度为5-20r/min；
步骤四：将混合气体C通入到气体提纯装置(6)后得到纯气体A，之后将纯气体A通入至气体储罐(7)中保存，在进行碳酸丙烯酯生产时，再将纯气体A作为原料通入碳酸丙烯酯合成装置(8)中与环氧丙烷在催化剂的催化作用下进行合成操作；
步骤五：将混合溶液A通入交换改性釜(5)中，再按照设计值向釜中打入高浓度氯化铵溶液(13)，搅拌均匀，使交换改性釜(5)中的氯化铵的浓度达到0.5-2.0mol/L，该釜可对其10-20％质量的催化剂的造粒后的半成品进行改性操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SCR催化装置(1)内设置四层以上用于固定SCR催化剂的夹板(11)，活性炭吸附装置(2)设置两层以上用于固定粒状的活性炭的夹板(21)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述盐酸吸收釜(3)和交换改性釜(5)采用耐腐蚀耐强酸材质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SCR催化装置中盛装的SCR催化剂是以氧化铝为载体，负载其质量百分比为1-5％的活性组分，并制成孔径不小于6mm的蜂窝陶瓷形状或者孔径不小于5mm的网格孔状，堆砌在SCR催化装置(1)中的隔板缝隙中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SCR催化剂负载的活性组分选用氧化铁、氧化铜、氧化铬、氧化钛、氧化钨、氧化钴、氧化镍、氧化铌、氧化钒、氧化钇等中的任意一种或二种组合或三种组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述活性炭吸附装置(2)中的夹板缝隙中堆砌粒状的活性炭，其比表面积在800-1500㎡/g。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述盐酸吸收釜(3)中的稀盐酸为浓盐酸和脱盐水混合搅拌均匀配制，所述脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为6.0～7.0。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤五中，打入的高浓度氯化铵溶液(13)的浓度为5-6.2mol/L，交换改性釜(5)内最大填装容积为该釜体积的65-80％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤四中，碳酸丙烯酯合成装置(8)内的温度为100-160℃，压力为5-8MPa，之后经减压分馏得到产品。
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