CN110551008B - 丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法，包括：S1、将丙烯、氧气、氮气和中压蒸汽送入反应器反应生成反应物流；S2、将所述反应物流送入丙烯醛分离单元分离丙烯醛和粗丙烯酸；S3、将所述丙烯醛分离单元中产生的尾气焚烧生成气体物流；S4、将所述气体物流一部分送入工艺系统循环使用，剩余部分排入大气。采用本发明的丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法，可以将尾气焚烧生成二氧化碳和水送入生产工艺循环使用，降低工艺系统中蒸汽的消耗量。同时还可以保障丙烯醛生产工艺的安全性。
Description
技术领域
本发明属于化工产品制备技术领域，涉及丙烯氧化法制备丙烯醛技术，尤其涉及一种丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法。
背景技术
丙烯醛作为重要的精细化工中间产物，主要用于制备动物饲料添加剂蛋氨酸、甘油、戊二醛和水处理剂等。在饲养工业、造纸业及水处理、医疗等行业具有广泛的应用，工业上主要应用丙烯氧化法制备丙烯醛。
丙烯氧化法生产丙烯醛的工艺，主要是以丙烯、氧气为原料，在催化剂的作用下发生强放热氧化反应。反应主要生成丙烯醛、一氧化碳、二氧化碳、丙烯酸等。
在丙烯醛生产工艺中，主要采用两种方式处理反应尾气，一种是将尾气催化焚烧达到排放标准后排入大气中，另一种是将部分尾气循环回反应器，其余焚烧达到排放标准后排入大气中。由于尾气中有机物(CO、醛等)循环积累，直接循环不仅影响催化剂使用寿命，同时存在安全隐患，因此急需一种节能、安全的尾气循环利用技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法，解决丙烯醛生产工艺中蒸汽消耗量大、生产工艺安全性低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法，包括：
S1、将丙烯、氧气、氮气和中压蒸汽送入反应器反应生成反应物流；
S2、将所述反应物流送入丙烯醛分离单元分离丙烯醛和粗丙烯酸；
S3、将所述丙烯醛分离单元中产生的尾气焚烧生成气体物流；
S4、将所述气体物流一部分送入工艺系统循环使用，剩余部分排入大气。
根据本发明的一个方面，所述步骤S4中，所述进入工艺系统循环使用的气体物流包括：
第一循环流，作为惰性气体与所述中压蒸汽混合后继续参与反应；
第二循环流，送入所述丙烯醛分离单元，回收丙烯醛。
根据本发明的一个方面，所述丙烯醛分离单元包括丙烯醛汽提塔，所述第二循环流设置为丙烯醛汽提塔汽提气回收丙烯醛。
根据本发明的一个方面，所述第一循环流占所述气体物流的比重为30％-50％，所述第二循环流占所述气体物流的比重为1％-5％。
根据本发明的一个方面，在所述步骤S3中，采用催化焚烧的方法焚烧所述尾气。
根据本发明的一个方面，在所述步骤S3中，所述尾气包括氮气、丙烯、一氧化碳、二氧化碳等，生成的气体物流包括氮气、二氧化碳和水。
根据本发明的一个方案，第一循环流与中压蒸汽混合后继续进入丙烯醛反应器中参与反应。因为尾气经过催化焚烧后生成的气体物流为氮气、二氧化碳和水，全部为惰性组分，因此可以取代部分中压蒸汽作为惰性气体，降低丙烯醛反应过程中压蒸汽的消耗量，同时起到稀释作用，保证反应的安全性。
根据本发明的一个方案，第二循环流送入丙烯醛分离单元中回收少量的丙烯醛。因为在丙烯醛分离单元中分离丙烯醛和粗丙烯酸时，并不能将丙烯醛完全分离出来，往往还会存在少量丙烯醛。在本实施方式中，丙烯醛分离单元包括丙烯醛汽提塔，可以利用丙烯醛汽提塔回收少量的丙烯醛。本发明的第二循环流可以送入丙烯醛汽提塔中代替蒸汽对丙烯醛进行回收，从而节省蒸汽，减少废水排放量，降低能耗。
根据本发明的一个方案，将尾气催化焚烧后生成的气体物流设置为三个去向，其中两个去向是进入工艺系统循环利用，包括第一循环流和第二循环流。相比现有技术中只有一个去向工艺系统的尾气循环而言，如此可以大幅度地提高尾气的利用率，降低蒸汽的补充量，降低能源消耗。
根据本发明的一个方案，相比于现有技术中的尾气处理方法而言，首先对尾气进行催化焚烧之后再送入工艺系统进行循环，即首先将丙烯、一氧化碳等尾气进行催化焚烧生成无害的二氧化碳、水和氮气再进行循环利用。如此可以避免将尾气直接循环利用时丙烯对于氧化催化剂寿命的影响，可以有效的提高氧化催化剂的使用寿命。
此外，由于循环的气体物流为二氧化碳和水，经气体物流送入工艺系统循环时，有效保证了生产工艺的安全性，使得丙烯醛的制备工艺可以安全生产。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的丙烯醛生产工艺中尾气循环利用的流程图。
附图中各标号所代表的含义如下：
1、丙烯醛反应器。2、丙烯醛分离单元。A、反应物流。B、尾气。C、气
体物流。D、气体物流送入工艺系统循环的部分。E、气体物流排入大气的
部分。D1、第一循环流。D2、第二循环流。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1是示意性表示根据本发明的丙烯醛生产工艺中尾气循环利用的流程图。参照图1所示，工业上通常利用丙烯氧化法制备丙烯醛，本发明提供一种丙烯氧化法制备丙烯醛生产工艺中尾气循环利用的方法，包括以下步骤：S1、将丙烯、氧气、氮气和中压蒸汽送入反应器反应生成反应物流；S2、将所述反应物流送入丙烯醛分离单元分离丙烯醛和粗丙烯酸；S3、将所述丙烯醛分离单元中产生的尾气焚烧生成气体物流；S4、将所述气体物流一部分送入工艺系统循环使用，剩余部分排入大气。以下对本发明的尾气循环利用方法进行详细说明。
如图1所示，在步骤S1中，将丙烯、氧气、氮气和蒸汽按1:(5～17):(60～70):(1～12)混合均匀后送入丙烯醛反应器1进行反应。在本实施方式中，蒸汽采用的是中压蒸汽，中压蒸汽可以在反应过程中可以起到一定的稀释作用，可防止反应过程中出现爆炸等危险情况发生。将上述原料送入丙烯醛反应器1，在氧化催化剂的作用下发生强烈放热氧化反应，在丙烯醛反应器1中生成丙烯醛，同时生成丙烯酸、一氧化碳、二氧化碳等。即丙烯醛反应器中1生成的反应物流A包括丙烯醛、丙烯酸、一氧化碳和二氧化碳等。在本实施方式中，氧化催化剂的选择不具有局限性，只要能够完成氧化反应即可，例如可以选择钼酸铋、磷钼酸铋等氧化催化剂，也可以选择其他催化剂。
如图1所示，在丙烯醛反应器1中生成反应物流A后，进行步骤S2，将反应物流A送入丙烯醛分离单元2。在丙烯醛分离单元2中将反应物流A中的丙烯醛和粗丙烯酸分离出来，送入下道工序进行提纯操作。在丙烯醛分离单元2中产生的尾气B需要进行焚烧。在本实施方式中，丙烯分离单元2中产生的尾气B包括一氧化碳、二样化碳、氮气、丙烯和醛等。
如图1所示，在步骤S2完成后进行步骤S3，对尾气进行焚烧生成气体物流C。在本实施方式中，采用催化焚烧的方式对尾气进行焚烧，生成二氧化碳水、和氮气，即焚烧后的气体物流C包括二氧化碳、水和氮气。采用催化焚烧的方法可以借助催化剂使有机物废气在无焰和低温条件下把有害气体完全变成无害气体，相比于常规的氧化焚烧的方法而言，可以大幅度降低能耗，同时净化效率更好。在本实施方式中，催化焚烧的催化剂不具有局限性，例如可以采用Pt、Fe-Cr、Cu-Cr、Pt-Al2O3等催化剂对尾气B进行催化焚烧。
完成步骤S3后，即将尾气B催化焚烧转换成包括二氧化碳和水的气体物流C后，进行步骤S4，将气体物流C一部分送入工艺系统循环使用，剩余部分排入大气。如图1所示，气体物流C送入工艺系统循环使用的一部分标号为D，气体物流C排入大气的剩余部分标号为E。
在本实施方式中，气体物流C送入工艺系统循环利用的一部分D进一步包括第一循环流D1和第二循环流D2。即尾气B经过催化焚烧生成气体物流C后共分为三个去向，可以设置三个管路实现气体物流C的三个去向。三个去向分别为第一循环流D1、第二循环流D2和排入大气部分E。
如图1所示，在本实施方式中，第一循环流D1与中压蒸汽混合后继续进行丙烯醛反应器1参与反应。因为尾气B经过催化焚烧后生成的气体物流C为氮气、二氧化碳和水，全部为惰性组分，因此可以取代部分中压蒸汽作为惰性气体，同样能起到稀释作用，保证反应的安全性。如此便可以降低丙烯醛反应过程中中压蒸汽的输送量，从而节省蒸汽，降低能源消耗。需要指出的，第一循环流D1在与中压蒸汽混合送入丙烯醛反应器之前，通常需要先将第一循环流D1送入冷却器冷却，然后再与中压蒸汽混合。
如图1所示，在本实施方式中，第二循环流D2送入丙烯醛分离单元2中回收少量的丙烯醛。因为在丙烯醛分离单元2中分离丙烯醛和粗丙烯酸时，并不能将丙烯醛完全分离出来，往往还会存在少量丙烯醛。在本实施方式中，丙烯醛分离单元2包括丙烯醛汽提塔，可以利用丙烯醛汽提塔回收少量的丙烯醛。本发明的第二循环流D2可以送入丙烯醛汽提塔中代替蒸汽对丙烯醛进行回收，从而节省蒸汽，减少废水排放量，降低能耗。
在本实施方式中，第一循环流D1占气体物流C比重为30％-50％，第二循环流D2占所述气体物流C的比重为1％-5％，其余达标后排入大气。如此可以对气体物流C进行合理分配，可是使蒸汽用量减少60％-90％，最大程度的较低能耗，降低废水排放量。
根据本发明的尾气循环利用方法，将尾气B催化焚烧后生成的气体物流C设置为三个去向，其中两个去向是进入工艺系统循环利用，包括第一循环流D1和第二循环流D2。如此可以大幅度地提高尾气B的利用率，降低蒸汽的补充量，降低能源消耗。
根据本发明的尾气循环利用方法，相比于现有技术中的尾气处理方法而言，首先对尾气B进行催化焚烧之后再送入工艺系统进行循环，即首先将丙烯、一氧化碳等尾气进行催化焚烧生成无害的氮气、二氧化碳和水在进行循环利用。如此可以避免将尾气直接循环利用时丙烯对于氧化催化剂寿命的影响，可以有效的提高氧化催化剂的使用寿命。
同时，由于循环的气体物流C为氮气、二氧化碳和水，经气体物流送入工艺系统循环时，有效保证了生产工艺的安全性，使得丙烯醛的制备工艺可以安全生产。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种丙烯醛生产工艺中尾气循环利用方法，包括：
S1、将丙烯、氧气、氮气和中压蒸汽送入反应器反应生成反应物流；
S2、将所述反应物流送入丙烯醛分离单元分离丙烯醛和粗丙烯酸；
S3、将所述丙烯醛分离单元中产生的尾气焚烧生成气体物流；
S4、将所述气体物流一部分送入工艺系统循环使用，剩余部分排入大气，所述进入工艺系统循环使用的气体物流包括：
第一循环流，作为惰性气体与所述中压蒸汽混合后继续参与反应；
第二循环流，送入所述丙烯醛分离单元，回收丙烯醛；
所述丙烯醛分离单元包括丙烯醛汽提塔，所述第二循环流设置为丙烯醛汽提塔汽提气回收丙烯醛。
2.根据权利要求1所述的尾气循环利用方法，其特征在于，所述第一循环流占所述气体物流的比重为30％-50％，所述第二循环流占所述气体物流的比重为1％-5％。
3.根据权利要求1所述的尾气循环利用方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用催化焚烧的方法焚烧所述尾气。
4.根据权利要求3所述的尾气循环利用方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述尾气包括氮气、丙烯、一氧化碳、二氧化碳，生成的气体物流包括氮气、二氧化碳和水。
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