CN111608805A - 氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环己烷氧化法生产环己酮工艺领域，针对现有环己酮装置能耗较高、能量利用不合理的问题，提供了氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法，将总含量为10‑3000ppm的环己烷、环己酮、环己醇等有机物催化燃烧为二氧化碳和水，将处理后的尾气送入膨胀机，通过膨胀发电机组，将催化处理过程中产生的热能和自身的压力能一次膨胀转化为电能，而经能量回收的尾气从膨胀机出口直接排空。本发明的尾气能量回收方法，装置结构简单、运行稳定、能量利用合理、经济效益高，避免额外设备的投资，减少低压蒸汽消耗，较好地解决了现有技术存在的问题。

Description

氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法
技术领域
本发明涉及环己烷氧化法生产环己酮工艺领域，具体涉及氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法。
背景技术
环己酮是一种重要的有机合成原料和溶剂，是制造尼龙，己内酰胺和己二酸的主要中间体。当前，环己酮的需求量与日俱增，其开发利用前景广阔。氧化法环己酮生产流程中，从醇酮吸收塔顶排放的氧化尾气压力较高(＞1.0MPaG),且该氧化尾气中含有少量环己烷、环己酮、环己醇等有机物。如若尾气不经后续处理而直接放空，不仅会造成能源的浪费，也会引起环境污染。
公开号为CN106362548A的专利公开了一种环己烷氧化法生产环己酮过程中氧化尾气的处理方法，该方法通过增加水吸收塔和膨胀机，将部分能量转化为电能回收。但该方法存在水吸收塔吸收醇酮后，在废水处理过程中又需消耗大量能量的缺点。
公开号为CN107469615A的专利公开了一种环己酮氧化尾气净化与处理方法，该方法采用吸附装置吸附环己酮尾气中有机物后，催化氧化该尾气，进而进行膨胀发电。但此法存在吸附装置再生耗能，再生产生高浓度废气仍需处理、所吸附物质为混合物，利用价值低的缺点。
公开号CN208406622U的专利公开了一种环己酮尾气处理装置，通过将环己酮尾气加热后，进入膨胀机膨胀发电；而膨胀尾气再经氧化反应器处理，尾气达标后直接排放。但此法存在膨胀机入口需额外热量加热环己酮尾气的同时催化氧化反应需额外补充燃料的能量利用不合理，尾气有机物多，易冷凝，发生腐蚀和膨胀机运行不稳定等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供了氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法。环己酮尾气中含有的有机物主要为环己烷、环己酮、环己醇等，其总含量为10-3000ppm，经过催化燃烧后，正常工况不需额外补充燃料，转化为二氧化碳和水。将高温燃烧尾气经余热利用后送入膨胀机，通过膨胀发电机组，将催化处理过程中产生的热能和自身的压力能一次膨胀转化为电能，而经能量回收的尾气从膨胀机出口排空。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收装置，该装置包括：
空气压缩机，对常温常压空气进行加压；
氧化单元，空气压缩机得到的加压空气在该单元参与氧化反应，消耗掉其中的大部分氧气，尾气经充分分离后仍带出少量有机物；
催化燃烧单元，对在氧化单元中排出的氧化尾气进行催化燃烧，使带出的有机物充分转化；
空气膨胀机，由催化燃烧单元产生的高温高压尾气使其膨胀做功产生机械能；
发电机，由空气膨胀机产生的机械能使其发电。
本发明第二方面是提供氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法，包括如下步骤：
步骤1，常温常压空气通过空气压缩机加压得到加压空气进入氧化单元参与反应；
步骤2，将反应后的氧化尾气通入催化燃烧单元，产生的高温高压尾气送入空气膨胀机膨胀做功，将热能转化为机械能，进而带动发电机发电；
步骤3，发电机所产生的电能并入电网，而空气膨胀机的排出气体直接排入大气。
进一步地，步骤2氧化法环己酮氧化尾气中的有机物主要为环己烷、环己酮、环己醇，其总含量为10-3000ppm。
进一步地，所述有机物在催化燃烧单元中进行催化燃烧，转化为二氧化碳和水。
进一步地，步骤2中催化燃烧后进入空气膨胀机的高温高压尾气的操作温度为0～800℃。
进一步地，步骤2中催化燃烧后进入空气膨胀机的高温高压尾气的操作温度优选为100～400℃。
进一步地，步骤3中排出气体排出空气膨胀机时的温度为0～300℃。
进一步地，步骤3中排出气体排出空气膨胀机时的温度优选为10～100℃。
进一步地，步骤2中催化燃烧后进入空气膨胀机的高温高压尾气的操作压力为0.1～2.0MPaG。
进一步地，步骤2中催化燃烧后进入空气膨胀机的高温高压尾气的操作压力优选为0.5～1.5MPaG。
进一步地，步骤3中气体排出空气膨胀机的操作压力为0.00～0.08MPaG。
进一步地，步骤3中气体排出空气膨胀机的操作压力优选为0.000～0.005MPaG。
本发明的第三方面提供氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法的应用。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法中，环己酮尾气催化燃烧后直接送入膨胀机做功，将尾气的热能和压力能转化为电能回收，工艺简单且能量回收率高，可降低环己酮装置能耗约12kg标油/吨环己酮，取得了较好的技术效果。此外，本发明的尾气能量回收方法，装置结构简单、运行稳定、能量利用合理、经济效益高，避免额外设备的投资，减少低压蒸汽消耗，较好地解决了现有技术存在的问题。
附图说明
图1是本发明氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法的工艺流程图；
其中，工艺设备：1-空气压缩机、2-氧化单元、3-催化燃烧单元、4-空气膨胀机、5-发电机；
工艺物料：6-常温常压空气、7-加压空气、8-氧化尾气、9-高温高压尾气、10-排出气体。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
本实施例为氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法，该方法的工艺流程具体包括：
如图1所示，常温常压空气6通过空气压缩机1加压后的加压空气7进入氧化单元2参与反应，将反应后的氧化尾气8通入催化燃烧单元3，产生的高温高压尾气9送入空气膨胀机4膨胀做功，将热能转化为机械能，进而带动发电机5发电，发电机5所产生的电能并入电网。而空气膨胀机4的排出气体10直接排入大气。
在本实施例中，氧化法环己酮氧化尾气中的有机物主要为环己烷、环己酮、环己醇，其总含量为10-3000ppm。催化燃烧的过程中环己烷、环己酮、环己醇等有机物经催化燃烧转化为二氧化碳和水。
催化燃烧后进入空气膨胀机4的高温高压尾气9的操作温度为100～400℃，气体排出空气膨胀机4的操作温度为10～100℃。
催化燃烧后进入空气膨胀机4的高温高压尾气的操作压力为0.5～1.5MPaG，气体排出空气膨胀机4的操作压力为0.000～0.005MPaG。
应用实施例1
本应用实施例采用实施1的工艺方法。本实施例环己酮装置的生产规模为5万吨/年，氧化尾气排放量为9100Nm3/h，其高压尾气中有机物(主要为环己烷、环己酮、环己醇等)总含量为1500ppm。将氧化尾气送入催化燃烧单元充分反应后，再进入膨胀机膨胀发电。其中，经催化燃烧后进入膨胀机的氧化尾气的操作压力为0.98MPaG，操作温度为150℃；排出膨胀机的氧化尾气的操作压力为0.03MPaG，操作温度为15℃。本实施例每年可发电288万千瓦时，降低环己酮装置能耗约12.6kg标油/吨环己酮。
应用实施例2
本应用实施例采用实施1的工艺方法。本实施例环己酮装置的生产规模为16万吨/年，氧化尾气排放量为28800Nm3/h，其高压尾气中有机物(主要为环己烷、环己酮、环己醇等)总含量为1000ppm。将氧化尾气送入催化燃烧单元充分反应后，再进入膨胀机膨胀发电。其中，经催化燃烧后进入膨胀机的氧化尾气的操作压力为0.98MPaG，操作温度为150℃；排出膨胀机的氧化尾气的操作压力为0.03MPaG，操作温度为15℃。本实施例可降低环己酮装置能耗12.5kg标油/吨环己酮。
由上述实施例和应用实施例可知，本发明提供的氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收的方法中，环己酮尾气催化燃烧后直接送入膨胀机做功，将尾气的热能和压力能转化为电能回收，工艺简单且能量回收率高，可降低环己酮装置能耗约12kg标油/吨环己酮，取得了较好的技术效果。此外，本发明的尾气能量回收方法，装置结构简单、运行稳定、能量利用合理、经济效益高，避免额外设备的投资，减少低压蒸汽消耗，较好地解决了现有技术存在的问题。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.氧化法生产环己酮中氧化尾气能量回收装置，其特征在于，包括：
空气压缩机(1)，对常温常压空气(6)进行加压；
氧化单元(2)，所述空气压缩机(1)得到的加压空气(7)在该单元参与氧化反应，消耗掉其中的大部分氧气，尾气经充分分离后仍带出少量有机物；
催化燃烧单元(3)，对在所述氧化单元(2)中排出的氧化尾气(8)进行催化燃烧，使带出的有机物充分转化；
空气膨胀机(4)，由所述催化燃烧单元(3)产生的高温高压尾气(9)使其膨胀做功产生机械能；
发电机(5)，由所述空气膨胀机(4)产生的机械能使其发电。
2.利用如权利要求1所述的装置回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，常温常压空气(6)通过空气压缩机(1)加压，得到加压空气(7)进入氧化单元(2)参与反应；
步骤2，将所述氧化单元(2)反应后的氧化尾气(8)通入催化燃烧单元(3)进行催化燃烧，产生的高温高压尾气(9)送入空气膨胀机(4)进行膨胀做功，进而带动发电机(5)发电；
步骤3，通过所述空气膨胀机(4)将热能转化为机械能驱动发电机(5)发电，产生的电能并入电网；所述空气膨胀机(4)的排出气体(10)直接排入大气。
3.根据权利要求2所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤2中，所述氧化尾气(8)中的有机物主要为环己烷、环己酮、环己醇，其总含量为10-3000ppm。
4.根据权利要求3所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，所述有机物在所述催化燃烧单元(3)中进行催化燃烧，转化为二氧化碳和水。
5.根据权利要求2所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤2中，催化燃烧后进入所述空气膨胀机(4)的所述高温高压尾气(9)的操作温度为0～800℃。
6.根据权利要求5所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，所述操作温度优选为100～400℃。
7.根据权利要求2所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤3中所述排出气体(10)排出所述空气膨胀机(4)时的温度为0～300℃。
8.根据权利要求7所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤3中所述排出气体(10)排出所述空气膨胀机(4)时的温度优选为10～100℃。
9.根据权利要求2所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤2催化燃烧后进入所述空气膨胀机(4)的高温高压尾气的操作压力为0.1～2.0MPaG。
10.根据权利要求9所述的回收氧化法生产环己酮中的氧化尾气能量的方法，其特征在于，步骤3排出气体(10)排出空气膨胀机(4)的操作压力0.00～0.08MPaG。
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