CN112657326B - 铜酞菁生产过程中产生的尾气的净化系统和净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尾气净化系统和尾气净化方法，该系统和方法适用于处理铜酞菁生产过程中产生的尾气，可以同时脱除尾气中的氨气和作为溶剂的烷基苯，该系统包括用于中和氨气的吸收塔，用于冷凝的换热器，和用于回收烷基苯的高强度填料吸收塔；该方法包括用酸中和尾气中的氨气，将中和后的尾气进行冷凝，将经过冷凝后的尾气供入高强度填料吸收塔，然后排出处理后的尾气。采用本发明的系统和方法，可以有效吸收尾气中的氨气，使得排放的尾气符合环保要求，可以有效回收利用烷基苯，从而可以使作为溶剂的烷基苯得到回收再利用。

Description

铜酞菁生产过程中产生的尾气的净化系统和净化方法

技术领域

本申请涉及尾气净化领域，具体来说，本申请涉及铜酞菁生产过程中产生的尾气的净化系统和净化方法。

背景技术

铜酞菁，分子式为C₃₂H₁₆CuN₈，是一种大环化合物，是具有各项优异性能的一类颜料，在有机颜料中占有重要的地位。苯酐-尿素法是工业上常用的铜酞菁制备方法，CN109504120A公开了一种高纯度铜酞菁的清洁化生产方法，其具体工艺为：将烷基苯投入缩合罐中，升温至125-135℃，继续投入苯酐，于125-135℃下保温搅拌至苯酐完全溶解，再投入尿素、氯化亚铜和催化剂钼酸铵，投料完毕后，密封升压至0.4-0.5Mpa，于185-195℃下继续反应6-8小时后，降压至常压，降温至常温，放料干燥后得铜酞菁粗品。

铜酞菁在合成过程中会产生大量氨气，因此，铜酞菁合成工艺排放的尾气中含有大量氨气、水汽、二氧化碳等气体，而作为溶剂的烷基苯具有一定挥发性，在反应气压夹带下，尾气中还含有大量烷基苯。随着环保意识的提高和环保法规的趋严以及再回收的需求，在尾气排放大气中之前，需要将尾气中的氨气和烷基苯等脱除，一方面可以净化尾气，另一方面可以将有价值的物质回收再利用。

发明内容

然而，在现有技术中，对铜酞菁生产过程中产生的尾气的处理方法主要有两种：一种是酸碱吸收加冷凝加吸收技术，另一种是酸碱吸收加蓄热焚烧技术；这两种方法都存在重大缺陷，不能满足目前环保和节能的要求。对于第一种方法，无论采取何种吸附方式，在运行过程中都会新增固体废物，造成二次污染，且其主要适用于较低浓度的VOC净化；对于第二种方法，铜酞菁尾气中含有大量的水汽、二氧化碳气体，不利于蓄热焚烧，如果采用这个路线，必须大幅度降低尾气体系中大量的水汽及二氧化碳，增加大量投入，因此蓄热焚烧后，对需回收的烷基苯无法再利用，造成资源浪费，并且设备投资大，运行费用高，非常不经济；这两种方法都会用到酸碱吸收，而过量的酸碱吸收后产生的稀酸碱盐母液会增加污水处理难度和费用，并且，经过处理后，即使烷基苯再次冷凝，回收的烷基苯的质量也无法得以保证，从而增大回收利用的难度。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种能同时脱除氨气和回收烷基苯的尾气净化系统和尾气净化方法。

首先，本发明提供一种用于铜酞菁生产过程中产生的多组份的尾气净化系统，其包括用于中和氨气的吸收塔，用于冷凝的换热器，和用于回收烷基苯的高强度填料吸收塔。

根据上述尾气净化系统，其中，用于冷凝的换热器包括箱式换热器和气液换热器。

根据上述尾气净化系统，其中，箱式换热器由316L不锈钢制成。

根据上述尾气净化系统，其中，气液换热器中的换热管为“八角”翅片换热管。

根据上述尾气净化系统，其中，气液换热器由2205双相钢制成。

再者，本发明还提供一种利用上述净化系统净化铜酞菁生产过程中产生的尾气的方法，其包括：用酸中和尾气中的氨气；将中和后的尾气进行冷凝；将经过冷凝后的尾气供入高强度填料吸收塔，排出处理后的尾气，其特征在于：在用于中和氨气的吸收塔中用酸中和氨气，酸的用量是使得离开吸收塔的尾气呈弱碱性。

上述尾气净化方法，其中，用于中和氨气的酸是稀硫酸。

上述尾气净化方法，其中，离开吸收塔的尾气的pH值为8。

上述尾气净化方法，其中，对离开吸收塔的尾气进行两段冷凝，第一段冷凝采用箱式换热器进行水冷壁法初步冷凝，第二段冷凝采用气液换热器进行彻底冷凝。

上述尾气净化方法，其中，第一段冷凝使用的冷却水温度低于0℃。

上述尾气净化方法，其中，第一段冷凝使用的冷却水温度是-3℃。

上述尾气净化方法，其中，第二段冷凝使用的冷却水温度低于0℃。

上述尾气净化方法，其中，第二段冷凝使用的冷却水温度是-3℃。

上述尾气净化方法，其中，冷却水是含20wt％乙二醇的水溶液。

采用本发明的系统和方法，可以有效吸收尾气中的氨气，使得排放的尾气符合环保要求，可以有效回收利用烷基苯，从而可以使作为溶剂的烷基苯得到回收再利用。

附图说明

图1是本发明的总体示意图。

图2是本发明的气液换热器中换热管的横断面图。

其中，1-箱式冷却器，2-气液换热器，3-高强度填料塔，4-冷冻机组，5-全焊接换热器，6-冷却水循环泵，7-填料塔循环泵，8-循环槽。

具体实施方式

本发明涉及一种尾气净化系统和尾气净化方法，具体来说，该系统和方法适用于处理铜酞菁生产过程中产生的尾气，可以同时脱除尾气中的氨气和作为溶剂的烷基苯，从而使得尾气在净化后才排到大气中。

首先，本发明提供一种用于铜酞菁生产过程中产生的尾气净化系统，该系统包括用于中和氨气的吸收塔，用于冷凝的换热器，和用于回收烷基苯的高强度填料吸收塔。用于中和氨气的吸收塔使用的是普通的吸收塔(未示于图中)，用于冷凝的换热器在本发明中采用两种阶段换热器，第一段使用箱式换热器，第二段使用气液换热器，在本发明的系统中，由于烷基苯具有腐蚀性，所以在本发明的系统中，冷凝设备均采用特殊材料制备，箱式换热器由316L不锈钢制成，气液换热器由2205双相钢制成，为了提高换热效率，气液换热器中的换热管采用本发明特殊设计的“八角”翅片换热管(如图2所示)。

本发明还提供一种利用上述净化系统净化铜酞菁生产过程中产生的尾气的方法，其包括：用酸中和尾气中的氨气；将中和后的尾气进行冷凝；将经过冷凝后的尾气供入高强度填料吸收塔，排出处理后的尾气。

本发明人在长期研究后发现，用酸处理尾气时，如果酸用量过大，虽然中和氨气的效果很好，但是，过量的酸会影响后续处理中回收的烷基苯的质量，并且会导致后续处理设备的严重腐蚀，为了能同时脱除尾气中的氨气和烷基苯，并且保证回收的烷基苯的质量使其能够回收再利用，本发明人惊奇地发现，在用于中和氨气的吸收塔中用酸中和氨气时，减少酸的用量，使离开吸收塔的尾气呈弱碱性并且后续采用分段处理方式可以解决这一问题。为此，本发明的净化方法是针对尾气中氨气的含量精心计算酸的用量，使得吸收后的尾气呈弱碱性，例如其pH值为8，对酸的种类没有限制，常用于吸收氨气的酸均可，可以是单一酸，也可以是混合酸，最典型的是使用稀硫酸，其浓度也没有限制，为防止腐蚀计，推荐使用稀硫酸。离开吸收塔的尾气进入冷凝阶段，在冷凝阶段，本发明采用两段冷凝法，第一段冷凝采用箱式换热器进行水冷壁法初步冷凝，第二段冷凝采用气液换热器进行彻底冷凝。两次冷却均采用含20wt％乙二醇的水溶液进行冷却，其温度均低于0℃，例如，可以是-3℃。冷凝后的尾气供入高强度填料吸收塔，采用深冷水循环液，大流量洗涤吸收技术回收烷基苯。

实施例

尾气经初步酸中和后的温度约90--120℃，气量约为17000m³/h，pH值约8，含硫酸铵的溶液进入氨水回收系统，回收氨水，经初步中和后的尾气进入箱式冷却器1(如图1所示)，利用-3℃含20wt％乙二醇的水溶液进行深冷，尾气温度降到35℃，同时废气中含有少量较大颗粒杂质在箱体中沉淀下来，箱体采用“S”型导流板，水冷壁式冷却方式，尾气在此箱体内气速小于0.5m/s，停留时间大于10s以上；气体出箱式冷却器后再经过翅片式气液换热器2，利用-3℃含20wt％乙二醇的水溶液彻底深冷，此时的气温可降至7-9℃，绝大部分烷基苯在降温的作用下被冷凝析出；与箱式冷却器冷凝析出的烷基苯一起回到车间烷基苯储槽直接再利用。冷却水由冷冻机组4和冷却水循环泵6供应，翅片气液换热器2的换热管为“八角”翅片，这种结构的换热效果更高，材质为2205双相钢，出翅片管换热器2的气体进入高强度填料塔3进行喷淋、冷却、吸收，喷淋液来自循环槽8中的工艺水，通过填料塔循环泵7，利用全焊接换热器5降温后对来自翅片管的气体进行冷却、吸收，最终将剩余的烷基苯(含少量不凝气)及氨气一并通过喷淋液回到循环槽8收集，循环槽8上部设有溢流管，在喷淋液循环冷却、吸收过程中，由于液体中的氨水浓度逐步升高，烷基苯收集越来越多，采用定期补充工艺水，降低喷淋液氨水浓度，多余的循环液经溢流管回到车间综合利用，且烷基苯比重较水轻，主要附集在液面上方，溢流后产生的烷基苯全部回收利用，在高强度填料吸收塔3中，填料层＞4000mm，塔径3000mm，循环量120m³/h，循环液温度5℃左右，出塔气温9℃-13℃。

尾气进入本发明的系统前氨气含量＞2000mg/m³，处理后<200mg/m³；不采用本系统和方法时，烷基苯单耗为65kg/吨产品，采用本系统和方法后烷基苯单耗为35.1kg/吨产品。

由此可见，采用本发明的系统和方法，可以有效吸收尾气中的氨气，可以有效回收利用烷基苯，由于采用了特殊材质，可以有效防止设备腐蚀。

虽然本发明的系统和方法专门为处理铜酞菁生产过程中产生的尾气而设计，但是很明显，本领域普通技术人员可以理解，本发明的系统和方法也适用于所有含有氨气和挥发性溶剂的尾气的处理。因此，本申请只是例示了其中的一种情况，如果不背离本发明的原则和精神，可以对本发明进行改进和变动，这些改进和变动均在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于铜酞菁生产过程中的尾气净化方法，其特征在于，使用用于铜酞菁生产过程中产生的尾气净化系统进行处理，用于铜酞菁生产过程中产生的尾气净化系统包括用于中和氨气的吸收塔，用于冷凝的换热器，和用于回收烷基苯的高强度填料吸收塔；

净化铜酞菁生产过程中产生的尾气的方法包括：用酸中和尾气中的氨气，酸的用量是使得离开吸收塔的尾气的pH值为8；将中和后的尾气进行两段冷凝，第一段冷凝采用箱式换热器进行水冷壁法初步冷凝，第二段冷凝采用气液换热器进行彻底冷凝；将经过冷凝后的尾气供入高强度填料吸收塔进行喷淋、冷却、吸收，排出处理后的尾气，喷淋液来自循环槽中的工艺水，通过填料塔循环泵利用全焊接换热器降温后对来自气液换热器的气体进行冷却、吸收，最终将剩余的烷基苯和氨气以及少量不凝气一并通过喷淋液回到循环槽收集，循环槽上部设有溢流管，溢流后产生的烷基苯回收利用。

2.根据权利要求1所述的尾气净化方法，其中，箱式换热器由316L不锈钢制成。

3.根据权利要求1所述的尾气净化方法，其中，气液换热器中的换热管为“八角”翅片换热管。

4.根据权利要求2所述的尾气净化方法，其中，气液换热器中的换热管为“八角”翅片换热管。

5.根据权利要求1所述的尾气净化方法，其中，气液换热器由2205双相钢制成。

6.根据权利要求2所述的尾气净化方法，其中，气液换热器由2205双相钢制成。

7.根据权利要求3所述的尾气净化方法，其中，气液换热器由2205双相钢制成。

8.根据权利要求4所述的尾气净化方法，其中，气液换热器由2205双相钢制成。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的尾气净化方法，其中，用于中和氨气的酸是稀硫酸。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的尾气净化方法，其中，第一段冷凝使用的冷却水温度低于0℃。

11.根据权利要求10所述的尾气净化方法，其中，第一段冷凝使用的冷却水温度是大于等于-3℃小于0℃。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的尾气净化方法，其中，第二段冷凝使用的冷却水温度低于0℃。

13.根据权利要求12所述的尾气净化方法，其中，第二段冷凝使用的冷却水温度是大于等于-3℃小于0℃。

14.根据权利要求10所述的尾气净化方法，其中，冷却水是含20wt%乙二醇的水溶液。

15.根据权利要求11所述的尾气净化方法，其中，冷却水是含20wt%乙二醇的水溶液。

16.根据权利要求12所述的尾气净化方法，其中，冷却水是含20wt%乙二醇的水溶液。

17.根据权利要求13所述的尾气净化方法，其中，冷却水是含20wt%乙二醇的水溶液。

Images