CN113321259A - 一种pta氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法，其包括以下步骤：S1、PTA氧化尾气洗涤塔排出液经一级预热器和二级预热器内热蒸汽升温后，输送至脱碳塔的汽提段内进行汽提，汽提蒸汽携带PTA氧化尾气洗涤塔排出液中分解出的气体从脱碳塔顶部排出后进入二级预热器内作为热蒸汽，得到汽提后的洗涤塔排出液；S2、汽提后的洗涤塔排出液进入脱碳塔的闪蒸段内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入一级预热器内作为热蒸汽，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。本发明还涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳系统。

Description

一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法和系统
技术领域
本发明属于含碳废水节能脱碳技术领域，尤其涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法和系统，在PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理过程中涉及脱碳以及热量的回收利用。
背景技术
PTA(精对苯二甲酸)是石油化工下游重要的大宗有机产品之一。PTA目前主要采用对二甲苯空气氧化法生产，生产过程中产生的PTA氧化尾气是由氧化反应器排放的含多种污染物的有机废气，是PTA装置排放量最大的有害气体。由此，PTA氧化尾气洗涤塔的排出液也是PTA化工装置生产过程中废水的主要来源。
PTA氧化尾气洗涤塔的排出液主要含有溴化钠、碳酸氢钠、碳酸钠等，其中洗涤塔排出液中碳酸氢钠浓度高达2.0％，但钴锰催化剂回收装置只需要碳酸钠，不需要碳酸氢钠，需从洗涤塔排出液中脱除碳酸氢钠，目前洗涤塔排出液直接排放至污水处理厂作为废水来处理，废水处理费用较高且造成了大量资源的浪费。因此，针对PTA氧化尾气洗涤塔排出液，开发可以资源化利用碳酸钠的处理工艺具有重要的意义。
发明内容
针对以上所述，本发明的目的在于提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法和系统，在PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理过程中能够高效地脱碳，以及高效地利用系统中的热量。
为此，本发明提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法，包括以下步骤：
S1、PTA氧化尾气洗涤塔排出液经一级预热器和二级预热器内热蒸汽升温后，输送至脱碳塔的汽提段内进行汽提，汽提蒸汽携带PTA氧化尾气洗涤塔排出液中分解出的气体从脱碳塔顶部排出后进入二级预热器内作为热蒸汽，得到汽提后的洗涤塔排出液；
S2、汽提后的洗涤塔排出液进入脱碳塔的闪蒸段内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入一级预热器内作为热蒸汽，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。
具体的，步骤S1中汽提段蒸汽进入预热器继续换热，不仅进一步回收利用了系统的热源，还可以降低汽提蒸汽的用量。步骤S2中闪蒸蒸汽进入预热器继续换热，不仅进一步回收利用了系统的热源，还可以减少后续液体的处理量。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器Ⅰ和预热器Ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ，此时步骤S2包括以下步骤：汽提后的洗涤塔排出液进入脱碳塔的闪蒸段Ⅰ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器Ⅱ作为热蒸汽，液体进入脱碳塔的闪蒸段Ⅱ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器Ⅰ作为热蒸汽，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。
具体的，步骤S2中，对汽提后的洗涤塔排出液连续进行了两次闪蒸，给汽提后的洗涤塔排出液降温的同时，闪蒸蒸汽分别进入预热器Ⅱ和Ⅰ与进料进行换热，一方面，达到了更高效回收汽提后的洗涤塔排出液的热量的目的，另一方面，通过两次闪蒸能够更进一步减少需要继续处理的汽提后的洗涤塔排出液的量，可降低后续系统的设备投资。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ内的闪蒸为降压闪蒸，所述闪蒸段Ⅰ内闪蒸压力为45-55kPa，所述闪蒸段Ⅱ内闪蒸压力为30-35kPa。
具体的，洗涤塔排出液在脱碳塔闪蒸段Ⅰ与Ⅱ内降压闪蒸时，能够进一步脱除洗涤塔排出液中的二氧化碳，保证排出液内二氧化碳的脱除效率。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ内的闪蒸为真空闪蒸。
具体的，洗涤塔排出液在脱碳塔闪蒸段Ⅰ与Ⅱ内真空闪蒸时，能够进一步脱除洗涤塔排出液中的二氧化碳，保证排出液内二氧化碳的脱除效率。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述汽提段内蒸汽和液体的温度均为130-170℃，所述闪蒸段Ⅰ内蒸汽和液体的温度为75-85℃，所述闪蒸段Ⅱ内蒸汽和液体的温度为45-55℃。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述脱碳塔为复合型塔，所述脱碳塔由上至下由汽提段塔、闪蒸Ⅰ段塔和闪蒸Ⅱ段塔复合而成。
本发明所述的节能脱碳方法，其中优选的是，所述汽提段塔为高效填料塔。
为此，本发明还提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳系统，包括一级预热器、二级预热器和脱碳塔，其中，所述一级预热器、二级预热器和脱碳塔塔顶依次连接，所述脱碳塔由上至下依次为汽提段和闪蒸段，所述汽提段的蒸汽出口与所述二级预热器连通，所述闪蒸段的蒸汽出口与所述一级预热器连通。
本发明所述的节能脱碳系统，其中优选的是，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段；进一步优选的，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器Ⅰ和预热器Ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ，所述闪蒸段Ⅰ的蒸汽出口与所述预热器Ⅱ连通，所述闪蒸段Ⅱ的蒸汽出口与所述预热器Ⅰ连通。
本发明所述的节能脱碳系统，其中优选的是，所述预热器Ⅰ和预热器Ⅱ与至少一个真空泵连接，进一步优选的，所述二级预热器上设有至少一个排气孔；进一步优选的，所述一级和二级预热器分别独立地为管壳式换热器或板式换热器；进一步优选的，所述脱碳塔为复合型塔，所述脱碳塔由上至下由汽提段塔、闪蒸Ⅰ段塔和闪蒸Ⅱ段塔复合而成，所述汽提段塔为高效填料塔。
具体的，脱碳塔为复合型塔，包含脱碳塔脱碳塔、闪蒸段Ⅰ塔、闪蒸段Ⅱ塔，3种塔在竖直方向上相互连接，减少了整体设备的占地面积，同时减少了液体输送机械。
具体的，汽提段塔为高效填料塔，可使洗涤塔排出液与汽提蒸汽的充分接触，保证排出液内二氧化碳的脱除效率。
具体地，本发明提供的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法，包括以下步骤：
S1、PTA氧化尾气洗涤塔排出液在预热器Ⅰ内，与脱碳塔闪蒸段Ⅰ闪蒸后得到的蒸汽换热后温度由40℃升高至59℃；
S2、PTA氧化尾气洗涤塔排出液在预热器Ⅱ内，与脱碳塔闪蒸段Ⅱ闪蒸后的蒸汽换热后温度由59℃升高至90℃；
S3、PTA氧化尾气洗涤塔排出液在预热器Ⅲ内与汽提后排出蒸汽换热升温至100℃；
S4、升温后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液被输送至脱碳塔内，在其汽提段，洗涤塔排出液升温分解出的气体从脱碳塔顶部排出随着汽提蒸汽进入预热器Ⅲ内作为热蒸汽，脱碳塔汽提段得到汽提后的洗涤塔排出液；
S5、汽提后的洗涤塔排出液在闪蒸段Ⅰ内真空闪蒸成80℃的蒸汽和液体，其中，蒸汽在预热器Ⅱ内作为热蒸汽与洗涤塔排出液换热回收热量；
S6、闪蒸段Ⅰ内闪蒸后得到的液体进入闪蒸段Ⅱ内，真空闪蒸成50℃的蒸汽和液体，蒸汽在预热器Ⅰ内与洗涤塔排出液换热回收热量，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。
综上所述，本发明的有益效果为：
本发明的方法和系统可以将PTA氧化尾气洗涤塔排出液中的碳酸氢钠升温分解排出二氧化碳转化为碳酸钠，同时可以实现系统中热量的最大限度的回用目标，达到PTA氧化尾气洗涤塔排出液节能脱碳的目的。
附图说明
图1为本发明的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法的工艺流程图。
其中：
1、真空泵，2、预热器Ⅰ，3、预热器Ⅱ，4、预热器Ⅲ，5、汽提段，6、闪蒸段Ⅰ，7、闪蒸段Ⅱ，8、出料泵，9、出料换热器，10、脱碳塔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明可能会在各实施例中重复使用元件符号及/或字母。此重复的目的在于简化及厘清，且其自身并不规定所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。
参见图1所示，本发明的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法结合PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理系统实施时，具体包括以下步骤：
(1)把PTA氧化尾气洗涤塔排出液经过预热器Ⅰ2、预热器Ⅱ3与预热器Ⅲ4的换热升温之后输送至脱碳塔10的顶部喷淋，进入脱碳塔10的汽提段5，洗涤塔排出液与汽提蒸汽逆向接触升温，高温洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相从脱碳塔10的顶部排出随汽提蒸汽作为预热器Ⅲ4的热蒸汽；
(2)汽提之后的高温洗涤塔排出液在脱碳塔10的闪蒸段Ⅰ6内闪蒸，闪蒸后的蒸汽作为预热器Ⅱ3的热蒸汽，闪蒸后的液体进入脱碳塔10的闪蒸段Ⅱ7内继续闪蒸，闪蒸后的蒸汽作为预热器Ⅰ2的热蒸汽，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的回收利用，得到降温之后的洗涤塔排出液；
(3)降温之后的洗涤塔排出液通过出料泵8输送至出口换热器9与冷却循环水换热降温后排出脱碳系统，完成节能脱碳整个工序。
实施例1：
本实施例为参照图1所示流程进行的中式试验，具体包括以下步骤：
(1)把PTA氧化尾气洗涤塔排出液(100kg/h，30℃经过预热器Ⅰ2(50℃)、预热器Ⅱ3与预热器Ⅲ4(150℃)的换热升温(此时温度为130℃)之后输送至脱碳塔10的顶部喷淋从而进入汽提段5，在汽提段5中洗涤塔排出液与蒸汽逆向接触升温换热，换热后的高温洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相从脱碳塔5顶部排出随汽提蒸汽进入预热器Ⅲ4作为热蒸汽(150℃)；预热器Ⅲ4上设有一个排气孔(未图示)；
(2)汽提之后的高温废水(101kg/h，150℃)在脱碳塔闪蒸段Ⅰ6内闪蒸，闪蒸后的蒸汽进入预热器Ⅱ3作为热蒸汽(120℃)，闪蒸后的液体(流量为88kg/h，温度为100℃)进入脱碳塔10的闪蒸段Ⅱ7内继续闪蒸，闪蒸后的蒸汽进入预热器Ⅰ2作为热蒸汽(60℃)，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的回收利用，得到降温之后的洗涤塔排出液(95kg/h，50℃)；
(3)降温之后的洗涤塔排出液(95kg/h)通过出料泵8输送至出料换热器9与冷却循环水换热降温后排出节能型脱碳系统(30℃)，完成节能脱碳整个工序。
其中，本实施例的回收率参见表1，脱碳塔10的操作条件参见表2。
表1中式试验回收率
序号 项目 指标
1 脱碳塔对碳酸氢钠脱除率 92.0％
表2脱碳塔操作条件
序号 项目 汽提段 闪蒸段I 闪蒸段II 指标
1 操作压力 0.4 100 60 MPa
2 操作温度 150 0 -0.08 ℃
表3控制工序碳酸钠和碳酸氢钠指标
序号 项目 碳酸钠含量 碳酸氢钠含量 备注
1 洗涤塔进水(mg/L) 7000 17000
2 脱碳塔出水(mg/L) 16867 1360
表1中，脱碳塔对碳酸氢钠脱除率＝(进入脱碳塔物流的碳酸氢钠含量-排出脱碳塔物流的碳酸氢钠含量)/进入脱碳塔碳酸氢钠含量；
对于上式，实施例1中，进入脱碳塔物流为PTA氧化尾气洗涤塔排出液，排出脱碳塔物流为汽提后的洗涤塔排出液。
表3中，洗涤塔进水指的是指整个装置的进水，是指未处理之前的废水，脱碳塔出水指的是整个装置的排水，是处理完之后的排水。
由表1至表3可知，传统的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理工艺流程为直接排放处置，没有回收氧化尾气洗涤塔排出液中的碳酸钠，造成了大量资源的浪费，而本发明采用真空泵、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、预热器Ⅲ、脱碳塔(包含汽提段、闪蒸段Ⅰ、闪蒸段Ⅱ)、出料水泵、出料冷却器等设备，把PTA氧化尾气洗涤塔排出液中的碳酸氢钠可以转化为碳酸钠，同时最大限度的回收利用系统的热能，达到PTA氧化尾气洗涤塔排出液节能脱碳的目的。
应该注意的是，上述较佳实施例仅用于说明本发明，但本发明不限于所述实施例，在本发明的构思范围内，由本领域普通技术人员所进行变化和修饰，皆属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、PTA氧化尾气洗涤塔排出液经一级预热器和二级预热器内热蒸汽升温后，输送至脱碳塔的汽提段内进行汽提，汽提蒸汽携带PTA氧化尾气洗涤塔排出液中分解出的气体从脱碳塔顶部排出后进入二级预热器内作为热蒸汽，得到汽提后的洗涤塔排出液；
S2、汽提后的洗涤塔排出液进入脱碳塔的闪蒸段内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入一级预热器内作为热蒸汽，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。
2.根据权利要求1所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段。
3.根据权利要求2所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器Ⅰ和预热器Ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ，此时步骤S2包括以下步骤：汽提后的洗涤塔排出液进入脱碳塔的闪蒸段Ⅰ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器Ⅱ作为热蒸汽，液体进入脱碳塔的闪蒸段Ⅱ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器Ⅰ作为热蒸汽，液体为脱碳后的PTA氧化尾气洗涤塔排出液。
4.根据权利要求3所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ内的闪蒸为降压闪蒸，所述闪蒸段Ⅰ内闪蒸压力为45-55kPa，所述闪蒸段Ⅱ内闪蒸压力为30-35kPa。
5.根据权利要求3所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ内的闪蒸为真空闪蒸。
6.根据权利要求3所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述汽提段内蒸汽和液体的温度均为130-170℃，所述闪蒸段Ⅰ内蒸汽和液体的温度为75-85℃，所述闪蒸段Ⅱ内蒸汽和液体的温度为45-55℃。
7.根据权利要求1所述的节能脱碳方法，其特征在于，所述脱碳塔为复合型塔，所述脱碳塔由上至下由汽提段塔、闪蒸Ⅰ段塔和闪蒸Ⅱ段塔复合而成，优选的，所述汽提段塔为高效填料塔。
8.一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的节能脱碳系统，其特征在于，包括一级预热器、二级预热器和脱碳塔，其中，所述一级预热器、二级预热器和脱碳塔塔顶依次连接，所述脱碳塔由上至下依次为汽提段和闪蒸段，所述汽提段的蒸汽出口与所述二级预热器连通，所述闪蒸段的蒸汽出口与所述一级预热器连通。
9.根据权利要求8所述的节能脱碳系统，其特征在于，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段；优选的，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器Ⅰ和预热器Ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段Ⅰ和闪蒸段Ⅱ，所述闪蒸段Ⅰ的蒸汽出口与所述预热器Ⅱ连通，所述闪蒸段Ⅱ的蒸汽出口与所述预热器Ⅰ连通。
10.根据权利要求9所述的节能脱碳系统，其特征在于，所述预热器Ⅰ和预热器Ⅱ与至少一个真空泵连接，优选的，所述二级预热器上设有至少一个排气孔；优选的，所述一级和二级预热器分别独立地为管壳式换热器或板式换热器；优选的，所述脱碳塔为复合型塔，所述脱碳塔由上至下由汽提段塔、闪蒸Ⅰ段塔和闪蒸Ⅱ段塔复合而成，所述汽提段塔为高效填料塔。
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