CN113750782B - 一种含环氧化合物物料的净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含环氧化合物物料的净化装置及方法，所述净化装置包括：进料单元、催化水解单元及分离单元；所述进料单元包括依次连接的防倒吸装置和物料管；所述防倒吸装置和物料管之间设置有水解液进料口；所述防倒吸装置设有物料进料口；所述催化水解单元设置于所述净化装置底部；所述催化水解单元的出液口和所述分离单元的进液口相连接。本发明中，在低温低压下将废气或废液中杂质环氧化合物脱除，并实现环氧化合物的转化及高附加值利用。净化方法简单、易于操作，投资低，能耗低，环氧化合物脱除率高。经过上述净化方法和装置废气或废液中环氧化合物脱除率高达99.9％及以上。

Description

一种含环氧化合物物料的净化装置及方法

技术领域

本发明涉及净化领域，具体涉及一种含环氧化合物物料的净化装置及方法。

背景技术

目前，环氧化合物作为重要的化工产品，广泛应用于化工合成和医用灭菌等领域，其中在化工合成领域，可用于合成聚醚多元醇，进而用于生产聚氨酯。环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和环氧丁烷(BO)为C2-C4低碳环氧化合物，性质活泼，兼具沸点低、易挥发、易燃易爆、高反应热和有毒害等危险性。随着我国先进制造业的发展，对新型功能材料和特种润滑油的需求量日益增加，随之对环氧化合物的需求量越来越大。环氧化合物生产和利用过程中排放的废气或废液中不可避免会夹杂着环氧化合物，必须经过处理才能排放或利用。此外，有机碳酸酯生产过程中也会产生环氧化合物，同样会面临上述问题。

当前含环氧化合物废气的净化方法主要针对的是环氧乙烷和环氧丙烷，常见的方法有淋洗+RTO(蓄热式燃烧处理)法或水洗+活性炭吸附，环氧化合物去除率可达95％，处理后的尾气可高空排放。如CN104014227A公开了一种含环氧丙烷或环氧乙烷有机废气的净化方法。将含1％～40v％浓度的环氧丙烷或环氧乙烷的有机废气经缓冲罐均化后依次经过装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔、固体酸催化单元、无机酸催化单元及活性炭纤维吸附塔处理后将废气处理到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量在＜2ppm，大部分环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇循环到聚醚生产系统再利用。本发明解决了组成较为复杂的流量、浓度波动大的含环氧丙烷或者环氧乙烷废气对废气处理装置稳定运转带来影响，通过一连串处理工艺，保证了废气出口浓度的持续合格，达到废气排放标准，且整个过程中没有三废排放到界区外。CN106268186A公开了一种含有环氧乙烷、环氧丙烷的废气处理方法，废气进入废气吸收塔与洗涤水接触进行洗涤，经过洗涤后的废气从废气吸收塔顶部排入大气，废气吸收塔底部洗涤富液经废水泵后依次进入废水预热器、二级预热器，然后进入水合反应器进行催化水合反应，水合反应器中环氧乙烷、环氧丙烷催化转化反应后将废水送入废水预热器作为热源预热洗涤富液，然后至少一部分经溴化锂冷冻机后作为洗涤水进入废气吸收塔的技术方案较好地解决了上述问题，可用于含环氧乙烷、环氧丙烷的废气处理中。

然而含环氧化合物废液的处理方法则是采用生化的方法，在生化处理之前一般经过澄清、过滤、中和、冷却、稀释等一系列的物理法预处理，但废水处理效果一直以来不理想。

因此，开发一种含环氧化合物废气或废液的净化方法，对环氧化合物生产和下游应用具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含环氧化合物物料的净化装置及方法，该方法脱除废气和废液中环氧化合物的净化方法具有简单、能耗低、安全性高、环保高效等优点，利用该装置可实现废气和废液中环氧化合物高效脱除，同时副产高附加值的醇产品和聚醚。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含环氧化合物物料的净化装置，

所述净化装置包括：进料单元、淋洗单元、催化水解单元及分离单元；

所述进料单元包括依次连接的防倒吸装置和物料管；

所述防倒吸装置和物料管之间设置有水解液进料口；

所述防倒吸装置设有物料进料口；

所述物料管的最低端位于所述催化水解单元作业液面之下；

所述淋洗单元包括从上之下依次设置的喷头、吸附层及处理后气进口；

所述淋洗单元设置于所述净化装置的上部；

所述淋洗单元的最低端高于所述淋洗单元的作业液面；

所述催化水解单元包括加热管；

所述加热管为加热盘管；

所述加热盘管紧密排列；

所述催化水解单元的出液口和所述分离单元的进液口相连接。

本发明中，在低温低压下将废气或废液中杂质环氧化合物脱除，并实现环氧化合物的转化及高附加值利用。净化方法简单、易于操作，投资低，能耗低，环氧化合物脱除率高。经过上述净化方法和装置废气或废液中环氧化合物脱除率高达99.9％及以上。

作为本发明优选的技术方案，所述催化水解单元还包括搅拌装置。

优选地，所述搅拌装置包括搅拌桨和电机。

优选地，所述搅拌的形式包括桨式或推进式。

优选地，所述催化水解单元的中心线和所述净化装置的中心线重合。

优选地，所述催化水解单元设置于所述净化装置底部。

优选地，所述加热盘管中的加热介质包括水蒸气和/或油。

优选地，所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元还包括催化剂框。

优选地，所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元和所述分离单元间还设置有膜过滤装置。

优选地，所述膜过滤装置的过滤精度≤100μm，例如可以是100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm或10μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述加热盘管围绕所述催化剂框设置。

优选地，所述分离单元包括液泵和分离装置。

优选地，所述分离装置包括油水分离装置及第一精馏装置。

优选地，所述液泵的进液口和所述催化水解单元出液口相连接。

优选地，所述液泵设置有第一出液口和第二出液口。

优选地，所述液泵的第一出液口和所述水解液进料口相连接。

优选地，所述液泵的第二出液口和所述油水分离装置的进液口相连接。

优选地，所述油水分离装置设置有第一出液口和第二出液口。

优选地，所述油水分离装置的第一出液口和所述水解液进料口相连接。

优选地，所述油水分离装置的第二出液口和第一精馏装置的进液口相连接。

优选地，所述净化装置外部还设置有加热夹套。

优选地，所述加热夹套中的加热介质包括水蒸气和/或油。

作为本发明优选的技术方案，所述淋洗单元顶部设置有净化气出口。

优选地，所述喷头设置有洗涤液进口。

优选地，所述吸附层设置有矩鞍填料。

优选地，所述淋洗单元中的洗涤剂包括甲醇、乙醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合。

优选地，所述淋洗单元中的洗涤剂包括甲醇和/或乙醇时，所述油水分离装置的第一出液口和所述水解液进料口之间还设置有第二精馏装置。

优选地，所述第二精馏装置的第一出液口和所述水解液进料口相连接。

优选地，所述第二精馏装置的第二出液口和所述洗涤液进口相连接。

优选地，所述淋洗单元中的洗涤剂包括丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合，所述第一精馏装置的第三出液口和所述洗涤液进口相连接。

本发明提供的装置对装置构件和喷淋式搅拌桨结构进行了设计，通过无缝加热盘管、搅拌桨及长进料管匹配布置和设计，可以使釜内反应液定向环流，强化了催化剂与反应液混合，延长停留时间；喷淋式搅拌桨结构，可以在釜顶处对逸出的环氧化合物进行溶解吸收返回至釜内进行二次反应，同时洗涤液还起到了冷却搅拌轴的目的，无需循环水的消耗。

第二方面，本发明提供了一种含环氧化合物物料的净化方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述物料中环氧化合物的质量百分含量为≤50％，例如可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或1％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述环氧化合物包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧戊烷、环氧己烷、环氧庚烷、环氧辛烷或环氧十二烷。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)物料包括液体物料和/或气体物料。

优选地，所述物料中包括气体物料或所述物料中液体物料的环氧化物的质量百分含量≥30％时，步骤(1)还包括依次进行的吸附-淋洗作业。

优选地，所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料。

优选地，所述淋洗作业中的洗涤液包括甲醇、乙醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2中的组合。

优选地，所述物料中包括气体物料时，所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60％，例如可以是60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或1％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明，所述物料中包括气体物料时，所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60％，所述淋洗作业处理前的气体物料为催化水解后的气体物料，即气体物料经催化水解后由液相溢出进入淋洗作业时，气相中环氧化合物的体积含量≤60％。

优选地，所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比≥1，例如可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用，可以通过洗涤液流量及入口废气的量进行调控或其他过程参数，如设置一个釜内气体环氧化合物的检测装置。

优选地，所述淋洗作业的温度为10-60℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述淋洗作业的时间≥3min，例如可以是3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min或12min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述分离后还得到洗涤后液。

优选地，所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂和/或固相催化剂。

优选地，步骤(1)所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂时，步骤(1)所述液体为液相催化剂。

优选地，所述液相催化剂包含酸液或碱液。

优选地，所述酸液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液。

优选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。

优选地，所述液相催化剂的质量浓度≥10g/L，例如可以是10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L或100g/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述催化水解反应中的催化剂为固相催化剂时，步骤(1)所述液体为水。

优选地，所述固体催化剂包括固体酸和/或固体碱。

优选地，所述催化剂的添加量≥所述净化装置中全部液体物料质量的1％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述催化水解的压力为0.5-2MPaG，例如可以是0.5MPaG、0.6MPaG、0.8MPaG、1MPaG、1.2MPaG、1.4MPaG、1.6MPaG、1.8MPaG或2MPaG等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述催化水解的反应温度为100-150℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述催化水解的反应时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述催化水解的搅拌速率≥150r/min，例如可以是150r/min、160r/min、170r/min、180r/min、190r/min、200r/min、210r/min或220r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述分离中油水分离装置的作业温度为30-80℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述分离中第一精馏装置的作业温度为190-300℃，例如可以是190℃、192℃、194℃、196℃、198℃、200℃、202℃、204℃、206℃、208℃、210℃、250℃或300℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，分离中第一精馏装置的作业温度依据所得产品液中的组分进行选择即可，保证精馏温度作业的温度大于产物的沸点即可。

优选地，步骤(2)所得水解后液返回所述催化水解单元。

本发明中，所述淋洗作业中的洗涤液包括乙醇或甲醇时，步骤(2)所述分离中第二分馏装置的作业温度大于等于甲醇或乙醇的沸点即可，只要保证返回的洗涤液在进入淋洗作业时，浓度达到淋洗液的初始浓度即可。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料中环氧化合物的质量百分含量为≤50％；物料包括液体物料和/或气体物料；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂和/或固相催化剂；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂时，所述液体为液相催化剂；所述液相催化剂包含酸液或碱液；所述酸液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液；所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述液相催化剂的质量浓度≥10g/L；所述催化水解反应中的催化剂为固相催化剂时，所述液体为水；所述固体催化剂包括固体酸和/或固体碱；所述催化剂的添加量≥所述净化装置中全部液体物料质量的1％；所述催化水解的压力为0.5-2MPaG；所述催化水解的反应温度为100-150℃；所述催化水解的反应时间为0.5-2h；所述催化水解的搅拌速率≥150r/min；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为30-80℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为190-300℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

其中，所述物料中包括气体物料或所述物料中液体物料的环氧化物的质量百分含量≥30％时，步骤(1)还包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液包括乙醇、甲醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2中的组合；所述物料中包括气体物料时，所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60％；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比≥1；所述淋洗作业的温度为10-60℃；所述淋洗作业的时间≥3min；步骤(2)所述分离后还得到洗涤后液；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

在一定温度、压力、酸或碱催化作用下，环氧化合物与水会发生开环取代反应生成醇类和聚醚。随着环氧化合物中C数的增加，环氧化合物与水反应难度增加，溶解性降低，废液中环氧化合物转化的难度增加，而受废气中环氧化合物停留时间短、分压低的影响，会进一步加剧了环氧化合物转化难度。已有研究表明，提高催化剂与反应液混合程度、延长停留时间、提升温度和压力均有利于环氧化合物转化，但会增加能耗及设备投资，同时温度过高、停留时间过长会导致醇类和聚醚产品液选择性降低，增加分离的难度。本发明中兼顾能耗与设备投资，利用反应釜中特殊的内构件包括搅拌桨、环形换热管及长进料管等，强化了催化剂与反应液接触程度、延长了停留时间，促进了水液中环氧化合物的转化。与水相比，洗涤液如甲醇、乙醇、丙二醇等极性较弱，与环氧化合物的极性更为接近，溶解性更高，更易吸收废气中的环氧化合物，通过釜顶搅拌桨处设置喷淋装置，将其洗涤至釜内液体中继续反应，从而实现废气中环氧化合物的完全转化。此外，洗涤液中的醇类也可作为引发剂，在酸或碱作用下，可以促进环氧化合物转化生成聚醚。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本方法采用低温低压下将废气或废液中杂质环氧化合物脱除，并实现环氧化合物的转化及高附加值利用，净化方法简单、易于操作，投资低，能耗低，环氧化合物脱除率高。经过上述净化方法和装置废气或废液中环氧化合物脱除率高达99.9％及以上。

(2)本发明提供的装置可除去环氧丁烷乃至等高碳数环氧烷烃，解决了高碳数环氧环烃活泼性较低，反应难转化，与水溶解性差，易于分层，必须对催化剂与反应液进行强化接触设计，另外沸点也不高，容易逸出，需要特定高溶解性的洗涤液进行洗涤后再进行二次转化，以保证转化完全。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的环氧化合物物料的净化装置；

图中：T-防倒吸装置，L-物料管，R-加热管，J-搅拌桨，M-电机，F-膜过滤装置，C-催化剂框，P-液泵，S-分离装置，E-加热夹套，X-淋洗单元，X1-喷头，X2-吸附层，X3-处理后气进口，1-洗涤液进口，2-净化气出口，3-物料进料口，4-产品液，5-用于循环的洗涤液。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种含环氧化合物物料的净化装置，如图1所示，所述净化装置包括：进料单元、淋洗单元X、催化水解单元及分离单元；

所述进料单元包括依次连接的防倒吸装置T和物料管L；

所述防倒吸装置T和物料管L之间设置有水解液进料口；

所述防倒吸装置T设有物料进料口3；

所述物料管L的最低端位于所述催化水解单元作业液面之下；

所述淋洗单元X包括从上之下依次设置的喷头X1、吸附层X2及处理后气进口X3；

所述淋洗单元X设置于所述净化装置的上部；

所述淋洗单元X的最低端高于所述淋洗单元X的作业液面；

所述催化水解单元包括加热管R；

所述加热管R为加热盘管；

所述加热盘管紧密排列；

所述催化水解单元的出液口和所述分离单元的进液口相连接。

所述催化水解单元还包括搅拌装置；所述搅拌装置包括搅拌桨J和电机M；所述搅拌的形式包括桨式或推进式；所述催化水解单元的中心线和所述净化装置的中心线重合；所述催化水解单元设置于所述净化装置底部；所述加热盘管中的加热介质包括水蒸气和/或油；所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元还包括催化剂框C；所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元和所述分离单元间还设置有膜过滤装置F；所述膜过滤装置F的过滤精度≤100μm；所述加热盘管围绕所述催化剂框C设置；所述分离单元包括液泵P和分离装置S；所述分离装置S包括油水分离装置及第一精馏装置；所述液泵P的进液口和所述催化水解单元出液口相连接；所述液泵P设置有第一出液口和第二出液口；所述液泵P的第一出液口和所述水解液进料口相连接；所述液泵P的第二出液口和所述油水分离装置的进液口相连接；所述油水分离装置设置有第一出液口和第二出液口；所述油水分离装置的第一出液口和所述水解液进料口相连接；所述油水分离装置的第二出液口和第一精馏装置的进液口相连接；所述净化装置外部还设置有加热夹套E；所述加热夹套E中的加热介质包括水蒸气和/或油。

所述淋洗单元X顶部设置有净化气出口2；所述喷头X1设置有洗涤液进口1；所述吸附层X2设置有矩鞍填料；所述淋洗单元X中的洗涤剂包括甲醇、乙醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合；所述淋洗单元X中的洗涤剂包括甲醇和/或乙醇时，所述油水分离装置的第一出液口和所述水解液进料口之间还设置有第二精馏装置；所述第二精馏装置的第一出液口和所述水解液进料口相连接；所述第二精馏装置的第二出液口和所述洗涤液进口1相连接；所述淋洗单元X中的洗涤剂包括丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合，所述第一精馏装置的第三出液口和所述洗涤液进口1相连接。

实施例2

本实施例中的含环氧化合物的物料为含环氧丙烷12.5％(质量百分含量)的水液。

本实施例提供了一种含环氧化合物物料的净化方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述环氧化合物包括环氧丙烷；所述物料中环氧化合物的质量百分含量为12.5％；物料为液体物料；所述催化水解反应中的催化剂为硫酸溶液；所述催化剂的质量浓度为10g/L；所述催化剂的添加量为所述净化装置中全部液体物料质量的1％；所述催化水解的压力为0.5MPaG；所述催化水解的反应温度为140℃；所述催化水解的反应时间为0.5h；所述催化水解的搅拌速率为200r/min；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液(硫酸溶液)和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为30℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为195℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

产品液为丙二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.92％。

实施例3

本实施例中的含环氧化合物的物料为含环氧丁烷为16％(质量百分含量)的氮气。

本实施例提供了一种含环氧化合物物料的净化方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料为环氧丁烷气体物料；所述物料中环氧丁烷的质量百分含量为16％，流量为50Nm³/h；所述催化水解反应中的催化剂为氢氧化钾溶液；所述液相催化剂的质量浓度为12g/L；所述催化剂的添加量为所述净化装置中全部液体物料质量的1.2％；所述催化水解的压力为1MPaG；所述催化水解的反应温度为120℃；所述催化水解的反应时间为2h；所述催化水解的搅拌速率为160r/min；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液(氢氧化钾溶液)和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为40℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为195℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

其中，步骤(1)还包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液包括乙醇；所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量为5％，质量流量为7kg/h；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比为1.4(所述洗涤液质量流量为10kg/h)；所述淋洗作业的温度为40℃；所述淋洗作业的时间为5min；所述分离后还得到洗涤后液(乙醇)；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

产品液为丁二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.90％。

实施例4

本实施例中的含环氧化合物的物料为含12％(质量百分含量)的环氧乙烷和8％(质量百分含量)的环氧丙烷的氮气。

本实施例提供了一种含环氧化合物物料的净化方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料为含12％(质量百分含量)环氧乙烷和8％(质量百分含量)环氧丙烷的气体物料；所述催化水解反应中的催化剂为固体磺酸；所述液体为水；所述催化剂的添加量为所述净化装置中全部液体物料质量的2％；所述催化水解的压力为1.5MPaG；所述催化水解的反应温度为140℃；所述催化水解的反应时间为2h；所述催化水解的搅拌速率为200r/min；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为30℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为210℃；所得水解后液(水)返回所述催化水解单元；

其中，步骤(1)还包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液为丙二醇；所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量为5％，质量流量为8.7kg/h；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比为1.4(所述洗涤液质量流量为12kg/h)；所述淋洗作业的温度为40℃；所述淋洗作业的时间为6min；所述分离后还得到洗涤后液(丙二醇)；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

产品液为乙二醇、丙二醇及聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.93％。

实施例5

本实施例中的含环氧化合物的物料为含20％环氧乙烷(质量百分含量)的水液。

本实施例提供了一种含环氧化合物物料的净化方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料为含20％(质量百分含量)环氧乙烷的液体物料；所述催化水解反应中的催化剂为氢氧化钠溶液；所述催化剂的质量浓度为11g/L；所述催化剂的添加量为所述净化装置中全部液体物料质量的1.5％；所述催化水解的压力为1.2MPaG；所述催化水解的反应温度为120℃；所述催化水解的反应时间为1.5h；所述催化水解的搅拌速率为200r/min；

(2)将步骤(1)得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液(氢氧化钠溶液)和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为50℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为195℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

产品液为乙二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.90％。

实施例6

与实施例2的区别仅在于将物料中的环氧化合物的质量百分含量变为35％，此时步骤(1)中还包括包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液为乙醇；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比为1.5；所述淋洗作业的温度为40℃；所述淋洗作业的时间为5min；所述分离后还得到洗涤后液；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

产品液为丙二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.93％。

实施例7

与实施例6的区别仅在于物料中的环氧化合物的质量百分含量为50％，所得产品液为丙二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.90％。

实施例8

与实施例2的区别仅在于物料替换为等浓度的环氧丁烷，所得产品液为丁二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.93％。

实施例9

与实施例2的区别仅在于物料替换为等浓度的环氧已烷，所述所述分离中第一精馏装置的作业温度为230℃；所得产品液为己二醇和聚醚，含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.91％。

对比例1

与实施例2的区别仅在于催化水解的温度为50℃；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为50％。

对比例2

与实施例2的区别仅在于催化水解的温度为250℃；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为90％。

对比例3

与实施例2的区别仅在于催化水解的时间为0.1h；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为30％。

对比例4

与实施例2的区别仅在于催化水解的时间为3h；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.93％。然而催化剂水解时间过长会导致副反应增加(轻质醚等)，生成醇和聚醚等目的产物的选择性降低(>10％)，能耗增加(≥50％)，设备体积增大(≥50％)，投资增加(≥30％)。

对比例5

与实施例2的区别仅在于催化水解的压力为0.1MPaG；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为85％。

对比例6

与实施例2的区别仅在于催化水解的时间为4MPaG；含环氧化合物的物料中环氧化物的脱除率为99.94％。然而催化剂水解压力过高会导致副反应增加(异构醇、轻质烃等)，生成醇和聚醚等目的产物的选择性降低(>20％)，能耗增加(>10％)，设备壁厚增大，投资增加(≥50％)。

通过上述实施例和对比例的结果可知，本方法在低温低压下将废气或废液中杂质环氧化合物脱除，并实现环氧化合物的转化及高附加值利用，净化方法简单、易于操作，投资低，能耗低，环氧化合物脱除率高。经过上述净化方法和装置废气或废液中环氧化合物脱除率高达99.9％及以上。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (54)

1.一种含环氧化合物物料的净化装置，其特征在于，所述净化装置包括：反应釜、进料单元、淋洗单元、催化水解单元及分离单元；

所述进料单元包括依次连接的防倒吸装置和物料管；

所述防倒吸装置和物料管之间设置有水解液进料口；

所述防倒吸装置设有物料进料口；

所述物料管的最低端位于所述催化水解单元作业液面之下；

所述淋洗单元包括从上之下依次设置的喷头、吸附层及处理后气进口；

所述淋洗单元设置于所述反应釜的上部；所述淋洗单元的底部设置有洗涤液排出口；所述洗涤液排出口与所述反应釜相连通；所述淋洗单元顶部设置有净化气出口；

所述淋洗单元的最低端高于所述淋洗单元的作业液面；

所述催化水解单元包括加热管；

所述加热管为加热盘管；

所述加热盘管紧密排列；

所述催化水解单元的出液口和所述分离单元的进液口相连接；所述催化水解单元还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌桨和电机，所述搅拌桨的形式包括桨式或推进式，所述催化水解单元的中心线和所述反应釜的中心线重合，所述催化水解单元设置于所述反应釜底部；

具体处理过程为：（1）将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；

（2）将步骤（1）得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液。

2.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述加热盘管中的加热介质包括水蒸气或油。

3.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元还包括催化剂框。

4.如权利要求3所述的净化装置，其特征在于，所述催化水解单元中催化剂为固相时，所述催化水解单元和所述分离单元间还设置有膜过滤装置。

5.如权利要求4所述的净化装置，其特征在于，所述膜过滤装置的过滤精度≤100μm。

6.如权利要求3所述的净化装置，其特征在于，所述加热盘管围绕所述催化剂框设置。

7.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述分离单元包括液泵和分离装置。

8.如权利要求7所述的净化装置，其特征在于，所述分离装置包括油水分离装置及第一精馏装置。

9.如权利要求7所述的净化装置，其特征在于，所述液泵的进液口和所述催化水解单元出液口相连接。

10.如权利要求7所述的净化装置，其特征在于，所述液泵设置有第一出液口和第二出液口。

11.如权利要求7所述的净化装置，其特征在于，所述液泵的第一出液口和水解液进料口相连接。

12.如权利要求8所述的净化装置，其特征在于，所述液泵的第二出液口和所述油水分离装置的进液口相连接。

13.如权利要求8所述的净化装置，其特征在于，所述油水分离装置设置有第一出液口和第二出液口。

14.如权利要求8所述的净化装置，其特征在于，所述油水分离装置的第一出液口和水解液进料口相连接。

15.如权利要求8所述的净化装置，其特征在于，所述油水分离装置的第二出液口和第一精馏装置的进液口相连接。

16.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述反应釜外部还设置有加热夹套。

17.如权利要求16所述的净化装置，其特征在于，所述加热夹套中的加热介质包括水蒸气或油。

18.如权利要求1-17任一项所述的净化装置，其特征在于，所述喷头设置有洗涤液进口。

19.如权利要求1-17任一项所述的净化装置，其特征在于，所述吸附层设置有矩鞍填料。

20.如权利要求1-17任一项所述的净化装置，其特征在于，所述淋洗单元中的洗涤液包括甲醇、乙醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合。

21.如权利要求20所述的净化装置，其特征在于，所述淋洗单元中的洗涤液包括甲醇和/或乙醇时，油水分离装置的第一出液口和水解液进料口之间还设置有第二精馏装置。

22.如权利要求21所述的净化装置，其特征在于，所述第二精馏装置的第一出液口和水解液进料口相连接。

23.如权利要求21所述的净化装置，其特征在于，所述第二精馏装置的第二出液口和洗涤液进口相连接。

24.如权利要求20所述的净化装置，其特征在于，所述淋洗单元中的洗涤液包括丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合，第一精馏装置的第三出液口和洗涤液进口相连接。

25.一种含环氧化合物物料的净化方法，其特征在于，所述净化方法采用如权利要求1-24任一项所述装置进行，包括如下步骤：

（1）将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；

（2）将步骤（1）得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述物料中环氧化合物的质量百分含量为≤50%。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）物料包括液体物料和/或气体物料。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述物料中包括气体物料或所述物料中液体物料的环氧化物的质量百分含量≥30%时，步骤（1）还包括依次进行的吸附-淋洗作业。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料。

30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述淋洗作业中的洗涤液包括甲醇、乙醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2种的组合。

31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述物料中包括气体物料时，淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60%。

32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比≥1。

33.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述淋洗作业的温度为10-60℃。

34.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述淋洗作业的时间≥3min。

35.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述分离后还得到洗涤后液。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

37.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂和/或固相催化剂。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂时，步骤（1）所述液体为液相催化剂。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述液相催化剂包含酸液或碱液。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述酸液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液。

41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。

42.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述液相催化剂的质量浓度≥10g/L。

43.如权利要求37所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解反应中的催化剂为固相催化剂时，步骤（1）所述液体为水。

44.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述固相催化剂包括固体酸或固体碱。

45.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述催化剂的添加量≥所述净化装置中全部液体物料质量的1%。

46.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解的压力为0.5-2MPaG。

47.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解的反应温度为100-150℃。

48.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解的反应时间为0.5-2h。

49.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化水解的搅拌速率≥150r/min。

50.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述分离中油水分离装置的作业温度为30-80℃。

51.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述分离中第一精馏装置的作业温度为190-300℃。

52.如权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤（2）所得水解后液返回所述催化水解单元。

53.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料中环氧化合物的质量百分含量为≤50%；物料包括液体物料和/或气体物料；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂或固相催化剂；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂时，所述液体为液相催化剂；所述液相催化剂包含酸液或碱液；所述酸液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液；所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述液相催化剂的质量浓度≥10g/L；所述催化水解反应中的催化剂为固相催化剂时，所述液体为水；所述固相催化剂包括固体酸和/或固体碱；所述催化剂的添加量≥所述净化装置中全部液体物料质量的1%；所述催化水解的压力为0.5-2MPaG；所述催化水解的反应温度为100-150℃；所述催化水解的反应时间为0.5-2h；所述催化水解的搅拌速率≥150r/min；

（2）将步骤（1）得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为30-80℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为190-300℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

其中，所述物料中包括气体物料或所述物料中液体物料的环氧化物的质量百分含量≥30%时，步骤（1）还包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液包括乙醇、甲醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2中的组合；所述物料中包括气体物料时，所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60%；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比≥1；所述淋洗作业的温度为10-60℃；所述淋洗作业的时间≥3min；步骤（2）所述分离后还得到洗涤后液；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

54.如权利要求26-52任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将含环氧化合物的物料和液体通入催化水解单元进行催化水解反应，得到反应后液；其中，所述物料中环氧化合物的质量百分含量为≤50%；物料包括液体物料和/或气体物料；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂或固相催化剂；所述催化水解反应中的催化剂包括液相催化剂时，所述液体为液相催化剂；所述液相催化剂包含酸液或碱液；所述酸液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液；所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述液相催化剂的质量浓度≥10g/L；所述催化水解反应中的催化剂为固相催化剂时，所述液体为水；所述固相催化剂包括固体酸和/或固体碱；所述催化剂的添加量≥所述净化装置中全部液体物料质量的1%；所述催化水解的压力为0.5-2MPaG；所述催化水解的反应温度为100-150℃；所述催化水解的反应时间为0.5-2h；所述催化水解的搅拌速率≥150r/min；

（2）将步骤（1）得到的反应后液通过分离单元进行分离，得到水解后液和产品液；其中，所述分离中油水分离装置的作业温度为30-80℃；所述分离中第一精馏装置的作业温度为190-300℃；所得水解后液返回所述催化水解单元；

其中，所述物料中包括气体物料或所述物料中液体物料的环氧化物的质量百分含量≥30%时，步骤（1）还包括依次进行的吸附-淋洗作业；所述吸附中的吸附剂为矩鞍填料；所述淋洗作业中的洗涤液包括乙醇、甲醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇或甘油中的1种或至少2中的组合；所述物料中包括气体物料时，所述淋洗作业处理前的气体物料中环氧化合物的体积含量≤60%；所述洗涤液和所述环氧化合物的质量比≥1；所述淋洗作业的温度为10-60℃；所述淋洗作业的时间≥3min；步骤（2）所述分离后还得到洗涤后液；所述洗涤后液返回所述淋洗作业。

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