CN114425219A - 一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用 - Google Patents

一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用。方法包括：(1)含有四氢呋喃的尾气经冷却后进入缓冲罐，冷凝后的液相采出，未冷凝的四氢呋喃气体进入吸收塔；(2)新鲜水从吸收塔塔顶进入，吸收四氢呋喃气体；(3)吸收塔塔釜液相经泵增压后部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部，部分作为废水排出；(4)从吸收塔中部侧壁抽出含四氢呋喃的液相，部分作为循环吸收剂返回吸收塔，部分作为废水排出；(5)循环吸收剂从吸收塔中部进入，经两段吸收后的合格尾气从吸收塔塔顶直接排放。本发明处理后的废气满足环保要求，同时实现低浓度水吸收剂的循环使用，大幅降低废水排放。

Description

一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用
技术领域
本发明涉及尾气吸收技术领域，进一步地说，是涉及一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用。
背景技术
四氢呋喃在常温常压下是无色透明、带醚类气味的液体，属于挥发性有机化合物(VOCs)，扩散到环境中可与空气形成爆炸性混合物；对人体具有刺激性，可能引起肝、肾损害，吸入可能引起上呼吸道刺激、恶心、头晕、头疼和中枢神经系统抑制等。由于四氢呋喃对环境、人体的危害性，生产装置废气中的四氢呋喃应通过一定手段加以治理。四氢呋喃作为聚乙烯催化剂生产过程中的主要原料之一，在生产过程中会排放大量含有四氢呋喃气体的放空尾气，且排放速度波动明显、四氢呋喃浓度不确定。而现有技术中尾气经过简单水洗后直接排放大气，不仅经常出现尾气排放超标情况且废水量大，后续处理成本高。
目前技术中多以燃烧和吸收法对四氢呋喃进行处理：
中国专利CN102585189A和CN102585190A中公开了利用单台吸收塔和喷射泵，喷淋吸收聚酯、共聚酯生产过程中产生的含四氢呋喃的常压及真空尾气的工艺，该工艺的吸收剂循环使用，优选10～30℃的水。
中国专利CN209076370U公开了以水洗填料塔为核心设备的、针对四氢呋喃装桶尾气的处理系统。
此外还有吸收法与其他手段耦合工艺，中国专利CN110756003A中公开的方法是在装有微孔中空纤维膜的膜吸收器中，使聚乙烯催化剂制备过程中产生的含四氢呋喃废气与吸收溶剂逆流接触，再经活性炭床层进一步吸附净化后排放，脱除气体中的四氢呋喃；该方法中，吸收了四氢呋喃的溶剂通过膜蒸馏器解吸，解吸出的四氢呋喃经冷箱冷凝回收。
综上所述，目前对四氢呋喃气体的尾气处理方法报道多为吸附法、膜吸收法、溶剂吸收法、焚烧法等，传统的回收方法无法达到较高的气体净化度或回收过程中生成废液、废固等较多，处理成本高。
因此，研发一种四氢呋喃气体的尾气处理效率高，成本低的方法是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种四氢呋喃尾气处理方法、系统及应用。本发明以水为吸收剂，采用单塔流程，两段吸收，对含低浓度四氢呋喃废气进行处理。处理后的废气满足环保要求，同时实现低浓度水吸收剂的循环使用，大幅降低废水排放。
本发明的目的之一是提供一种四氢呋喃尾气处理方法。
包括：
(1)含有四氢呋喃的尾气经冷却后进入缓冲罐，冷凝后的液相采出，未冷凝的四氢呋喃气体进入吸收塔；
(2)未冷凝的四氢呋喃气体从塔釜进入吸收塔，新鲜水从吸收塔塔顶进入，吸收四氢呋喃气体；
(3)吸收塔塔釜含四氢呋喃的液相经泵增压后部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部，部分作为废水排出；
(4)从吸收塔中部循环吸收剂进入管线上部的吸收塔侧壁抽出含四氢呋喃的液相，部分作为循环吸收剂返回吸收塔，部分作为废水排出；
(5)循环吸收剂从吸收塔中部进入，经两段吸收后的合格尾气从吸收塔塔顶直接排放。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)，含有四氢呋喃的尾气经冷却至-30～20℃后进入缓冲罐。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)，尾气中含有0.01～2％mol的四氢呋喃。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(2)，新鲜水与含有四氢呋喃的尾气的质量比为4～8。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(3)，吸收塔塔釜含四氢呋喃的液相经泵增压至0.1～0.6MPa后部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部，部分作为废水排出。
本发明的一种优选的实施方式中，
吸收塔中部抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.01～0.15％；
吸收塔塔釜抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.1～0.3％。
本发明的目的之二是提供一种四氢呋喃尾气处理系统。
包括：
进料换热器、缓冲罐、吸收塔；
进料管线连接进料换热器后连接缓冲罐；缓冲罐顶部连接吸收塔下部；吸收塔上部和中部分别设置吸收剂入口；吸收塔塔釜出口连接增压泵，增压泵出口管线分成两支，一支管线连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外；
在吸收塔中部的吸收剂入口的上部塔壁设置有出口管线，出口管线分成两支，一支管线与增压泵出口管线合并后连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述吸收塔为两段水吸收塔；上段为新鲜水水洗段，下段为含四氢呋喃水洗段。采用此设置方法可以提高水的利用率，减少塔板数；另外，可以补集气相采出中少量的四氢呋喃，使净化后的尾气从塔顶引出。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述新鲜水水洗段为板式塔，所述四氢呋喃水洗段为填料塔。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述吸收塔的压力范围为：0.001MPa～0.4MPa，优选0.001MPa～0.2MPa；
吸收塔温度范围：10～30℃；
吸收塔塔的新鲜水洗段的塔板数为10～40，优选为10～25。
本发明的目的之三是提供一种所述系统在尾气吸收中的应用。
本发明具体可采用以下技术方案：
(1)含0.01～2％(mol)的四氢呋喃尾气原料首先经进料换热器冷却，冷却温度-30～20℃。冷却后物料进入进料缓冲罐；部分冷却后的四氢呋喃液体返回原料罐区，未冷凝的气相进入尾气吸收塔；
(2)尾气吸收塔采用两段水吸收塔，一段(上段)为新鲜水水洗段，二段(下段)为含四氢呋喃水洗段。新鲜水水洗段为板式塔，四氢呋喃水洗段为填料塔；
(3)未冷凝的四氢呋喃气体从塔釜进入尾气吸收塔，少量补充的新鲜水从塔顶进入尾气吸收塔，经两段水吸收后的合格尾气从塔顶直接排放。新鲜水与含有四氢呋喃尾气的质量比为4～8；
(4)尾气吸收塔塔釜含四氢呋喃吸收剂送去增压泵，经增压后部分吸收剂返回二段四氢呋喃水洗段上部循环使用，部分作为废水送出；
(5)尾气吸收塔一段新鲜水水洗段下部抽出含四氢呋喃吸收剂，部分回到二段四氢呋喃水洗段上部，部分与塔釜抽出液一起作为废水排出。一段循环四氢呋喃浓度为0.01～0.15％；二段循环四氢呋喃浓度为0.1～0.3％。
本发明方法中，采用两段吸收工艺流程，通过添加少量新鲜吸收剂，调节循环吸收剂的浓度来控制排放尾气中四氢呋喃含量；低浓度吸收剂与部分高浓度吸收剂混合后返回塔内吸收含四氢呋喃气体，使处理后的四氢呋喃尾气满足环保要求，相比单塔无循环吸收剂流程大幅降低了废水排放。
附图说明
图1是本发明的四氢呋喃尾气处理系统示意图；
进料管线连接进料换热器1后连接缓冲罐9；缓冲罐9顶部连接吸收塔10下部；吸收塔10上部和中部分别设置吸收剂入口；吸收塔10塔釜出口连接增压泵11，增压泵11出口管线分成两支，一支管线连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外；
在吸收塔10中部的吸收剂入口的上部塔壁设置有出口管线，出口管线分成两支，一支管线与增压泵11出口管线合并后连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外。
所述吸收塔10为两段水吸收塔；上段为新鲜水水洗段，下段为含四氢呋喃水洗段。
图2是对比例的尾气处理系统示意图。
附图标记说明：
1四氢呋喃尾气；2新鲜水；3排放尾气；4废水；5回收四氢呋喃；6二段循环吸收剂；7一段循环吸收剂；8进料换热器；9缓冲罐；10吸收塔；11增压泵。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，一种四氢呋喃尾气处理系统。包括：
进料换热器1、缓冲罐9、吸收塔10；
进料管线连接进料换热器1后连接缓冲罐9；缓冲罐9顶部连接吸收塔10下部；吸收塔10上部和中部分别设置吸收剂入口；吸收塔10塔釜出口连接增压泵11，增压泵11出口管线分成两支，一支管线连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外；
在吸收塔10中部的吸收剂入口的上部塔壁设置有出口管线，出口管线分成两支，一支管线与增压泵11出口管线合并后连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外。
所述吸收塔10为两段水吸收塔；上段为新鲜水水洗段，下段为含四氢呋喃水洗段。
所述新鲜水水洗段为板式塔，所述四氢呋喃水洗段为填料塔。
所述吸收塔塔釜的压力为：0.005MPa；
温度：15℃；
吸收塔塔的新鲜水洗段的塔板数为10。
含有四氢呋喃的尾气处理方法包括：
(1)来自催化剂生产装置的含有四氢呋喃的尾气1，压力7KPaG，温度60℃，流量300.0kg/h，经过进料换热器8将尾气冷却至-25℃后进入进料缓冲罐9，冷凝下来的液相5回收利用，未冷凝的气相进入吸收塔；
(2)未冷凝的气相从尾气吸收塔10的塔釜底部进入，新鲜水2从塔顶进入，吸收塔内四氢呋喃气体，
(3)塔釜含四氢呋喃废水用增压泵11升压至0.2MPaG，部分作为废水4排放，部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部；
(4)从吸收塔中部循环吸收剂进入管线上部的吸收塔侧壁抽出含四氢呋喃的液相，部分作为循环吸收剂返回吸收塔，部分作为废水排出；
(5)循环吸收剂从吸收塔中部进入，经两段吸收后的合格尾气从吸收塔塔顶直接排放。
吸收塔中部抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.12％(mol)；
吸收塔塔釜抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.20％(mol)；
各主要物流的组成见下表1。
表1
Figure BDA0002706049250000071
实施例2
如图1所示，一种四氢呋喃尾气处理系统。包括：
进料换热器1、缓冲罐9、吸收塔10；
进料管线连接进料换热器1后连接缓冲罐9；缓冲罐9顶部连接吸收塔10下部；吸收塔10上部和中部分别设置吸收剂入口；吸收塔10塔釜出口连接增压泵11，增压泵11出口管线分成两支，一支管线连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外；
在吸收塔10中部的吸收剂入口的上部塔壁设置有出口管线，出口管线分成两支，一支管线与增压泵11出口管线合并后连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外。
所述吸收塔10为两段水吸收塔；上段为新鲜水水洗段，下段为含四氢呋喃水洗段。
所述新鲜水水洗段为板式塔，所述四氢呋喃水洗段为填料塔。
所述吸收塔塔釜的压力：0.035MPa；
温度：20℃；
吸收塔塔的新鲜水洗段的塔板数为12。
含有四氢呋喃的尾气处理方法包括：
(1)来自催化剂生产装置的含有四氢呋喃的尾气1，压力50KPaG，温度60℃，流量300.0kg/h，经过进料换热器8将尾气冷却至15℃后进入进料缓冲罐9，冷凝下来的液相5回收利用，未冷凝的气相进入吸收塔；
(2)未冷凝的气相从尾气吸收塔10的塔釜底部进入，新鲜水2从塔顶进入，吸收塔内四氢呋喃气体，
(3)塔釜含四氢呋喃废水用增压泵11升压至0.2MPaG，部分作为废水4排放，部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部；
(4)从吸收塔中部循环吸收剂进入管线上部的吸收塔侧壁抽出含四氢呋喃的液相，部分作为循环吸收剂返回吸收塔，部分作为废水排出；
(5)循环吸收剂从吸收塔中部进入，经两段吸收后的合格尾气从吸收塔塔顶直接排放。
吸收塔中部抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.11％(mol)；
吸收塔塔釜抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.16％(mol)；
各主要物流的组成见下表2。
表2
Figure BDA0002706049250000091
对比例：
如图2所示，为现有技术同通常采用的没有循环的单塔流程。
来自催化剂生产装置的四氢呋喃尾气1，压力7KPaG，温度60℃，流量300.0kg/h，经过进料换热器8将尾气冷却至-25℃后进入进料缓冲罐9，冷凝下来的液相5回收利用。未冷凝的气相从尾气吸收塔10的塔釜底部进入，新鲜水2从塔顶进入吸收塔内四氢呋喃气体。水与四氢呋喃气体逆流接触后，合格尾气3从塔顶直接排放，含四氢呋喃废水从塔底排出。
各主要物料组成见表3。
表3各主要物流的组成
Figure BDA0002706049250000101
从实施例和对比例的数据可知，本发明的实施例采用两段循环的单塔流程，新鲜水消耗量低于对比例新鲜水量，新鲜水消耗量降低53.3％，减少了后续废水处理负担。

Claims (11)

1.一种四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于所述方法包括：
(1)含有四氢呋喃的尾气经冷却后进入缓冲罐，冷凝后的液相采出，未冷凝的四氢呋喃气体进入吸收塔；
(2)未冷凝的四氢呋喃气体从塔釜进入吸收塔，新鲜水从吸收塔塔顶进入，吸收四氢呋喃气体；
(3)吸收塔塔釜得到的含四氢呋喃的液相经泵增压后部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部，部分作为废水排出；
(4)从吸收塔中部循环吸收剂进入管线的上部的吸收塔侧壁抽出含四氢呋喃的液相，部分作为循环吸收剂返回吸收塔，部分作为废水排出；
(5)循环吸收剂从吸收塔中部进入，经两段吸收后的合格尾气从吸收塔塔顶直接排放。
2.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
步骤(1)，含有四氢呋喃的尾气经冷却至-30～20℃后进入缓冲罐。
3.如权利要求2所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
步骤(1)，尾气中含有0.01～2％mol的四氢呋喃。
4.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
步骤(2)，新鲜水与含有四氢呋喃的尾气的质量比为4～8。
5.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
步骤(3)，吸收塔塔釜含四氢呋喃的液相经泵增压至0.1～0.6MPa后部分作为循环吸收剂返回吸收塔中部，部分作为废水排出。
6.如权利要求1所述的四氢呋喃尾气处理方法，其特征在于：
吸收塔中部抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.01～0.15％；和/或，
吸收塔塔釜抽出的含有四氢呋喃的液相中四氢呋喃的摩尔浓度为0.1～0.3％。
7.一种采用如权利要求1～6之一所述方法的四氢呋喃尾气处理系统，其特征在于所述系统包括：
进料换热器、缓冲罐、吸收塔；
进料管线连接进料换热器后连接缓冲罐；缓冲罐顶部连接吸收塔下部；吸收塔上部和中部分别设置吸收剂入口；吸收塔塔釜出口连接增压泵，增压泵出口管线分成两支，一支管线连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外；
在吸收塔中部的吸收剂入口的上部塔壁设置有出口管线，出口管线分成两支，一支管线与增压泵出口管线合并后连接吸收塔中部的吸收剂入口；另一支管线排出界外。
8.如权利要求7所述的四氢呋喃尾气处理系统，其特征在于：
所述吸收塔为两段水吸收塔；上段为新鲜水水洗段，下段为含四氢呋喃水洗段。
9.如权利要求7所述的四氢呋喃尾气处理系统，其特征在于：
所述新鲜水水洗段为板式塔，所述四氢呋喃水洗段为填料塔。
10.如权利要求9所述的四氢呋喃尾气处理系统，其特征在于：
所述吸收塔的压力范围为：0.001MPa～0.4MPa，优选0.001MPa～0.2MPa；
吸收塔温度范围：10～30℃；
吸收塔塔的新鲜水洗段的塔板数为10～40，优选为10～25。
11.一种如权利要求7～10之一所述的系统在尾气吸收中的应用。
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