CN1458446A

CN1458446A - 含水溶性有机物废气的净化方法

Info

Publication number: CN1458446A
Application number: CN 02109675
Authority: CN
Inventors: 刘忠生; 王新; 陈玉香; 周旗; 李花伊; 曾向东; 张海波
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-26
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: CN1198080C

Abstract

本发明涉及一种含水溶性有机物废气的净化方法，特别是聚酯生产过程产生的废气的净化处理方法，属于废气净化处理技术领域。本发明将聚酯生产过程产生的废气首先经过装有水的吸收均化器，然后进行催化燃烧处理。吸收均化器吸收其中沸点高的有机物如乙二醇，其它有机组分如乙醛则由于吸收－气提作用得到了稳定均化。本发明方法可以有效去除聚酯废气的高沸点物质，消除了安全隐患，同时废气中的有机物浓度得到了明显的均化，保证了催化燃烧装置稳定长期运行。本发明流程短，设备简单，净化处理效果好，可以用于各种类似组成废气的净化处理。

Description

含水溶性有机物废气的净化方法

1、技术领域

本发明涉及一种含水溶性有机物废气的净化处理方法，更具体地说，涉及一种聚酯生产过程排放的含有乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环、乙二醇以及其它有机组分废气的净化处理方法。

2、背景技术

聚酯生产过程中排放的主要含有乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环、乙二醇以及其它醛、酮、醇、酸、酯、醚类有机化合物等低分子含氧有机物的废气，其有机物浓度较高，且具有浓烈的不良气味，如果不加以净化处理，将污染周围环境，违反国家环保法规。

早期聚酯生产过程中排放的废气多采用热媒炉燃烧的方法处理，但曾有过爆炸事故发生，所以该方法已不再使用。目前应用较多的方法为冷凝后直接排放或采用喷淋塔吸收。但冷凝后排放的尾气中仍含有大量易挥发有机物，污染问题没有根本解决。通过采用水吸收塔处理聚酯生产过程中产生的含有乙醛、乙二醇等含水溶性有机物废气，由于现行国家排放标准对乙醛、总烃的排放有严格限制，要通过吸收塔使废气达到排放标准，需要大量的水，吸收塔排放的水溶液仍然会对环境构成污染，需要进一步处理。

催化燃烧法是净化含可燃性有机物废气的一种有效方法，由于使用催化剂，一般在400℃以下即可使大部分有机物氧化为CO₂和H₂O，不产生NOx等二次污染问题。同时，针对不同的废气，在催化燃烧前需要进行适当的预处理。CN94192716提出一种催化燃烧法净化含有气体杂质的潮湿气流方法，气流通过冷却去湿，然后重新加热后进行气体杂质吸附，然后用热气流进行解吸，被污染的解吸热气流进行催化燃烧处理。CN96194725提出一种低浓度有机废气催化燃烧净化处理方法，向气流中加入一定量的可燃流体后进行催化燃烧处理，以促进有机污染物的催化氧化，控制可燃流体的数量的控制装置，可为催化氧化反应提供充足的反应物，以维持合适的反应温度。EP793996给出了一种净化处理含有硫化氢、硫醇的有机废气的方法，该过程包括脱硫与催化燃烧两个阶段，脱硫的方法是：空气在碱性液体中鼓泡后通入有机废气中，在催化剂的作用下，硫化氢转变为硫化物，而硫醇转变为二硫化物。经过脱硫处理的有机废气再经催化燃烧，达到脱臭净化的目的。US6019952公开了一种有机废气的净化方法，将含有机物的车间废气吸附浓缩，然后用含分子筛的催化燃烧催化剂将其净化。

聚酯生产过程的废气具有浓度不稳定，且含有低挥发性组分。废气浓度和不稳定，可使装置操作不平稳，不易控制，催化剂及装置寿命缩短。低挥发性组分冷凝聚集后，则成为装置的曝炸隐患。因此，催化燃烧法不能直接用于聚酯生产过程废气，上述专利技术中提出的联合处理方法也不能有效适用。

3、发明内容

本发明的目的在于解决聚酯生产过程中排放废气的污染问题，提供一种流程短、设备简单、操作稳定、净化率高的含水溶性有机物废气的催化燃烧处理方法。所述含水溶性有机物废气是指废气中含有易溶于水的醛、酮、醇、酸、酯、醚类有机化合物，但不排除废气中还含有难溶于水的有机物。适于本发明方法的最典型废气是聚酯过程产生的废气。

聚酯废气中所含的有害组分(含水溶性有机物废气)基本可以分为两类，一类是以乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环为代表的沸点较低的有机物，一类是以乙二醇为代表的沸点较高的有机物。经过研究发现，其中沸点较高的有机物比较易溶于水中，而且水对沸点较低的有机物具有一定的浓度缓冲作用，因此本发明提出如下处理方案：

来自聚酯生产过程的废气首先经过预处理，然后经预热后进行催化燃烧进行净化处理。所述的预处理为吸收均化处理，具体操作方法为：来自聚酯生产过程的废气进入吸收均化器，吸收均化器内装有水，水温10～60℃，气体通过吸收均化器的空速为500～3000h^-1，当吸收均化器内水溶液中的乙二醇浓度达到10％或以下时，将其排出处理，注入新水。

使用以上净化方法处理含水溶性有机物废气，特别是聚酯生产过程排放的含乙醛、乙二醇、三聚乙醛等有机物废气，能够将乙二醇吸收为水溶液，消除了安全隐患；同时，废气中的乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环等有害组分在水溶液中进行吸收-气提的动态物质交换，当废气中乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环等组分浓度降低时，气提作用可以使溶液中乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环等进入气体中而提高气相中的浓度，当废气中乙醛等组分浓度升高时，吸收作用占主导地位，乙醛等物质进入溶液中而降低了气相中的浓度，通过吸收-气提动态的物质交换过程，可以有效地缓冲废气中的浓度波动情况，使废气中的乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊环和总烃浓度得到均匀化处理，避免废气中总烃浓度的剧烈波动引发的催化燃烧反应器温度波动，进而避免由于温度波动而损害催化剂和反应器。本发明方法最终使乙醛和总烃的催化燃烧去除率达到98％以上，满足国家的排放标准。本发明流程短、设备简单、操作稳定、净化率高、耗水量低，能耗低、需要处理的水量少，适用于各种含水溶性有机物、且有机物浓度波动较大的废气净化处理，具有良好的经济效益和环境效益。

4、附图说明

图1为一段时间内均化吸收器的均化效果，横座标为时间(小时)，纵座标为总烃浓度(μl/l)，图线1是均化吸收器入口总烃浓度变化，图线2是均化吸收器出口总烃浓度变化，由于采样是不连续的，图上的曲线也不是圆滑的。

5、具体实施方式

本发明关于聚酯生产过程废气处理方案为：预处理+催化燃烧联合流程，了为保证催化燃烧具有理想效果，预处理是关键步骤。本发明采取的预处理使用吸收浓度均化器，吸收均化介质为水，操作方式可以为鼓泡式、淋洗式等，水温10～60℃，可以不刻意控制温度，但环境温度低于10℃时应进行保温处理，气体通过吸收均化器的空速为500～3000h^-1，当吸收均化器内水溶液中的乙二醇浓度达到10％或以下时，将其排出处理，注入新水。

经过吸收无化后的废气进入气体换热器，与催化燃烧反应器排出气体换热，换热后的废气进入加热器，如果其温度已经达到催化燃烧反应器要求的入口温度150～350℃，则不需要进一步加热；反之，则要加热到所需温度。具体的温度值，与所选的催化燃烧催化剂有关。加热器可以是防爆电加热器，也可以是与装置外的其它物流换热。如果热物流为700℃以上的烟气，也可以与废气直接混合后一同进入催化燃烧反应器。

经过加热器后，废气进入催化燃烧反应器。反应器内装有蜂窝型贵金属催化剂、蜂窝型非贵金属氧化物催化剂或粒状贵金属催化剂。当装有蜂窝型贵金属催化剂时，反应器入口温度150～300℃，床层空速为20000～80000h^-1，乙醛和总烃催化燃烧去除率98％以上；当装有蜂窝型非贵金属氧化物催化剂时，反应器入口温度180～450℃，床层空速为5000～20000h^-1，乙醛和总烃催化燃烧去除率95％以上；当装有粒状贵金属催化剂时，反应器入口温度180～450℃，床层空速为5000～40000h^-1，乙醛和总烃催化燃烧去除率95％以上。

下面结合实例进一步阐明本发明，但并不限于本发明的保护范围。

实施例1～8

某聚酯生产装置排放废气，其废气排放量为1000～10000m³/h；废气中含有乙醛、三聚乙醛、乙二醇、2-甲基-1，3-二氧戊环等物质，其中以乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊环为主，其总烃范围为3000～20000μl/l。用风机将废气引出，经吸收均化器后，乙二醇被完全吸收，乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊环等则经过浓度均化；预热到一定温度后，进入催化燃烧反应器，在催化剂作用下完全氧化被排放。表1为实施例1～8的操作条件和处理结果，其中1～4实施例中催化燃烧催化剂为含Pt 0.26wt％、Pd 0.13wt％的蜂窝状催化剂，5～8实施例中催化燃烧催化剂为含Pd 0.2wt％的粒状催化剂。吸收均化器入口总烃为3000～20000μl/l，乙醛为800～10000μl/l，2-甲基-1，3-二氧戊环为500～2000μl/l，乙二醇(含雾滴)为10～100mg/m³，三聚乙醛为0～100μl/l；出口总烃为3200～16000μl/l，乙醛为800～10000μl/l，2-甲基-1，3-二氧戊环为500～2000μl/l，乙二醇(含雾滴)为0，三聚乙醛为0～100μl/l。催化燃烧反应器入口总烃为3200～12000μl/l，当废气中总烃浓度高于12000μl/l时，混入适量空气，使入口总烃浓度保持在12000μl/l以下，以保证操作安全。

实施例9

本例说明均化吸收器的均化效果，均化结果见图1，均化效果是明显的。

表1 实施例1～8的操作条件和废气的处理结果

实施例	气量，m³/h	吸收均化器操作条件	催化燃烧反应器操作条件	废气处理效果
实施例	气量，m³/h	吸收均化器操作条件	催化燃烧反应器操作条件	废气处理效果	1	2000	鼓泡式吸收器，吸收水温：40℃，水量：3000L	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：22～122μl/l，燃烧率：96.1～98.4％
2	2000	同实施例1	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度250℃，床层空速20000h^-1	出口总烃：12～60μl/l，燃烧率：98.3～99.5％	1	2000	鼓泡式吸收器，吸收水温：40℃，水量：3000L	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：22～122μl/l，燃烧率：96.1～98.4％
2	2000	同实施例1	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度250℃，床层空速20000h^-1	出口总烃：12～60μl/l，燃烧率：98.3～99.5％	3	5000	水量：6000L其它同实施例1	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：20～100μl/l，燃烧率：97.3～99.2％
4	5000	同实施例3	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度250℃，床层空速10000h^-1	出口总烃：5～30μl/l，燃烧率：99.3～99.8％	3	5000	水量：6000L其它同实施例1	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：20～100μl/l，燃烧率：97.3～99.2％
4	5000	同实施例3	蜂窝状贵金属催化剂，床层温度250℃，床层空速10000h^-1	出口总烃：5～30μl/l，燃烧率：99.3～99.8％	5	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速20000h^-1	出口总烃：6～133μl/l，燃烧率：97.4～99.7％
6	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速10000h^-1	出口总烃：5～30μl/l，燃烧率：99.0～99.9％	5	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速20000h^-1	出口总烃：6～133μl/l，燃烧率：97.4～99.7％
6	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速10000h^-1	出口总烃：5～30μl/l，燃烧率：99.0～99.9％	7	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度350℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：50～150μl/l，燃烧率：95.4～98.9％
8	5000	同实施例3	粒状含Pd贵金属催化剂，床层温度300℃，床层空速20000h^-1	出口总烃：6～133μl/l，燃烧率：97.4～99.7％	7	2000	同实施例1	粒状含贵金属催化剂，床层温度350℃，床层空速40000h^-1	出口总烃：50～150μl/l，燃烧率：95.4～98.9％

Claims

1、一种含水溶性有机物废气的净化方法，废气首先经过预处理，然后经换热器和预热器预热后进行催化燃烧进行净化处理，其特征在于所述的预处理为吸收均化处理，具体操作方法为：废气先进入吸收均化器，吸收均化器内装有水，水温10～60℃，气体通过吸收均化器的空速为500～3000h^-1，当吸收均化器内水溶液中的乙二醇浓度达到10％或以下时，将其排出处理，注入新水。

2、按照权利要求1所述的含水溶性有机物废气的净化方法，其特征在于所述的吸收均化器的操作方式为鼓泡式、淋洗式。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于换热器的热物流为催化燃烧反应器出口气体，加热器以电或其它高温物流为热源，控制加热器出口温度在150～450℃。

4、根据权利要求3的方法，其特征在于高温物流可以是液体或气体，一般采用换热方式加热废气，如果高温物流是烟气，也可以直接与废气混合。

5、按照权利要求1所述的含水溶性有机物废气的净化方法，其特征在于所述的催化燃烧反应器采用蜂窝型贵金属催化剂，反应器入口温度150～300℃，床层空速为20000～80000h^-1。

6、按照权利要求1所述的含水溶性有机物废气的净化方法，其特征在于所述的催化燃烧反应器采用蜂窝型非贵金属氧化物催化剂，反应器入口温度180～450℃，床层空速为5000～20000h^-1。

7、按照权利要求1所述的含水溶性有机物废气的净化方法，其特征在于所述的催化燃烧反应器采用粒状贵金属催化剂时，反应器入口温度180～450℃，床层空速为5000～40000h^-1。

8、根据权利要求1的方法，其特征在于所述含水溶性有机物废气，是指废气中含有易溶于水的醛、酮、醇、酸、酯、醚类有机化合物。