PL169089B1

PL169089B1 - Sposób oczyszczania ubogiego w tlen gazu odlotowego PL PL

Info

Publication number: PL169089B1
Application number: PL91297966A
Authority: PL
Inventors: Rudolf Modic; Hermann-Josef Korte; Anton Schoengen; Johann-Heinrich Schroeder; Joerg Porschen
Original assignee: Huels Chemische Werke Ag
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1996-05-31
Also published as: TR25503A; RO111998B1; ZA916700B; ES2082986T3; EP0544726B1; WO1992003214A1; DE4026732A1; SK10693A3; CA2090113A1; DE59107363D1; KR0161299B1; EP0544726A1; JPH06500377A; MX9100750A; CZ20693A3; US5614159A; KR930701221A

Abstract

1. Sposób oczyszczania ubogiego w tlen gazu odlotowego, obciazonego substancjami alifatycznymi i/lub aromatycznymi, pochodzacego z prowadzonego pod cisnieniem procesu reakcji i w szczególnosci z przeprowadzonego tlenonosnym gazem procesu utle- niania, wobec przynajmniej czesciowego odzyskania energii zawartej w tym gazie odlotowym, w przypad- ku którego to sposobu strumien gazu odlotowego, znajdujacy sie pod cisnieniem powyzej 0,3 MPa, roz- preza sie z rozprezarce w celu wytworzenia energii mechanicznej lub elektrycznej, znamienny tym, ze p-ksylen i metanol, zawarte w oczyszczanym gazie odlotowym, pochodzacym z utleniania powietrzem p-ksylenu, przed spalaniem usuwa sie przynajmniej cze- sciowo droga skraplania i nastepnej absorpcji estrem lub mieszanina estrów i nastepnie przed wlotem do rozpre- zarki ten strumien gazu odlotowego spala sie pod cisnie- niem wobec doprowadzenia tlenu. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ubogiego w tlen gazu odlotowego, obciążonego substancjami alifatycznymi i/lub aromatycznymi, pochodzącego z prowadzonego pod ciśnieniem procesu reakcji i w szczególności z przeprowadzonego tlenonośnym gazem procesu utleniania, wobec przynajmniej częściowego odzyskiwania energii zawartej w tym gazie odlotowym, w przypadku którego to sposobu strumień gazu odlotowego, znajdujący się pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa, rozpręża się z rozprężarce w celu wytworzenia energii mechanicznej lub elektrycznej. Oczyszczany gaz odlotowy pochodzi przy tym zwłaszcza z utleniania powietrzem p-ksylenu (p-X) według sposobu wytwarzania tereftalanu dwumetylowego (DMT) tak zwaną metodą-Witten’a-DMT.

Według sposobu-Witten’a-DMT mieszaninę p-X i p-toluilanu metylowego (p-TE) utlenia się w fazie ciekłej w nieobecności obcych względem procesu rozpuszczalników i chlorowcowych związków pod ciśnieniem około 0,4-0,8 MPa w temperaturze około 140-180°C tlenem powietrza w obecności katalizatorów utleniania z metali ciężkich, np. w obecności mieszaniny związków kobaltu i manganu (porównaj DE-PS nr 20 10 137).

W takim przemysłowym, w wielkiej skali realizowanym sposobie wytwarza się w przypadku utleniania tlenem atmosferycznym gaz odlotowy, który w zależności od ciśnienia utleniania i od temperatury oraz od fizycznych danych materiałowych jest typowo nasycony następującymi frakcjami:

- 0,4-0,6% wagowych wysokowszącej frakcji z DMT, tereftalenu jednu metylowego (MMT), metylowego estru aldehydoąwasu tereftclzwegz (TAE), kwasu p-toluilowegz (p-TA)

169 089 i kwasu tereftalowego (TPA). Niektóre z tych produktów tworzą podczas schłodzenia przesublimowane substancje o wysokiej temperaturze topnienia, o ile nie są one rozpuszczone w innych składnikach;

- 14-22% wagowych nierozpuszczalnej w wodzie, średniowrzącej frakcji z takich produktów, jak p-TE, benzoesan metylowy (BME) i p-X;

- 7-10% wagowych średniowrzącej frakcji z produktów rozpuszczalnych w wodzie, takich jak kwas octowy, kwas mrówkowy, woda powstająca w reakcji i metanol;

- 0,2-0,3% wagowych substancji łatwo wrzących, takich jak octan metylowy, mrówczan metylowy, aldehyd octowy, formaldehyd, eter dwumetylowy itp.

Odlotowy gaz nośnikowy dla powyższych substancji składa się z:

- azotu powietrza;

- zawartości resztkowego tlenu rzędu 0,5-3% wagowych (przy osiągnięciu granic wybuchowości rzędu 6-8% wagowych);

- ubocznych produktów reakcji, czyli 1-3% wagowych CO 2 oraz 0,3-2,0% wagowych CO.

Z ekonomicznego punktu widzenia wyżej omówione substancje dzieli się na tak zwane produkty wartościowe i na substancje odpadkowe. Te produkty wartościowe odprowadza się w całym procesie.

Substancje odpadkowe muszą być usuwane możliwie bez uszczerbku dla środowiska. Do tych substancji odpadkowych należą m.in. CO i substancje łatwo wrzące: aldehyd octowy, formaldehyd, eter dwumetylowy, oraz kwas octowy i mrówkowy.

W przypadku produktów wartościowych można rozróżniać rozpuszczalne w wodzie, takie jak metanol, oraz nierozpuszczalne w wodzie, takie jak p-X, DMT, p-TE itd.

Odnośnie sposobu-Witten’a-DMT (sposobu Katzaschmann’a) wskazuje się na DE-PS nr 10 41 945, DE-PS nr 12 99 627, DE-OS nr 20 14 012, DE-C3 nr 22 44 662, DE-C3 nr 24 27 875, DE-C2 nr 29 16 197, DE-C2 nr 30 11 858, DE-C2 nr 30 37 045, DE-C2 nr 30 44 617, EP-B1 nr 0 053 241, DE-C1, nr 31 51 383,EP-B1 nrO 156 133,EP-B1 nrO 157 122, DE-C1 nr 34 40 650, WO nr 90/909367 (PCT/EP 90/00230) oraz na Hydrocarbon Processing, listopad 1983, strona 91. O ile w niniejszym opisie wskazuje się na cały proces, to bierze się pod uwagę te publikacje.

Gaz odlotowy z utleniania sposobem Witten’a-DMT schładza się zazwyczaj wielostopniowo, przy czym wysoko- i średniowrzące składniki etapami wykrapla się w możliwie dalekiej mierze. Po przemywaniu zimną wodą ten strumień gazu odlotowego w etapie adsorpcji na węglu aktywnym uwalnia się w możliwie najwyższym stopniu od resztkowych składników organicznych (Ullmann, 4 wydanie 1982, tom 22, strona 529 i następne; DE-Cl nr 34 40 650, DE-Al nr 24 61 092). Podobne oczyszczanie gazu odlotowego za pomocą schłodzenia i kolejno następującego przemywania wodąjest znane z tak zwanego sposobu-AMOCO (Ullmann, 4 wydanie 1982, tom 22, strona 519 i następne) dla odlotowego gazu z utleniania.

Rozpowszechnione jest wykorzystywanie odlotowych gazów, znajdujących się pod ciśnieniem 0,5-1,5 MPa, do eksploatacji zmagazynowanej energii mechanicznej w rozprężarce w celu napędu sprężarki dla sprężenia powietrza dopływającego do aparatu utleniania.

To oczyszczanie gazu odlotowego ma tę wadę, że wykorzystanie energii zawartej w gazie odlotowym jest możliwe tylko w ograniczonej mierze. Wreszcie za pomocą desorpcji z węgla nie jest możliwe usuwanie CO, zawartego w gazie odlotowym. Dalsza niedogodność polega na tym, że etap adsorpcji (urządzenie z węglem aktywnym) można prowadzić tylko periodycznie i że przygotowanie desorbatu-węgla aktywnego jest uciążliwe.

Z opisu GB-A nr 2 097 476 (= opis DE-A1 nr 32 15 437) znany jest sposób wykorzystania energii mechanicznej gazu odpadkowego, w którym ten gaz odpadkowy stosuje się do chłodzenia turbiny gazowej z kolejno następującym wymieszaniem z powietrzem do spalania. Spalanie tego gazu odpadkowego nie jest przy tym ani przewidziane ani możliwe.

W opisie EP-A-0 222 158 omawia się sposób usuwania zanieczyszczeń organicznych z gazu. Korzystnie w pierwszym etapie oczyszczania spręża się oczyszczany gaz odlotowy i przy tym część zanieczyszczeń skrapla i oddziela się, a pozostałe zanieczyszczenia spala się w drugim etapie oczyszczania. Tę, w drugim etapie oczyszczania uzyskaną energię można stosować np.

169 089 do ogrzewania strumienia. Opis ten jednak nie podaje żadnej wskazówki o oczyszczaniu gazu odlotowego z procesu reakcyjnego, prowadzonego pod ciśnieniem.

Opis DE-A-27 59 208 omawia wykorzystanie oparów rozpuszczalnikowych w powietrzu odlotowym do eksploatacji agregatów spalinowych. Można przy tym spalać gaz odlotowy, obciążony rozpuszczalnikami organicznymi. Urządzenia do cieplnego spalania rozpuszczalników można wykorzystać do uzyskiwania ciepła. Możliwe jest też przekształcenie w energię mechaniczną. Również ten opis nie podaje żadnej wzmianki o oczyszczaniu gazu odlotowego z procesu reakcyjnego, prowadzonego pod ciśnieniem.

Celem niniejszego wynalazku jest zatem w możliwie najdalszej mierze wykorzystanie energii (ciśnienie, temperatura, utlenialne produkty) zawartej w gazie odlotowym. Dalszym celem wynalazku jest w nieprzerwanie przeprowadzanych etapach usuwanie w możliwie najwyższym stopniu produktów organicznych, zawartych w gazie odlotowym. Wreszcie kolejnym celem wynalazku jest zminimalizowanie udziału-CO w gazie odlotowym.

Osiąga się ten cel dzięki wynalazkowi w ten sposób, że p-ksylen i metanol, zawarte w oczyszczanym gazie odlotowym, pochodzącym z utleniania powietrzem p-ksylenu, przed spalaniem usuwa się przynajmniej częściowo drogą skraplania i następnej absorpcji estrem lub mieszaniną estrów i następnie przed wlotem do rozprężarki ten strumień gazu odlotowego spala się pod ciśnieniem wobec doprowadzenia tlenu.

Ciśnienie w tym spalaniu odpowiada przy tym - o ile nie jest przewidziane żadne dodatkowe sprężanie - niemal ciśnieniu w procesie utleniania, tzn. na ogół wynosi powyżej 0,4 MPa, a korzystnie 0,5-5 MPa.

W przypadku korzystnego stosowania sposobu według wynalazku do oczyszczania gazu odlotowego z utleniania powietrzem związku p-X wobec odzyskiwania energii korzystnie przed spalaniem dołącza się (częściowe) skraplanie, zwłaszcza w temperaturze 35-60°C, przede wszystkim w temperaturze około 40°C. Po oddzieleniu skroplin można z tego gazu odlotowego usunąć większą część średnio- i wysokowrzących składników gazu odlotowego (p-TE, DMT, BME) oraz p-ksylenu i metanolu. Może to (częściowe) skraplanie następować również w przemywaniu skraplającym.

Pozostały strumień gazu zawiera jako produkty wartościowe przeważnie p-X i metanol. Substancje te korzystnie usuwa się w procesie absorpcji, przy czym absorpcję tę korzystnie realizuje się wielostopniowo. W pierwszym stopniu absorpcji absorbent (rozpuszczalnik) składa się przeważnie z p-TE. Związek p-X z gazu odlotowego rozpuszcza się w tym p-TE prawie bezśladowo i zostaje nim wypłukany. Uwolniony od związku p-X i rozpuszczalnikiem (p-TE) z pierwszego stopnia absorpcji wzbogacony gaz odlotowy płucze się, według korzystnej postaci wykonania wynalazku, w drugim stopniu absorpcji w przeciwprądzie za pomocą dalszego, korzystnie niskowrzącego rozpuszczalnika, składającego się przeważnie z BME i/lub z metanolu. Ochładzający się przy tym, korzystnie do temperatury 20-30°C, gaz odlotowy uwalnia się przede wszystkim od rozpuszczalnika z pierwszego stopnia (p-TE) i zawiera ostatecznie prawie wyłącznie metanol jako produkt wartościowy.

Ten metanol, jeszcze zawarty w gazie odlotowym, absorbuje się korzystnie w dalszym przemywaniu wodą, przy czym temperatura z energetycznych powodów wynosi około 10-20°C, korzystnie około 15°C. Po tym trzecim stopniu absorpcji gaz odlotowy zawiera jeszcze tylko ślady produktów wartościowych.

Dla sposobu według wynalazku szczególnie korzystne jest wybranie jako absorbenta metanolu wzbogaconych dającymi się destylować substancjami odpadkowymi (np. kwasem octowym, kwasem mrówkowym, formaldehydem itp.), poprocesowych ścieków wolnych od substancji wartościowej. Przejmowaną przy tym do strumienia gazu odlotowego, wykazującą postać par, zawartość ścieków można wówczas bardzo korzystnie usunąć drogą kolejno następującego spalania. Nawet jeśli absorpcja metanolu jest niepotrzebna, to bardzo korzystne jest, gdy uprzednio drogą wspomnianego skraplania od wartościowych produktów uwolniony i przy tym równocześnie całkowicie lub częściowo osuszony gaz odlotowy nasyca się uzyskanymi dzięki ciepłu odpadkowemu brzeczkami ściekowymi o zawartości w nich substancji odpadkowych, dających się destylować.

169 089

Zawarte jeszcze, palne składniki, zwłaszcza CO i po części pochodzące z wody płuczącej produkty organiczne, takie jak kwas octowy, kwas mrówkowy oraz absorpcyjne nie usunięte składniki gazu odlotowego stosuje się według wynalazku drogą nieprzerwanego spalania pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa do ogrzewania gazu odlotowego, przy czym energię mechaniczną lub termiczną wykorzystuje się w rozprężarce. Korzystnie do gazu odlotowego przed tym spalaniem doprowadza się dodatkowo tlen (powietrze) i paliwo, by osiągnąć energetycznie sensowny użytek o wysokim stopniu efektywności. Jednak możliwe jest też katalityczne spalanie pod ciśnieniem składników utlenialnych.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku gaz odlotowy po ostatnim stopniu absorpcji najpierw ogrzewa się w przeciwprądzie z gazem odlotowym z utleniania, a następnie nasyca ściekami poprocesowymi, które są obciążone odpadkowymi substancjami organicznymi. Ścieki te można przy tym odparować za pomocą ciepła odpadowego z procesu. Na tej drodze można część ścieków poprocesowych usunąć w szczególnie korzystny sposób pod względem energetycznym.

Za pomocą sposobu według wynalazku nieoczekiwanie łatwo jest możliwe osiąganie całkowitego oczyszczenia gazu odlotowego z procesów utleniania prowadzonych za pomocą gazu tlenonośnego, przy czym tę, w gazie odlotowym zawartą energię (termiczną, materiałową i mechaniczną) można odzyskiwać w daleko idącym stopniu.

Niżej objaśnia się bliżej wynalazek za pomocą przykładu wykonania oraz rysunku. Jako schematy instalacji przedstawia się na: fig. 1 urządzenie do zgodnego z wynalazkiem oczyszczania gazu odlotowego; fig. 2 dołączone następnie urządzenie do odzysku energii; fig. 3 alternatywne urządzenie do oczyszczania gazu odlotowego, podobne do fig. 1.

Strumienie materiałowe 100-242 (w kółkach), podane na fig. 1 i 2, są wyszczególnione w tabeli 1. W tabeli 2 są zbilansowane strumienie energii 200-232 (wyróżnione na tych fig. prostokątnym obramowaniem).

Przykład I. W urządzeniu do wytwarzania kwasu tereftalowego (TPA) ze związku DMT jako produktu pośredniego, odpowiednio do opisu DE-C2 nr 3 044 617, o zdolności wytwórczej 250 ton na rok otrzymuje się z utleniania około 93000 kg/h gazów odlotowych, które odpowiednio do fig. 1 i 2 oczyszcza się w obróbce gazu odlotowego.

Obok odlotowego gazu z utleniania odbiera się przy tym z całego procesu następujące strumienie materiałowe:

frakcja z destylacji surowego estru, zawierająca przeważnie p-TE;

fndccja z obróbki tzw . estni-B , zawierająca przewinie BME;

I^OItroc^^^c^w^a wodni obciążona odpadkowymi produktami organicznymi;

<^ł^oR> 600 kg/h etera dwumetylowego (DME) , który destylacyjnie uzyskuje się z zawierającej metanol, szczytowej frakcji hydrolizy;

okoto 858 kg/h , ΠεΜε. j^<^:^osbik)ści z obróbki pozostałości;

okoto 760 ł^g/ha gazu ze^n^nego.

Strumień 100 gazu odlotowego z utleniania-p-X o temperaturze 158°C, pod ciśnieniem 0,7 MPa i nasycony substancjami według tabeli 1 chłodzi się poprzez wymiennik cieplny 2 do temperatury 120°C pod takim samym ciśnieniem za pomocą wprowadzanego zaworem w przeciwprądzie strumienia 128 gazu odlotowego (fig. 1). Następnie ten ochłodzony strumień 101 gazu odlotowego wraz z przeważnie skroplonymi wysokowrzącymi składnikami substancji obciążnikowych doprowadza się do zasilanego wodą chłodzącą skraplacza 4 w celu dalszego schłodzenia i skroplenia pozostałych wysokowrzących i częściowo średniowrzących składników produktów wartościowych i wody.

Otrzymaną fazę ciekłą 102 odbiera się ze skraplacza 4 w temperaturze 40°C i rozpręża w (nie przedstawionym) separatorze. Wypływającą ze skraplacza 4 mieszaninę 104 gazu odlotowego doprowadza się w temperaturze 40°C i z ładunkiem 1,25% wagowych p-X, 0,16% materiałowy strumień 108, materiałowy strumień 114, materiałowy strumień 184, energetyczny strumień 222, energetyczny strumień 224, energetyczny strumień 226,

169 089 wagowych metanolu i 0,17% wagowych substancji łatwo wrzących do fazy błotnej pierwszego stopnia absorpcji dwustopniowej absorpcyjnej kolumny płuczkowej 3 w celu odzysku p-ksylenu.

Z otrzymywanej z destylacyjnego rozdzielania surowego estru w całym procesie, zawracanej do utleniania frakcji-p-TE odbiera się w temperaturze 140°C (nie przedstawiono) frakcję 108 związku p-TE, pompą podwyższającą ciśnienie 6 doprowadzają do ciśnienia 0,7 MPa, w zasilanej skroplinami chłodnicy 8 schładza do temperatury 100°C i jako rozpuszczalnik 110 wprowadza w przeciwprądzie u szczytu pierwszego stopnia absorpcyjnego dwustopniowej absorpcyjnej kolumny płuczkowej 3 w celu przemycia przepływającego strumienia mieszaniny 104 gazu odlotowego.

U szczytu pierwszego stopnia absorpcyjnego w temperaturze 60°C otrzymywana, zubożona w ksylen i wzbogacona w związek p-TE mieszanina gazu odlotowego przepływa bezpośrednio do fazy błotnej drugiego stopnia absorpcyjnego. W tym drugim stopniu ten strumień gazu odlotowego przemywa i dalej chłodzi się w celu odzysku związku p-TE.

Frakcja-BME 114 pochodzi w całym procesie z destylacyjnego rozdzielania frakcji tzw. estru-B, która głównie składa się z p-TE, BME, TAE oraz metanolu. Tę frakcję estru-B uzyskuje się z frakcji głównie składającej się z p-TE, otrzymywanej u szczytu rektyfikacji estru surowego. Frakcja-BME 114 wykazuje temperaturę 104°C i zostaje za pomocą sprężającej pompy 10 doprowadzona do ciśnienia 0,7 MPa i wprowadzona do napędzanego przetłokową pompą 9 zewnętrznego obiegu chłodzącego drugiego stopnia dwustopniowej absorpcyjnej kolumny płuczkowej 3 i zmieszana z otrzymaną w fazie błotnej tego drugiego stopnia, ciekłą fazą 112 w temperaturze 46°C, przy czym nastawia się temperatura 46,5°C (materiałowy strumień 116). Następnie ten cyrkulujący, przeważnie z BME i z p-TE składający się absorbent schładza się w zasilanej zimną wodą chłodnicy 11 do temperatury 25°C i jako chłodziwo oraz rozpuszczalnik 118 wprowadza się u szczytu drugiego etapu przemywania w przeciwprądzie w celu dalszego schłodzenia i skroplenia wartościowych produktów przepływającego strumienia mieszaniny 104 gazu odlotowego.

Zebrane w fazie błotnej tego drugiego etapu rozpuszczalniki wraz z odzyskanymi produktami wartościowymi, składającymi się głównie z p-TE i częściowo z metanolu i BME, przepływają w małym udziale w wolnym odcieku do pierwszego stopnia absorpcyjnego i zostają wspólnie z otrzymywaną w fazie błotnej, zawierającą p-X frakcją-p-TE 106 odbierane z dwustopniowej kolumny absorpcyjnej 3 w temperaturze 48°C i rozprężone w zasobniku frakcjip-TE z całego procesu, zawracanej do utleniania.

Wyprowadzoną u szczytu dwustopniowej absorpcyjnej kolumny płuczkowej 3 mieszaninę 120 gazu odlotowego o temperaturze 26°C i o ładunku 0,12% wagowych metanolu i 0,14% wagowych substancji łatwo wrzących, doprowadza się do fazy błotnej kolumny absorpcyjnej 13 w celtyodzysku metanolu.

Ściek poprocesowy 184 o temperaturze 40°C, zubożony w metanol, pobiera się i doprowadza do ciśnienia 0,7 MPa za pomocą podwyższającej ciśnienie pompy 15, schładza do temperatury 15°C w chłodnicy zasilanej zimną wodą i jako rozpuszczalnik 126 w celu przemywania wprowadza u szczytu kolumny absorpcyjnej 13 w przeciwprądzie do przepływającego strumienia mieszaniny 120 gazu odlotowego.

Otrzymywaną w fazie błotnej w temperaturze 20°C mieszaninę metanol-woda rozpręża się w separatorze (nie przedstawionym na rysunku).

Uchodzącą u szczytu kolumny absorpcyjnej 13 w temperaturze 15°C i od wartościowych produktów uwolnioną mieszaninę 128 gazu odlotowego o resztkowym ładunku 0,28% wagowych substancji łatwo wrzących ogrzewa się wstępnie do temperatury 131°C (strumień 130) dzięki oddawaniu ciepła w przeciwprądzie przez strumień 100 gazu odlotowego w wymienniku cieplnym 2, po czym wspólnie z potrzebnym dla następczego spalania tlenem powietrza 242 nagrzewa się do temperatury 340°C (strumień materiałowy 230) w dołączonym wymienniku cieplnym 48 (fig. 2) w przeciwprądzie za pomocą wypuszczanego i usuwanego strumienia gazów spalinowych 236. Ten nagrzany gaz odlotowy 230 w komorze spalania wobec doprowadzenia paliwa w postaci otrzymanych pod ciśnieniem, parowych i ciekłych pozostałości, składających się z eteru dwumetylowego (DME) (energetyczny strumień 222) oraz pozostałości - dMt (energetyczny strumień 224) z tego procesu i za pomocą gazu ziemnego (energetyczny

169 089 strumień 226) jako paliwa dodatkowego wypala bądź spala się pod ciśnieniem 0,7 MPa w temperaturze 1000°C z wykorzystaniem ciepła spalania zawartego w strumieniu 130 gazu odlotowego.

Otrzymany przy tym gaz spalinowy 232 chłodzi się do temperatury 650°C (materiałowy strumień 234) w wymienniku cieplnym 52 wskutek ogrzania nośnika ciepła i/lub wytworzenia pary wysokoprężnej, niezbędnych w procesie, i wprowadza do rozprężarki 54 gazów gorących.

W turbinie 54 następuje rozprężenie gazu spalinowego do ciśnienia 0,105 MPa i równocześnie ochłodzenie do temperatury 380°C.

Uwalniającą się przy tym energię mechaniczną przekazuje się bezpośrednio jako energię napędową pracującej na tym samym wale sprężarce powietrznej 56, która wytwarza dla utleniania strumień powietrza 150 o ciśnieniu 0,9 MPa i o temperaturze 115°C oraz dla następczego spalania równocześnie uwolnionej mieszaniny 130 gazu odlotowego dostarcza strumień tlenu powietrza 242 pod ciśnieniem 0,7 MPa w temperaturze 75°C.

Wodę 152, otrzymaną dzięki zasilanej wodą chłodzącą chłodnicy 27 w toku międzyoperacyjnego chłodzenia podczas sprężania powietrza, spuszcza się zaworem.

Rozprężony i ochłodzony gaz spalinowy 236 z rozprężarki 54 gazów gorących chłodzi się do temperatury 165°C w celu wykorzystania ciepła odpadowego w wymienniku cieplnym 48 w przeciwprądzie ze strumieniem gazu 228 przeznaczonym do spalania następczego i wypuszcza do atmosfery.

Jak wynika z tabeli 1 (patrz materiałowy strumień 238), oczyszczony gaz odlotowy praktycznie nie zawiera już żadnych substancji organicznych i CO, toteż może być bez obaw emitowany do atmosfery.

W celu oczyszczenia gazu odlotowego potrzeba według tabeli 2 łącznie 10 kW energii elektrycznej i 18,81 MW z paliw (energetyczne strumienie 202, 206, 208, 212, 222-226). W odwrotnym kierunku wykorzystuje się 11,1 MW na wytwarzanie pary i 8,672 MW na sprężanie powietrza doprowadzanego do aparatu do utleniania (materiałowe strumienie 204,228 i 230). Z bilansu urządzenia według fig. 1 i 2 wynika odzyskanie 980 kW energii netto z gazu odlotowego.

Tradycyjne oczyszczanie gazu za pomocą trójstopniowego skraplania i adsorpcji na węglu aktywnym wymaga, abstrahując od należnych etapów obróbczych, nakładu 1,852 MW energii netto przy poważnie słabszej skuteczności oczyszczania gazu odlotowego. Tym samym sposób według wynalazku umożliwia obok lepszego oczyszczania również zaoszczędzenie około 2,8 MW energii.

P r z y k 1 a d Π. Na fig. 3 przedstawione jest alternatywne oczyszczanie gazu odlotowego, które w dalekiej mierze odpowiada urządzeniu przedstawionemu na fig. 1. Po częściowym skropleniu substancji obciążnikowych w chłodnicy 4 gazowi odlotowemu najpierw w płuczce 3A za pomocą mieszaniny p-TE i BME odbiera się nie rozpuszczony jeszcze związek p-X. W drugiej adsorpcji 3B metanolem 134 wymywa się rozpuszczoną w strumieniu gazu odlotowego substancję BME i związek p-TE. Wreszcie w kolumnie płuczkowej 18 wodą wymywa się metanol rozpuszczony w gazie odlotowym.

Tabela 1.1

Strumień mater. Materiał	Jednostka	100	101	102	104	106	108	110
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ilość	kg/h	93402	93402	24083	69319	6287	5000	5000
Ciśnienie	bar	7	7	7	7	7	1,1	7
Temperatura	°C	158	120	40	40	48	140	100
Entalpia*	kW	10916	8365	638	569	167	362	259
Sub.wys.wrzące DMTDMIDMO	%-wag. %-wag.	Ślady 0,21	Ślady 0,21	Ślady 0,81		11,93	15,00	15,00
MMT TPA TAE	%o-wag. %e-wag. %c-wag.	0,02 Ślady 0,03	0,02 Ślady 0,03	0,08 Ślady 0,12		3,18	4,00	4,00

169 089 ciąg dalszy tabeli 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
p-TE	%-wag.	3,67	3,67	14,22	Ślady	58,56	73,60	73,60
p-TA	%-wag.	0,21	0,21	0,81	Ślady	0,32	0,40	0,40
BME	%-wag.	2,10	2,10	8,12	6,99	7,00	7,00
Ksyleny	%-wag.	12,35	12,35	44,34	1,25	13,72
Octan metylu	%-wag.	0,11	0,11	0,25	0,06	0,15
Mrówczan metylu	%-wag.	0,05	0,05	0,08	0,04	0,02
Kwas octowy	%-wag.	0,42	0,42	1,59	0,01	0,15
DME	%-wag.
Kwas mrówkowy	%-wag.	0,21	0,21	0,78	0,01	0,09
Acetaldehyd	%-wag.	0,05	0,05	0,06	0,04	Ślady
Metanol	%-wag.	0,65	0,65	2,06	0,16	0,50
Dwutlenek węgla	%-wag.	1,50	1,50		2,02
Tlen	%-wag.	2,32	2,32		3,13
Tlenek węgla	%-wag.	0,41	0,41		0,55
Azot	%-wag.	68,48	68,48		92,27
Woda	%-wag.	7,20	7,20	26,67	0,45	4,38
NOx jako NO2	%-wag.

Uwaga: Ślady równe <0,01 %-wag. Temperatura odniesienia: 0°C.

Tabela 1.2

Strumień mater. Substancja	Jednostka	112	114	116	118	120	122	126
Ilość	kg/h	76833	100	76933	76933	68132	9392	9500
Ciśnienie	bar	7	1,1	7	7	7	7	7
Temperatura	°C	46	104	46,5	25	26	20	15
Entalpia*		2041	6	2290	1758	540	205	162
Sub.wys.wrzące	%-wag.
DMT DMIDMO	%-wag.	0,32		0,32	0,32
MMT	%-wag.
TPA	%-wag.
TAE	%-wag.	0,26		0,26	0,26
p-TE	%-wag.	37,83		37,78	37,78	Ślady
p-TA	%-wag.	0,01		0,01	0,01
BME	%-wag.	57,90	98,00	57,95	57,95	0,02
Ksyleny	%-wag.	0,11		0,11	0,11	Ślady		Ślady
Octan metylu	%-wag.	0,25		0,25	0,25	0,05
Mrówczan metylu	%-wag.	0,07		0,07	0,07	0,04
Kwas octowy	%-wag.	0,01		0,01	0,01	Ślady	1,55	2,22
DME	%-wag.
Kwas mrówkowy	%-wag.	0,08		0,08	0,08	Ślady	0,78	1,10
Acetaldehyd	%-wag.	0,05		0,05	0,05	0,05
Metanol	%-wag.	0,83	2,00	0,83	0,83	0,11	0,86	0,05
Dwutlenek węgla	%-wag.					2,05
Tlen	%-wag.					3,18
Tlenek węgla	%-wag.					0,56
Azot	%-wag.					93,88
Woda	%-wag.	2,28		2,28	2,28	0,05	96,81	96,62
NOx jako NO2	%-wag.

Uwaga: Ślady równe <0,01%-wag.

169 089

Temperatura odniesienia: 0°C.

Tabela 1.3

Strumień mater. Substancja	Jednostka	128	130	150	152	184	228	230
Ilość	kg/h	68240	68240	83535	443	9500	95150	95150
Ciśnienie	bar	7	7	9	1,1	1,1	7	7
Temperatura	°C	15	131	115	25	40	123	340
Entalpia*	kW	497	2761	2750	13	440	3329	9750
Sub.wys.wrzące	%-wag.
DMTDMIDMO	%-wag.
MMT	%-wag.
TPA	%-wag.
TAE	%-wag.
p-TE	%-wag.	Ślady	Ślady				Ślady	Ślady
p-TA	%-wag.
BME	%-wag.	0,02	0,02				0,01	0,01
Ksyleny	%-wag.	Ślady	Ślady			Ślady	Ślady	Ślady
Octan metylu	%-wag.	0,05	0,05				0,04	0,04
Mrówczan metylu	%-wag.	0,03	0,03				0,03	0,03
Kwas octowy	%-wag.	0,10	0,10			2,22	0,07	0,07
DME	%-wag.
Kwas mrówkowy	%-wag.	0,05	0,05			1,10	0,03	0,03
Acetaldehyd	%-wag.	0,05	0,05				0,03	0,03
Metanol	%-wag.	Ślady	Ślady			0,05	Ślady	Ślady
Dwutlenek węgla	%-wag.	2,05	2,05				1,47	1,47
Tlen	%-wag.	3,17	3,17	23,13			8,79	8,79
Tlenek węgla	%-wag.	0,56	0,56				0,40	0,40
Azot	%-wag.	93,73	93,73	76,57			88,80	88,80
Woda	%-wag.	0,17	0,17	0,30	100,00	96,62	0,32	0,32
NOx jako NO2	%-wag.

Uwaga: Ślady równe <0,01%-wag. Temperatura odniesienia: 0°C.

Tabela 1.4.

Strumień mater. Substancja	Jednostka	232	234	236	238	240	242
1	2	3	4	5	6	7	8
Ilość	kg/h	97368	97368	97368	97368	110888	26910
Ciśnienie	bar	7	7	1,05	1,05	1,1	7
Temperatura	°C	1000	650	380	165	15	75
Entalpia*	kW	30675	19650	10978	4517	787	568
Sub.wys.wrzące DMT DMI DMO MMT TPA TAE p-TE p-TA	%-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag.

169 089 ciąg dalszy tabeli 1.4

1	2	3	4	5	6	7	8
BME Ksyleny Octan metylu Mrówczan metylu Kwas octowy DME Kwas mrówkowy Acetaldehyd Metanol Dwutlenek węgla	%-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag. %-wag.	8,09	8,09	8,09	8,09
Tlen Tlenek węgla	%-wag. %-wag.	2,51	2,51	2,51	2,51	23,04	23,04
Azot	%-wag.	86,77	86,77	86,77	86,77	76,27	76,56
Woda NOx jako NO2	%-wag. %-wag.	2,63 Ślady	2,63 Ślady	2,63 Ślady	2,63 Ślady	0,69	0,40

Uwaga: Ślady równe < 0,10%-wag. Temperatura odniesienia: 0°C.

Tabela 2

Strumień energetyczny	Zastosowanie	Wsad i rozdział energetyczny [kW]
Para	Paliwo	Energia elektryczna	Ciepło odpadowe
200	Skraplacz 4				7158
202	Pompa 6			2
204	Chłodnica 8	-103
206	Pompa 9			3
208	Pompa 10			1
210	Chłodnica 11				289
212	Pompa 15			4
214	Chłodnica 17				278
221	Międzyoperacyjna chłodnica 27				6128
222	Ciepło spalania DME		4940
224	Ciepło spalania pozostałości - DMT		8150
226	Ciepło spalania gazu ziemnego		5720
228	Wymiennik c.52	-11025
230	Turbina gorących gazów 54			-8672
232	Sprężarka powietrza 56			8672

Temperatura odniesienia: 0°C.

Skrótowce

DME - eter dwumetylowy DMI - izoftalan dwumetylowy DMO - ortoftalan dwumetylowy DMT - tereftalan dwumetylowy MMT - tereftalan jednometylowy p-TA - kwas p-toluilowy p-TE - p-toluilan metylowy (pT-ester) p-X - p-ksylen

169 089

TPA - kwas tereftalowy

TAE - metylowy ester aldehydokwasu tereftalowego BME - benzoesan metylowy.

Substancjami wysokowrzącymi są bliżej nie oznaczone substancje organiczne o wyższej temperaturze wrzenia niż wyżej podane substancje.

Fig. 2

169 089

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania ubogiego w tlen gazu odlotowego, obciążonego substancjami alifatycznymi i/lub aromatycznymi, pochodzącego z prowadzonego pod ciśnieniem procesu reakcji i w szczególności z przeprowadzonego tlenonośnym gazem procesu utleniania, wobec przynajmniej częściowego odzyskania energii zawartej w tym gazie odlotowym, w przypadku którego to sposobu strumień gazu odlotowego, znajdujący się pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa, rozpręża się z rozprężarce w celu wytworzenia energii mechanicznej lub elektrycznej, znamienny tym, że p-ksylen i metanol, zawarte w oczyszczanym gazie odlotowym, pochodzącym z utleniania powietrzem p-ksylenu, przed spalaniem usuwa się przynajmniej częściowo drogą skraplania i następnej absorpcji estrem lub mieszaniną estrów i następnie przed wlotem do rozprężarki ten strumień gazu odlotowego spala się pod ciśnieniem wobec doprowadzenia tlenu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ester stosuje się p-toluilan metylowy (p-TE) albo mieszaninę p-TE i benzoesanu metylowego (BME).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w absorpcji stosuje się ester/mieszaninę estrów, pochodzące z etapu postępowania dołączonego po procesie reakcji.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że gaz odlotowy przed spalaniem, po ochłodzeniu i po częściowym skropleniu rozpuszczonych w nim substancji organicznych, oczyszcza się w pierwszym etapie absorpcji za pomocą p-TE lub za pomocą mieszaniny TE/BME, w drugim etapie absorpcji oczyszcza się za pomocą BME lub metanolu, a w trzecim etapie absorpcji oczyszcza się za pomocą wody.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako wodę płuczącą w tym ostatnim etapie absorpcji stosuje się ścieki obciążone odpadkowymi produktami organicznymi.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że strumień gazu odlotowego, ewentualnie po międzyoperacyjnym ogrzaniu, nasyca się ściekami poprocesowymi, zawierającymi łatwo wrzące, odpadkowe produkty organiczne.