RU2438763C2 - Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom - Google Patents
Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438763C2 RU2438763C2 RU2009132409/05A RU2009132409A RU2438763C2 RU 2438763 C2 RU2438763 C2 RU 2438763C2 RU 2009132409/05 A RU2009132409/05 A RU 2009132409/05A RU 2009132409 A RU2009132409 A RU 2009132409A RU 2438763 C2 RU2438763 C2 RU 2438763C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- exhaust gas
- temperature
- acetic acid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 196
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 157
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 31
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical compound BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 15
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 47
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N bromomethane Chemical compound BrC GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 229940102396 methyl bromide Drugs 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- -1 for example Natural products 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1487—Removing organic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к способу и системе обработки отработанного газа реакции окисления, образующегося в больших количествах при промышленном производстве ароматической дикарбоновой кислоты, извлечения из него ценных компонентов и извлечения энергии отработанного газа. Более конкретно, настоящее изобретение относится к применяемой в такой системе технологии обработки отработанного газа для утилизации (рекуперации) энергии давления газа в качестве электроэнергии после удаления и извлечения компонентов, содержащихся в отработанном газе, образующемся при производстве дикарбоновой кислоты. Кроме того, настоящее изобретение также относится к способу энергосбережения, позволяющему использовать отходящий отработанный газ низкого давления.The invention relates to a method and system for processing exhaust gas of an oxidation reaction generated in large quantities in the industrial production of aromatic dicarboxylic acid, extracting valuable components from it and extracting the energy of the exhaust gas. More specifically, the present invention relates to a flue gas treatment technology used in such a system for utilizing (recovering) gas pressure energy as electric power after removing and extracting components contained in the flue gas generated from the production of dicarboxylic acid. In addition, the present invention also relates to an energy saving method allowing the use of low pressure off-gas exhaust gas.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Наличие действующих крупномасштабных промышленных установок свидетельствует о расширении и все большем разнообразии областей применения ароматической дикарбоновой кислоты, получаемой способом жидкофазного окисления ароматического диалкилового углеводорода, например параксилола, взятого в качестве исходного вещества, при использовании растворителя - уксусной кислоты - и в присутствии катализатора, содержащего кобальт, марганец или бром, газообразным молекулярным кислородом высокого давления.The presence of existing large-scale industrial plants indicates the expansion and an increasing variety of applications for aromatic dicarboxylic acid obtained by the liquid-phase oxidation of aromatic dialkyl hydrocarbon, for example, paraxylene, taken as a starting material, using a solvent - acetic acid - and in the presence of a catalyst containing cobalt, manganese or bromine, high pressure gaseous molecular oxygen.
В данном способе производства отработанный газ реакции окисления с более низким содержанием кислорода выходит из реактора для окисления вместе с парами уксусной кислоты и водой, содержащейся в растворителе, полученными в процессе окисления, для отвода тепла реакции окисления, образующегося в больших количествах. Поэтому после охлаждения содержащего пары газа в теплообменнике имеют место отвод тепла, конденсация соответствующих конденсирующихся компонентов и отделение конденсата, а отработанный газ реакции окисления выходит из реакционной системы. При таком окислении, когда отработанный газ охлаждают с отводом тепла в теплообменнике, образуется водяной пар (давлением примерно 5 кг/см2 изб.). Сконденсировавшийся и отделенный конденсат направляют обратно в реактор для окисления при поддержании температуры и объема растворителя в реакторе для окисления.In this production method, a lower oxygen oxidation reaction exhaust gas exits the oxidation reactor together with the acetic acid vapors and water contained in the solvent obtained in the oxidation process to remove heat from the oxidation reaction generated in large quantities. Therefore, after cooling the gas containing vapor in the heat exchanger, heat is removed, condensation of the corresponding condensing components and condensate are separated, and the exhaust gas from the oxidation reaction leaves the reaction system. When such oxidation when the exhaust gas is cooled with heat exchanger, water vapor is formed (a pressure of about 5 kg / cm2-G.). The condensed and separated condensate is sent back to the oxidation reactor while maintaining the temperature and volume of the solvent in the oxidation reactor.
Поскольку отходящий от реактора отработанный газ реакции окисления содержит насыщенный водяной пар в количестве, сопоставимом с количеством конденсата уксусной кислоты, воды и прочих компонентов, при температуре отделения конденсата (примерно 50°С), отработанный газ реакции окисления удаляют с данной производственной установки после того, как содержащиеся в нем органические компоненты, например уксусная кислота, будут подвергнуты промышленному извлечению посредством пропуска отработанного газа реакции окисления через абсорбционную колонну высокого давления для его мокрой очистки и абсорбции при использовании воды (см. публикацию 1 прошедшей экспертизу японской заявки No. S39-8814).Since the oxidation reaction exhaust gas from the reactor contains saturated water vapor in an amount comparable to the amount of condensate of acetic acid, water and other components, at a condensate separation temperature (approximately 50 ° C), the oxidation reaction exhaust gas is removed from this production unit after how the organic components contained in it, for example acetic acid, will be subjected to industrial recovery by passing the exhaust gas through an oxidation reaction through absorption high pressure column for wet cleaning and absorption using water (see
Ввиду все более возрастающей необходимости решения экологических проблем и проблем, связанных с энергосбережением, предлагались различные способы обработки отработанного газа реакции окисления и извлечения отдельных компонентов, содержащихся в таком газе.In view of the growing need to solve environmental problems and problems associated with energy conservation, various methods have been proposed for treating the exhaust gas from an oxidation reaction and extracting the individual components contained in such a gas.
Прежде всего, в публикации 2 выложенной японской заявки No. H02-32040 и в публикации 3 выложенной японской заявки No. H04-74153 было предложено удаление органических веществ, содержащихся в отработанном газе, способом адсорбции для решения проблемы десорбции и последующего извлечения. Однако было установлено, что такие решения имели проблемы, связанные с наличием влаги как компонента отработанного газа, оказывающей отрицательное влияние на протекание адсорбции и затрудняющей десорбцию компонента после адсорбции.First of all, in
Далее, согласно раскрытию изобретения, приведенному в публикации 4 выложенной японской заявки No. H08-268953, был также предложен способ с применением катализатора для отработанного газа, окисляющего отработанный газ, в результате чего содержащиеся в газе компоненты становились безвредными.Further, according to the disclosure of the invention given in publication 4 of Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-268953, a process using a catalyst for an exhaust gas oxidizing the exhaust gas has also been proposed, as a result of which the components contained in the gas become harmless.
Кроме того, поскольку при сбросе отработанного газа такой газ находится, по существу, под давлением реакции окисления, был также предложен способ извлечения энергии отходящего газа с ее преобразованием в электроэнергию путем направления отработанного газа в турбину со ступенями давления и извлечением энергии газа после повышения температуры отработанного газа способом каталитического окисления (сжигание при температуре 300°С и выше) в присутствии катализатора при избыточном давлении или непосредственным сжиганием (при температуре 800°С и выше) без катализатора (см. публикацию 5 выложенной японской заявки No. S55-99517, публикацию 6 выложенной японской заявки No. S56-72221 и публикацию 7 выложенной японской заявки No. H08-155265.In addition, since when the exhaust gas is discharged, such a gas is substantially under the pressure of the oxidation reaction, a method has also been proposed for extracting the energy of the exhaust gas and converting it into electricity by directing the exhaust gas to a turbine with pressure steps and extracting the gas energy after increasing the temperature of the exhaust gas gas by catalytic oxidation (combustion at a temperature of 300 ° C and above) in the presence of a catalyst at overpressure or direct combustion (at a temperature of 800 ° C and above) without catalyst (see
Однако поскольку, согласно указанным выше способам, в отработанном газе содержится бромистый метил, являющийся одним из побочных продуктов реакции окисления, был предложен способ направления газа, после этапа сжигания, в турбину со ступенями давления после удаления из него вызывающих коррозию компонентов пропуском через абсорбционную колонну, в которой используется водный раствор, как описано в публикации 8 выложенной японской заявки No. 2000-189753, качестве меры борьбы с коррозией при направлении газа после этапа сжигания в турбину со ступенями давления (расширительную машину), т.к. при сжигании бромистый метил может преобразоваться в коррозионное бромистое соединение (Br2 или HBr). В публикации 9 выложенной японской заявки No. 2001-515576 и публикации 10 не прошедшей экспертизу японской заявки No. 2001-525576 также был предложен способ извлечения энергии при таких условиях работы, когда температура и давление при прохождении газа через турбину не достигают точки росы или ниже точки росы (т.е. конденсат не образуется).However, since, according to the above methods, methyl bromide, which is one of the by-products of the oxidation reaction, is contained in the exhaust gas, a method has been proposed for directing the gas, after the combustion step, to the turbine with pressure steps after removing the corrosive components from it by passing through the absorption column, in which an aqueous solution is used, as described in
Как описано выше, для способа удаления и извлечения компонентов, содержащихся в отработанном газе реакции окисления, образующемся в системе получения ароматической дикарбоновой кислоты, характерна проблема, связанная с адсорбцией и десорбцией, и для усовершенствования данного способа требуется специальный адсорбент и метод адсорбции, кроме того, для преобразования энергии давления газа в электроэнергию также требуется оборудование для сжигания при высоком давлении и оборудование для повышения температуры как мера борьбы с коррозией. К соответствующему уровню техники относятся:As described above, the method for removing and removing the components contained in the oxidation reaction exhaust gas generated in the aromatic dicarboxylic acid production system is characterized by a problem associated with adsorption and desorption, and to improve this method, a special adsorbent and an adsorption method are required, in addition, Converting gas pressure energy into electricity also requires high pressure combustion equipment and equipment to raise temperature as a measure to combat corrosion . The relevant prior art include:
публикация 1 прошедшей экспертизу японской заявки No. 839-8818;
публикация 2 выложенной японской заявки No. H02-32040;
публикация 3 выложенной японской заявки No. H04-74153;publication of 3 laid out Japanese application No. H04-74153;
публикация 4 выложенной японской заявки No. H08-268953;publication of 4 laid out Japanese application No. H08-268953;
публикация 5 выложенной японской заявки No. S55-99517;publication of 5 laid out Japanese application No. S55-99517;
публикация 6 выложенной японской заявки No. S56-72221;
публикация 7 выложенной японской заявки No. H08-155265;
публикация 8 выложенной японской заявки No. S60-219421;
публикация 9 выложенной японской заявки No. 2000-189753;
публикация 10 выложенной японской заявки No. 201-525576;Japanese Publication No. 10 201-525576;
публикация 11 выложенной японской заявки No. S53-84933;Publication 11 of Japanese Laid-Open Application No. S53-84933;
публикация 12 выложенной японской заявки No. S54-100310.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Проблемы, решаемые в изобретенииProblems to be Solved in the Invention
Отработанный газ реакции окисления высокого давления, отходящий с установки получения ароматической дикарбоновой кислоты, как правило, имеет состав, приведенный в таблице 1, и считается, что к содержащимся в нем органическим компонентам относятся уксусная кислота, метилацетат, бензол, толуол, параксилол и бромистый метил.The waste gas of the high pressure oxidation reaction, leaving the aromatic dicarboxylic acid production unit, usually has the composition shown in Table 1, and it is believed that the organic components contained in it include acetic acid, methyl acetate, benzene, toluene, paraxylene and methyl bromide .
Следовательно, чтобы направить отработанный газ для извлечения энергии в турбину со ступенями давления в таком виде, в каком он есть, необходим какой-либо нагрев, поскольку температура газа в турбине снижается.Therefore, in order to direct the exhaust gas to extract energy into the turbine with pressure steps in the form in which it is, some kind of heating is necessary, since the temperature of the gas in the turbine decreases.
Причина заключается в том, что конденсат, который образуется при перепаде температур вследствие адиабатического расширения в турбине из воды и органических компонентов, содержащихся в отработанном газе, препятствует вращению турбины.The reason is that the condensate that forms when the temperature changes due to adiabatic expansion in the turbine from water and organic components contained in the exhaust gas prevents the rotation of the turbine.
Изобретателями был рассмотрен способ извлечения энергии давления газа в относительно низких температурных пределах, когда отработанный газ подвергали нагреву до температуры 140°С и выше при помощи водяного пара (давлением примерно 5 кг/см2 изб.), вырабатываемого в реакторе для окисления в качестве источника нагрева и используемого для нагрева и восстановления содержащихся в газе компонентов, до тех пор, пока не появлялась конденсация, даже в условиях снижения температуры отработанного газа в турбине.The inventors has been considered a method for recovering gas pressure energy in relatively low temperature range when the exhaust gas is subjected to heating to a temperature of 140 ° C or higher using steam (a pressure of about 5 kg / cm2-G.) Generated in the oxidation reactor as a source of heating and used to heat and restore the components contained in the gas, until condensation appears, even when the temperature of the exhaust gas in the turbine decreases.
Соответственно, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать эффективную систему обработки отработанного газа, оборудование которой должно быть интегрировано в установку получения дикарбоновой кислоты, для 1) анализа содержащихся в отработанном газе компонентов и их разделительных свойств; изучения процесса разделения и извлечения компонентов для снижения концентрации таких компонентов и разработки системы, интегрированной в протекающий на производственной установке процесс регенерации (извлечения) растворителя; 2) извлечения энергии давления обработанного газа в качестве электроэнергии, не требующего какого-либо оборудования для повышения температуры или мер борьбы с коррозией, и без образования конденсации в относительно низких температурных пределах и 3) возможности использования отработанного газа низкого давления (примерно 0,1 кг/см2 изб.) после извлечения энергии для осушки, смешения и транспортировки порошкообразной ароматической дикарбоновой кислоты.Accordingly, the present invention was based on the task of developing an effective exhaust gas treatment system, the equipment of which should be integrated into a dicarboxylic acid production unit, for 1) analysis of the components contained in the exhaust gas and their separation properties; studying the process of separation and extraction of components to reduce the concentration of such components and developing a system integrated into the process of solvent regeneration (extraction) taking place at the production plant; 2) extracting the pressure energy of the treated gas as electricity, which does not require any equipment to increase the temperature or anti-corrosion measures, and without the formation of condensation in relatively low temperature ranges; and 3) the possibility of using low pressure exhaust gas (about 0.1 kg / cm 2 g.) after energy extraction for drying, mixing and transportation of powdered aromatic dicarboxylic acid.
Решение существующих проблемSolving existing problems
Поскольку в отработанном газе реакции окисления, отходящем с производственной установки ароматической дикарбоновой кислоты, концентрация влаги больше или равна концентрации органических веществ, содержащихся в компонентах газа, как показано в таблице, возникает проблема, связанная с тем, что содержащаяся вода снижает адсорбционную способность при адсорбции органических компонентов, а также проблема, связанная со сложностью десорбции ранее адсорбированных компонентов.Since in the exhaust gas of the oxidation reaction, leaving the aromatic dicarboxylic acid production plant, the moisture concentration is greater than or equal to the concentration of organic substances contained in the gas components, as shown in the table, a problem arises because the water contained reduces the adsorption capacity for adsorption of organic components, as well as the problem associated with the difficulty of desorption of previously adsorbed components.
Соответственно, для решения таких проблем изобретателями предложен способ, облегчающий удаление и извлечение органических компонентов и позволяющий избежать образования конденсации в турбине со ступенями давления за счет удаления и снижения концентрации содержащихся в газе органических компонентов методом адсорбции растворителем и за счет удаления и уменьшения содержания влаги, используя при этом способ адсорбции, хорошо известный из предшествующего уровня техники.Accordingly, to solve such problems, the inventors have proposed a method that facilitates the removal and extraction of organic components and avoids the formation of condensation in the turbine with pressure steps by removing and reducing the concentration of organic components contained in the gas by solvent adsorption and by removing and reducing the moisture content using wherein the adsorption method is well known in the art.
Следовательно, что касается извлечения энергии, то сухой газ для извлечения энергии может быть легко получен без необходимости в оборудовании для сжигания, используемом для повышения температуры отработанного газа, как в традиционном способе, и изобретатели нашли способ, позволяющий рассматривать жидкость, полученную на этапах разделения и извлечения за счет соответствующей обработки, как единый процесс с процессом регенерации растворителя, протекающим на производственной установке.Therefore, with regard to energy recovery, dry gas for energy recovery can be easily obtained without the need for combustion equipment used to increase the temperature of the exhaust gas, as in the traditional method, and the inventors have found a method that allows you to consider the liquid obtained in the separation stages and extraction due to appropriate processing, as a single process with the process of regeneration of the solvent proceeding at the production plant.
Был найден способ извлечения энергии, при котором температура газа низкого давления, отходящего от турбины, не опускалась до экстремально низкого значения, при использовании двухступенчатых турбин, только за счет нагрева полученного сухого отработанного газа высокого давления до относительно низкого температурного предела (от 140 до 150°С и ниже) водяным паром, вырабатываемым реактором для окисления, как было описано выше, в качестве источника нагрева, когда полученный сухой отработанный газ высокого давления направлялся в турбину со ступенями давления для извлечения энергии. Они установили, что отработанный газ низкого давления после извлечения энергии может быть использован как конечный продукт в качестве инертного газа для осушки, транспортировки и смешения произведенной порошкообразной дикарбоновой кислоты в таком виде, в котором он находится.A method of energy extraction was found in which the temperature of the low-pressure gas leaving the turbine did not drop to an extremely low value when using two-stage turbines, only by heating the resulting dry high-pressure exhaust gas to a relatively low temperature limit (from 140 to 150 ° C and below) with steam generated by the oxidation reactor, as described above, as a heating source, when the resulting dry high pressure exhaust gas was sent to the turbine with enyami pressure for energy recovery. They found that low-pressure exhaust gas after energy extraction can be used as a final product as an inert gas for drying, transporting and mixing the produced powdered dicarboxylic acid in the form in which it is located.
Отработанный газ реакции окисления, отходящий с производственной установки ароматической дикарбоновой кислоты, представляет собой газ, прошедший мокрую очистку в абсорбционной колонне высокого давления водой, как описано выше, и цель снижения в газе концентрации уксусной кислоты, содержащейся в качестве растворителя, достигнута. Однако фактическая ситуация заключается в том, что в газе остаются и другие содержащиеся органические вещества (метилацетат, параксилол и пр.), которые в большинстве случаев сбрасываются вместе с газом без снижения их концентрации. В абсорбционной колонне влажный водяной пар содержится в количестве, соразмерном количеству абсорбированной воды, и выходит из колонны в виде конденсата при главной причине образования конденсата - при снижении температуры (сравнительные примеры 1, 2).The oxidation reaction off-gas from the aromatic dicarboxylic acid production plant is a gas that has been wet cleaned in a high pressure absorption column with water, as described above, and the goal of reducing the concentration of acetic acid contained in the gas in the gas has been achieved. However, the actual situation is that other organic substances (methyl acetate, paraxylene, etc.) remain in the gas, which in most cases are discharged with the gas without reducing their concentration. Wet water vapor is contained in the absorption column in an amount commensurate with the amount of water absorbed, and leaves the column in the form of condensate for the main reason for the formation of condensate - with decreasing temperature (comparative examples 1, 2).
Соответственно, изобретатели установили, что содержание органических веществ в отработанном газе высокого давления может быть значительно уменьшено за счет установки абсорбционной колонны высокого давления с использованием уксусной кислоты до абсорбции отработанного газа реакции окисления в абсорбционной колонне высокого давления с использованием воды и мокрой очистки отработанного газа в уже установленной абсорбционной колонне водой после того, как такие органические компоненты, как метилацетат, содержащиеся в отработанном газе, были абсорбированы уксусной кислотой с уменьшением их концентрации (однако при этом концентрация уксусной кислоты повышается). Они также установили, что концентрация содержащихся в газе органических компонентов может быть далее снижена при снижении температуры абсорбции уксусной кислотой.Accordingly, the inventors have found that the organic matter content in the high pressure exhaust gas can be significantly reduced by installing a high pressure absorption column using acetic acid prior to absorption of the oxidation reaction exhaust gas in the high pressure absorption column using water and wet cleaning the exhaust gas in installed absorption column with water after organic components such as methyl acetate contained in the exhaust gas , were absorbed by acetic acid with a decrease in their concentration (however, the concentration of acetic acid increases). They also found that the concentration of organic components contained in the gas can be further reduced by lowering the absorption temperature of acetic acid.
То есть было установлено, что несмотря на практически одинаковое содержание влаги, в результате мокрой очистки в абсорбционных колоннах высокого давления уксусной кислотой и водой, был получен отработанный газ высокого давления со значительно более низким содержанием органических компонентов, примерно до 1/3 и ниже, по сравнению с компонентами, содержащимися в отработанном газе реакции окисления на выходе с производственной установки, согласно способу из предшествующего уровня техники.That is, it was found that despite the almost identical moisture content, as a result of wet cleaning in high-pressure absorption columns with acetic acid and water, high-pressure exhaust gas was obtained with a significantly lower content of organic components, up to about 1/3 and lower, compared with the components contained in the exhaust gas of the oxidation reaction at the outlet of the production plant, according to the method of the prior art.
Кроме этого, изобретатели также нашли способ выполнения основной дегидратации, заключающийся в пропуске отработанного газа, содержащего влагу, через адсорбционную колонну высокого давления при использовании хорошо известного адсорбента (силикатный гель, активированный оксид алюминия и пр.) и получении сухого газа с точкой росы -30°С и ниже (при атмосферном давлении). Осушенный газ реакции окисления высокого давления поступает в турбину со ступенями давления, подвергается адиабатическому расширению до давления турбины, и полученное давление газа используют для преобразования в электроэнергию.In addition, the inventors also found a way to perform basic dehydration, which consists in passing the exhaust gas containing moisture through a high-pressure adsorption column using a well-known adsorbent (silica gel, activated alumina, etc.) and obtaining dry gas with a dew point of -30 ° C and below (at atmospheric pressure). The dried gas of the high pressure oxidation reaction enters the turbine with pressure steps, undergoes adiabatic expansion to the turbine pressure, and the resulting gas pressure is used to convert to electricity.
После извлечения жидкой фазы из абсорбционной колонны высокого давления и перевода абсорбционной колонны высокого давления в режим регенерации растворителя на установке получения дикарбоновой кислоты, становится возможным извлечение органических компонентов, и эти органические компоненты могут быть использованы на одном из этапов производственного процесса (уксусную кислоту используют в качестве растворителя, метилацетат используют для восполнения потерь уксусной кислоты (публикация 11 выложенной японской заявки No. S53-84933), публикация 12 выложенной японской заявки No. S54-100310) и параксилол используют в качестве продукта, воду из процесса регенерации растворителя сбрасывают).After extracting the liquid phase from the high-pressure absorption column and transferring the high-pressure absorption column to the solvent regeneration mode at the dicarboxylic acid production unit, it becomes possible to extract organic components, and these organic components can be used at one of the stages of the production process (acetic acid is used as solvent, methyl acetate is used to make up for the loss of acetic acid (Publication 11 of Japanese Patent Application Laid-Open No. S53-84933),
В настоящее время, с учетом экономики производства, условия протекания реакции в реакторе для окисления при промышленном производстве ароматической дикарбоновой кислоты были ограничены температурными пределами от 185 до 205°С. Поэтому хотя давление отработанного газа реакции окисления незначительно варьируется в зависимости от веществ и содержания воды в растворителе, оно ограничивается пределами от 12,5 до 16,5 кг/см2 (изб.), и давление газа при его направлении в турбину поддерживается в пределах от 12 до 16 кг/см2 (изб.)Currently, taking into account the economics of production, the reaction conditions in the oxidation reactor in the industrial production of aromatic dicarboxylic acid have been limited by temperature limits from 185 to 205 ° C. Therefore, although the pressure of the exhaust gas of the oxidation reaction varies slightly depending on the substances and the water content in the solvent, it is limited to 12.5 to 16.5 kg / cm 2 (g), and the gas pressure when it is directed to the turbine is maintained within 12 to 16 kg / cm 2 (g.)
Соответственно, когда газ нагревают водяным паром, аналогичным пару (с давлением приблизительно 5 кг/см2 (изб.), при 158°С), вырабатываемому в реакторе для окисления, условия на входе в турбину со ступенями давления могут быть от 12 до 16 кг/см2 (изб.) и от 140 до 150°С.Accordingly, when the gas is heated with water vapor similar to steam (with a pressure of approximately 5 kg / cm 2 (g) at 158 ° C.) generated in the oxidation reactor, the conditions at the turbine inlet with pressure steps can be from 12 to 16 kg / cm 2 (g.) and from 140 to 150 ° C.
Если отработанный газ при указанных условиях направить в одноступенчатую турбину с получением газа низкого давления (давлением приблизительно 0,1 кг/см2 изб.) непосредственно в этой одноступенчатой турбине, то от этой турбины будет отходить газ с температурой от -85 до -70°С, при этом будет необходим жесткий контроль точки росы и для использования такого газа снова потребуется его нагрев.If the exhaust gas under these conditions is directed to a single-stage turbine with the production of low-pressure gas (pressure of approximately 0.1 kg / cm 2 g.) Directly in this single-stage turbine, then gas will go from this turbine with a temperature of from -85 to -70 ° C, in this case, strict control of the dew point will be necessary and for the use of such a gas it will again require heating.
Изобретатели установили, что газ низкого давления (давлением приблизительно 0,1 кг/см2 изб.), отходящий от турбины, может быть получен без снижения его температуры до экстремально низких значений способом извлечения энергии газа при использовании двухступенчатых турбин посредством установки указанных двухступенчатых турбин, повторного нагрева газа, выходящего из турбины первой ступени до температуры 140-150°С водяным паром, и его направления в турбину второй ступени. Давление (промежуточное давление) газа на выходе из турбины первой ступени и соответствующая температура указаны на диаграммах фиг.2 и фиг.3; результаты аналогичных расчетов по параметрам газа на выходе из турбины второй ступени представлены на фиг, 4.The inventors have found that a low-pressure gas (pressure of about 0.1 kg / cm 2 g.), Leaving the turbine, can be obtained without lowering its temperature to extremely low values by the method of extracting gas energy using two-stage turbines by installing these two-stage turbines, re-heating the gas leaving the turbine of the first stage to a temperature of 140-150 ° C with steam, and its direction into the turbine of the second stage. The pressure (intermediate pressure) of the gas at the outlet of the turbine of the first stage and the corresponding temperature are shown in the diagrams of figure 2 and figure 3; the results of similar calculations for the parameters of the gas at the outlet of the turbine of the second stage are presented in Fig. 4.
Отношение давления к температуре при адиабатическом расширении газа рассчитывают на основе испытаний по следующему выражению:The ratio of pressure to temperature during adiabatic expansion of the gas is calculated on the basis of tests according to the following expression:
(T2/T1)γ=(P2/P1)(γ-1),(T2 / T1) γ = (P2 / P1) (γ-1) ,
γ=Cp/Cv=1,4.γ = Cp / Cv = 1.4.
В этом случаеIn this case
T1, P1 - температура и давление на стороне входа;T1, P1 - temperature and pressure on the inlet side;
Т2, Р2 - температура и давление на стороне выхода;T2, P2 - temperature and pressure on the outlet side;
(температуру и давление переводят в абсолютные величины);(temperature and pressure translate into absolute values);
γ - отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении Ср к удельной теплоемкости при постоянном объеме Cvγ is the ratio of specific heat at constant pressure Cf to specific heat at constant volume Cv
(для воздуха или двухатомного газа = 1,4).(for air or diatomic gas = 1.4).
Когда в двухступенчатых турбинах отношение извлеченной энергии турбины второй ступени к извлеченной энергии турбины первой ступени равно 1 (когда W2/W1=1,0), имеет место максимальное извлечение энергии (W1 означает количество энергии, выработанной турбиной первой ступени, и W2 означает количество энергии, выработанной турбиной второй ступени).When in a two-stage turbine, the ratio of the extracted energy of the second stage turbine to the extracted energy of the first stage turbine is 1 (when W2 / W1 = 1.0), the maximum energy extraction takes place (W1 means the amount of energy generated by the first stage turbine, and W2 means the amount of energy generated by a second stage turbine).
Следовательно, отношение W2/W1 извлеченной энергии устанавливают равным 0,8, 1,0, 1,2, 1,4 и 1,6, и промежуточное избыточное давление (давление на выходе из первой ступени = давлению на входе во вторую ступень) рассчитывают, как показано на фиг.2.Therefore, the ratio W2 / W1 of the extracted energy is set equal to 0.8, 1.0, 1.2, 1.4 and 1.6, and the intermediate overpressure (pressure at the outlet of the first stage = pressure at the entrance to the second stage) is calculated as shown in FIG.
Температуру на выходе из каждой из турбин с двумя ступенями давления рассчитывают исходя из установленных значений, а также результатов расчета с учетом значений 0,6 и 0,8 в качестве параметров, при отношении W2/W1 извлеченной энергии, в центре, равном 1,0, как показано на графиках фиг.3 и фиг.4 (на фиг.3 и фиг.4 результаты расчетов при параметрах 1,2 и 1,4 как отношение W2/W1 извлеченной энергии опущены, поскольку на графике они находятся между значениями 1,0 и 1,6 вышеупомянутого отношения извлеченной энергии).The temperature at the outlet of each of the turbines with two pressure levels is calculated based on the set values, as well as the calculation results taking into account the values of 0.6 and 0.8 as parameters, with the ratio W2 / W1 of the extracted energy, in the center equal to 1.0 as shown in the graphs of figure 3 and figure 4 (in figure 3 and figure 4, the calculation results with
В результате было подсчитано, что температура на выходе из турбины, как показано на графике фиг.4, находится в пределах от -23 до 39°С (давление: 0,1 кг/см2 изб.), когда отношение W2/W1 извлеченной энергии составляет от 0,8 до 1,6, и если используют сухой отработанный газ с точкой росы, составляющей минус 30°С и ниже (атмосферное давление), энергия может быть получена в этих температурных пределах без каких-либо проблем, связанных с образованием конденсата.As a result, it was estimated that the temperature at the turbine outlet, as shown in Figure 4, is in the range from -23 to 39 ° C (pressure: 0.1 kg / cm2-G.) When the ratio W2 / W1 extracted energy ranges from 0.8 to 1.6, and if dry exhaust gas is used with a dew point of minus 30 ° C or lower (atmospheric pressure), energy can be obtained within these temperature ranges without any problems associated with the formation of condensate.
Известно, что температура на выходе из турбины первой ступени, как показано на графике фиг.3, находится в пределах от -9 до 55°С, когда отношение W2/W1 извлеченной энергии находится в пределах от 0,8 до 1,6; при отношении W2/W1 извлеченной энергии, равном 0,8, ситуация осложняется вследствие образования конденсата в турбине первой ступени, температура конденсата становится равной примерно -16°С (промежуточное давление: от 2,2 до 2,6 кг/см2 изб.), даже если используют сухой газ с той же самой точкой росы - минус 30°С, как и у газа при атмосферном давлении, и температура не представляет собой проблему, связанную с образованием конденсата на выходе из турбины первой ступени. Следовательно, в случае использования отработанного газа с температурой, соответствующей точке росы, равной минус 30°С и ниже, можно далее избежать риска образования конденсата.It is known that the temperature at the outlet of the turbine of the first stage, as shown in the graph of figure 3, is in the range from -9 to 55 ° C, when the ratio W2 / W1 of the extracted energy is in the range from 0.8 to 1.6; at a ratio W2 / W1 extracted energy equal to 0.8, the situation is complicated due to formation of condensation in the turbine first stage, the condensate temperature is equal to about -16 ° C (intermediate pressure of 2.2 to 2.6 kg / cm 2 G. ), even if dry gas with the same dew point is used - minus 30 ° C, like gas at atmospheric pressure, and the temperature does not pose a problem associated with the formation of condensate at the outlet of the first stage turbine. Therefore, in the case of using exhaust gas with a temperature corresponding to a dew point of minus 30 ° C or lower, the risk of condensation can be further avoided.
Таким образом, известно, что даже если сухой отработанный газ нагревают до температурных пределов в 140-150°С водяным паром давлением примерно 5 кг/см2 (изб.) и извлечение энергии происходит в пределах от 0,8 до 1,6 отношения W2/W1 извлеченной энергии в двухступенчатых турбинах, после того как был получен сухой отработанный газ, к которому было применено высокое давление процесса абсорбции уксусной кислотой и который был далее подвергнут дегидратации методом адсорбции, точка росы которого при атмосферном давлении составляет минус 30°С и ниже, энергия может быть получена в турбинах первой и второй ступени без риска образования конденсата.Thus, it is known that even if the dry exhaust gas is heated to a temperature range of 140-150 ° C with steam at a pressure of about 5 kg / cm 2 (g), and energy extraction occurs in the range from 0.8 to 1.6 W2 / W1 of the extracted energy in two-stage turbines after the dry exhaust gas has been obtained, to which a high pressure absorption process was applied with acetic acid and which was further subjected to dehydration by adsorption, the dew point of which at atmospheric pressure is minus 30 ° C and below, ener Ia may be obtained in the turbines of the first and second stage without the risk of condensation.
Количество энергии, восстанавливаемой за счет адиабатического расширения в турбине со ступенями давления, можно рассчитать на основе следующего выражения:The amount of energy recovered through adiabatic expansion in a turbine with pressure steps can be calculated based on the following expression:
W=K{(V2)(1-γ)-(V1)(1-γ)}/(1-γ), W = K {(V2) (1-γ) - (V1) (1-γ) } / (1-γ),
гдеWhere
K=PVγ - уравнение адиабатического состояния = constant;K = PV γ - equation of adiabatic state = constant;
V1, V2 - объем газа на сторонах входа и выхода;V1, V2 - gas volume on the inlet and outlet sides;
γ=Cp/Cv - отношение удельной теплоты при постоянном отношении давления Ср к удельной теплоте при постоянном объеме Cv;γ = Cp / Cv is the ratio of specific heat at a constant ratio of pressure Cp to specific heat at a constant volume of Cv;
(для воздуха или двухатомного газа = 1,4)(for air or diatomic gas = 1.4)
PV=nRT: V1, V2 пересчитаны в выражение отношения.PV = nRT: V1, V2 are converted into an expression of the relation.
Отработанный газ реакции окисления, отходящий от крупномасштабной производственной установки ароматической дикарбоновой кислоты, превращают в сухой отработанный газ в результате его пропуска для дегидратации через адсорбционную колонну при использовании хорошо известного адсорбента, после того как он будет подвергнут мокрой очистке уксусной кислотой в абсорбционной колонне высокого давления, установленной до абсорбционной колонны высокого давления, в которой используется вода и в которой проводится его мокрая очистка водой. Полученную в результате таких промывок жидкую среду, прямо или косвенно, направляют в процесс регенерации (извлечения) растворителя на установку получения карбоновой кислоты, а компоненты, содержащиеся в отработанном газе реакции окисления, подлежат обработке и извлечению.The oxidation reaction off-gas from a large-scale aromatic dicarboxylic acid production plant is converted to dry exhaust gas by passing it for dehydration through an adsorption tower using a well-known adsorbent after it has been wet cleaned with acetic acid in a high-pressure absorption tower, installed before the high-pressure absorption column in which water is used and in which it is wet cleaned with water. The resulting liquid medium, directly or indirectly, is sent to the solvent regeneration (extraction) process to the carboxylic acid production unit, and the components contained in the exhaust gas of the oxidation reaction must be processed and recovered.
Далее полученный сухой отработанной газ высокого давления нагревают водяным паром до температуры 140-150°С и направляют в двухступенчатые турбины, где энергию давления газа восстанавливают с получением электроэнергии с одновременным сбросом газа низкого давления (давлением приблизительно 0,1 кг/см2 изб.). Разработана технологическая система, в которой сбрасываемый таким образом отработанный газ низкого давления может быть использован для смешения, сушки и транспортировки полученной порошкообразной дикарбоновой кислоты в таком виде, в каком он есть.Next, the obtained dry high pressure exhaust gas is heated with water vapor to a temperature of 140-150 ° C and sent to two-stage turbines, where the gas pressure energy is restored to produce electricity with the simultaneous discharge of low pressure gas (pressure of about 0.1 kg / cm 2 g.) . A technological system has been developed in which the low pressure exhaust gas discharged in this way can be used for mixing, drying and transporting the obtained powdered dicarboxylic acid in the form in which it is.
Водяной пар (давлением приблизительно 5 кг/см2 изб.), вырабатываемый в парогенераторе, интегрированном в реактор для окисления, используют в качестве источника нагрева, кроме того, также известно, что для извлечения энергии желательно использовать двухступенчатые турбины, при отношении W2/W1 энергии, полученной в турбине второй ступени, к энергии, полученной в турбине первой ступени, в установленных и расчетных пределах от 0,8 до 1,6.Water vapor (a pressure of about 5 kg / cm2-G.) Generated in the steam generator integrated into the reactor for the oxidation is used as a heating source, in addition, it is also known that, for energy recovery is desirable to use a two-stage turbine in a ratio W2 / W1 the energy received in the turbine of the second stage, to the energy received in the turbine of the first stage, in the established and calculated limits from 0.8 to 1.6.
Технические результаты изобретенияThe technical results of the invention
Что касается технического результата предлагаемого в настоящем изобретении способа, то он напрямую связан со снижением издержек на оборудование и производство дикарбоновой кислоты и заключается в том, что система извлечения таких органических компонентов, как уксусная кислота и метилацетат, содержащихся в отработанном газе окисления, сбрасываемом, в предшествующем уровне техники, в качестве отбросного газа, и извлечения энергии давления отработанного газа в двухступенчатых турбинах с получением электроэнергии только посредством нагрева водяным паром, после того как отработанный газ становится сухим отработанным газом после процесса дегидратации, интегрирована в процесс производства дикарбоновой кислоты в качестве основного производства и процесс производства ценной дикарбоновой кислоты скомпонован как экологически чистый процесс, при котором снижаются выбросы отработанного тепла и загрязняющих веществ в атмосферу.As for the technical result of the method proposed in the present invention, it is directly related to the reduction of equipment and dicarboxylic acid production costs and lies in the fact that the extraction system of such organic components as acetic acid and methyl acetate contained in the oxidation exhaust gas discharged into prior art, as waste gas, and extracting the pressure energy of the exhaust gas in two-stage turbines to produce electricity only by roaring with water vapor, after the exhaust gas becomes dry exhaust gas after the dehydration process, is integrated into the dicarboxylic acid production process as the main production and the valuable dicarboxylic acid production process is configured as an environmentally friendly process, which reduces emissions of waste heat and pollutants into the atmosphere .
Конкретное влияние заключается в следующем:The specific impact is as follows:
1) органические компоненты, которые содержатся в отработанном газе вместе с влагой и которые трудно поддаются извлечению, могут быть легко извлечены посредством абсорбции уксусной кислотой и водой и посредством дегидратации при использовании адсорбента. Органические компоненты направляют в рецикл и используют как продукты и продукты для восполнения потерь, что способствует снижению затрат (извлечение метилацетата способствует снижению потерь уксусной кислоты);1) organic components that are contained in the exhaust gas together with moisture and which are difficult to extract, can be easily removed by absorption with acetic acid and water and by dehydration using an adsorbent. Organic components are recycled and used as products and products to make up for losses, which helps to reduce costs (extraction of methyl acetate helps to reduce the loss of acetic acid);
2) одновременно с этим вырабатывается инертный сухой газ для использования в процессе получения порошкообразной ароматической дикарбоновой кислоты;2) at the same time, an inert dry gas is generated for use in the process of obtaining powdered aromatic dicarboxylic acid;
3) соответственно используются двухступенчатые турбины, в результате чего не требуется никакого оборудования для сжигания в условиях высокого давления и никакого оборудования для рекуперации высокотемпературного тепла, и энергия давления отработанного газа может быть утилизирована в качестве электроэнергии в относительно низком температурном пределе (150°С и ниже);3) accordingly, two-stage turbines are used, as a result of which no equipment is required for burning under high pressure and no equipment for the recovery of high temperature heat, and the pressure energy of the exhaust gas can be utilized as electricity in a relatively low temperature limit (150 ° C and below );
4) водяной пар (давлением примерно 5 кг/см2, изб.), вырабатываемый при окислении, по существу, может быть использован в качестве источника нагрева газа для извлечения энергии;4) water vapor (pressure of about 5 kg / cm 2 , gage) generated during oxidation, essentially, can be used as a source of gas heating to extract energy;
5) извлеченная энергия может быть использована в качестве энергии для компрессии воздуха, необходимого в процессе окисления, представляющем собой основной производственный процесс;5) the extracted energy can be used as energy to compress the air required in the oxidation process, which is the main production process;
6) отработанный газ низкого давления, после извлечения энергии, может быть использован, по существу, в таком виде, в каком он есть, в процессе получения порошкообразной дикарбоновой кислоты, представляющим собой основной производственный процесс.6) the low pressure exhaust gas, after energy extraction, can be used, essentially, in the form in which it is, in the process of obtaining powdered dicarboxylic acid, which is the main production process.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На прилагаемых к описанию чертежах показано:The accompanying description of the drawings shows:
на фиг.1 - схема системы с изображением потока системы обработки отработанного газа реакции окисления и системы извлечения энергии давления газа при производстве ароматической дикарбоновой кислоты по способу, предлагаемому в настоящем изобретении;figure 1 - diagram of a system with a picture of the flow of the exhaust gas treatment system of the oxidation reaction and the gas pressure energy extraction system in the production of aromatic dicarboxylic acid according to the method proposed in the present invention;
на фиг.2 - отношение давления на входе турбины к промежуточному избыточному давлению (давление на выходе из турбины первой ступени = давлению на входе турбины второй ступени), когда давление на выходе из двухступенчатых турбин снижается до 0,1 кг/см2 (изб.), при использовании в качестве параметра отношения извлеченной энергии W2/W1 (W1 означает расчетное значение энергии, выработанной турбиной первой ступени, W2 - расчетное значение энергии, выработанной турбиной второй ступени);figure 2 - the ratio of the pressure at the inlet of the turbine to the intermediate overpressure (pressure at the outlet of the turbine of the first stage = pressure at the entrance of the turbine of the second stage), when the pressure at the outlet of the two-stage turbines decreases to 0.1 kg / cm 2 (g. ), when using the ratio of extracted energy W2 / W1 as a parameter (W1 means the calculated value of the energy generated by the turbine of the first stage, W2 - the calculated value of the energy generated by the turbine of the second stage);
на фиг.3 - отношение давления на входе турбины к температуре на выходе турбины первой ступени, когда давление в турбине первой ступени двухступенчатых турбин снижается, по сравнению с давлением на входе турбины, до значения промежуточного избыточного давления, показанного на фиг.2, при использовании температуры газа на входе турбины первой ступени (150°С, 140°С) и при использовании в качестве параметров отношения извлеченной энергии W2/W1 (0,8, 1,0, и 1,6);figure 3 - the ratio of the pressure at the inlet of the turbine to the temperature at the outlet of the turbine of the first stage, when the pressure in the turbine of the first stage of two-stage turbines decreases, compared with the pressure at the inlet of the turbine, to the value of the intermediate overpressure shown in figure 2, when using gas temperature at the inlet of the first stage turbine (150 ° С, 140 ° С) and when using the extracted energy ratio W2 / W1 (0.8, 1.0, and 1.6) as parameters;
на фиг.4 - отношение давления на входе турбины (давление на входе турбины первой ступени) к температуре на выходе турбины второй ступени, когда давление турбины второй ступени двухступенчатых турбин снижается до 0,1 кг/см2, (изб.), по сравнению со значением промежуточного избыточного давления, при использовании температуры газа на входе турбины второй ступени (150°С, 140°С) и при использовании в качестве параметров отношения извлеченной энергии W2/W1 (0,8, 1,0 и 1,6);figure 4 - the ratio of the pressure at the inlet of the turbine (pressure at the inlet of the turbine of the first stage) to the temperature at the outlet of the turbine of the second stage, when the pressure of the turbine of the second stage of two-stage turbines is reduced to 0.1 kg / cm 2 (g), compared with the value of the intermediate overpressure when using the gas temperature at the inlet of the second stage turbine (150 ° С, 140 ° С) and when using the extracted energy ratio W2 / W1 (0.8, 1.0, and 1.6) as parameters;
на фиг.5 - схема оборудования для испытания отработанного газа на обработку, применяемого при проведении испытания на дегидратацию адсорбцией после выполнения этапов абсорбции при высоком давлении уксусной кислотой и водой, согласно способу по настоящему раскрытию предмета изобретения.figure 5 is a diagram of the equipment for testing the exhaust gas for processing used in the test for adsorption dehydration after performing the absorption steps at high pressure with acetic acid and water, according to the method of the present disclosure of the subject invention.
На чертежах используются следующие обозначения;In the drawings, the following notation is used;
1 - реактор для окисления, 2 - парогенератор, 3 - конденсатор, 4 - газожидкостной сепаратор, 5 - емкость для сбора водяного пара, 6 - абсорбционная колонна (1) высокого давления, 7 - холодильник для уксусной кислоты, 8 - абсорбционная колонна (2) высокого давления, 9 - холодильник для воды, 10 - адсорбционная колонна (1), 11 - адсорбционная колонна (2), 12 - конденсатор, 13 - насос для декомпрессии, 14 - сепаратор для жидкости, полученной после десорбции, 15 - компрессор отработанного газа, 16 - насос для жидкости, полученной после десорбции, 17 - воздушный компрессор, 18 - электродвигатель, 19 - турбина первой ступени, 20 - турбина второй ступени, 21 - нагреватель (1), 22 - нагреватель (2), 23 - емкость для сбора конденсационной воды.1 - oxidation reactor, 2 - steam generator, 3 - condenser, 4 - gas-liquid separator, 5 - capacity for collecting water vapor, 6 - high pressure absorption column (1), 7 - acetic acid cooler, 8 - absorption column (2 ) high pressure, 9 - water cooler, 10 - adsorption column (1), 11 - adsorption column (2), 12 - condenser, 13 - decompression pump, 14 - separator for liquid obtained after desorption, 15 - waste compressor gas, 16 - pump for the liquid obtained after desorption, 17 - air compressor, 18 - ele electric motor, 19 - turbine of the first stage, 20 - turbine of the second stage, 21 - heater (1), 22 - heater (2), 23 - capacity for collecting condensation water.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Со ссылкой на фиг.1 ниже приведено подробное описание варианта способа по настоящему изобретению.With reference to figure 1 below is a detailed description of a variant of the method according to the present invention.
Система процесса, показанная на фиг.1, иллюстрирует один из примеров способа по настоящему раскрытию предмета изобретения, при этом настоящее изобретение не ограничивается системой, показанной на фиг.1.The process system shown in FIG. 1 illustrates one example of a method according to the present disclosure of the subject invention, while the present invention is not limited to the system shown in FIG.
Сначала отработанный газ окисления (газ окисления, сбрасываемый с газожидкостного сепаратора 4) системы получения ароматической дикарбоновой кислоты подают в нижнюю часть абсорбционной колонны 6 (1) высокого давления; уксусную кислоту, с регулированием температуры от 40°С и ниже, подают из ее верхней части; органические компоненты, содержащиеся в отработанном газе, подвергают абсорбции со снижением их концентрации.First, the exhaust oxidation gas (oxidation gas discharged from the gas-liquid separator 4) of the aromatic dicarboxylic acid production system is fed to the lower part of the high pressure absorption column 6 (1); acetic acid, with temperature control from 40 ° C and below, is fed from its upper part; organic components contained in the exhaust gas are absorbed with a decrease in their concentration.
Что касается уксусной кислоты, используемой для абсорбции, то, с учетом влияния абсорбирующих органических компонентов, желательна уксусная кислота высокой концентрации, т.е. использование уксусной кислоты концентрации 70 мас.% и более, желательнее 90 мас.% и более. Что касается температуры обработки, то желательно проводить обработку при температуре 40°С (концентрация органических веществ снижается примерно на 1/3), абсорбцию - при температуре 35°С и ниже для дальнейшего снижения концентрации органических компонентов (концентрация органических компонентов снижается примерно на 1/4).As for the acetic acid used for absorption, taking into account the influence of absorbent organic components, acetic acid of a high concentration, i.e. the use of acetic acid at a concentration of 70 wt.% or more, more preferably 90 wt.% or more. As for the processing temperature, it is desirable to carry out processing at a temperature of 40 ° C (the concentration of organic substances decreases by about 1/3), absorption at a temperature of 35 ° C and below to further reduce the concentration of organic components (the concentration of organic components decreases by about 1 / four).
Абсорбированный уксусной кислотой отработанный газ подают в нижнюю часть абсорбционной колонны 8 (2) высокого давления; воду подают из ее верхней части и компоненты уксусной кислоты, главным образом, подвергают абсорбции со снижением их концентрации, аналогично способу по предшествующему уровню техники. Что касается температуры обработки в абсорбционной колонне, то температурный предел от 40 до 50°С, применяемый по аналогии с способом предшествующего уровня техники, не вызывает никаких проблем. Однако ввиду того что количество уксусной кислоты, содержащееся в отработанном газе, увеличивается из-за абсорбции с использованием уксусной кислоты, имеющей место на предыдущем этапе, то для снижения содержания уксусной кислоты желательно проводить обработку при температуре 40°С и ниже.The exhaust gas absorbed by acetic acid is supplied to the lower part of the high pressure absorption column 8 (2); water is supplied from its upper part and the components of acetic acid are mainly absorbed with a decrease in their concentration, similarly to the method of the prior art. As for the processing temperature in the absorption column, the temperature limit of 40 to 50 ° C., applied by analogy with the prior art method, does not cause any problems. However, since the amount of acetic acid contained in the exhaust gas increases due to absorption using acetic acid in the previous step, it is desirable to carry out processing at a temperature of 40 ° C. or lower to reduce the content of acetic acid.
Поскольку уксусная кислота, метилацетат и параксилол, являющиеся ценными компонентами указанного производства, содержатся в жидкости, отходящей от соответствующих абсорбционных колонн, то такую жидкость направляют в процесс получения растворителя - уксусной кислоты (в систему регенерация уксусной кислоты), являющийся частью производства, и подвергают регенерации. Если концентрация уксусной кислоты в жидкости, отходящей от из абсорбционных колонн с использованием уксусной кислоты, высока, то такая жидкость может быть напрямую использована в качестве растворителя, используемого в процессе окисления.Since acetic acid, methyl acetate and paraxylene, which are valuable components of the specified production, are contained in the liquid leaving the corresponding absorption columns, such a liquid is sent to the process of obtaining the solvent - acetic acid (into the system for the recovery of acetic acid), which is part of the production, and is subjected to regeneration . If the concentration of acetic acid in the liquid leaving the absorption columns using acetic acid is high, then such a liquid can be directly used as a solvent used in the oxidation process.
После этого отработанный газ высокого давления, промытый водой, подают в таком виде, в каком он есть, в адсорбционную колонну 10 (1) и подвергают в ней дегидратации с получением сухого газа высокого давления. При повторении циклов адсорбции и десорбции способ работы адсорбционной колонны может быть аналогичен традиционному, хорошо известному способу. Однако ввиду того что отработанный газ имеет высокое давление, желательно использовать способ короткоцикловой адсорбции (КЦА).After that, the high-pressure exhaust gas, washed with water, is supplied, as it is, to the adsorption column 10 (1) and subjected to dehydration therein to obtain high-pressure dry gas. When repeating the cycles of adsorption and desorption, the method of operation of the adsorption column may be similar to the traditional, well-known method. However, since the exhaust gas has a high pressure, it is desirable to use a short cycle adsorption (CCA) method.
То есть на фиг.1 показана схема технологического процесса, при котором адсорбцию проводят в адсорбционной колонне 10 (1), полученный сухой газ направляют в систему извлечения энергии и операцию десорбции выполняют в адсорбционной колонне 11 (2) (технологическая схема представлена направлениями потоков, включая открытие и закрытие клапанов). После сброса давления по завершении операции адсорбции в адсорбционной колонне 11 (2) давление внутри адсорбционной колонны 11 (2) снижают посредством насоса 13 для сброса давления и адсорбированные компоненты подвергают десорбции, отбирая небольшое количество сухого газа на выходе из адсорбционной колонны 10 (1). После выполнения операции десорбции в течение заданного периода времени клапан на стороне насоса 13 для сброса давления закрывают, давление повышают за счет сухого газа, готовят к выполнению следующий технологический цикл адсорбции и завершают способ КЦА.That is, FIG. 1 shows a process diagram in which adsorption is carried out in an adsorption column 10 (1), the obtained dry gas is sent to an energy extraction system, and a desorption operation is carried out in an adsorption column 11 (2) (the flow diagram is represented by flow directions, including opening and closing valves). After depressurization at the end of the adsorption operation in the adsorption column 11 (2), the pressure inside the adsorption column 11 (2) is reduced by means of a
Газ, содержащий компоненты после десорбции, сбрасывают с адсорбционной колонны 11 (2); сконденсированные компоненты, охлажденные посредством конденсатора 12, извлекают в сепараторе 14 для полученных жидких компонентов после десорбции, с помощью насоса 16 направляют в рецикл, т.е. в процесс получения растворителя - уксусной кислоты, и подвергают там соответствующей обработке. Поскольку небольшое количество органических компонентов, таких как уксусная кислота и вода, присутствуют в качестве исходных компонентов в жидкости, полученной после десорбции, то такие компоненты подлежат обработке и извлечению. Однако воду удаляют в отходы наряду с водой, полученной при окислении. Неконденсирующийся газ, несконденсированный в конденсаторе 12, отбирают с верхней части сепаратора 14 для жидкости, полученной после десорбции, и направляют в компрессор 15 для отработанного газа, где снова создают избыточное давление и смешивают с газом, подаваемым в абсорбционную колонну 6 (1) высокого давления, осуществляя, таким образом, рецикл неконденсирующегося газа.The gas containing the components after desorption is discharged from the adsorption tower 11 (2); the condensed components cooled by the
Указанный выше тип технологической системы представляет собой систему, в которой осуществляют абсорбцию органических компонентов, содержащих уксусную кислоту и воду, отработанного газа окисления с последующей дегидратацией такого газа посредством адсорбента. Эта система является системой обработки отработанного газа для получения сухого газа с использованием способа по настоящему раскрытию предмета изобретения.The above type of technological system is a system in which the absorption of organic components containing acetic acid and water, oxidation exhaust gas is carried out, followed by dehydration of such gas by means of an adsorbent. This system is an exhaust gas treatment system for producing dry gas using the method of the present disclosure.
Затем сухой отработанный газ высокого давления, отходящий от технологической системы отработанного газа, нагревают от 140 до 150°С водяным паром (давлением примерно 5 кг/см2, изб.), пропускаемым через нагреватель 21 (1), подают в турбину 19 первой ступени и восстанавливают давление до величины промежуточного избыточного давления (от 2,2 до 5,3 кг/см2, изб.) с получением электроэнергии. Сухой отработанный газ при промежуточном избыточном давлении нагревают аналогичным способом от 140 до 150°С водяным паром, пропускаемым через нагреватель 22 (2), подают в турбину 20 второй ступени и восстанавливают давление приблизительно до величины 0,1 кг/см2 (изб.) с получением электроэнергии. Сбрасываемый газ низкого давления в таком виде, в каком он есть, направляют в качестве инертного газа потребителям для транспортировки порошкообразной ароматической дикарбоновой кислоты и для выполнения других технологических операций.Then, dry high-pressure exhaust gas discharged from the exhaust gas technological system is heated from 140 to 150 ° C with water vapor (pressure of about 5 kg / cm 2 , gauge), passed through a heater 21 (1), is fed to the
Водяной пар давлением примерно 5 кг/см2 (изб.) (при температуре приблизительно 158°С) из складского резервуара 5 парогенератора 2, добавленного к реактору 1 для окисления, используют для нагрева водяного пара в соответствующих нагревателях 21 (1), 22 (2); желательно контролировать, чтобы температура позиций ① и ② составляла 140°С и выше. Желаемая система в случае, когда выработка электроэнергии на установке получения дикарбоновой кислоты прекращается, может быть реализована подачей электроэнергии, полученной в турбинах со ступенями давления (турбине 19 первой ступени и турбине 20 второй ступени) на электродвигатель 18 воздушного компрессора 17 для окисления с ее использованием в качестве вращательной энергии.Water vapor with a pressure of about 5 kg / cm 2 (g) (at a temperature of approximately 158 ° C) from the
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Ниже будет приведено более детальное описание конкретных вариантов осуществления способа по настоящему раскрытию предмета изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничивается только указанными здесь его вариантами.Below will be given a more detailed description of specific embodiments of the method according to the present disclosure of the subject invention. However, the present invention is not limited only to its variants indicated here.
Варианты с 1 по 3 и сравнительные примеры 1, 2
Жидкофазному окислению подвергают параксилол, взятый в качестве исходного вещества, в условиях создания давления приблизительно 14,3 кг/см2 (изб.) при температуре 195°С в присутствии катализатора, содержащего кобальт, марганец и бром, при использовании в качестве растворителя уксусной кислоты, при продувке воздухом; отработанный газ реакции окисления, отходящий от жидкофазного сепаратора (расположенного перед абсорбционной колонной высокого давления), интегрированного в реактор для окисления установки получения терефталевой кислоты, частично отводят из трубопровода; часть отходящего газа реакции окисления подвергают экстракции, а другую его часть используют в качестве исходного газа для проведения испытаний на абсорбцию при высоком давлении.Paraxylene, taken as a starting material, is subjected to liquid phase oxidation under conditions of creating a pressure of approximately 14.3 kg / cm 2 (g) at a temperature of 195 ° C in the presence of a catalyst containing cobalt, manganese and bromine, using acetic acid as a solvent when blowing air; the exhaust gas of the oxidation reaction, leaving the liquid-phase separator (located in front of the high-pressure absorption column) integrated into the oxidation reactor of the terephthalic acid production unit, is partially removed from the pipeline; part of the exhaust gas is subjected to oxidation extraction, and another part is used as the source gas for high pressure absorption tests.
При проведении испытаний на абсорбцию при высоком давлении проверяют влияние концентрации органических компонентов, содержащихся в таком газе, при различных условиях абсорбции, направляя такой газ в две абсорбционные колонны высокого давления (абсорбционную колонну (1) высокого давления и абсорбционную колонну (2) высокого давления), схематично представленные на фиг.5, на которой показано расположение испытательного оборудования для обработки отработанного газа, при закрытом клапане [2] на выходе отработанного газа из абсорбционной колонны.When conducting tests for absorption at high pressure, the effect of the concentration of organic components contained in such a gas is checked under various conditions of absorption by directing such gas to two high pressure absorption columns (high pressure absorption column (1) and high pressure absorption column (2)) 5, schematically shown in FIG. 5, showing the location of the test equipment for processing exhaust gas, with the valve [2] closed at the outlet of the exhaust gas from the absorption column nna.
Конструкция абсорбционной колонны (2) высокого давления аналогична конструкции абсорбционной колонны (1) высокого давления, и абсорбционная колонна (2) высокого давления состоит из верхней насадочной колонны длиной 1,2 м (насадочная часть из колец Рашига, отношение длины к диаметру составляет 1/4, высотой 1,0 м), диаметром 97,1 мм (4 дюйма, сортамент 80, конструкционная неуспокоенная сталь) и нижней жидкофазной барботажной колонны высотой 0,7 м (уровень жидкости - 0,5 м). Уксусную кислоту и воду, используемые в качестве абсорбентов, вводят, соответственно, объемным насосом, и для контроля температуры абсорбции на трубе ввода закреплен холодильник. Абсорбированную и полученную жидкость направляют по соединительному трубопроводу по типу сифона в емкость для утилизации абсорбированной жидкости при поддержании уровня жидкости в барботажной колонне и периодически удаляют из этой емкости приемлемыми способами.The design of the high-pressure absorption column (2) is similar to the design of the high-pressure absorption column (1), and the high-pressure absorption column (2) consists of an upper packed column 1.2 m long (packed part from Raschig rings, the ratio of length to diameter is 1 / 4, with a height of 1.0 m), a diameter of 97.1 mm (4 inches, assortment 80, structural non-calmed steel) and a lower liquid-phase bubble column 0.7 m high (liquid level - 0.5 m). Acetic acid and water, used as absorbents, are introduced, respectively, by a volumetric pump, and a refrigerator is attached to the inlet pipe to control the temperature of absorption. The absorbed and produced liquid is sent via a connecting pipe in the form of a siphon to a container for disposing of the absorbed liquid while maintaining the liquid level in the bubble column and periodically removed from this container by acceptable methods.
При проведении испытания на абсорбцию при высоком давлении газ, используемый в качестве исходного газа, направляют в нижнюю часть абсорбционной колонны (1) высокого давления и сбрасывают с ее верхней части после абсорбции содержащихся в нем органических компонентов уксусной кислотой (7 кг/ч). Что касается температуры абсорбции, то температуру газа измеряют термометром, установленным в верхней части трубопровода на выходе газа, а температуру введенной уксусной кислоты регулируют в соответствии с установленным значением.During the high pressure absorption test, the gas used as the source gas is sent to the lower part of the high pressure absorption column (1) and discarded from its upper part after absorption of the organic components contained therein with acetic acid (7 kg / h). As for the absorption temperature, the gas temperature is measured by a thermometer installed in the upper part of the pipeline at the gas outlet, and the temperature of the introduced acetic acid is controlled in accordance with the set value.
Газ из верхней части абсорбционной колонны (1) высокого давления направляют в нижнюю часть абсорбционной колонны (2) высокого давления и сбрасывают с ее верхней части после абсорбции содержащихся в нем органических компонентов водой (3,5 кг/ч), подаваемой из ее верхней части. Как было указано выше, что касается температуры абсорбции, то температуру газа измеряют термометром, установленным в верхней части трубопровода на выходе газа, а температуру введенной воды регулируют в соответствии с установленным значением.Gas from the upper part of the high-pressure absorption column (1) is sent to the lower part of the high-pressure absorption column (2) and is discharged from its upper part after absorption of the organic components contained therein by water (3.5 kg / h) supplied from its upper part . As mentioned above, with regard to the absorption temperature, the gas temperature is measured by a thermometer installed in the upper part of the pipeline at the gas outlet, and the temperature of the introduced water is controlled in accordance with the set value.
Газ, отходящий от верхней части абсорбционной колонны (2) высокого давления, выходит через туманоотделитель при наличии регулирующего клапана [1], так что скорость потока в газовом расходомере 1 (расходомер для сухого газа) представляет собой предопределенную величину (120 Нм3/ч). Давление в туманоотделителе измеряют (в пределах от 13,9 до 14,1 кг/см2 изб.) как давление процесса, протекающего в абсорбционной колонне высокого давления.The gas leaving the upper part of the high-pressure absorption tower (2) exits through a mist eliminator with a control valve [1], so that the flow rate in gas flow meter 1 (dry gas flow meter) is a predetermined value (120 Nm 3 / h) . The pressure in the mist separator is measured (in the range from 13.9 to 14.1 kg / cm 2 g) as the pressure of the process occurring in the high-pressure absorption column.
Основываясь на вышеописанном испытании на абсорбцию при высоком давлении, происходит отбор проб органических компонентов посредством отбора газа по трубопроводу в том месте, где газ в качестве исходного газа поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны (1) высокого давления, и, соответственно, отбора проб из туманоуловителя уже обработанного газа; анализируют также уксусную кислоту, метилацетат и параксилол.Based on the high pressure absorption test described above, organic components are sampled by taking gas through a pipe at the point where the gas enters the lower part of the high pressure absorption column (1) as a source gas and, accordingly, sampling from the mist eliminator already treated gas; acetic acid, methyl acetate and paraxylene are also analyzed.
Результаты испытаний на абсорбцию представлены в таблице 2, и, что касается содержания воды, в таблице дано расчетное значение насыщенного водяного пара при температуре обработки и при давлении абсорбционной колонны (2) высокого давления. Испытание на абсорбцию, выполненное в качестве сравнительного примера при использовании только воды, заключалось в непосредственной подаче газа, используемого в качестве исходного газа, в нижнюю часть абсорбционной колонны (2) высокого давления в обход абсорбционной колонны (1) высокого давления.The results of the absorption tests are presented in table 2, and, with regard to the water content, the table gives the calculated value of the saturated water vapor at the processing temperature and at the pressure of the high pressure absorption column (2). The absorption test, performed as a comparative example using only water, consisted of directly supplying the gas used as the source gas to the lower part of the high pressure absorption column (2) bypassing the high pressure absorption column (1).
В отношении результата, представленного в таблице 2, согласно процессу абсорбции (процессу, который применяли в предшествующем уровне техники), в котором в абсорбционной колонне высокого давления использовали только воду, общее содержание уксусной кислоты, метилацетата и параксилола составляло от 1400 до 1500 ч./млн, в то время как при протекании процесса абсорбции в абсорбционной колонне высокого давления с использованием уксусной кислоты и воды их общее содержание составляет 500 ч./млн и менее, что означает значительное снижение их содержания. Содержание уксусной кислоты имеет тенденцию к повышению, поскольку процесс абсорбции протекает при использовании уксусной кислоты при температуре 40°С. Однако содержание уксусной кислоты аналогично ее содержанию в процессе, применяемом в предшествующем уровне техники (сравнительные примеры 1, 2).Regarding the result shown in table 2, according to the absorption process (the process used in the prior art), in which only water was used in the high pressure absorption column, the total contents of acetic acid, methyl acetate and paraxylene were from 1400 to 1500 ppm. million, while the process of absorption in the absorption column of high pressure using acetic acid and water, their total content is 500 ppm or less, which means a significant reduction in their content I am. The content of acetic acid tends to increase, since the absorption process occurs when using acetic acid at a temperature of 40 ° C. However, the content of acetic acid is similar to its content in the process used in the prior art (comparative examples 1, 2).
Четвертый вариантFourth option
Для проведения испытания на обработку отработанного газа с использованием абсорбции и адсорбции отработанного газа реакции окисления принят способ, при котором имеет место полное открытие клапана [2], изображенного на блок-схеме, иллюстрирующей на фиг.5 испытательное оборудование для обработки отработанного газа, и адсорбция абсорбированного газа, подлежащего обработке в условиях высокого давления.To conduct an exhaust gas treatment test using absorption and adsorption of exhaust gas from an oxidation reaction, a method is adopted in which the valve [2] shown in the flowchart illustrating the exhaust gas treatment test equipment in FIG. 5 is fully opened and adsorption absorbed gas to be treated under high pressure.
Подлежащий обработке газ, прошедший абсорбцию в условиях, описанных во втором варианте, направляют в адсорбционную колонну (с активированным оксидом алюминия в объеме 21 литра) и многократно проводят испытание на дегидратацию способом КЦА, см. блок-схему на фиг.5.The gas to be treated, which has undergone absorption under the conditions described in the second embodiment, is sent to an adsorption column (with activated alumina in a volume of 21 liters) and repeatedly tested for dehydration by the CCA method, see the block diagram in Fig. 5.
При проведении испытания на дегидратацию адсорбцией газовым расходомером 2 (расходомере для сухого газа) измеряют расход отработанного газа, сбрасываемого через регулирующий клапан [3], для его соответствия заданному расходу (40 Нм3/ч); измеряют также точку росы сбрасываемого газа и концентрацию в нем органических компонентов. Адсорбцию проводят в течение 15 минут со снижением за это время расхода газа, проходящего через газовый расходомер 1, со 120 до 80 Нм3/ч, и в абсорбционной колонне поддерживают заданный расход (120 Нм3/ч) абсорбированного газа.When conducting a dehydration adsorption test with a gas flow meter 2 (dry gas flow meter), the flow rate of the exhaust gas discharged through the control valve [3] is measured to match the set flow rate (40 Nm 3 / h); they also measure the dew point of the discharged gas and the concentration of organic components in it. Adsorption is carried out for 15 minutes with a decrease during this time, the flow rate of gas passing through the
Регенерацию абсорбента проводят по следующей методике с закрытием клапана [2] (также с закрытием клапана [3] и поддержанием его в состоянии высокого давления). Одновременно с этим восстанавливают расход газа, проходящего через газовый расходомер 1, до 120 Нм3/ч посредством регулирования клапана [1], и процесс абсорбции продолжается.The regeneration of the absorbent is carried out according to the following method with closing the valve [2] (also with closing the valve [3] and maintaining it in a high pressure state). At the same time, the flow rate of gas passing through the
Согласно методике проведения процесса регенерации, внутренне давление сбрасывают клапаном [5] в течение приблизительно одной минуты с тем, чтобы уравнять внутреннее давление с атмосферным давлением. Затем из верхней части с помощью газового расходомера (ротаметра высокого давления) подают газообразный азот (при расходе приблизительно 2 Нм3/ч), проводят регулирование клапаном [4] и внутреннее пространство продувают газообразным азотом в течение 13 минут. Закрывают клапан [5], внутреннее давление повышают газообразным азотом приблизительно в течение одной минуты для того, чтобы оно было аналогично давлению абсорбции (от 13,9 до 14,1 кг/см2 изб.), после чего процессы адсорбции и дегидратации завершены.According to the methodology of the regeneration process, the internal pressure is released by the valve [5] for approximately one minute in order to equalize the internal pressure with atmospheric pressure. Then, nitrogen gas is supplied from the upper part using a gas flow meter (high pressure rotameter) (at a flow rate of approximately 2 Nm 3 / h), the valve is adjusted [4], and nitrogen is purged with internal gas for 13 minutes. They close the valve [5], increase the internal pressure with gaseous nitrogen for about one minute so that it is similar to the absorption pressure (from 13.9 to 14.1 kg / cm 2 g), after which the adsorption and dehydration processes are completed.
Вышеописанный процесс адсорбции по способу КЦА, проводят неоднократно. В таблице 3 приведены результаты измерения точки росы очищенного газа (сухого газа) и концентрации органических компонентов. Результатом концентрации органических компонентов является результат анализа проб, отбираемых в течение 10 минут после начала процесса адсорбции, из отвода от трубопровода высокого давления, располагаемого до клапанов. Точку росы измеряют путем пропуска газа нормального давления, на стороне выхода из газового расходомера 2, в прибор для регистрации точки росы.The above adsorption process by the CCA method is carried out repeatedly. Table 3 shows the results of measuring the dew point of the purified gas (dry gas) and the concentration of organic components. The result of the concentration of organic components is the result of the analysis of samples taken within 10 minutes after the start of the adsorption process, from the branch from the high pressure pipeline located to the valves. The dew point is measured by passing a normal pressure gas, on the outlet side of the
Результаты, приведенные в таблице 3, свидетельствуют о том, что точка росы обработанного газа находится ниже -30°С и концентрация органических компонентов также снижается (разные значения концентрации в зависимости от компонента).The results shown in table 3 indicate that the dew point of the treated gas is below -30 ° C and the concentration of organic components also decreases (different concentration values depending on the component).
Claims (5)
охлаждают отработанный газ реакции окисления, отходящий от реактора для окисления, и отделяют после конденсации конденсирующиеся компоненты отработанного газа реакции окисления при высоком давлении, осуществляют мокрую очистку полученного отработанного газа в абсорбционных колоннах высокого давления с использованием уксусной кислоты и воды в качестве абсорбента и снижают концентрации содержащихся в нем компонентов,
далее направляют указанный отработанный газ в адсорбционную колонну с обеспечением его контакта с адсорбентом и дегидратации влаги, и
после нагрева до температуры в диапазоне от 140 до 150°С направляют полученный в результате отработанный газ в турбины двух ступеней для извлечения энергии давления газа.1. The method of processing the exhaust gas of an oxidation reaction in the production of aromatic terephthalic acid by liquid-phase oxidation of paraxylene as a starting material using acetic acid as a solvent in the presence of a metal catalyst containing cobalt and manganese, and also bromine as a promoter at a temperature in the oxidation reactor in the range from 185 to 205 ° C and using an oxygen-containing gas, including stages in which:
cool the oxidation reaction exhaust gas from the oxidation reactor and condense the components of the oxidation reaction exhaust gas at high pressure after condensation; components in it,
then directing the specified exhaust gas into the adsorption column to ensure its contact with the adsorbent and dehydration of moisture, and
after heating to a temperature in the range from 140 to 150 ° C, the resulting exhaust gas is sent to two-stage turbines to extract gas pressure energy.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2007/053777 WO2008105084A1 (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Method for the treatment of waste gas from oxidation and the recovery of energy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009132409A RU2009132409A (en) | 2011-04-10 |
| RU2438763C2 true RU2438763C2 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=39720928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009132409/05A RU2438763C2 (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101616725B (en) |
| RU (1) | RU2438763C2 (en) |
| WO (1) | WO2008105084A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105617959A (en) * | 2016-01-15 | 2016-06-01 | 湖南弘润化工科技有限公司 | Reaction device for continuously producing benzoic acid by virtue of toluene liquid-phase air oxidation method |
| CN110283068A (en) * | 2019-06-05 | 2019-09-27 | 华南理工大学 | A kind of benzoic acid process units reacting thermal drivers air compressor |
| CN113082947B (en) * | 2021-04-15 | 2022-07-29 | 成都明瑞易能科技有限公司 | Device and method for recovering pressure energy by adopting MDEA decarburization process |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5640636A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-16 | Cosmo Co Ltd | Treatment of exhaust gas of oxidation reaction |
| US5612007A (en) * | 1994-10-14 | 1997-03-18 | Amoco Corporation | Apparatus for preparing aromatic carboxylic acids with efficient energy recovery |
| JP3457828B2 (en) * | 1997-03-05 | 2003-10-20 | 三菱重工業株式会社 | Compressor and gas expander device |
| JP2000072714A (en) * | 1998-08-24 | 2000-03-07 | Mitsui Chemicals Inc | Production of aromatic carboxylic acid |
| CN1289172C (en) * | 2003-01-30 | 2006-12-13 | 西南化工研究设计院 | Technique for recovering useful constituent from the tail gas arising from acetic acid synthesis process from carbonyl |
| JP2005213223A (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing aromatic carboxylic acid |
-
2007
- 2007-02-28 WO PCT/JP2007/053777 patent/WO2008105084A1/en active Application Filing
- 2007-02-28 RU RU2009132409/05A patent/RU2438763C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-02-28 CN CN200780051842.8A patent/CN101616725B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009132409A (en) | 2011-04-10 |
| WO2008105084A1 (en) | 2008-09-04 |
| CN101616725B (en) | 2012-08-29 |
| CN101616725A (en) | 2009-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101401813B1 (en) | Method and device for separating carbon dioxide from an exhaust gas of a fossil fired power plant | |
| EA016189B1 (en) | A method for recovery of high purity carbon dioxide | |
| US20120145000A1 (en) | Drying Process For Flue Gas Treatment | |
| CN109794137B (en) | Method and system for adsorbing, purifying, enriching and recovering nitrogen oxides in flue gas | |
| RU2438763C2 (en) | Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom | |
| CN110585861A (en) | Coking waste gas treatment system and treatment method | |
| CN112221327A (en) | Carbon dioxide ammonia capture and low-temperature liquefaction system and method for coal-fired power plant | |
| CN209900994U (en) | Crude oil gas recovery processing system | |
| US20190022572A1 (en) | Carbon Dioxide Separation/Recovery Device, Combustion System Using Same, Thermal Power Generation System Using Same, and Method for Separating and Recovering Carbon Dioxide | |
| CN213556279U (en) | Carbon dioxide ammonia method capturing and low-temperature liquefying system of coal-fired power plant | |
| CN210825439U (en) | System for synchronous carbon dioxide and nitrogen recovery of coal fired power plant boiler flue gas | |
| AU2010297102B2 (en) | Method for purifying a gas stream including mercury | |
| RU2434841C2 (en) | Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom | |
| JPH01201017A (en) | Recovery of byproduct gas generated in ironworks | |
| CN116351195A (en) | Adsorption and hot nitrogen circulating desorption condensation recovery process | |
| CN115006963A (en) | System and process for recycling cryogenic solvent from waste gas in pharmaceutical industry | |
| RU2206375C1 (en) | Commercial gaseous carbon dioxide production process | |
| CN102905771A (en) | Method and equipment for treating co2-rich smoke | |
| CN113996616A (en) | Hazardous chemical substance-related tank car green cleaning device and method based on VOCs separation and recovery technology | |
| EP2724770A1 (en) | Absorption unit for drying flue gas | |
| FR2884304A1 (en) | Carbon dioxide separating method for iron and steel industry, involves receiving flow enriched in carbon dioxide from absorption unit, sending it towards homogenization unit and subjecting carbon dioxide to intermediate compression stage | |
| US8915987B2 (en) | Carbon dioxide absorption system | |
| US4330520A (en) | Process and apparatus for preventing NOx emissions after emergency shutdowns of plants for the manufacture of nitric acid | |
| CN218741124U (en) | Safe energy-saving organic waste gas treatment device | |
| CN221267616U (en) | Chlorine-containing waste gas treatment system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20140408 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200229 |