CN106352658B - 一种环己酮装置氧化尾气治理装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环己酮装置氧化尾气治理装置及其应用,包括有机物捕集，能量回收利用及循环解析流程，将含有氮气、氧气、有机物组分的尾气经过膨胀做功制冷，在经过深冷捕集，配套密闭循环加热解析流程，可有效将氧化尾气中的有机物捕集，捕集率超过95%，使氧化尾气完全满足国家尾气排放环保要求，并同时回收压力尾气的压力能，配套的密闭循环解析流程，能确保装置能长周期稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及化工装置含有机物尾气的物料和能量回收，尾气综合治理领域，具体涉及环己酮装置的氧化尾气采用膨胀制冷技术对环己酮装置氧化尾气进行深冷、捕集、能量回收与合理的深冷捕集、解析切换流程配置，以达到高效回收尾气中易挥发有机物料和尾气达标排放的目的，并同时回收压力尾气的压力能。特别指采用膨胀制冷、深冷回收有机物料和固相捕集及配套解析技术流程。
背景技术
在环己酮生产过程中，采用DSM工艺—环己烷空气氧化法制备环己酮，该工艺方法将产生大量氧化尾气，10万吨/年装置尾气量为14000~16000Nm3/h。该尾气中夹带少量环己烷与环己酮（约1500～2000mg/Nm3）,为达到回收这些有机物料和尾气达标排放的目的，可采用深冷回收工艺，但深冷回收工艺中将不可避免的存在有机物料凝固堵塞管道的问题。另有工艺采用活性炭纤维或活性炭吸附方式、也有采用变温变压吸附的工艺，但都存在吸附效率随时间急剧下降的难题，主要原因在于环己酮为热敏性物质，在较高温度解析的情况下会发生缩合反应生成高沸点缩合物，同时尾气中也含有微量的高沸点物质，最终导致解析效果不好，吸附效率急剧下降的问题，该问题已经在多处工业装置上存在，最终导致常规吸附方式无法长期稳定运行。
本发明中的深冷、固相捕集及密闭循环解析技术流程能很好的解决该问题。采用本专利办法，既可解决污染问题，同时回收有用的有机物料与能量，并能实现装置稳定运行，达到节能减排和清洁生产的目的。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中的问题，创造一种全新的物料深冷、捕集、解析回收工艺流程，解决了膨胀深冷回收有机物导致凝固堵管问题。本发明彻底革新并全新设计了物料深冷回收、固相捕集及能量回收等工艺流程，同步研发了膨胀机在少量带物料的情况下安全、平稳、长周期运行的自动切换控制流程，从而使在“背景技术”中所涉及的问题得到了较好的解决。
一种环己酮装置氧化尾气治理装置,通过管道及阀门依次连接的有尾气缓冲罐、深冷回收器、第一固相捕集器、第二固相捕集器、膨胀机组、发电机组、物料收集罐、制低温水换热器、解析气加热器、解析气增压机；由深冷回收器、第一固相捕集器、第二固相捕集器组成深冷、捕集系统，该系统分为两套，尾气缓冲罐与深冷回收器相连、深冷回收器分别与第一固相捕集器及第二固相捕集器相连、第一固相捕集器与第二固相捕集器相连；尾气缓冲罐与解析气增压机连接、解析气增压机与解析气加热器连接；第一固相捕集器与膨胀机组相连，膨胀机组与物料收集罐相连，物料收集罐与第二固相捕集器相连；制低温水换热器与深冷回收器相连。
本发明采用成熟的压力气体膨胀技术构造一种包括深冷回收、固相捕集、膨胀制冷、回收功发电、低温水制备与热尾气解析在内的深冷回收物料和能量工艺流程。其特点是利用低温(-150℃)的膨胀尾气在深冷回收器E-101A/B中深冷新鲜氧化尾气，尾气中的绝大部分有机物料及水份被收集于回收器内，被深冷后的尾气（-70℃）经第一固相捕集去除尾气中夹带的粉状有机物料，再进入膨胀机膨胀而获取深冷（-150℃）膨胀尾气；换热后的膨胀尾气再与低温水换热而制得高品位低温水，膨胀机输出功驱动发电机组发电而回收气体压力能；深冷回收器中的有机物料可通过流程切换与加热解析以液态形式回收。经深冷回收处理后的尾气中有机物料含量仅为50～80mg/Nm3，可直接排入大气。
由深冷回收器、第一固相捕集器、第二固相捕集器组成深冷、捕集系统，该系统分为两套，尾气缓冲罐与深冷回收器相连、深冷回收器分别与第一固相捕集器及第二固相捕集器相连、第一固相捕集器与第二固相捕集器相连。两套深冷、捕集系统可实现切换。
图1中阀门编号分别为阀1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15均为程控阀。
所述的尾气缓冲罐与解析气增压机连接、解析气增压机与解析气加热器连接，加热后尾气可分别依次进入深冷回收器、第二固相捕集器、第一固相捕集器进行解析，再经过阀14或15进入尾气总管，实现密闭循环解析回收。
所述第一固相捕集器与膨胀机组相连，膨胀机组与物料收集罐相连，物料收集罐与第二固相捕集器相连。膨胀机组与发电机组相连。
所述深冷、捕集、吸附、膨胀、解析过程均由计算机程序控制，自动进行解析、捕集等操作的切换。
尾气治理装置在环己酮氧化尾气治理中的应用，其特征在于：利用-150℃低温的膨胀尾气在深冷回收器E-101A/B中深冷新鲜氧化尾气，尾气中的绝大部分有机物料及水份被收集于回收器内，被深冷后的-70℃尾气经第一固相捕集去除尾气中夹带的粉状有机物料，再进入膨胀机膨胀而获取-150℃深冷膨胀尾气；换热后的膨胀尾气再与低温水换热而制得高品位低温水，膨胀机输出功驱动发电机组发电而回收气体压力能；深冷回收器中的有机物料可通过流程切换与加热解析以液态形式回收。
具体深冷、捕集、解析流程为：
1）A系统深冷、捕集流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀1进入深冷回收器E-101A壳程，再经过第一固相捕集器V-102A、阀3进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀5进入第二固相捕集器V-103A后与新鲜尾气在深冷回收器E-101A管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀7进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空。
2）A系统解析流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀11进入深冷回收器E-101A，再依次经过第二固相捕集器V-103A，经阀12进入第一固相捕集器V-102A，最后尾气经阀14进入新鲜尾气总管。
３）Ｂ系统深冷、捕集流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀2进入深冷回收器E-101B壳程，再经过第一固相捕集器V-102B、阀4进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀6进入第二固相捕集器V-103B后与新鲜尾气在深冷回收器E-101B管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀8进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空。
４）B系统解析流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀10进入深冷回收器E-101B，再依次经过第二固相捕集器V-103B，经阀13进入第一固相捕集器V-102B，最后尾气经阀15进入新鲜尾气总管。
在解析时所有解析液态物料通过管道自流入系统外储罐。
本发明的工作原理是：利用环己烷、环己酮等有机物料的物料特性和压力气体膨胀制冷的特征，将低温(-150℃)的膨胀尾气在深冷回收器中深冷新鲜氧化尾气，尾气中的绝大部分有机物料及水份被冷却后产生相变，以固态凝结存留于回收器内，被深冷后的尾气（-70℃）经固相捕集去除尾气中夹带的粉状有机物料，再进入膨胀机膨胀而获取深冷（-150℃）膨胀尾气；换热后的膨胀尾气再与较高温度的低温水换热而制得高品位低温水，膨胀机输出功驱动发电机组发电而回收气体压力能；深冷回收器中的有机物料通过流程切换与加热解析以液态形式回收。经深冷回收处理后的尾气中有机物料含量仅为50～80mg/Nm3，可直接排入大气。
附图说明
图1 本发明的环己酮装置氧化尾气治理工艺流程示意图。
图2 B深冷、捕集系统示意图。
具体实施方式
根据图1所示，本发明包括尾气缓冲罐V-101，深冷回收器E-101A/B、第一固相捕集器V-102A/B、第二固相捕集器V-103A/B、膨胀机组、发电机组、制低温水换热器E-102、解析气加热器、解析气增压机在内的物料深冷回收、捕集和能量回收流程。低温(-150℃)的膨胀尾气在深冷回收器E-101A/B中深冷新鲜氧化尾气，尾气中的绝大部分有机物料及水份被收集于深冷回收器E-101A/B内，被深冷后的尾气（-70℃）经固相捕集器V-102A/B去除尾气中夹带的粉状有机物料，再进入膨胀机组膨胀而获取深冷（-150℃）膨胀尾气；换热后的膨胀尾气在制低温水换热器E-102再与高温的低温水换热而制得高品位低温水，膨胀机输出功驱动发电机组发电而回收气体压力能；深冷回收器E-101A/B中的有机物料可通过流程切换，由解析气增压机抽取部分新鲜尾气经解析气加热器加热，热尾气对切出的深冷、捕集流程加热解析，将凝固回收的有机物以液态形式回收。
A系统深冷、捕集流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀1进入深冷回收器E-101A壳程，再经过第一固相捕集器V-102A、阀3进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀5进入第二固相捕集器V-103A后与新鲜尾气在深冷回收器E-101A管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀7进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空。
解析A系统流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀11进入深冷回收器E-101A，再依次经过第二固相捕集器V-103A，经阀12进入第一固相捕集器V-102A，最后尾气经阀14进入新鲜尾气总管。
B系统深冷、捕集流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀2进入深冷回收器E-101B壳程，再经过第一固相捕集器V-102B、阀4进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀6进入第二固相捕集器V-103B后与新鲜尾气在深冷回收器E-101B管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀8进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空。
B系统解析流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀10进入深冷回收器E-101B，再依次经过第二固相捕集器V-103B，经阀13进入第一固相捕集器V-102B，最后尾气经阀15进入新鲜尾气总管。
所有解析液态物料通过管道自流入系统外储罐。
Claims (7)
1.一种环己酮装置氧化尾气治理装置,通过管道及阀门依次连接的有尾气缓冲罐、深冷回收器、第一固相捕集器、膨胀机组、发电机组、物料收集罐、第二固相捕集器、制低温水换热器、解析气加热器、解析气增压机；其特征在于由深冷回收器、第一固相捕集器、第二固相捕集器组成深冷、捕集系统，该系统分为两套，尾气缓冲罐与深冷回收器壳程相连、深冷回收器与第一固相捕集器相连、第一固相捕集器与膨胀机组相连、膨胀机组与物料收集罐相连、物料收集罐与第二固相捕集器相连、第二固相捕集器与深冷回收器管程相连，深冷回收器与制低温水换热器相连；由尾气缓冲罐、解析气增压机、解析气加热器、深冷回收器、第二固相捕集器、第一固相捕集器组成解析系统，尾气缓冲罐与解析气增压机连接、解析气增压机与解析气加热器连接，加热后尾气可分别依次进入深冷回收器、第二固相捕集器、第一固相捕集器进行解析，再经过阀14或15进入新鲜尾气总管，实现密闭循环解析回收。
2.根据权利要求1所述的尾气治理装置，其特征在于两套深冷、捕集系统可实现切换。
3.根据权利要求1所述的尾气治理装置，其特征在于阀门编号分别为阀1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15均为程控阀。
4.根据权利要求1所述的尾气治理装置，其特征在于所述的捕集、解析过程均由计算机程序控制，自动进行捕集、解析操作的切换。
5.权利要求1-4中任一的尾气治理装置在环己酮氧化尾气治理中应用，其特征在于：利用-150℃低温的膨胀尾气在深冷回收器E-101A/B中深冷新鲜氧化尾气，尾气中的绝大部分有机物料及水份被收集于回收器内，被深冷后的-70℃尾气经第一固相捕集去除尾气中夹带的粉状有机物料，再进入膨胀机膨胀而获取-150℃深冷膨胀尾气；换热后的膨胀尾气再与低温水换热而制得高品位低温水，膨胀机输出功驱动发电机组发电而回收气体压力能；深冷回收器中的有机物料可通过流程切换与加热解析以液态形式回收。
6.根据 权利要求5所述的尾气治理装置在环己酮氧化尾气治理中应用，其特征在于：
1）A系统深冷、捕集流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀1进入深冷回收器E-101A壳程，再经过第一固相捕集器V-102A、阀3进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀5进入第二固相捕集器V-103A后与新鲜尾气在深冷回收器E-101A管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀7进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空；
2）A系统解析流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀11进入深冷回收器E-101A，再依次经过第二固相捕集器V-103A，经阀12进入第一固相捕集器V-102A，最后尾气经阀14进入新鲜尾气总管；
３）Ｂ系统深冷、捕集流程：阀1、3、5、7、10、13、15关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101经过阀2进入深冷回收器E-101B壳程，再经过第一固相捕集器V-102B、阀4进入膨胀机机组，经膨胀之后尾气通过物料收集罐V-104，经阀6进入第二固相捕集器V-103B后与新鲜尾气在深冷回收器E-101B管程进行热量交换，经过深冷捕集后的尾气再经阀8进入制低温水换热器E-102中与低温水进行热量交换，制备低温水，达标尾气放空;
４）B系统解析流程：阀2、4、6、8、11、12、14关闭，压力为1.05~1.15MPa的氧化尾气经过尾气缓冲罐V-101后，经阀9进入解析气增压机，经过解析气加热器加热后尾气经阀10进入深冷回收器E-101B，再依次经过第二固相捕集器V-103B，经阀13进入第一固相捕集器V-102B，最后尾气经阀15进入新鲜尾气总管。
7.根据权利要求5的尾气治理装置在环己酮氧化尾气治理中应用，其特征在于所有解析液态物料通过管道自流入系统外储罐。
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