一種不飽和聚酯廢氣的資源化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不飽和聚酯廢氣的資源化處理方法。該方法包括：（1）聚酯廢氣先進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，使廢氣中沸點(diǎn)高于水的有機(jī)物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，回收其中的有機(jī)物；（2）未冷凝的廢氣與空氣和/或循環(huán)回流的尾氣在干燥器中混合干燥，除去夾帶的水分，然后進(jìn)入預(yù)熱器；（3）預(yù)熱后廢氣進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣以回收熱量。該方法可直接從不飽和聚酯廢氣中回收高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)物，回收率大于90wt%，并且不產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，具有回收率高、能耗低、流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種不飽和聚酯廢氣的資源化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酯廢氣的處理方法，特別是涉及一種不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR)生產(chǎn)過(guò)程中縮聚反應(yīng)階段產(chǎn)生的聚酯廢氣的資源化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR)是由二元酸、二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得,縮聚反應(yīng)是一個(gè)生成縮合水的可逆反應(yīng)，因此在反應(yīng)過(guò)程中使生成水不斷蒸發(fā)出來(lái)，從而使反應(yīng)向生成產(chǎn)品的方向進(jìn)行。其聚酯廢氣主要含有乙二醇、丙二醇、乙醛、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等反應(yīng)物料和中間產(chǎn)物，濃度在50?150 g/m3之間。這類不飽和聚酯廢氣具有水蒸氣含量大，有機(jī)物濃度高的特點(diǎn)，直接冷凝將形成酸性極強(qiáng)的高濃度有機(jī)廢水，其生化處理不但投資費(fèi)用高，而且處理成本也十分昂貴。
[0003]早期的聚酯企業(yè)多采用熱媒爐焚燒的方法處理聚酯廢氣，但是采用該法處理聚酯廢氣的成本較高，而且廢氣中大量的有用資源不能回收利用，造成巨大的資源浪費(fèi)，不符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。同時(shí)由于系統(tǒng)壓力不易平衡，存在嚴(yán)重的安全問(wèn)題，該方法已不再使用。
[0004]催化燃燒法是處理可燃性有機(jī)廢氣的一種有效方法，在催化劑的作用下，一般在400°C以下即可將大部分有機(jī)物氧化為CO2和H2O,不存在NOx等二次污染的問(wèn)題。CN02109675.9與CN200610047791.9均提出采用催化燃燒的方法處理聚酯生產(chǎn)過(guò)程的廢氣，但采用催化燃燒法直接將廢氣中的有機(jī)物氧化生成CO2和H2O,無(wú)法對(duì)其分離綜合利用。此外，不飽和聚酯廢氣中含有大量二元酸和二元醇類等難揮發(fā)性有機(jī)物，部分冷凝聚集后容易形成裝置的爆炸隱患。因此，催化燃燒法不能直接用于不飽和聚酯廢氣處理，上述專利技術(shù)中提出的方法也不能有效適用。CN200510015163.8公開(kāi)了一種聚酯廢氣的凈化方法，聚酯廢氣經(jīng)氣液分離器除去大部分水分，然后經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)行催化燃燒，部分反應(yīng)尾氣直接作為稀釋氣與聚酯廢氣混合以回收能量。該方法雖然可以使聚酯廢氣達(dá)標(biāo)排放，但聚酯廢氣中的有機(jī)物沒(méi)有得到回收利用，物料損耗大且能耗高，燃燒后產(chǎn)生的大量的溫室氣體。此夕卜，經(jīng)氣液分離器后，聚酯廢氣中易溶于水的組分如乙醛、乙二醇會(huì)轉(zhuǎn)移到水相中，形成高濃度有機(jī)廢水，造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足以及不飽和聚酯廢氣的特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種不飽和聚酯廢氣資源化處理方法。該方法可直接從不飽和聚酯廢氣中回收高沸點(diǎn)難揮發(fā)有機(jī)物，回收率大于90wt%，并且不產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，具有回收率高、能耗低、流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定等特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明不飽和聚酯廢氣資源化處理方法包括以下內(nèi)容:(I)聚酯廢氣先進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，使廢氣中沸點(diǎn)高于水的有機(jī)物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，回收其中的有機(jī)物；(2)未冷凝的廢氣與空氣和/或循環(huán)回流的尾氣在干燥器中混合干燥，除去夾帶的水分，然后進(jìn)入預(yù)熱器；(3)預(yù)熱后廢氣進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣以回收熱量。
[0007]本發(fā)明中，所述的聚酯廢氣來(lái)自不飽和聚酯樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中的縮聚反應(yīng)階段，有機(jī)物濃度高且波動(dòng)大，主要含有乙二醇、丙二醇、乙醛、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等難揮發(fā)的有機(jī)污染物。
[0008]本發(fā)明中，冷凝器采用冷凝塔，塔頂設(shè)置冷凝盤，塔體采用高效塔板與填料組合的形式，聚酯廢氣入口以上為組合塔板，理論塔板數(shù)為3?15塊；聚酯廢氣入口以下為填料段，填料為不銹鋼填料、陶瓷環(huán)填料或塑料填料等。冷凝塔入口聚酯廢氣溫度為190?220°C，塔頂溫度為105?120°C，以保證水蒸氣從塔頂蒸出；塔底溫度為140?170°C，可減少冷凝后的液相再次蒸發(fā)，通過(guò)廢氣入口流量控制其氣/液重量比值為5:1?50:1。冷凝后的液相有機(jī)物經(jīng)填料段回流至塔頂，液相回流比為I?50。聚酯廢氣中沸點(diǎn)高于水的乙二醇、丙二醇等有機(jī)物經(jīng)過(guò)層層冷凝從氣相轉(zhuǎn)移到液相，通過(guò)上述處理形成的塔底液相中有機(jī)物的含量為90wt%?100wt%，更佳值為95wt%?100wt%。聚酯廢氣經(jīng)過(guò)冷凝處理，有機(jī)物得到有效回收利用，冷凝器出口中含有微量的難揮發(fā)性有機(jī)物，避免催化燃燒反應(yīng)器的爆炸隱患；而且無(wú)高濃度有機(jī)廢水產(chǎn)生，避免了二次污染。
[0009]本發(fā)明中，干燥器采用玻璃干燥器，干燥劑選用無(wú)水P205、CaCl2, Na2SO4, MgSO4,CaSO4, CaO、分子篩等中的一種或幾種。聚酯廢氣經(jīng)過(guò)干燥除去廢氣夾帶的水分，廢氣中的水含量大大減少，避免了進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器對(duì)催化劑的性能和設(shè)備的壽命的不利影響。
[0010]本發(fā)明中，預(yù)熱器在反應(yīng)起始時(shí)采用電加熱或其他熱媒加熱；當(dāng)反應(yīng)尾氣循環(huán)回流至干燥器后，預(yù)熱器可減少加熱或停止加熱。
[0011]本發(fā)明中，聚酯廢氣冷凝后可回收大部分有機(jī)物，未冷凝的有機(jī)物經(jīng)干燥、預(yù)熱后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器。催化燃燒反應(yīng)器入口溫度為190?300°C，床層氣相空速為20000?SOOOOtT1，所用的催化劑為負(fù)載貴金屬的蜂窩型整體塊狀催化劑，其中Pt含量為0.lwt%?
0.5wt%, Pd 含量為 0.05wt% ?0.25wt%o
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明方法提供的聚酯廢氣資源化處理工藝的有益效果是:聚酯廢氣直接進(jìn)行冷凝回收其中的有機(jī)物，該過(guò)程不發(fā)生二次相變，能量消耗低，有機(jī)物的回收率高；其余未冷凝的廢氣經(jīng)干燥后進(jìn)行催化燃燒，實(shí)現(xiàn)了聚酯廢氣的達(dá)標(biāo)排放。該方法既能回收大量的有機(jī)物，又不產(chǎn)生新的有機(jī)廢水，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的不飽和聚酯廢氣資源化
處理工藝。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種具體的不飽和聚酯廢氣處理工藝流程示意圖。
[0014]圖中標(biāo)記為:10、冷凝器，11、物料存儲(chǔ)罐，12、干燥器，13、預(yù)熱器，14、催化燃燒反應(yīng)器，15、風(fēng)機(jī)。
[0015]圖2是本發(fā)明一種冷凝器的具體結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖中標(biāo)記為:1、廢氣進(jìn)口，2、冷凝盤，3、廢氣出口，4、回流口，5、液體再分配器，6、塔板，7、填料層，8、受液盤，9、出料口。
【具體實(shí)施方式】[0017]圖1是本發(fā)明的一種具體的工藝流程圖?？s聚階段產(chǎn)生的不飽和聚酯廢氣首先進(jìn)入冷凝塔10，廢氣中沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高的氣相有機(jī)物冷凝后在塔底形成液相油狀有機(jī)物，部分冷凝后產(chǎn)生的液相通過(guò)液相循環(huán)回流至冷凝器，其余由物料存儲(chǔ)罐11收集后可再利用。未冷凝的廢氣進(jìn)入干燥器12，干燥器內(nèi)通入空氣和/或循環(huán)回流的尾氣，干燥后進(jìn)入預(yù)熱器13，達(dá)到預(yù)熱溫度190~300°C時(shí)進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器14，反應(yīng)尾氣由風(fēng)機(jī)15引出，部分反應(yīng)尾氣作為稀釋氣循環(huán)回流至干燥器中，其余尾氣達(dá)標(biāo)排放。如果混合氣的溫度已經(jīng)達(dá)到催化燃燒反應(yīng)器14要求的入口溫度190~300°C，則不需要進(jìn)一步加熱；反之，則要使用預(yù)熱器13加熱至所需溫度，具體的溫度值，與所選的催化燃燒催化劑有關(guān)。
[0018]圖2是本發(fā)明冷凝器的具體結(jié)構(gòu)示意圖，具體過(guò)程如下:不飽和聚酯廢氣從冷凝器下部進(jìn)口處進(jìn)入，廢氣進(jìn)口 I的溫度約為190~220°C之間，上部設(shè)有冷凝盤2，控制其溫度在105~120°C之間，使冷凝器的下部與上部之間存在70~115°C的溫度梯度，通過(guò)廢氣入口流量控制其氣/液重量比值為5:1~50:1。當(dāng)聚酯廢氣進(jìn)入冷凝器時(shí)，其廢氣從塔底向塔頂上升，經(jīng)塔板6層層冷凝，使氣相中沸點(diǎn)大于水的有機(jī)物逐漸從氣相轉(zhuǎn)移至液相，未冷凝的廢氣從出口 3排出。冷凝后的液體通過(guò)液體再分配器5后向下流動(dòng)，流經(jīng)塔板6、填料層7后，進(jìn)入受液盤8，一部分冷凝后的液體由回流口 4返回至冷凝器進(jìn)行循環(huán)，液相回流比為I~50。通過(guò)上述處理后塔底出料口 9處生成的液相中有機(jī)物的含量范圍約為90wt% ~100wt%,更佳值為 95wt% ~100wt%。
[0019]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法和效果，其中wt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0020]實(shí)施例1
采用圖1的工藝流程和圖2的冷凝器對(duì)縮聚階段產(chǎn)生的不飽和聚酯樹(shù)脂蒸汽進(jìn)行處理。不飽和聚酯樹(shù)脂是以一縮乙二醇、乙二醇、丙二醇、鄰苯二甲酸和順丁烯二酸為主要生產(chǎn)原料，縮聚階段廢氣排放量為500~3000Nm3/h，聚酯廢氣中有機(jī)物含量約為150g/m3，其中二元醇的含量約為120g/m3，鄰苯二甲酸和順丁烯二酸的含量為30g/m3，乙醛濃度為1200~1400mg/m3，非甲烷總烴約為15000~18000mg/m3。冷凝器的具體操作條件及處理效果見(jiàn)表1。
[0021]表1冷凝器的具體操作條件及處理效果
【權(quán)利要求】
1.一種不飽和聚酯廢氣的資源化處理方法，包括以下內(nèi)容:(1)聚酯廢氣先進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，使廢氣中沸點(diǎn)高于水的有機(jī)物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，回收其中的有機(jī)物；(2)未冷凝的廢氣與空氣和/或循環(huán)回流的尾氣在干燥器中混合干燥，除去夾帶的水分，然后進(jìn)入預(yù)熱器；(3)預(yù)熱后廢氣進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)尾氣直接作稀釋氣以回收熱量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的聚酯廢氣來(lái)自不飽和聚酯樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中的縮聚反應(yīng)階段，主要含有乙二醇、丙二醇、乙醛、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸和順丁烯二酸。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)所述的冷凝器采用冷凝塔，塔頂設(shè)置冷凝盤，塔體采用高效塔板與填料組合的形式，聚酯廢氣入口以上為組合塔板，理論塔板數(shù)為3~15塊；聚酯廢氣入口以下為填料段。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:填料段的填料為不銹鋼填料、陶瓷環(huán)填料或塑料填料。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:冷凝塔入口聚酯廢氣溫度為190~220°C，塔頂溫度為105~120°C，塔底溫度為140~170°C，通過(guò)蒸汽入口流量控制其氣/液重量比值為5:1~50:1。
6.按照權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于:冷凝后的液相有機(jī)物經(jīng)填料段回流至塔頂，液相回流比為I~50。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的干燥器采用玻璃干燥器，干燥劑選用無(wú)水p205、CaCl2, Na2SO4^MgSO4, CaSO4, CaO、分子篩等中的一種或幾種。
8.按照權(quán)利要求1所 述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的預(yù)熱器在反應(yīng)起始時(shí)采用電加熱或其他熱媒加熱；當(dāng)反應(yīng)尾氣循環(huán)回至干燥器后，預(yù)熱器減少加熱或停止加熱。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的催化燃燒反應(yīng)器入口溫度為190~300°C，床層氣相空速為20000~SOOOOtT1，所用的催化劑為負(fù)載貴金屬的蜂窩型整體塊狀催化劑，其中Pt含量為0.lwt%~0.5wt%, Pd含量為0.05wt%~0.25wt%。
【文檔編號(hào)】B01D5/00GK103768823SQ201210404199
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】張蕾, 郭宏山, 劉忠生, 許瑩, 朱衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院