苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量回收的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量回收的方法。
【背景技術】
[0002]苯酚是具有特殊氣味、無色針狀晶體的化學品，是一種多用途的化工生產原料。丙酮是一種常見的、極易揮發的溶劑，也是一種多用途的化工生產原料。苯酚丙酮裝置采用異丙苯與空氣在氧化塔中反應制備過氧化氫異丙苯，并在后續流程中將其分解為苯酚和丙酮，氧化塔頂排出含有多種有機物的氧化尾氣。專利申請號CN200910032946.5處理大氣量工業廢氣中有機物的方法，公開了采用對工業尾氣進行洗滌、膨脹做功、吸附、解吸、催化燃燒、堿洗的處理方法，去除尾氣中含有的鹵素化合物。專利申請號CN200910081333.0氧化尾氣處理工藝，公開了采用催化劑處理尾氣，尾氣達標后直接排放。專利申請號CN200810039311.3苯酚丙酮裝置尾氣的催化氧化處理工藝，采用催化氧化處理技術，將氧化尾氣所含微量有機物和有害物轉化為二氧化碳和水，處理后的高溫高壓尾氣用于加熱待處理的氧化尾氣，換熱后直接排放。專利申請號CN201310411665.7苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量綜合利用副產蒸汽的方法，通過焚燒將氧化尾氣所含微量有機物和有害物轉化為二氧化碳和水，焚燒處理后的高溫尾氣進入余熱鍋爐發生過熱蒸汽，回收能量后尾氣排放至大氣。專利申請號CN201310411699.6苯酚丙酮裝置催化氧化尾氣節能減排的方法，將氧化尾氣通過多級冷凝、換熱、二級分液后，氣相進入廢氣處理器，處理后尾氣經過換熱后進入膨脹機做功帶動空壓機，從而節省空壓機電耗。
[0003]由于人們對能耗和環保的要求日益提高，化工行業尾氣處理引起越來越多的重視。含有有機物和有毒有害物的尾氣若直接排放至大氣，必然造成環境污染和物料損失、能源浪費。如果對其回收利用，必須除去其中的雜質。傳統的有機物尾氣凈化方法包括洗滌、吸附、冷凝、直接燃燒等方法，易產生二次污染，且處理效率低、運行能耗大。
[0004]苯酚丙酮裝置氧化尾氣中大多含有異丙苯、甲烷、甲醇、非芳烴等有毒有害物質。現有裝置在尾氣處理過程中，通過多級冷凝、冷凍、分液的方法液化分離部分尾氣，未液化的尾氣通入催化焚燒裝置處理后排放至大氣，能量沒有進行充分回收，而用燃料氣直接焚燒，需要消耗燃料，能量利用不合理。
[0005]現有技術中的專利申請號CN200910032946.5僅僅去除工業尾氣中含有的鹵素化合物，存在工藝流程長，操作運行復雜，難以在苯酚丙酮裝置上應用等問題。專利申請號CN200910081333.0和專利申請號CN200810039311.3都存在能量回收利用率不高等問題。專利申請號CN201310411665.7需要使用燃料氣來加熱氧化尾氣，存在燃料消耗、生產運行成本高等問題。專利申請號CN201310411699.6采用催化氧化方法將氧化尾氣中的微量有機物轉化為二氧化碳和水，使氧化尾氣達標排放并回收熱能轉化為機械能，但是氧化尾氣中的微量有機物是有用的物料，無法回收再使用，存在有機物料損失大等問題。
[0006]本發明有針對性的解決了該問題。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在微量有機物無法回收、能量利用不合理的問題，提供一種新的苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量回收的方法。該方法用于苯酚丙酮裝置中，具有微量有機物損失小、能量利用合理的優點。
[0008]為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下:一種苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量回收的方法，氧化尾氣(9)通過一級冷凝器(I)冷凝后進入一級分液罐(2)，分離出的氣相
(11)進入二級換熱器(3)進一步冷凝后進入二級分液罐(4)，分離出的氣相(14)作為冷源進入三級換熱器(5)，利用空壓機(8)出口的高溫壓縮空氣(24)作為熱源將氧化尾氣加熱升溫后進入膨脹機(6)膨脹制冷，膨脹過程中熱能轉化為機械能并帶動空壓機(8)，空壓機
[8]動力不足部分由電動機補充；膨脹機￠)出口氧化尾氣(17)進入三級分液罐(7)，分出的氣相(18)作為冷源返回二級換熱器(3)，與熱源尾氣換熱升溫后排至焚燒處理系統。
[0009]上述技術方案中，一級冷凝器殼側的氧化尾氣操作溫度為20?120°C，優選范圍為30?120°C，更優選范圍為40?110°C;操作壓力為0.1?0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.55MPaG，更優選范圍為0.2?0.5MPaG ;二級換熱器殼側的冷源尾氣操作溫度為_50?50°C，優選范圍為-40?40°C，更優選范圍為-30?30°C;操作壓力為0.0?0.3MPaG，優選范圍為0.0?0.25MPaG，更優選范圍為0.0?0.2MPaG ;二級換熱器管側的熱源尾氣操作溫度為O?60°C，優選范圍為5?50°C，更優選范圍為10?40°C;操作壓力為0.1?0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.45MPaG，更優選范圍為0.2?0.35MPaG ;三級換熱器殼側的高溫空氣操作溫度為40?120°C，優選范圍為45?110°C，更優選范圍為50?100°C ;操作壓力為0.3?1.2MPaG，優選范圍為0.4?1.0MPaG，更優選范圍為0.5?0.8MPaG ;三級換熱器管側的氧化尾氣操作溫度為O?70°C，優選范圍為5?60°C，更優選范圍為10?50°C ;操作壓力為0.1?0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.55MPaG，更優選范圍為0.2?0.5MPaG。
[0010]上述技術方案中，一級分液罐的氧化尾氣操作溫度為20?60°C，優選范圍為25?550C，更優選范圍為30?50°C;操作壓力為0.1?0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.55MPaG，更優選范圍為0.2?0.5MPaG ;二級分液罐的氧化尾氣操作溫度為O?30°C，優選范圍為O?20°C，更優選范圍為O?10°C ;操作壓力為0.1?0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.55MPaG，更優選范圍為0.2?0.5MPaG ;三級分液罐的膨脹機出口氧化尾氣操作溫度為-50?-10°C，優選范圍為-45?-15°C，更優選范圍為_40?_20°C ;操作壓力為0.0?
0.3MPaG，優選范圍為0.0?0.2MPaG，更優選范圍為0.0?0.1MPaG ;膨脹機入口氧化尾氣操作溫度為O?70°C，優選范圍為5?60°C，更優選范圍為10?50°C ;操作壓力為0.1?
0.6MPaG，優選范圍為0.15?0.55MPaG，更優選范圍為0.2?0.5MPaG ;膨脹機出口氧化尾氣操作溫度為-50?-10°C，優選范圍為-45?-15°C，更優選范圍為_40?_20°C ;操作壓力為0.0?0.3MPaG，優選范圍為0.1?0.2MPaG，更優選范圍為0.0?0.1MPaG ;空壓機操作溫度為O?120 °C，優選范圍為20?100°C，更優選范圍為40?80 °C;操作壓力為0.0?
1.2MPaG，優選范圍為0.0?1.0MPaG,更優選范圍為0.0?0.8MPaG。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述一級分液罐(2)分離出的液相(12)、二級分液罐
(4)分離出的液相(15)合并后與來自三級分液罐(7)的液相(19)混合，然后返回氧化進料系統。
[0012]上述技術方案中，優選地，所述一級冷凝器⑴管側為冷卻水。
[0013]本發明將氧化塔排出的氧化尾氣經過多級換熱器進行部分冷凝并通過三級分液罐冷凝分離出的液相有機物返回氧化進料系統，額外回收有機物1.0-5.0%左右。同時氣相氧化尾氣進入膨脹機將熱能轉化為機械能帶動空壓機，由此可降低空壓機的電耗，降低苯酚丙酮裝置能耗約7.40-9.32千克標油/噸苯酚，取得了較好的技術效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明所述方法的流程示意圖。
[0015]圖1中，氧化塔頂排出的氧化尾氣(9)通過一級冷凝器(I)利用冷卻水部分冷凝后通過管線(10)進入一級分液罐(2)進行分液，分離出的氣相(11)進入二級換熱器(3)進一步冷凝后通過管線(13)進入二級分液罐(4)分液，分離出的氣相(14)作為冷源進入三級換熱器(5)，利用空壓機(8)出口的高溫壓縮空氣(24)作為熱源將氧化尾氣加熱升溫后，經管線(16)進入膨脹機(6)膨脹制冷。膨脹過程中熱能轉化為機械能并作為部分動力帶動空壓機(8)，空壓機(8)動力不足部分由電動機補充。膨脹機(6)出口氧化尾氣(17)進入三級分液罐(7)分液后，分出的氣相(18)作為冷源返回二級換熱器(3)，與熱源尾氣換熱升溫后經管線(20)排至焚燒處理系統。一、二級分液罐分別分離出的液相(12)、液相
[15]合并后經管線(21)與來自三級分液罐(7)的液相(19)混合，然后經管線(22)返回氧化進料系統。空氣(23)進入空壓機(8)后成為高溫壓縮空氣，經三級換熱器(5)后進入壓縮空氣管線(25)。
[0016]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0017]【實施例1】
[0018]本發明涉及一種苯酚丙酮裝置氧化尾氣能量回收的方法，流程如圖1所示。氧化塔頂排出的氧化尾氣(9)通過一級冷凝器(I)利用冷卻水部分冷凝后通過管線(10)進入一級分液罐(2)進行分液，分離出的氣相(11)進入二級換熱器(3)進一步冷凝后通過管線
(13)進入二級分液罐(4)分液，分離出的氣相(14)作為冷源進入三級換熱器(5)，利用空壓機(8)出口的高溫壓縮空氣(24)作為熱源將氧化尾氣加熱升溫后，經管線(16)進入膨脹機(6)膨脹制冷。膨脹過程中熱能轉化為機械能并作為部分動力帶動空壓機(8)，空壓機
(8)動力不足部分由電動機補充。膨脹機￠)出口氧化尾氣(17)進入三級分液罐(7)分液后，分出的氣相(18)作為冷源返回二級換熱器(3)，與熱源尾氣換熱升溫后經管線(20)排至焚燒處理系統。一、二級分液罐分別分離出的液相(12)、液相(15)合并后經管線(21)與來自三級分液罐(7)的液相(19)混合，然后經管線(22)返回氧化進料系統。空氣(23)進入空壓機(8)后成為高溫壓縮空氣，經三級換熱器(5)后進入壓縮空氣管線(25)。
[0019]苯酚丙酮生產規模為20萬噸/年。采用本發明的氧化塔排出的尾氣通過多級換熱器部分冷凝和三級分液罐分液，回收液相有機物，氣相進入膨脹機膨脹制冷，同時熱能轉換為機械能作為補充動力帶動空壓機的技術手段。工藝操作參數如下:
[0020]一級冷凝器殼側的氧化尾氣操作溫度為30?110°C，操作壓力為0.3MPaG。
[0021]二級換熱器殼側的冷源尾氣操作溫度為-35?45°C，操作壓力為0.05MPaG ;二級換熱器管側的熱源尾氣操作溫度為5?45°C，操作壓力為0.25MPaG。
[0022]三級換熱器殼側的高溫空氣操作溫度為55?95°C，操作壓力為0.65MPaG ;三級換熱器管側的氧化尾氣操作溫度為5?50°C，操作壓力為0.25MPaG。
[0023]一級分液罐的氧化尾氣操作溫度為40°C，操作壓力為0.25MPaG。
[0024]二級分液罐的氧化尾氣操作溫度為5°C，操作壓力為0.25MPaG。
[0025]三級分液罐操作溫度為_35°C，操作壓力為0.05MPaG。
[0026]膨脹機入口氧化尾氣操作溫度為45°C，操作壓力為0.25MPaG ;膨脹機出口氧化尾氣操作溫度為_35°C，操作壓力為0.05MPaG。