一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统及方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201610497833.2 | 申请日 | 2016-06-29 | 公开(公告)号 | CN106187679A | 公开(公告)日 | 2016-12-07 |
| 申请人 | 山东聊城中盛蓝瑞化工有限公司; | 发明人 | 肖军昌; 蔺青军; 贾永朋; 韩亚国; 李玉花; 付崇磊; 张伟; 范云珠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种氯化 烃 水 解 尾气中二 氧 化 碳 的回收再利用系统及方法，包括氯化烃水解装置、尾气吸收塔、 碱 液储存罐以及 循环 泵 ，其中，氯化烃水解装置为氯化烃提供水解反应的环境；氯化烃水解装置的尾气出口与尾气吸收塔的气体入口连接，使尾气中的二氧化碳与碱性溶液 接触 ，吸收二氧化碳；尾气吸收塔的液体出口与碱液储存罐连通，碱液储存罐的下端通过 循环泵 与尾气吸收塔连通，循环泵提供动 力 ，使氢氧化钠溶液循环地进入尾气吸收塔吸收二氧化碳，直到氢氧化钠溶液中的碳酸钠达到设定浓度。本发明通过将尾气中的CO2进行吸收，并得到氯化烃水解反应的反应物，使废物得到利用，还可以弥补对尾气进行处理带来的生产成本的提高，符合绿色环保的理念。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，其特征在于：包括氯化烃水解装置、尾气吸收塔、碱液储存罐以及循环泵，其中，氯化烃水解装置为氯化烃提供水解反应的环境；氯化烃水解装置的尾气出口与尾气吸收塔的气体入口连接，使尾气中的二氧化碳与碱性溶液接触，吸收二氧化碳；尾气吸收塔的液体出口与碱液储存罐连通，碱液储存罐的下端通过循环泵与尾气吸收塔连通，循环泵提供动力，使氢氧化钠溶液循环地进入尾气吸收塔吸收二氧化碳，直到氢氧化钠溶液中的碳酸钠达到设定浓度。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统及方法技术领域[0001] 本发明具体涉及一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统及方法，具体涉及一种氯化苄或其它同类氯化物在纯碱溶液环境中水解，副产尾气被氢氧化钠吸收制备纯碱溶液，当制备的纯碱溶液达标后，重新循环进入水解体系进行利用，实现尾气中二氧化碳的回收再利用。 背景技术[0002] 目前国内苯甲醇及其它醇类的生产中，广泛采用氯化烃与10-15％的纯碱溶液反应，水解反应过程中产生相应的醇、氯化钠和二氧化碳，水解反应是在加热条件下进行的，而且反应产物中除了二氧化碳并没有其他的气体，所以排放的尾气中大部分的组分为水蒸气和二氧化碳。由于水蒸气和二氧化碳都没有毒性，且目前国家对二氧化碳排放没有具体相关要求，所以在实际生产中为了节约生产成本，不会对水解尾气进行处理，直接排入大气，导致尾气中的二氧化碳气体不能得到有效利用。一方面造成了资源的浪费，另一方面，二氧化碳作为温室气体，大量排放会对环境造成影响。 [0003] 现有技术中虽然有利用烧碱溶液对含有酸性气体的尾气进行吸收处理的方式，以减少尾气中的污染物对环境造成破坏，如焚烧产生的尾气，尾气中含有二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物，氢氧化钠溶液吸收这些酸性气体，并需要通入氧化剂将氮氧化物氧化成二氧化氮进而彻底除去。虽然氢氧化钠溶液会吸收二氧化碳，但是主要目的还是吸收尾气中的二氧化硫和氮氧化物。而且吸收尾气后的氢氧化钠溶液并不会重复利用，产生废液。 [0004] 所以，需要一种既能实现对氯化烃中的水解尾气中的二氧化碳进行处理的装置或系统，吸收二氧化碳后的废液又能被重复利用，一方面减少二氧化碳的排放，降低对环境的影响，另一方面弥补对尾气进行处理时带来的生产成本的增加，并创造额外的经济效益。 发明内容[0005] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，该系统通过设置强氧化钠吸收罐，对氯化烃水解尾气中的二氧化碳进行吸收，通过对氢氧化钠进行循环驱动，使氢氧化钠溶液不断对尾气进行喷淋，吸收尾气中的二氧化碳，使氢氧化钠溶液中的纯碱的浓度逐渐增大，当几乎全部的氢氧化钠转化为碳酸钠时，将得到的纯碱溶液泵入氯化烃的水解体系中参与水解反应，实现了二氧化碳的回收利用。 [0006] 本发明的另一个目的是提供一种氯化烃水解尾气中的二氧化碳的回收再利用方法。该方法基于上述系统，对氯化烃水解尾气中的二氧化碳进行吸收。 [0007] 为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为： [0008] 一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，包括氯化烃水解装置、尾气吸收塔、碱液储存罐以及循环泵，其中，氯化烃水解装置为氯化烃提供水解反应的环境；氯化烃水解装置的尾气出口与尾气吸收塔的气体入口连接，使尾气中的二氧化碳与碱性溶液接触，吸收二氧化碳；尾气吸收塔的液体出口与碱液储存罐连通，碱液储存罐的下端通过循环泵与尾气吸收塔连通，循环泵提供动力，使氢氧化钠溶液循环地进入尾气吸收塔吸收二氧化碳，直到氢氧化钠溶液中的碳酸钠达到设定浓度。 [0010] 优选的，所述系统该包括尾气冷却器，尾气冷却器位于尾气吸收塔与氯化烃水解装置之间，尾气冷却器将尾气中的水蒸气进行冷凝，冷凝后的水蒸气流回到氯化烃水解装置中。 [0011] 由于氯化烃的水解反应是在加热的条件下进行的，一方面尾气中会有大量的水蒸汽，还有夹带的挥发性反应物，当大量的水蒸汽与二氧化碳同时存在时，会降低碱液与二氧化碳的接触程度，降低二氧化碳的吸收效率；另一方面，尾气的温度过高，也会影响二氧化碳的吸收效率；第三方面，氯化烃的水解反应是在水环境中进行的，当体系中大量的水分流失时，会改变水解的条件，如体系的pH值、各种物质的浓度等，严重者会影响水解反应的进行；第四方面，尾气中夹带挥发性反应物，会导致反应物的减少，造成浪费，并会对环境造成污染。 [0012] 所以，对尾气进行冷凝，一方面可以将尾气中的水蒸气和挥发性反应物冷凝回收，保证水解体系反应条件的稳定性，保证水解反应的顺利进行；另一方面，将水蒸气和挥发性反应物冷凝后与二氧化碳分离，使尾气中的组分基本上都是二氧化碳，在于碱液进行接触，接触的有效面积得到了提高，进而提高了吸收效率；此外，对尾气进行冷凝，同时降低了尾气中二氧化碳的温度，使其更容易被碱液吸收。综合作用的结果是保证了水解反应和尾气吸收的顺利、高效进行。 [0013] 优选的，所述尾气吸收塔内采用喷淋式吸收，循环泵将氢氧化钠溶液泵入尾气吸收塔的上端的喷头，进行喷淋。 [0014] 尾气从尾气吸收塔的下端通入，氢氧化钠溶液从尾气吸收塔的上端通入，通过逆流完成尾气中的二氧化碳的吸收。一方面氢氧化钠溶液可以均匀地与尾气接触，另一方面，延长了尾气与氢氧化钠溶液接触路径的长度，即延长了尾气与氢氧化钠溶液的接触时间，进而可以提高二氧化碳的吸收效率。 [0015] 优选的，所述尾气吸收塔内的碱液的液位高于尾气入口的高度。尾气进入尾气吸收塔后，经过碱液，其中的二氧化碳被碱液吸收。 [0016] 优选的，所述循环泵与尾气吸收塔之间设置有冷却器，氢氧化钠溶液经过冷却后进入尾气吸收塔。 [0017] 虽然可以选择对尾气进行冷却，但只是相对冷却，尾气中还是会存在较多的热量，所以在吸收时会将热量传递给氢氧化钠溶液，导致其温度升高。而温度过高会影响二氧化碳的吸收效率，所以需要对氢氧化钠进行降温。 [0019] 进一步优选的，所述的系统还包括控制系统和氢氧化钠浓度仪，控制系统分别与所述第一阀门、第二阀门和氢氧化钠浓度仪连接，所述氢氧化钠浓度仪设置于碱液储存罐中，并位于液位以下。 [0020] 氢氧化钠浓度仪可以用来检测碱液中剩余的氢氧化钠的浓度，进而可以得知碳酸钠的浓度，如果碱液中的碳酸钠浓度不达标，控制系统控制第一阀门处于开启状态，碱液处于不断循环吸收二氧化碳的状态，使碱液中的碳酸钠的浓度不断升高；当氢氧化钠的浓度降低到设定程度，控制系统控制第一阀门关闭，第二阀门开启，循环泵将碱液泵入氯化烃水解装置进行水解反应，实现了反应的自动化和连续化。 [0021] 一种氯化烃水解系统，包括所述氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，所述碱液储存罐通过循环泵与氯化烃水解装置连接。 [0022] 碱液储存罐中的碱液中碳酸钠的浓度达到设定值时，循环泵将碱液泵入氯化烃水解装置进行水解反应。 [0023] 一种氯化烃水解尾气中的二氧化碳的回收再利用方法，包括如下步骤： [0024] 首先对氯化烃水解尾气进行冷却，冷却后的尾气进入尾气吸收塔与氢氧化钠溶液接触吸收；所述氢氧化钠溶液在驱动力的作用下，不断循环地进入尾气吸收塔对尾气进行吸收，直到氢氧化钠溶液的浓度达到设定值，得到所需碳酸钠溶液。 [0025] 优选的，所述方法还包括将碳酸钠溶液作为反应物加入到氯化烃水解体系中进行反应的步骤。 [0026] 优选的，所述氢氧化钠溶液的起始浓度为8-12％。 [0027] 优选的，得到的碳酸钠溶液的浓度为10-15％。 [0028] 优选的，冷却后的尾气的温度为12-15℃。 [0029] 优选的，得到的碳酸钠溶液中的氢氧化钠的浓度≤1％。 [0030] 优选的，所述氢氧化钠的循环速度为30-40m3/h。 [0032] 本发明的有益技术效果为： [0033] 1、本发明的系统有效回收了氯化烃水解尾气中二氧化碳，实现了CO2循环利用，减少尾气中CO2、VOC(挥发性有机化合物)排放对环境污染，改善环境。 [0034] 2、本发明通过将尾气中的CO2进行吸收，并得到氯化烃水解反应的反应物，使废物得到利用，还可以弥补对尾气进行处理带来的生产成本的提高，符合绿色环保的理念。 [0037] 图1是本发明的工艺流程结构示意图。 [0038] 1、氯化烃水解装置，2、尾气冷却器，3、风机，4、尾气吸收塔，5、循环冷却器，6、碱液储存罐，7、循环泵，8、第一阀门，9、第二阀门。 具体实施方式[0039] 下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。 [0040] 如图1所示，一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，包括氯化烃水解装置1、尾气吸收塔4、碱液储存罐6以及循环泵7； [0041] 其中，氯化烃水解装置1为氯化烃提供水解反应的环境；氯化烃水解装置1的尾气出口与尾气冷却器2连接，尾气冷却器2将尾气中的水蒸气进行冷凝，冷凝后的水蒸气流回到氯化烃水解装置1中。 [0042] 氯化烃的水解是氯化烃和纯碱溶液共沸条件下发生水解反应，生成对应的醇、氯化钠和二氧化碳，二氧化碳在加热的作用下逸出，尾气中还有水蒸汽和部分易挥发的反应物。 [0044] 尾气冷却器2可以为任何形式的换热器，如管壳式换热器，只要可以对尾气进行冷却即可。由于水蒸汽或部分的挥发性反应物可能具有腐蚀性，最好对尾气冷却器2进行防腐处理。 [0045] 经过冷却后的尾气在风机3的驱动作用下，进入尾气吸收塔4，使尾气中的二氧化碳与碱性溶液接触，吸收二氧化碳； [0046] 氢氧化钠溶液需要经过循环冷却器5冷却后进入尾气吸收塔4中，进行反应。 [0047] 作为一种实施方式，所述尾气吸收塔4内采用喷淋式，循环泵7将氢氧化钠溶液泵入尾气吸收塔4的上端，进行喷淋。尾气从尾气吸收塔4的下端通入，氢氧化钠溶液从尾气吸收塔4的上端通入，通过逆流完成尾气中的二氧化碳的吸收。一方面氢氧化钠溶液可以均匀地与尾气接触，另一方面，延长了尾气与氢氧化钠溶液接触路径的长度，即延长了尾气与氢氧化钠溶液的接触时间，进而可以提高二氧化碳的吸收效率。 [0048] 作为另一种实施方式，尾气吸收塔4内的碱液的液位高于尾气入口的高度。尾气进入尾气吸收塔4后，首先要经过碱液，尾气在穿越碱液的过程中，尾气中的二氧化碳被碱液吸收，生成碳酸钠。 [0049] 尾气吸收塔4的液体出口与碱液储存罐6连通，碱液储存罐6的下端通过循环泵7与尾气吸收塔4连通，使氢氧化钠溶液循环利用，直到氢氧化钠溶液中的碳酸钠达到设定浓度。 [0050] 碱液储存罐6只是对碱液起到暂时的储存作用，碱液储存罐6的结构可以是单纯的罐体结构，也可以是设置有冷却套，如在罐体的外侧套合冷却套，冷却套内通入冷却液对碱液储存罐6内的碱液进行降温，这样就可以替换所述循环冷却器5。 [0051] 还可以在该系统中设置在线检测、自动控制机构，具体如下： [0052] 1、循环泵7与尾气吸收塔4之间的管路设为第一支路，第一支路上设置有第一阀门8，循环泵7与氯化烃水解装置1之间的管路设为第二支路，第二支路上设置有第二阀门9。 [0053] 控制系统分别与所述第一阀门8、第二阀门9和氢氧化钠浓度仪连接，所述氢氧化钠浓度仪设置于碱液储存罐6中，并位于液位以下。 [0054] 氢氧化钠浓度仪用于测定碱液储存罐6中的碱液的氢氧化钠的浓度，在碱液循环过程中，氢氧化钠的浓度逐渐降低，碳酸钠的浓度逐渐升高，当氢氧化钠的浓度降低到设定浓度后，碳酸钠的浓度上升到设定浓度，即得。 [0055] 一种氯化烃水解系统，包括所述氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统，所述碱液储存罐通过循环泵与氯化烃水解装置连接。 [0056] 一种氯化烃水解尾气中的二氧化碳的回收再利用方法，包括如下步骤： [0057] 1)氯化烃与10-15％纯碱溶液在氯化烃水解装置1中，在加热的条件下进行水解反应，生成对应的醇、二氧化碳和氯化钠； [0058] 2)水解反应的尾气中包括水蒸气、二氧化碳和部分氯化烃，通过尾气冷却器2对尾气进行冷却，使尾气中的水蒸气和氯化烃冷凝回流(冷却温度根据氯化烃的种类和性质进行确定)，重新返回到水解体系中； [0059] 3)冷凝后的尾气在风机3的作用下进入尾气吸收塔4的下端，自下而上进入尾气吸收塔4中。 [0060] 4)在碱液储存罐6中配制8-12％的氢氧化钠溶液，启动循环泵7，将碱液储存罐6中的氢氧化钠溶液泵入尾气吸收塔4中，尾气吸收塔4的下端设置液体出口，碱液自液体出口流入碱液储存罐6中，如此循环吸收，使碱液中氢氧化钠的浓度不断降低，碳酸钠的浓度不断增加。 [0061] 5)当碱液中的碳酸钠的浓度达到10-15％时，碱液中的氢氧化钠的浓度小于或等于1％时，即得到所需要的纯碱溶液，可以将该纯碱溶液储存在其他容器中，也可以直接泵入到氯化烃水解装置1中参与水解反应。 [0062] 下面以苯甲醇的制备来进行说明。 [0063] 本实施的利用水解尾气生产纯碱的生产方法如下： [0065] 现有7000吨/年苯甲醇的水解釜水解尾气经尾气风机3抽空输送每小时约300-400m3/h，首先经过32m2一级循环水冷却后，尾气温度在30℃左右。由于尾气中夹带有机物量中含有氯化苄，易对后续设备造成腐蚀，需对尾气进行进一步冷却净化，除去尾气中夹带有机物。尾气经过6℃水冷却器150m2至12-15℃后，降低尾气中夹带氯化苄，使尾气中氯化苄含量≤100ppm以下，含氯化苄冷凝液回收至系统继续反应。 [0066] (2)碱液配置 [0067] 设置两台200m3循环罐(即为碱液储存罐)，交替运行。开车前使用一次水将32％的烧碱稀释至8％-12％，每批配置150m3左右，通过循环泵7循环吸收尾气中二氧化碳，当碱液中烧碱含量≤1％视为合格，倒运另一台循环罐，将合格纯碱转入生产系统纯碱储罐备用。 [0068] (3)尾气吸收处理 [0069] 配备尾气吸收塔4，经冷却处理后尾气，经风机3连续输送送至尾气吸收塔4内，碱液从尾气吸收塔4顶部喷淋，与尾气进行逆流吸收，循环量控制30-40m3/h，尾气中二氧化碳吸收率在99％左右。 [0070] 为及时将反应热移除，提高吸收效果，在循环泵出口增加一台50m2列管式冷却器，使用循环水进行降温，控制吸收塔温度≤45℃以下。 [0071] 通过回收尾气中二氧化碳，实现了二氧化碳的循环利用，尾气生产纯碱能够满足苯甲醇生产中90％纯碱需要。 [0072] 整套系统实际投资150万，每吨尾气折百纯碱消耗0.8吨烧碱，目前烧碱市场价格600元左右，扣除其他费用，吨尾气生产纯碱(折百)成本在600元左右，而目前市场销售固体纯碱价格在1000-1200元左右，每使用一吨尾气生产纯碱(折百)可节约成本500-600元，按照年产7000吨苯甲醇计算，年可节约生产成本400-500万，半年即可收回投资。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈