從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置和方法，所述裝置包括依次通過(guò)管線串聯(lián)連接的設(shè)有變溫吸附劑層的變溫吸附裝置、設(shè)有與壓縮空氣源相連的接空氣入口的中間混合器、加熱裝置、催化氧化裝置和設(shè)有變壓吸附劑層的變壓吸附裝置，變溫吸附裝置包括設(shè)有與內(nèi)腔相連通的氧化尾氣入口和變溫吸附氣出口變溫吸附裝器，催化氧化裝置包括設(shè)有催化劑床層的催化氧化器，催化氧化器設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的變溫吸附氣入口和催化氧化氣出口，變壓吸附裝置包括設(shè)有與內(nèi)腔相連通的催化氧化氣入口和凈化氣出口的變壓吸附器。本發(fā)明可獲得體積濃度為99.9％以上的氮?dú)?，不僅回收了物料，還降低了公用工程的消耗，同時(shí)減少火炬氣排放量。
【專利說(shuō)明】
從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)己烷氧化尾氣的處理裝置和處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)己烷是一種重要的化工中間體，可以經(jīng)氧化生成環(huán)己基過(guò)氧化氫，然后再分解生成環(huán)己醇和環(huán)己酮。而環(huán)己醇和環(huán)己酮都是重要的化工原料。進(jìn)而生產(chǎn)己內(nèi)酰胺和尼龍-
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[0003]目前，環(huán)己烷的無(wú)催化空氣氧化方法為最流行的方法，取代了環(huán)己烷的貧氧氧化，與貧氧氧化相比，空氣氧化法具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0004]所需催化劑、化學(xué)品的種類及數(shù)量少，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備臺(tái)數(shù)明顯減少，設(shè)備材質(zhì)要求低，裝置總投資少，操作壓力和溫度低，氧化反應(yīng)器與分解反應(yīng)器無(wú)需特殊機(jī)械處理，長(zhǎng)期運(yùn)行不結(jié)渣；系統(tǒng)配置特殊的堿液分離系統(tǒng)，使裝置能長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)需定期停車(chē)清理。
[0005]環(huán)己烷的無(wú)催化空氣氧化方法所產(chǎn)生的酸性廢水和分解過(guò)程產(chǎn)生的廢液最終混合送至廢堿焚燒裝置焚燒，在輔助燃料的作用下，利用廢堿液中的有機(jī)組分的熱值副產(chǎn)蒸汽。裝置排放的廢水?dāng)?shù)量較少，氧化尾氣則通過(guò)萃取吸收排放火炬。
[0006]但是，目前的環(huán)己烷空氣氧化裝置存在氧化尾氣量大，且直接排放火炬，造成資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目是公開(kāi)一種從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置和方法，以克服已有技術(shù)的不足。
[0008]本發(fā)明所述的從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置，包括依次通過(guò)管線串聯(lián)連接的設(shè)有變溫吸附劑層的變溫吸附裝置、設(shè)有與壓縮空氣源相連接的接空氣入口的中間混合器、加熱裝置、催化氧化裝置和設(shè)有變壓吸附劑層的變壓吸附裝置；
[0009]所述的變溫吸附裝置包括:
[0010]設(shè)有與內(nèi)腔相連通的氧化尾氣入口和變溫吸附氣出口變溫吸附裝器102;
[0011 ]所述的催化氧化裝置包括:
[0012]設(shè)有催化劑床層的催化氧化器，所述的催化氧化器設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的變溫吸附氣入口和催化氧化氣出口 ；
[0013]所述的變壓吸附裝置包括設(shè)有與內(nèi)腔相連通的催化氧化氣入口和凈化氣出口的變壓吸附器；
[0014]所述的變壓吸附劑選自分子篩或活性碳；
[0015]采用本發(fā)明的裝置，從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾姆椒?，包括如下步驟:
[0016](I)將來(lái)自環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣，送入變溫吸附裝置，進(jìn)行變溫吸附，操作條件如下:
[0017]溫度為15?30 °C的氧化尾氣在變溫吸附裝置中的停留時(shí)間為1?18小時(shí)，壓力為
0.5?1.5MPa，變溫吸附劑選自活性炭；
[0018](2)將排出變溫吸附裝置的變溫吸附氣和壓縮空氣分別送入中間混合器混合，變溫吸附氣和壓縮空氣的重量比為:
[0019]變溫吸附氣:壓縮空氣=6?10:1，優(yōu)選的為8:1;
[0020](3)將中間混合器4混合氣體送入加熱裝置，加熱至溫度150?300°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器，原料氣中的有機(jī)物和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水，并放出大量反應(yīng)熱;操作條件如下:
[0021]溫度為380?680°C，優(yōu)選630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h一 S優(yōu)選40b—1，壓力為0.6?IMPa，優(yōu)選0.8MPa ；
[0022]術(shù)語(yǔ)“空速”的定義如下:單位時(shí)間內(nèi)單位體積催化劑處理的氣體量。
[0023](4)然后進(jìn)入變壓吸附裝置，進(jìn)行變壓吸附，即可獲得氮?dú)獾捏w積濃度大于99.9%的凈化氣體；
[0024]操作條件如下:
[0025]溫度為40?50°C，優(yōu)選45°C，氧化尾氣在變壓吸附裝置3中的停留時(shí)間為40?60秒，優(yōu)選50秒，壓力為0.5?I.0MP。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于:氧化尾氣不直接排放至火炬，先通過(guò)變溫吸附，回收氧化尾氣中的有機(jī)物，再通過(guò)催化氧化裝置2去除尾氣中少量的有機(jī)物，再變壓吸附裝置純化，獲得體積濃度為99.9以上的％氮?dú)?。不僅回收了物料，還降低了公用工程的消耗，同時(shí)減少火炬氣排放量，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。以年產(chǎn)8000萬(wàn)Nm3計(jì)，將減少排氣量8000萬(wàn)Nm3，降低了電的消耗1100萬(wàn)度。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置示意圖。
[0028]圖2為催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明所述的從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置，包括依次通過(guò)管線串聯(lián)連接的設(shè)有變溫吸附劑層101的變溫吸附裝置1、設(shè)有與壓縮空氣源6相連的接空氣入口 401的中間混合器4、加熱裝置5、催化氧化裝置2和設(shè)有變壓吸附劑層301的變壓吸附裝置3;
[0030]所述的變溫吸附裝置I包括:
[0031]設(shè)有與內(nèi)腔相連通的氧化尾氣入口和變溫吸附氣出口變溫吸附裝器102;
[0032]所述的催化氧化裝置2包括:
[0033]設(shè)有催化劑床層201的催化氧化器202，所述的催化氧化器202設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的變溫吸附氣入口和催化氧化氣出口 ；
[0034]優(yōu)選的，所述的催化氧化器202，包括上催化床203和下催化床204，上催化床203和下催化床204之間的催化氧化器設(shè)有冷激氣入口 205，所述的冷激氣入口 205通過(guò)管線與所述的中間混合器4的混合氣出口相連接；
[0035]優(yōu)選的，所述的上催化床203和下催化床204之間設(shè)有與所述的冷激氣入口205相連通的氣體分布器206;
[0036]所述的變壓吸附裝置3包括設(shè)有與內(nèi)腔相連通的催化氧化氣入口和凈化氣出口的變壓吸附器302;
[0037]變壓吸附劑選自分子篩或活性碳；
[0038]優(yōu)選的，還包括火炬，所述的火炬通過(guò)控制閥與變溫吸附裝器102的氧化尾氣入口相連接；
[0039]火炬的作用是用于處理生產(chǎn)裝置開(kāi)停工、非正常生產(chǎn)及緊急狀態(tài)下無(wú)法進(jìn)行有效回收的可燃?xì)怏w、可燃液體。
[0040]采用本發(fā)明的裝置，從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾姆椒?，包括如下步驟:
[0041 ] (I)將來(lái)自環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣，送入變溫吸附裝置I，進(jìn)行變溫吸附，操作條件如下:
[0042]溫度為15?30°C的氧化尾氣在變溫吸附裝置I中的停留時(shí)間為10?18小時(shí)，壓力為0.5?1.5MPa;
[0043]變溫吸附劑選自活性炭；
[0044](2)將排出變溫吸附裝置I的變溫吸附氣和壓縮空氣分別送入中間混合器4混合，變溫吸附氣和壓縮空氣的重量比為:
[0045]變溫吸附氣:壓縮空氣=6?10:1，優(yōu)選的為8:1;
[0046](3)將中間混合器4混合氣體送入加熱裝置5，加熱至溫度150?300°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器，原料氣中的有機(jī)物和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水，并放出大量反應(yīng)熱;操作條件如下:
[0047]溫度為380?680°C，優(yōu)選630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h一 S優(yōu)選40b—1，壓力為0.6?IMPa，優(yōu)選0.8MPa ；
[0048]術(shù)語(yǔ)“空速”的定義如下:單位時(shí)間內(nèi)單位體積催化劑處理的氣體量。
[0049]優(yōu)選的，中間混合器4的混合氣體，部分進(jìn)入加熱裝置5，加熱至溫度150?300°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器；
[0050]余量的中間混合器4的混合氣體通過(guò)催化氧化器的冷激氣入口205，進(jìn)入催化氧化器，通過(guò)氣體分布器與上部下來(lái)的反應(yīng)氣混合升溫，進(jìn)入反應(yīng)器第二層催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)；
[0051 ] 余量的中間混合器4的混合氣體為中間混合器4的混合氣體總體積的45?50% ;
[0052]第一層催化劑床層的操作條件如下:
[0053]溫度為580?680°C，優(yōu)選630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h一 S優(yōu)選40b—1，壓力為0.6?IMPa，優(yōu)選0.8MPa ；
[0054]第二層催化劑床層的操作條件如下:
[0055]溫度為530?630°C，優(yōu)選580°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h一 S優(yōu)選40b—1，壓力為0.6?IMPa，優(yōu)選0.8MPa ；
[0056]催化劑為脫烴催化劑，有低溫型和高溫型，為混合裝填；
[0057](4)然后進(jìn)入變壓吸附裝置3，進(jìn)行變壓吸附，即可獲得氮?dú)獾捏w積濃度大于99.9%的凈化氣體；
[0058]操作條件如下:
[0059]溫度為40?50°C，優(yōu)選45°C，氧化尾氣在變壓吸附裝置3中的停留時(shí)間為40?60秒，優(yōu)選50秒，壓力為0.5?1.0MP;變壓吸附劑選自分子篩或活性碳。
[0060]實(shí)施例1
[0061]采用圖1的流程和圖2的反應(yīng)器。
[0062]基本參數(shù):
[0063]環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣中，氮?dú)獾捏w積濃度96.4%;
[0064]變溫吸附劑為活性炭；
[0065]催化劑為脫烴催化劑，有低溫型和高溫型，為混合裝填；
[0066]變壓吸附劑為活性碳。
[0067](I)變溫吸附，操作條件如下:
[0068]溫度為25°C，氧化尾氣在變溫吸附裝置I中的停留時(shí)間為14小時(shí)，壓力為0.9MPa;
[0069](2)變溫吸附氣和壓縮空氣的重量比為:變溫吸附氣:壓縮空氣= 8:1;
[0070](3)中間混合器4的混合氣體，部分進(jìn)入加熱裝置5，加熱至溫度230°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器；
[0071 ]余量的中間混合器4的混合氣體通過(guò)催化氧化器的冷激氣入口 205，進(jìn)入催化氧化器；
[0072]余量的中間混合器4的混合氣體為中間混合器4的混合氣體總體積的50% ;
[0073]第一層催化劑床層的操作條件如下:
[0074]溫度為630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為40b—1，壓力為0.8MPa;
[0075]第二層催化劑床層的操作條件如下:
[0076]溫度為580°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為40b—1，壓力為0.8MPa;
[0077](4)變壓吸附裝置3的操作條件如下:
[0078]溫度為45°C，氧化尾氣在變壓吸附裝置3中的停留時(shí)間為50秒，壓力為0.75MPa;
[0079]獲得的凈化氣體中，氮?dú)獾捏w積濃度為99.99%。
[0080]實(shí)施例2
[0081]采用圖1的流程和圖2的反應(yīng)器
[0082]基本參數(shù):
[0083]環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣中，氮?dú)獾捏w積濃度96.4%;
[0084]變溫吸附劑為活性炭；
[0085]催化劑為脫烴催化劑，有低溫型和高溫型，為混合裝填；
[0086]變壓吸附劑為分子篩。
[0087](I)變溫吸附，操作條件如下:
[0088]溫度為30°C，氧化尾氣在變溫吸附裝置I中的停留時(shí)間為16小時(shí)，壓力為IMPa;
[0089](2)變溫吸附氣和壓縮空氣的重量比為:變溫吸附氣:壓縮空氣= 10:1;
[0090](3)中間混合器4的混合氣體，部分進(jìn)入加熱裝置5，加熱至溫度210°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器；
[0091 ]余量的中間混合器4的混合氣體通過(guò)催化氧化器的冷激氣入口 205，進(jìn)入催化氧化器；
[0092]余量的中間混合器4的混合氣體為中間混合器4的混合氣體總體積的45% ;
[0093]第一層催化劑床層的操作條件如下:
[0094]溫度為630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為35h—S壓力為0.8MPa;
[0095]第二層催化劑床層的操作條件如下:
[0096]溫度為580°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為35h—S壓力為0.8MPa;
[0097](4)變壓吸附裝置3的操作條件如下:
[0098]溫度為40°C，氧化尾氣在變壓吸附裝置3中的停留時(shí)間為45秒，壓力為0.75MPa;
[0099]獲得的凈化氣體中，氮?dú)獾捏w積濃度為99.99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾难b置，其特征在于，包括依次通過(guò)管線串聯(lián)連接的設(shè)有變溫吸附劑層(101)的變溫吸附裝置(I)、設(shè)有與壓縮空氣源(6)相連的接空氣入口(401)的中間混合器(4)、加熱裝置(5)、催化氧化裝置(2)和設(shè)有變壓吸附劑層(301)的變壓吸附裝置(3); 所述的變溫吸附裝置包括: 設(shè)有與內(nèi)腔相連通的氧化尾氣入口和變溫吸附氣出口的變溫吸附裝器(102); 所述的催化氧化裝置(2)包括: 設(shè)有催化劑床層的催化氧化器(202)，所述的催化氧化器設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的變溫吸附氣入口和催化氧化氣出口； 所述的變壓吸附裝置包括設(shè)有與內(nèi)腔相連通的催化氧化氣入口和凈化氣出口的變壓吸附器(302)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的催化氧化器包括上催化床(203)和下催化床(204)，上催化床(203)和下催化床(204)之間的催化氧化器設(shè)有冷激氣入口(205),所述的冷激氣入口(205)通過(guò)管線與所述的中間混合器(4)的混合氣出口相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的上催化床(203)和下催化床(204)之間設(shè)有與所述的冷激氣入口(205)相連通的氣體分布器206。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括火炬，所述的火炬通過(guò)控制閥與變溫吸附裝器的氧化尾氣入口相連接。5.采用權(quán)利要求1或4所述的裝置，從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾姆椒ǎ涮卣髟谟?，包括如下步驟: (1)將來(lái)自環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣，送入變溫吸附裝置，進(jìn)行變溫吸附； (2)將排出變溫吸附裝置I的變溫吸附氣和壓縮空氣分別送入中間混合器混合； (3)將中間混合器4混合氣體送入加熱裝置5，加熱，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器，原料氣中的有機(jī)物和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)； (4)然后進(jìn)入變壓吸附裝置，進(jìn)行變壓吸附，即可獲得氮?dú)獾捏w積濃度大于99.0%的凈化氣體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，溫度為15?30°C的氧化尾氣在變溫吸附裝置I中的停留時(shí)間為10?18小時(shí)，壓力為0.5?1.5MPa，變溫吸附劑選自活性炭。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，變溫吸附氣和壓縮空氣的重量比為:變溫吸附氣:壓縮空氣=6?10:1。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，將中間混合器4混合氣體送入加熱裝置5，加熱至溫度150?300°C，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器，原料氣中的有機(jī)物和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，操作條件如下: 溫度為380?680°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h—S壓力為0.6?IMPa，催化劑為脫烴催化劑。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，操作條件如下:溫度為40?500C，氧化尾氣在變壓吸附裝置3中的停留時(shí)間為40?60秒，壓力為0.5?1.0MP，變壓吸附劑為分子篩或活性碳。10.采用權(quán)利要求2?4任一項(xiàng)所述的裝置，從環(huán)己烷氧化尾氣中收集氮?dú)獾姆椒?，其特征在于，包括如下步驟: (1)將來(lái)自環(huán)己烷空氣氧化裝置的氧化尾氣，送入變溫吸附裝置，進(jìn)行變溫吸附； (2)將排出變溫吸附裝置的變溫吸附氣和壓縮空氣分別送入中間混合器混合； (3)將中間混合器混合氣體送入加熱裝置加熱，中間混合器的混合氣體，部分進(jìn)入加熱裝置，加熱至溫度150?30(TC，然后由頂部進(jìn)入催化反應(yīng)器； 余量的中間混合器的混合氣體通過(guò)催化氧化器的冷激氣入口，進(jìn)入催化氧化器，通過(guò)氣體分布器與上部下來(lái)的反應(yīng)氣混合升溫，進(jìn)入反應(yīng)器第二層催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)； 余量的中間混合器的混合氣體為中間混合器的混合氣體總體積的35?65% ； 第一層催化劑床層的操作條件如下: 溫度為580?680°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h—S壓力為0.6?IMPa ； 第二層催化劑床層的操作條件如下: 溫度為530?630°C，變溫吸附氣在催化反應(yīng)器中的空速為30?50h—S壓力為0.6?IMPa ； (4)然后進(jìn)入變壓吸附裝置，進(jìn)行變壓吸附，即可獲得氮?dú)獾捏w積濃度大于99.9%的凈化氣體； 變溫吸附劑選自活性炭，催化劑為脫烴催化劑，變壓吸附劑為分子篩或活性碳。
【文檔編號(hào)】C01B21/04GK106082145SQ201610609401
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日 公開(kāi)號(hào)201610609401.6, CN 106082145 A, CN 106082145A, CN 201610609401, CN-A-106082145, CN106082145 A, CN106082145A, CN201610609401, CN201610609401.6
【發(fā)明人】陳恩之, 姜曦, 趙風(fēng)軒, 張銀杏, 萬(wàn)冬, 陳東生, 譙映輝, 鄧闖, 高泉, 張義全, 謝毅
【申請(qǐng)人】重慶華峰化工有限公司