淺談醋酸尾氣回收工藝

劉道勇(河南龍宇煤化工有限公司,河南 永城 476600)

在醋酸的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣,含有大量的CO，氣量較小,組成的變化范圍大,同時含有腐蝕性極強(qiáng)的碘甲烷,對設(shè)備的防腐要求很高，大部分生產(chǎn)廠家將其放空燒掉，既浪費資源又污染環(huán)境。本文對幾種常用的分離提純CO技術(shù)的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較，力圖找出較為可行的方法。

1 常用的分離提純CO的工藝

1.1 深冷分離法

深冷分離法是利用氣體組分沸點的差異,通過低溫精餾來實現(xiàn)氣體混合物的分離。根據(jù)醋酸尾氣的成分，CO2含量太高，為了防止CO2在低溫下固化堵塞管道,深冷分離CO需要十分復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)。且對含有N2的原料氣,要想得到純凈的CO產(chǎn)品，放空量很大，CO的回收率并不高。該工藝設(shè)備復(fù)雜,裝置投資大,能耗較高。

1.2 Cosorb溶液吸收分離法

溶液吸收分離法是利用絡(luò)合物吸收溶劑選擇吸收CO,再經(jīng)加熱解吸獲得CO產(chǎn)品氣。由于原料氣中的H2O會與絡(luò)合溶劑產(chǎn)生副反應(yīng),使絡(luò)合劑吸收能力下降。含Cu+的甲苯溶液對炔及不飽和烴的要求也十分苛刻,需要復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)。加熱解吸出的CO氣中帶甲苯蒸汽和氯離子,因此還要增設(shè)后處理工序。該方法設(shè)備投資也比較大,操作費用高且存在環(huán)境污染問題。

1.3 膜分離法

膜分離的基本原理是根據(jù)各組分在壓力的作用下透過膜的速率不同，從而進(jìn)行分離。目前常見的氣體通過膜的分離，是根據(jù)氣體通過多孔膜的微孔擴(kuò)散機(jī)理。要想得到純度98.5%以上的CO產(chǎn)品氣，需要給原料氣進(jìn)行增壓，同時尾氣放空量較大，因此CO的回收率并不高。

1.4 變壓吸附法

變壓吸附是利用固體吸附劑在一定壓力下對不同氣體具有選擇吸附的特性，實現(xiàn)氣體的分離。變壓吸附法對原料氣適應(yīng)性廣,不需要復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng),整個裝置在環(huán)境溫度下運行,無設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染問題。

1.5 幾種方法優(yōu)缺點對比

對于上述幾種尾氣分離回收工藝，列表對比分析如下：

表二 尾氣回收常用工藝對比表

不適合推廣Cosorb溶液吸法膜分離法變壓吸附法流程簡單流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊工藝成熟、操作彈性大、回收率高操作費用高；污染環(huán)境回收率不高；產(chǎn)品純度低閥門維護(hù)費用高適合小氣量推廣適合大化工和小氣量推廣

2變壓吸附回收CO的工藝流程

鑒于變壓吸附法的特性，結(jié)合本公司裝置設(shè)計情況，選用二段變壓吸附法提純CO來回收尾氣（見圖一）。

圖一：尾氣回收方塊圖

原料氣預(yù)處理工序

本工序使用甲醇吸收原料氣中的碘甲烷和醋酸等對吸附劑有害的雜質(zhì)。由于碘甲烷和醋酸在甲醇中的溶解度大，用甲醇做吸收劑吸收效果好；且甲醇又是醋酸合成工序的反應(yīng)原料，吸收后的含碘甲烷和醋酸的甲醇可直接進(jìn)入合成工序，不用再生。經(jīng)吸收處理后的尾氣送往PSA-1工序提純。

PSA-1工序

來自預(yù)處理工序的尾氣，在本工序經(jīng)進(jìn)行吸附分離。從吸附器出口端獲得的半成品氣通過半成品罐送往PSA-2工序。逆放步驟排出的氣體進(jìn)入解吸氣罐，與來自PSA-2工序的沖洗氣經(jīng)沖洗氣罐用于PSA-1系統(tǒng)的抽空沖洗步驟。吸附器由真空罐和真空泵進(jìn)行抽取，抽吸出來的氣體也進(jìn)入解吸氣罐，與逆放步驟排出的氣體一起進(jìn)入火炬燃燒放空。

PSA-2工序

來自PSA-1工序的半成品氣在PSA-2工序中進(jìn)行吸附分離。從吸附器的吸附和置換步驟排出的未被吸附的部分氣體用于PSA-1工序的沖洗氣，部分回收作為PSA-2原料氣。

逆放初期較高壓力的氣體通過逆放罐限流排出，逆放后期的氣體以及經(jīng)真空泵機(jī)組抽吸出的氣體，進(jìn)入一氧化碳罐。自一氧化碳罐流出的氣體一部分經(jīng)置換氣壓縮機(jī)壓縮，經(jīng)除油過濾器除去油霧后進(jìn)入置換氣罐，用于吸附器的置換步驟，剩余部分作為產(chǎn)品送出。

通過二段變壓吸附法回收CO的產(chǎn)品純度可以達(dá)到98.5%以上，而CO的回收率為70%-85%。

3 運行效果

我公司CO的尾氣回收裝置,總投資為3000萬元,裝置的投資回收期(包括1年建設(shè)期)為3-4年。產(chǎn)品CO的生產(chǎn)成本約0.6元/Nm3,而大型化工裝置生產(chǎn)CO原料成本在1.5-2.0元/Nm3,對于任何醋酸生產(chǎn)廠家整體經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

4 結(jié)語

由于醋酸尾氣的特殊性,目前有許多醋酸生產(chǎn)裝置直接排放至火炬或作為普通的燃料氣使用。通過二段變壓吸附法提純CO來回收該尾氣，具有投資小、操作簡單、運行維護(hù)費用低、產(chǎn)品純度高等特點,有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,值得推廣。

[1]《氣體膜技術(shù)》王學(xué)松.著.化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]《氣體吸附制取操作指南》張衛(wèi).著.機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]《氣體深冷分離操作指南》李耀，張衛(wèi).著.機(jī)械工業(yè)出版社.