本发明专利技术公开了一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法。来自高压吸收塔的氧化尾气进入催化燃烧预热器,加热到295～300℃，然后与辅助燃料甲醇充分混合后进入催化燃烧反应器，甲醇加入量为6.5～7.0kg/tPTA；催化燃烧器操作压力1.0～1.2 MPa，气体入口温度295～300℃,正常出口温度为395～405℃。经过催化燃烧反应，氧化尾气中含有的少量有机物、 CO 燃烧生成CO2和H2O，溴甲烷转化为溴和溴化氢。从催化燃烧器出来的绝大部分气体进入尾气膨胀机做功回收能量。尾气膨胀机的气体入口温度395～405℃,入口压力1.0～1.2MPa；气体出口温度105～115℃,出口压力0.1 MPa。从膨胀机出来的尾气经尾气洗涤塔碱洗，除去HBr和Br2后,达到环保排放标准排放至大气。与现有HPCCU技术相比，本发明专利技术甲醇消耗量减少6.5～7.0kg/tPTA，甲醇耗量下降约50%，催化燃烧系统能耗下降明显，处理后的尾气达到环保标准排放，经济效益显著。
【技术实现步骤摘要】
一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法
本专利技术涉及一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，该尾气来自于精对苯二甲酸(PTA)生产装置的氧化工段，属于化工生产工艺
技术介绍
精对苯二甲酸(PurifiedTerephthalicAcid简称PTA)是生产聚酯的原料，主要用于生产对苯二甲酸乙二酯(简称PET)。PTA目前主要采用对二甲苯(P-Xylene简称PX)空气氧化法生产，典型的生产工艺由PX氧化单元和TA加氢精制单元两部分组成。原料对二甲苯(PX)溶解在醋酸—水溶剂中，以醋酸钴/醋酸锰/溴化氢为催化剂，PX与空气中的氧气在氧化反应器中发生氧化反应，反应温度191～201℃，压力1.25～1.65MPa，生成对苯二甲酸(TA)；氧化反应液再经过结晶、过滤、干燥，得到粗品TA；粗对苯二甲酸(TA)经加氢精制脱除杂质后得到PTA产品。PX氧化反应器的顶部出气含有一定量的醋酸(HAc）、水(H2O)和氮气(N2)、氧气(O2)、副产物二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)，以及少量有机物对二甲苯(PX)、醋酸甲醋(MA）、溴甲烷(CH3Br）等。该气体混合物先进入冷却器进行气液分离，部分冷凝液回流至反应器，一部分冷凝液去脱水塔进行醋酸和水的分离，未冷凝下来的气体即为PTA氧化尾气。在近几年新建一些PTA生产装置(PX氧化反应温度193～200℃，压力1.35～1.65MPa)中，对PTA氧化尾气的处理采用了高压催化燃烧法。PX氧化反应的尾气先经过高压吸收塔洗涤，回收对二甲苯和醋酸甲酯，再经气液分离后，进入高压催化燃烧系统(HPCCU)。进入HPCCU处理前的氧化尾气中含有大量N2，少量O2、CO2、H2O以及极少量的CO(约0.5wt%)、有机物(<0.2wt%)。来自高压吸收塔的氧化尾气送入尾气加热器中，用蒸汽加热到300℃左右,然后与辅助燃料甲醇充分混合后进入催化燃烧反应器，压力1.05～1.25MPa；随着气体流经催化剂，有机物、CO燃烧生成CO2和H2O，溴甲烷转化为溴和溴化氢。催化燃烧反应器出口气体的温度约450℃，压力1.05～1.25MPa。从催化燃烧反应器出来的绝大部分气体进入尾气膨胀机回收能量，从膨胀机出来的尾气经尾气洗涤塔碱洗，除去HBr和Br2后，达到环保排放标准，由烟囱排放至大气。现有高压催化燃烧系统(HPCCU)技术原设定并采用的工艺条件是：（1）催化燃烧反应器操作压力1.05～1.25MPa，气体入口温度约300℃，正常出口温度为450～455℃；（2）为保证催化燃烧温度达到450℃，需加入一定量辅助燃料甲醇，甲醇加入量13～14kg/tPTA；（3）尾气膨胀机的气体入口温度450～455℃，压力1.05～1.25MPa，气体出口温度135～140℃，压力0.1MPa。此高压催化燃烧系统可以有效地去除氧化尾气中有机物和CO，净化尾气，并且将高温尾气推动尾气膨胀机作功，回收能量。但是该催化燃烧工艺存在不足之处：一是能耗较高，需要消耗较多燃料甲醇，约需13.5kg/tPTA。二是尾气膨胀机入口温度较高(450℃)，膨胀机在高温450℃下运行，对膨胀机材质要求高，并且，尾气膨胀机在高温做功时遇到的气流波阻大，回收能量时损耗较大。为了克服现有HPCCU技术上的缺点，必须改进高压催化燃烧系统工艺条件。本专利技术提供了一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，既可以减少催化燃烧反应能耗，又可以有效地去除氧化尾气中有害物，保证处理后的尾气达到环保标准排放。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对PTA生产装置现有HPCCU技术上的不足，提供一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，既可以减少催化燃烧反应能耗，降低尾气膨胀机的入口温度，又可以有效地去除氧化尾气中CO和少量有机物(CH3Br、HAC、MA、PX），保证处理后的尾气达到环保标准排放。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，包括以下步骤：（1）来自高压吸收塔的氧化尾气进入催化燃烧预热器，第一预热器用低压蒸汽将其加热到130℃，第二预热器用高压蒸汽将其加热到295～300℃。（2）预热好的尾气进入补充燃料喷射器，与辅助燃料甲醇充分混合，甲醇加入量：6.5～7.0kg/tPTA。（3）从补充燃料喷射器出来的尾气进入催化燃烧反应器，进行催化燃烧反应，有机物、CO燃烧生成CO2和H2O，溴甲烷转化为溴和溴化氢。催化燃烧反应器的操作条件是：操作压力1.0～1.2MPa，气体入口温度295～300℃，正常出口温度为395～405℃；气体正常流量2400～2670kg/tPTA。（4）从催化燃烧反应器出来的约90wt%气体进入尾气膨胀机做功回收能量；(小部分气体进入尾气干燥系统处理后作为风送和惰性保护气使用。)尾气膨胀机的操作条件是：气体入口温度395～405℃，入口压力1.0～1.2MPa；气体出口温度105～115℃，出口压力0.1MPa。（5）从尾气膨胀机出来的尾气进入尾气洗涤塔，用4.5～6wt%碱液洗涤，除去其中的HBr和Br2，净化后的尾气达到环保排放标准，由烟囱排放至大气中。进一步说明，本专利技术所述PTA氧化尾气来自于PTA装置的氧化工段，PTA装置PX氧化反应器的操作条件是：反应温度193～200℃，压力1.35～1.65MPa；氧化尾气先经过高压吸收塔洗涤，回收对二甲苯和醋酸甲酯，经气液分离后，尾气进入高压催化燃烧系统(HPCCU)。进一步说明，所述步骤（3）中，尾气催化燃烧反应采用催化剂为：Pt/Pd催化剂，催化剂空速：550～610h-1；催化剂保持活性的正常操作温度范围：290～460℃。与现有HPCCU技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）辅助燃料甲醇加入量由原来设定值13.0～14.0kg/tPTA改变为6.5～7.0kg/tPTA；保持催化燃烧反应器操作压力不变，催化燃烧反应器正常出口温度由原来设定值450～455℃改变为400～405℃。这一工艺改进使甲醇消耗量减少6.5～7.0kg/tPTA，甲醇耗量下降约50%，催化燃烧系统能耗下降明显，可降低尾气的处理成本，经济效益显著。（2）保持尾气膨胀机入口压力不变，膨胀机入口温度由原来设定值450～455℃改变为400～405℃，尾气膨胀机出口由原来设定值135～140℃、0.1MPa改变为105～115℃、0.1MPa；并且尾气膨胀机出口没有液态水生成，降低出口温度不会对膨胀机造成腐蚀。这一工艺改进使尾气膨胀机运行条件变缓和，做功效率变大。（3）催化燃烧反应在1.0～1.2MPa，295～405℃范围内操作，可以保证经过净化处理后的氧化尾气达到环保标准排放。附图说明图1是高压催化燃烧系统工艺流程图。图中：1-第一预热器，2-第二预热器，3-补充燃料喷射器，4-催化燃烧反应器，5-尾气膨胀机，6-尾气洗涤塔具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1某PTA装置生产能力600kt/a，PX氧化反应器的操作条件是反应温度194～200℃，压力1.4～1.6MPa；氧化尾气经过高压吸收塔洗涤,回收对二甲苯和醋酸甲酯，经气液分离后，尾气进入高压催化燃烧系统(HPCCU本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）来自高压吸收塔的氧化尾气进入催化燃烧预热器,第一预热器用低压蒸汽将其加热到130℃，第二预热器用高压蒸汽将其加热到295～300℃；（2）预热好的尾气进入补充燃料喷射器，与辅助燃料甲醇充分混合，甲醇加入量：6.5～7.0 kg/tPTA；（3）从补充燃料喷射器出来的尾气进入催化燃烧反应器，进行催化燃烧反应，有机物(VOC）、 CO 燃烧生成CO2和H2O，溴甲烷转化为溴和溴化氢；催化燃烧器的操作条件是：操作压力1.0～1.2 MPa，气体入口温度 295～300℃,正常出口温度为395～405℃；气体正常流量 2400～2670 kg/tPTA；（4）从催化燃烧器出来的绝大部分气体(約90wt%)进入尾气膨胀机做功回收能量，尾气膨胀机的操作条件是：气体入口温度395～405℃, 入口压力1.0～1.2MPa；气体出口温度105～115℃, 出口压力0.1 MPa；（5）从尾气膨胀机出来的尾气进入尾气洗涤塔,用4.5～6 wt %碱液洗涤,除去其中的HBr和Br2, 净化后的尾气达到环保排放标准，由烟囱排放至大气中。...
【技术特征摘要】
1.一种低能耗的PTA氧化尾气催化燃烧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）来自高压吸收塔的氧化尾气进入催化燃烧预热器，第一预热器用低压蒸汽将其加热到130℃，第二预热器用高压蒸汽将其加热到295～300℃；（2）预热好的尾气进入补充燃料喷射器，与辅助燃料甲醇充分混合，甲醇加入量：6.5～7.0kg/tPTA；（3）从补充燃料喷射器出来的尾气进入催化燃烧反应器，进行催化燃烧反应，有机物、CO燃烧生成CO2和H2O，溴甲烷转化为溴和溴化氢；催化燃烧反应器的操作条件是：操作压力1.0～1.2MPa，气体入口温度295～300℃，正常出口温度为395～405℃；气体正常流量2400～2670kg/tPTA；催化燃烧反应采用催化剂为：Pt/Pd催化剂，催化剂空速：550～610h-1，催化剂保持活性的...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷玲，钱枝茂，仓理，
申请(专利权)人：南京化工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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