一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法及其装置制造方法及图纸

一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法及其装置，该装置包括依次连接第一换热器、一级冷凝器、一级分离器、第二换热器、第三换热器、二级分离器，二级分离器排气口依次经第二换热器、第一换热器连接涡轮膨胀机入口，涡轮膨胀机出口连接第三换热器，第三换热器第二出口连接碳纤维吸附装置；涡轮膨胀机通过齿轮箱连接发电机。该装置在保证有机物排放达到标准的前提下，充分回收尾气余热余压，实现综合回收效果最大化，可用于苯甲酸等生产装置中。该装置具有有机物回收彻底、最大化回收余压余热的优点。另一方面，本发明专利技术还提供一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法。

Method for recovering toluene exhaust tail gas, organic substance and residual pressure waste heat and device thereof

A method for recovering exhaust toluene oxidation of organic matter, residual pressure waste heat and a device, the device comprises a connecting first heat exchanger, a condenser, a separator, a second heat exchanger, a third heat exchanger, two stage separator in turn, exhaust two stage separator sequentially through the mouth second heat exchanger, the first heat exchanger the entrance is connected with the turbo expander, the turbo expander is connected with the outlet of the third heat exchanger, the third heat exchanger second is connected with the outlet of adsorption device of carbon fiber; the turbo expander is connected with the generator through the gear box. The device can fully recover the residual heat and residual pressure of the exhaust gas under the premise of ensuring the discharge of the organic substance to the standard, and realizes the maximum comprehensive recovery effect, and can be used in the production equipment of benzoic acid and the like. The device has the advantages of complete recovery of organics and maximum recovery of residual heat. On the other hand, the invention also provides a method for recovering toluene, tail gas, organic substance and residual heat.

【技术实现步骤摘要】
一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法及其装置
本专利技术涉及一种回收甲苯氧化尾气的有机物、余压余热的方法及其装置。
技术介绍
甲苯在0.6～0.8MPa、140～170℃的氧化塔中，和空气中的氧气发生氧化反应，生成苯甲酸，苯甲酸在后续的流程中可以用合成苯甲酸钠等多种化工产品。氧化塔塔顶排出的带压氧化尾气含有多种有机物。中国专利（公开号CN101229471A、公开日2008.07.30）公开了《甲苯-苯尾气回收工艺》，该工艺采用吸收的方式处理甲苯氧化生产苯甲酸过程中产生的氧化尾气。该回收工艺具有两大缺点：1、回收不彻底，不能达到排放标准；2、无法利用氧化尾气的余温余压。
技术实现思路
本专利技术提供了一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法，该方法解决了现有技术中存在有机物回收不彻底、无法利用余压余热问题。该方法可应用于甲苯生产苯甲酸的生产装置中，具有有机物回收彻底、最大化利用尾气余压余热的优点。本专利技术的另一目的是提供实施上述回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法的装置。为解决上述问题，回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法采用的技术方案如下：氧化尾气通过第一换热器冷凝后进入一级冷凝器冷凝，冷凝后的氧化尾气进入一级分离器，分离后的气相进入第二换热器进一步冷凝后进入第三换热器，冷凝后的氧化尾气进入二级分离器，分离后的气相进入第二换热器回热，回热后的氧化尾气进入第一换热器进一步回热后进入涡轮膨胀机膨胀制冷，膨胀过程中热能转化为机械能并通过齿轮箱带动发电机发电，发出的电通过同期装置并入电网；涡轮膨胀机出口的氧化尾气进入第三换热器回热后排至碳纤维吸附装置。碳纤维吸附装置将氧化尾气中的微量有机物吸收且达到排放标准，然后放空至大气中。回热的作用：因为氧化尾气的温度为27℃，氧化尾气的温度为-10℃，可以用来冷却氧化尾气。上述方案中，所述的一级分离器分离出的液相、二级分离器分离出来的液相混合，然后返回进料系统。上述方案中，一级冷凝器采用循环冷却水作为冷源。上述方案中，发电机必须为防爆发电机。上述方案中，氧化尾气的管路应做相应的保温处理。上述方案中，氧化尾气的温度为70～120℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第一换热器出来的氧化尾气温度为50～110℃、压力为0.3～0.6MPa.G；一级冷凝器出来的氧化尾气温度为25～40℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第二换热器出来的氧化尾气温度为20～30℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第三换热器出来的氧化尾气温度为0～10℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第二换热器出来的氧化尾气温度为20～35℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第一换热器出来的氧化尾气温度为40～70℃、压力为0.3～0.6MPa.G；涡轮膨胀机出来的氧化尾气温度为-10～5℃、压力为0～0.1MPa.G；第三换热器出来的氧化尾气温度为20～30℃、压力为0～0.1MPa.G。实施上述回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法的装置采用的技术方案如下：包括依次连接第一换热器、一级冷凝器、一级分离器、第二换热器、第三换热器、二级分离器，二级分离器排气口依次经第二换热器、第一换热器连接涡轮膨胀机入口，涡轮膨胀机出口连接第三换热器；涡轮膨胀机通过齿轮箱连接发电机，涡轮膨胀机通过齿轮箱带动发电机发电，发出的电通过同期装置并入电网。一级分离器、二级分离器上均有用于回收其分离出的液相的排液口。第一换热器有用于连接氧化尾气的第一入口、第一出口，第一换热器第一出口连接一级冷凝器进口，一级冷凝器出口连接一级分离器进口，一级分离器排气口连接第二换热器第一入口，第二换热器第一出口连接第三换热器进口，第三换热器出口连接二级分离器进口，二级分离器排气口连接第二换热器第二入口，第二换热器第二出口连接第一换热器第二入口，第一换热器第二出口连接涡轮膨胀机入口，涡轮膨胀机出口连接第三换热器第二入口，第三换热器有与碳纤维吸附装置管路连接的第二出口，碳纤维吸附装置的有管路连接至放空。第一换热器第二进出口的旁路设置了调节氧化尾气气量的自动控制阀门，第二换热器第二出口与碳纤维吸附装置进口之间的管路上设有常闭式快速切断阀连接，第二换热器第二出口与第一换热器的第二入口之间的管路上设有常开式快速切断阀。自动控制阀门、常闭式快速切断阀、常开式快速切断阀分别与控制器连接。本专利技术将氧化塔塔顶排出的氧化尾气经过三次换热、一次冷凝、两次分离，以及碳纤维吸附，有机物排放达到GB31571-2015石油化学工业污染物排放标准要求；同时氧化尾气进入涡轮膨胀机将热能转化为机械能通过齿轮箱带动发电机发电，每1万标方氧化尾气可以发240kW电，第二换热器回收了氧化尾气中所含的冷量，第三换热器回收了氧化尾气中所含的冷量，整个制冷循环不需要低温冷源，取得了良好的节能环保效果。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式图1中，氧化尾气11通入第一换热器1冷却，冷却后的氧化尾气12进入一级冷凝器2冷凝，冷凝后的氧化尾气13进入一级分离器3，分离后的气相14进入第二换热器6进一步冷凝后，冷凝后的氧化尾气15进入第三换热器4冷却，冷却后的氧化尾气16进入二级分离器5，分离后的气相17进入第二换热器6回热，回热后的氧化尾气18进入第一换热器1进一步回热，回热后的氧化尾气19进入涡轮膨胀机7膨胀制冷，膨胀过程中热能转化为机械能通过齿轮箱带动发电机8发电，发出的电通过同期装置9并入电网29；涡轮膨胀机7出口的氧化尾气20进入第三换热器4，回热后的氧化尾气21排至碳纤维吸附装置10，经过碳纤维吸附装置10处理后的氧化尾气排空25。一级分离器3分离出的液相22、二级分离器5分离出来的液相23混合，然后返回进料系统24。通过自动控制阀门26调节氧化尾气19流量大小来控制氧化尾气20温度为-10～5℃，以此来控制氧化尾气16温度为5℃～10℃，从而保证有机物尽可能回收，同时氧化尾气20温度较低，可以用来冷凝氧化尾气15，而且氧化尾气20的温度也不是很低，不会结冰而导致冻堵管道。即回收余热最大化，且涡轮膨胀机出口的氧化尾气19不结冰。阀门28为常开式快速切断阀，阀门27为常闭式快速切断阀，整个装置正常工作时，阀门28处于全开状态，阀门27处于关闭状态，一旦涡轮膨胀机7、发电机8、同期装置9中任一设备故障时，阀门28迅速关闭，阀门27迅速打开；阀门28必须设置在氧化尾气18到第一换热器1的管路上，阀门27必须设置在氧化尾气18到碳纤维吸附装置10的管路上，这样即使涡轮膨胀机7、齿轮箱、发电机8、同期装置9出现故障，整个装置其它设备依然可以运行，有机物依然可以回收。某9000标方/h的甲苯氧化尾气处理系统，氧化塔塔顶排出氧化尾气为9000标方/h，出塔压力为0.5～0.8MPa，采用本专利技术的经过三次换热、一次冷凝、两次分离以及碳纤维吸附装置，最终外排的氧化尾气中含甲苯低于15mg/m³，达到GB31571-2015石油化学工业污染物排放标准的要求，涡轮制冷发电系统发电量为219kW。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法，其特征在于：氧化尾气（11）通入第一换热器（1）冷却，冷却后的氧化尾气（12）进入一级冷凝器（2）冷凝，冷凝后的氧化尾气（13）进入一级分离器（3），分离后的气相（14）进入第二换热器（6）进一步冷凝后，冷凝后的氧化尾气（15）进入第三换热器（4）冷凝，冷凝后的氧化尾气（16）进入二级分离器（5），分离后的气相（17）依次经第二换热器（6）、第一换热器（1）回热，回热后的氧化尾气（19）进入涡轮膨胀机（7）膨胀制冷，膨胀过程中尾气内能转化为机械能并通过齿轮箱带动发电机（8）发电，发出的电通过同期装置（9）并入电网（29），涡轮膨胀机（7）出口的氧化尾气（20）进入第三换热器（4），回热后的氧化尾气（20）排至碳纤维吸附装置（10），碳纤维吸附后排空（25）。

【技术特征摘要】
1.一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法，其特征在于：氧化尾气（11）通入第一换热器（1）冷却，冷却后的氧化尾气（12）进入一级冷凝器（2）冷凝，冷凝后的氧化尾气（13）进入一级分离器（3），分离后的气相（14）进入第二换热器（6）进一步冷凝后，冷凝后的氧化尾气（15）进入第三换热器（4）冷凝，冷凝后的氧化尾气（16）进入二级分离器（5），分离后的气相（17）依次经第二换热器（6）、第一换热器（1）回热，回热后的氧化尾气（19）进入涡轮膨胀机（7）膨胀制冷，膨胀过程中尾气内能转化为机械能并通过齿轮箱带动发电机（8）发电，发出的电通过同期装置（9）并入电网（29），涡轮膨胀机（7）出口的氧化尾气（20）进入第三换热器（4），回热后的氧化尾气（20）排至碳纤维吸附装置（10），碳纤维吸附后排空（25）。2.根据权利要求1所述的一种回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法，其特征在于：一级分离器（3）分离出的液相（22）、二级分离器（5）分离出来的液相（23）混合，然后返回进料系统（24）。3.根据权利要求1所述的回收甲苯氧化尾气有机物、余压余热的方法，其特征在于：一级冷凝器（2）采用循环冷却水作为冷源。4.根据权利要求1所述的回收甲苯氧化尾气有机物、余热的方法，其特征在于：氧化尾气（11）的温度为70～120℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第一换热器（1）出来的氧化尾气（12）温度为50～110℃、压力为0.3～0.6MPa.G；一级冷凝器（2）出来的氧化尾气（13）温度为25～40℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第二换热器（6）出来的氧化尾气（15）温度为20～30℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第三换热器（4）出来的氧化尾气（16）温度为0～10℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第二换热器（6）出来的氧化尾气（18）温度为20～35℃、压力为0.3～0.6MPa.G；第一换热器（1）出来的氧化尾气（19）温度为40～70℃、压力为0.3～0.6MPa.G；涡轮膨胀机（7）出来的氧化尾气（20）温度为-10～0℃、压力为0～0.1MPa.G；第三换热器（4）出来的氧化尾气（21）...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺梁，吉曾玉，卢平安，马翼飞，张典，罗永明，罗文慧，
申请(专利权)人：襄阳航力机电技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42