用活性炭纖維吸附回收廢氣中環(huán)己烷_陶紅

1、第43卷第6期2015年3月廣州化工Guangzhou Chemical Industry Vol.43No.6Mar.2015用活性炭纖維吸附回收廢氣中環(huán)己烷陶紅(中石化南京工程有限公司,江蘇南京211100摘要:采用活性炭纖維吸附回收裝置處理含環(huán)己烷廢氣。綜述了廢氣處理要求、工藝流程、裝置操作參數(shù)和安全保障及吸附劑的選擇等?，F(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明,該工藝裝置處理含環(huán)己烷廢氣,環(huán)己烷的吸附效率大于99%,具有很好的經(jīng)濟(jì)前景。關(guān)鍵詞:環(huán)己烷;吸附;活性炭纖維中圖分類號(hào):X701文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):10019677(201506014802 作者簡介:陶紅(1978,女,碩士,工程師,從事化工工藝

2、設(shè)計(jì)工作。ecovery of Cyclohexane from Waste Gas by ActivatedCarbon Fiber Adsorption ProcessTAO Hong(SINOPEC Nanjing Engineering Co.,Ltd.,Jiangsu Nanjing 211100,China Abstract :The activated carbon fiber adsorption unit is designed to treat cyclohexane containing waste gas.The processing demands ,process

3、flow ,operation parameters ,operation precautions and adsorption selectivity were described.Its operation showed that the recovery of cyclohexane was over 99%.It has the very good economic prospects.Key words :cyclohexane ;adsorption ;activated carbon fiber環(huán)己烷是一種重要的有機(jī)化工原料。它無色、易流動(dòng)、有刺激性氣味,主要用作生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己

4、酮、尼龍6和尼龍66等產(chǎn)品1,是纖維素醚、樹脂、蠟、油脂、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑,還可用作聚合反應(yīng)稀釋劑、清凈劑、己二酸萃取劑和粘接劑等2。在苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的生產(chǎn)過程中,經(jīng)冷凍分離回收處理后的尾氣中仍含有環(huán)己烷氣體,通常直接送往火炬,經(jīng)燃燒后向大氣排放,既浪費(fèi)了資源,又影響了大氣環(huán)境。因此如何進(jìn)行苯加氫裝置尾氣中環(huán)己烷回收設(shè)計(jì)也將顯得至關(guān)重要。根據(jù)南京化學(xué)工業(yè)有限公司100kt /a 環(huán)己酮生產(chǎn)裝置排放的含環(huán)己烷廢氣的處理實(shí)踐。介紹一種采用活性炭纖維吸附裝置處理含環(huán)己烷廢氣的工藝。該工藝采用獨(dú)特的吸附裝置和操作,用活性炭纖維做吸附劑,使環(huán)己烷的吸附效率大都在99%以上,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分

5、顯著。1廢氣成分及處理要求該廢氣中含有環(huán)己烷、氮?dú)?、氫氣、甲?其中環(huán)己烷質(zhì)量流量10kg /h 。廢氣流量為425m 3/h ,排氣溫度為10,排氣壓力為140kPa 。要求經(jīng)吸附系統(tǒng)分離環(huán)己烷后的廢氣中,環(huán)己烷的含量保證值0.1%(,期待值0.06%(。2工藝流程概述南化100kt /a 環(huán)己酮工程設(shè)計(jì)中采用了環(huán)己烷吸附分離工藝技術(shù),吸附系統(tǒng)的流程如圖1所示。圖1環(huán)己烷尾氣處理工藝流程示意圖Fig.1Flow diagram of process from cyclohexaneprocess tail gas treatment苯加氫裝置經(jīng)冷凍回收后的廢氣首先通過過濾和阻火系統(tǒng),然后直接

6、送入活性炭纖維吸附器A ,對有機(jī)尾氣進(jìn)行吸附處理,其中的環(huán)己烷氣體被吸附下來,而氮?dú)?、氫氣從吸附器A 的頂部排出,送脫氫裝置的導(dǎo)熱油爐燒掉或送火炬焚燒。吸附器A 的吸附劑即將飽和之前,吸附器B 自動(dòng)切換到吸附狀態(tài)進(jìn)行吸附,同時(shí)吸附器A 切換為解吸狀態(tài)進(jìn)行解吸。解吸時(shí),床層中吸附的環(huán)己烷隨水蒸汽一起離開吸附器,解吸出來的環(huán)己烷和水蒸汽的混合物進(jìn)入列管冷凝器,冷凝后的氣液混合物,經(jīng)過氣液分離器,使沒有冷凝下來的混合氣體分離后放空去安全地方。冷凝下來的環(huán)己烷有機(jī)液經(jīng)管道排進(jìn)分層槽和計(jì)第43卷第6期陶紅:用活性炭纖維吸附回收廢氣中環(huán)己烷149量槽進(jìn)行后處理,環(huán)己烷經(jīng)泵回到加氫裝置的環(huán)己烷緩沖罐,污水回

7、到加氫裝置的水封槽。解吸完成后,吸附器使用氮?dú)膺M(jìn)行干燥和降溫處理,將活性炭顆粒解吸時(shí)含有的水氣吹出吸附器,同時(shí)對吸附器進(jìn)行降溫,有利于吸附器中的顆粒碳進(jìn)行下一輪使用時(shí)更好的發(fā)揮效率。吸附解吸由2個(gè)吸附器交替組成,整個(gè)工藝過程由程序自動(dòng)控制,自動(dòng)切換,交替進(jìn)行吸附、解吸、干燥和等待工藝過程。3裝置操作參數(shù)和安全保障3.1裝置操作參數(shù)裝置處理能力:根據(jù)環(huán)己烷的性質(zhì)、廢氣流量及廢氣中環(huán)己烷的濃度,考慮處理系統(tǒng)留有20%的操作余量,經(jīng)過理論計(jì)算確定,進(jìn)入吸附裝置的實(shí)際廢氣處理能力為510m3/h。處理裝置的阻力:包括管路系統(tǒng)、吸附器本身及流程中其它設(shè)備的阻力,結(jié)合計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),確定整個(gè)處理裝置的阻力

8、為3000Pa。氣體流速:根據(jù)活性炭纖維對環(huán)己烷的吸附特性及含環(huán)己烷廢氣以往的生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),確定氣體流速為0.15 0.2m/s3。吸附系統(tǒng)的吸附時(shí)的操作壓力:130kPa;操作溫度:小于等于40。吸附系統(tǒng)的解吸時(shí)的操作壓力:140 270kPa;操作溫度:小于120。3.2安全保障由于大多數(shù)有機(jī)氣體都易燃易爆,對于有機(jī)廢氣的處理,為了使吸附系統(tǒng)能有效而安全地操作。必須特別注意以下問題:(1考慮含環(huán)己烷廢氣的爆炸極限4。環(huán)己烷的爆炸極限為1.2% 8.4%。因此,本設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)入廢氣處理裝置的環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)為0.3%。(2吸附、解吸和回收系統(tǒng)的密封。由于整個(gè)吸附裝置運(yùn)行過程中始終頻繁切換

9、,因此要求系統(tǒng)的密封特別可靠。因此氣相管路選用特殊結(jié)構(gòu)的密封墊和氣動(dòng)兩通擋板閥,保證系統(tǒng)有良好的密封,使整個(gè)處理系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)絲毫氣體泄漏,確保設(shè)備安全運(yùn)行。(3控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。本處理裝置設(shè)計(jì)為DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制,當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí),程序自動(dòng)報(bào)警并轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài),三通放空閥開啟,有機(jī)廢氣從事故排放口放空排放,吸附系統(tǒng)自動(dòng)與生產(chǎn)區(qū)隔離,不影響正常生產(chǎn);吸附箱體逐次轉(zhuǎn)入解吸狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生緊急情況須停機(jī)時(shí),按緊急停止按鈕,系統(tǒng)立即停止并報(bào)警,箱體自動(dòng)逐次轉(zhuǎn)入解吸狀態(tài),并完成解吸過程。閥門控制系統(tǒng)全部采用氣動(dòng)控制。(4處理系統(tǒng)溫度的控制。吸附過程是一個(gè)放熱過程。因此,在連續(xù)吸附操作進(jìn)行時(shí),床層溫度會(huì)

10、持續(xù)升高,導(dǎo)致吸附效率下降,同時(shí)給處理系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患。系統(tǒng)采用了床層溫度報(bào)警裝置,當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并自動(dòng)切換到安全位置;同時(shí)啟動(dòng)降溫裝置,保證系統(tǒng)正常安全運(yùn)行。具體設(shè)計(jì)規(guī)定:溫度高位報(bào)警:當(dāng)吸附器在實(shí)行吸附操作時(shí),其最大溫度不得超過65(環(huán)己烷的沸點(diǎn)為86,若溫度65時(shí),應(yīng)予報(bào)警。溫度高位報(bào)警連鎖控制:當(dāng)冷卻器出口的環(huán)己烷溫度超過55時(shí)報(bào)警,同時(shí)信號(hào)送入DCS,DCS發(fā)出指令關(guān)閉蒸汽閥門。溫度高位報(bào)警連鎖控制:當(dāng)吸附器在進(jìn)行降溫干燥操作時(shí),其最大溫度超過危險(xiǎn)溫度時(shí),會(huì)引起活性碳的燃燒,這時(shí)在予以報(bào)警的同時(shí),將信號(hào)送入DCS,DCS發(fā)出指令立即切斷進(jìn)出吸附器的干燥閥門,

11、同時(shí)開啟氮?dú)忾y門,使吸附器中充滿氮?dú)?讓吸附劑處于惰性氣體保護(hù)狀態(tài),在排除故障后重新操作。4吸附劑的選擇傳統(tǒng)可作為凈化有機(jī)廢氣的吸附材料有活性炭、硅膠、分子篩等,其中活性炭應(yīng)用最廣泛,效果也最好。其原因在于其他吸附劑(如硅膠、金屬氧化物等,具有極性,在水蒸氣共存條件下,水分子和吸附劑材料性分子進(jìn)行結(jié)合,從而降低了吸附材料的吸附性能,而活性炭分子不易與極性分子相結(jié)合,從而提高了吸附有機(jī)廢氣的能力。而近幾年來,一種新型的吸附材料活性炭纖維(以下簡稱ACF正在逐漸替代活性炭并越來越多的被使用。以活性炭纖維與顆粒活性炭為吸附劑回收尾氣中環(huán)己烷的工藝參數(shù)比較見表1。表1活性炭纖維和顆?；钚蕴炕厥窄h(huán)己烷的

12、工藝比較(同等處理規(guī)模Table1Activated carbon fiber and granular activated carbon recycling cyclohexane process comparison(the same processing size工藝參數(shù)吸附劑活性炭纖維顆?；钚蕴勘缺砻娣e/(m2/g1000 3000700 1000循環(huán)周期(吸附脫附/min25 40數(shù)小時(shí)運(yùn)行費(fèi)用低高吸附劑用量少多蒸汽用量/(kg/kg小于24 5使用壽命(吸附率降至80%時(shí)/年大于1.5小于1吸附裝置小大自動(dòng)化程度全自動(dòng)大部分為手動(dòng)投資回收期/年1較長時(shí)間顯而易見,采用活性炭纖維比顆?；钚蕴课江h(huán)己烷優(yōu)越得多。因此本設(shè)計(jì)選擇活性炭纖維作為吸附劑。5結(jié)語回收廢氣中環(huán)己烷處理裝置經(jīng)過2年多的運(yùn)行,狀況一直良好,環(huán)己烷的吸附效率始終保持在99%以上,大大改善了大氣環(huán)境。本裝置是使用活性炭纖維吸附(ACF的方法,回收尾氣中的環(huán)己烷。該部分尾氣中環(huán)己烷含量(為2% 2.5%。若進(jìn)行回收,每小時(shí)可回收環(huán)己烷9.9kg,一年就可回收環(huán)己烷79.2t,若按目前每噸市場售價(jià)8500元,回收環(huán)己烷含稅價(jià)格67.32萬元/年,除去運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備折舊,每年凈收益將達(dá)35.4萬元。由此可見,采用活性炭纖維吸附對尾氣中環(huán)己烷加以回收,既保護(hù)環(huán)