一种含环氧丙烷或环氧乙烷有机废气的净化方法技术

本发明专利技术涉及一种含环氧丙烷或环氧乙烷有机废气的净化方法。将含1％～40v％浓度的环氧丙烷或环氧乙烷的有机废气经缓冲罐均化后依次经过装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔、固体酸催化单元、无机酸催化单元及活性炭纤维吸附塔处理后将废气处理到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量在＜2ppm，大部分环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇循环到聚醚生产系统再利用。本发明专利技术解决了组成较为复杂的流量、浓度波动大的含环氧丙烷或者环氧乙烷废气对废气处理装置稳定运转带来影响，通过一连串处理工艺，保证了废气出口浓度的持续合格，达到废气排放标准，且整个过程中没有三废排放到界区外。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。将含1％～40v％浓度的环氧丙烷或环氧乙烷的有机废气经缓冲罐均化后依次经过装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔、固体酸催化单元、无机酸催化单元及活性炭纤维吸附塔处理后将废气处理到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量在＜2ppm，大部分环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇循环到聚醚生产系统再利用。本专利技术解决了组成较为复杂的流量、浓度波动大的含环氧丙烷或者环氧乙烷废气对废气处理装置稳定运转带来影响，通过一连串处理工艺，保证了废气出口浓度的持续合格，达到废气排放标准，且整个过程中没有三废排放到界区外。【专利说明】
本专利技术属于有机废气净化处理领域，更具体地涉及由聚醚生产装置产生的含有高浓度环氧丙烷或者环氧乙烷废气的净化方法。
技术介绍
聚醚多元醇是由多元醇作为起始剂，以环氧丙烷(PO)或环氧乙烷(EO)为主要原料在胺类催化剂作用下在反应温度100~120°C，压力为3Mpa条件下，经开环聚合制得，聚合反应系统为间歇操作过程。聚醚多元醇生产过程中，随着环氧丙烷或环氧乙烷的在反应过程中消耗而补充氮气，提高反应压力，从而提高环氧丙烷或环氧乙烷的转化率。在聚合反应结束后，系统采取对反应釜抽真空的方式，将反应釜中气相全部排出排放至废气总管，其中气相中主要包括惰性气体氮气含量通常为60v% (体积)以上和未反应的含量不超过40v%的环氧丙烷或环氧乙烷，另外还包括在聚醚多元醇生产过程中产生的挥发性有机气体，例如乙醇、低分子醚类、胺类；以及金属离子等。聚醚多元醇的废气排放系统工况较复杂，由于聚合反应系统为间歇操作过程，废气流量及浓度变化很大，在反应器开阀排气瞬间，废气瞬时最大排气流量约3000Nm3/小时，脱气中环氧丙烷或环氧乙烷的最高浓度约40v%;2~5min后排气流量约1000~2000Nm3/小时，脱气中环氧丙烷或环氧乙烷的最高浓度约30v%;30min后排气流量约O~IOONm3/小时，脱气中环氧丙烷或环氧乙烷的最高浓度约10v%。废气平均总量3000Nm3/天，废气中环氧乙烷或环氧丙烷的平均浓度为8v%，脱气时间约4小时/天。环评处理标准是环氧丙烷或环氧乙烷废气排放浓度<2ppm。目前，工业上报 道处理含环氧丙烷或环氧乙烷有机废气的净化方法主要有高温催化燃烧法、化学吸收法、固体酸催化三种。其中高温催化燃烧法主要是将废气引入到焚烧或火炬系统，进行催化燃烧。这类专利报道，如:CN01274679.7、CN200710053868.8.CN03258985.9、CN03211736.1 等。由于环氧丙烷或环氧乙烷为甲类易燃物质，在空气中爆炸极限都很低，浓度范围宽，如果废气中环氧丙烷或环氧乙烷浓度处于爆炸极限，催化燃烧很容易发生危险事故。在过去10年，在美国已经发生多起安全事故。无论其控制系统做的多么“周全”，都会有安全隐患存在，在意外的情况下会导致事故的发生。而且，由于其中氮气含量在60v%以上，如果直接引入火炬焚烧系统，大股惰性气体可能会造成火焰熄灭。废气中的环氧丙烷或环氧乙烷也没有有效利用，增加了环境的碳排放。化学吸收法主要是在酸、碱为催化剂条件下，环氧丙烷或环氧乙烷会和水发生开环加成水解反应，转化成丙二醇或乙二醇。环氧丙烷或环氧乙烷都是三元环，由于三元环存在很大的环张力，所以化学性质非常活泼。这类专利报道，如:CN200910188103.4等。其中尤其以无机酸催化效果最佳，因为其具有很强的氢离子电解能力，且性质稳定不易挥发，能够促使环氧丙烷或环氧乙烷开环质子化。但是其存在工艺复杂，尤其废水后处理复杂，副产物较多、污染环境。并且根据实验室研究数据发现，如下规律:表一 5%硫酸对不同浓度环氧丙烷催化水解效果【权利要求】1.，其特征在于，将含1%~40v%浓度的环氧丙烷或环氧乙烷的有机废气经缓冲罐均化后依次经过装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔、固体酸催化单元、无机酸催化单元及活性炭纤维吸附塔处理后将废气处理到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量< 2ppm，环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇循环到聚醚生产系统再利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂吸收塔产生的废液外排至无机酸催化单元内进一步处理，固体酸催化单元产生的废液外排作为吸收溶剂补加至溶剂吸收塔中，无机酸催化单元产生的废液加碱中和处理后被送回到聚醚反应系统内作为原料回用，活性炭纤维吸附塔解析的废液进入固体酸催化单元作为吸收溶剂回收利用。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含1%~40v%浓度的环氧丙烷或环氧乙烷有机废气来源于聚醚多元醇生产装置，该废气中氮气含量59.5~98.5v%，废气中还含有其他杂质:低分子聚醚100~lOOOppm、乙醇50~500ppm、有机胺类I~lOOppm、金属离子I~20ppm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，该方法包括以下具体步骤: (A)含环氧丙烷或者环氧乙烷有机废气首先在缓冲罐中缓冲，使废气流量及浓度得到均化；均化后的废气进入装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔中，废气中其他杂质及占环氧丙烷或环氧乙烷总量的5~10v%的环氧丙烷或环氧乙烷被溶剂吸收脱除成为废液间歇外排至无机酸催化单元内进一步处理； (B)经过步骤(A)处理后的废气接着进入固体酸催化单元处理，废气中的占环氧丙烷或环氧乙烷总量的60~70v%的环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇，固体酸催化反应过程中产生的废液间歇外排作为吸收溶剂补加至溶剂吸收塔中； (C)经过固体酸催化单元处理后的废气进入无机酸催化单元处理，将废气中 占环氧丙烷或环氧乙烷总量的20~30v%环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇，无机酸催化反应过程中产生废液加碱中和处理后被送回到聚醚反应系统内作为原料回用； (D)经过无机酸催化单元处理后的废气进入活性炭纤维吸附塔，废气中的残余的环氧丙烷或环氧乙烷被活性炭纤维吸附，达到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量在< 2ppm的排空指标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(A)中所述的改性活性炭填料为改性的椰壳制活性炭填料，其改性过程为:将椰壳制活性炭在酸中浸溃I~2小时后，用水洗涤至中性，取出并烘干，连续进行以上操作2~5次后，烘干后样品在300~400°C下氮气保护焙烧I~2小时后，在5~30wt%，优选10~20wt%的丙二醇或乙二醇水溶液中浸泡0.5~2小时，取出并烘干，得到改性的椰壳制活性炭填料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、硝酸的水溶液中一种或两种或多种，优选为硫酸或盐酸的水溶液中一种或两种，酸浓度为I~30wt % ο7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(B)中间歇外排的废液中丙二醇或乙二醇浓度为I~25wt%，优选为5~20wt% ;步骤(C)中废液中丙二醇或乙二醇浓度为50~80wt%。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的有机废气在步骤(A)溶剂吸收塔中的停留时间为2~10s，在步骤(B)固体酸催化单元的停留时间为2~8s，在步骤(C)无机酸催化单元的停留时间为2~8s，在步骤(D)活性炭纤维吸附塔的停留时间为I~5s。9.根据权利要求7所述的方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含环氧丙烷或环氧乙烷有机废气的净化方法，其特征在于，将含1％～40v％浓度的环氧丙烷或环氧乙烷的有机废气经缓冲罐均化后依次经过装填有改性活性炭填料的溶剂吸收塔、固体酸催化单元、无机酸催化单元及活性炭纤维吸附塔处理后将废气处理到废气中环氧丙烷或环氧乙烷含量＜2ppm，环氧丙烷或环氧乙烷转化为丙二醇或乙二醇循环到聚醚生产系统再利用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏科，姚雨，陈斌，王海峰，徐辉，刘林，华卫琦，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，万华化学宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37