环己醇生产中的尾气处理工艺设计

季新跃 ， 李迎春 ， 朱炳梅

(1.无锡市恒禾工程咨询设计有限公司 ， 江苏 无锡 214031 ； 2.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山 467000 )

•问题与建议•

环己醇生产中的尾气处理工艺设计

季新跃1， 李迎春2， 朱炳梅1

(1.无锡市恒禾工程咨询设计有限公司 ， 江苏 无锡 214031 ； 2.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山 467000 )

针对环己醇装置各工序排放尾气中所含物质的特性，采用冷凝回收+吸附浓缩+催化焚烧的处理工艺设计方案。在尾气污染物浓度为865 mg/m3时，最大处理量为1 000 m3/h，苯、环己烷、环己烯的回收率≥70%，总净化率≥90%，每年可以回收物料量为60 t，尾气达到无害化排放，不产生二次污染。

环己醇 ； 尾气 ； 冷凝回收 ； 吸附浓缩 ； 催化焚烧

0 前言

平顶山市神马万里化工股份有限公司成立于2008年，主要从事精苯加氢、环己醇、环己烷、环己烯生产。公司的环己醇装置是河南神马尼龙化工公司成套引进国外技术和设备的核心装置之一，由于当时的客观因素，设计中并没有尾气处理系统，现实状况是将各工段产生的尾气分两路进行处理：一是通过火炬系统放空燃烧，目前国家环保部门对火炬燃烧排放严令禁止；二是经冷凝后放空，这造成了大量污染物排向大气，使厂区和周边环境气味较大，严重影响空气质量。

1 环己醇生产工艺简介

环己醇生产工艺采用苯部分加氢制备环己烯，经萃取、精馏、精制后的环己烯通过水合反应生产环己醇，装置年工作时间8 000 h，年生产能力为5万t。

生产工艺过程由以下工序构成：①加氢工序。以苯和H2为原料，经过部分加氢反应生成环己烯和环己烷。②萃取精馏工序。环己烯通过萃取、精馏进行提纯。③水合工序。环己烯经水合反应生成环己醇。④环己烷精制工序。环己烷精制后作为成品。⑤加氢催化剂再生工序。恢复加氢催化剂的活性。⑥水合催化剂再生工序。恢复水合催化剂的活性。⑦尾气、废水工序。对装置内部产生的尾气和废水进行处理。⑧公用工程工序。对装置使用的公用工程进行管理。

2 主要污染物概况

2.1 各工序产生的尾气量及组分情况

尾气中所含污染物种类及数量见表1。

表1 尾气中所含污染物的种类及数量

2.2 废气中所含主要污染物特性

苯，80.1 ℃，无色透明液体，相对密度0.878 7，有强烈的芳香气味，易燃，有毒；环己烯，83.19 ℃，有刺激性气味的无色液体，易燃，密度0.809 8，与氧

化剂能发生强烈反应；环己烷，81 ℃，有刺激性气味的挥发性液体，相对密度0.779，是非极性溶剂，熔点6.5 ℃；环己醇，161 ℃，无色晶体或液体，相对密度为0.962 4，熔点为25.5 ℃，有强烈的芳香气味，易燃，有毒。

3 处理工艺方案设计

废气处理工艺选择直接关系到尾气处理能否达到排放标准，根据尾气流量、净化程度、回收率、设备规格和运行经济性等进行综合评价，并结合实际工况和工艺设备的配伍情况，选择了冷凝回收+吸附浓缩+催化燃烧的处理工艺。

3.1 处理方案设计原则

各工序尾气为连续或分散间歇性排放，设计最大处理量为1 000 m3/h，尾气最大污染物浓度为865 mg/m3，符合净化装置的处理浓度要求(<1 000 mg/m3)。国际相对应的设计指标见表2。

尾气处理系统设计要求：工艺操作简单，运行平稳，安全可靠，符合装备、电机类设计标准。工艺设计经济合理，运行费用低。

表2 国标相对应的设计指标

3.2 技术原理

用冷凝法从尾气中分离有害物质，是一个尾气流体与冷却水之间的热交换过程，鉴于尾气中含有60%～90%的水蒸气，温度接近100 ℃，采用冷凝法从尾气中分离有害物质和水，经对流列管式冷凝器冷却，可使尾气体积减少95%以上，少部分不凝尾气则排出用活性炭吸附处理，降低了后续处理装置的负荷，尾气中被冷凝下来的微量有机物和凝水集中收集后送本企业污水处理站。

活性炭吸附含有机物尾气是一种有效的工业处理手段，其蜂窝状结构使其具有性能稳定、抗腐蚀和耐高速气流冲击的优点，活性炭吸附饱和后，经热空气脱附再生后可重复使用，其净化效率高达90%。通过控制脱附过程流量可将尾气有机物浓缩10倍。

脱附气流经过催化焚烧装置内的电加热装置时，加热到催化焚烧反应的起始温度，经过催化剂床层焚烧反应后，过程净化效率可达99%以上，焚烧后的尾气直接排放。

整套尾气处理系统的冷凝、吸附和脱附、催化燃焚烧过程由PLC实现自动控制。

3.3 工艺流程

吸附装置工艺流程图见图1。

图1 吸附装置工艺流程图

3.4 工艺流程简介

出除尘器后的尾气，经列管冷凝器冷凝后，分离出尾气中的部分有机物和冷凝水，冷凝液送污水处理站，尾气送活性炭吸附装置。在引风机作用下尾气经管道进入活性炭吸附装置，装置内放置有蜂窝状活性炭的吸附床，与蜂窝状活性炭充分接触进行气体净化，为消除水蒸气的影响，在活性炭吸附床前端加装干式吸附箱除水。活性炭吸附床达到吸附饱和后，开启脱附再生系统。该系统设计有三个吸附床，二吸一脱，以保证处理净化系统的连续稳定运行。脱附出来的气体送催化焚烧装置，反应后生成二氧化碳和水，经排气筒高空排放。

3.5 主要设备(见表3)

表3 尾气净化装置主要设备一览表

4 经济效益和环境效益分析

建设尾气净化处理工程是生产企业历行节能减排，提升企业竞争力，改善生产条件和周边环境的重要举措。尾气处理设施的投资效益具有以下特点：①间接性。尾气处理设施运行，能保障企业生产装置的正常运行和达标排放。②隐蔽性。尾气处理设施投资的主要效果是保证生产，改善环境和操作条件，减少尾气污染，具有人们不容易觉察到的“无形”补偿效益。③分散性。尾气污染的危害涉及社会的诸多方面，包括生产、生活、人体健康等，因此，废气治理设施投资效益基本上体现的是间接的综合社会效益。④“生命工程”。节能减排是现代化企业可持续发展的重要组成部分，是一个企业的生命工程，是企业现代化及文明程度高低的标志，有着及其重要的作用。

5 技术评价

①采用冷凝回收+吸附浓缩+催化焚烧的处理工艺设计，整个系统实现了冷凝、吸附、脱附、催化等全过程的综合平衡，与单独采用某种尾气净化方法相比，处理效果好、能耗低、不产生二次污染，设备投资合理及运行费用低。②使用特殊成型的蜂窝状活性炭作为吸附材料，较条形活性炭纤维相对密度小、比表面积大，具有使用寿命长、吸附系统运行阻力低、净化效率高、脱附气体浓度高等优点。③活性炭吸附床的吸附效率高、适用范围广、运行成本低、能够吸附处理多种有机物混合尾气。④用金属钯、铂负载催化剂，其催化燃烧效率达99%，催化剂使用寿命长，有机物热分解温度低，脱附预热时间短、能耗低。⑤采用PLC微机集中控制系统，设备运行、操作过程实现全自动化，运行过程安全稳定。⑥整套装置应用模块采用隔爆处理，无安全隐患，防火、防爆、防腐性能好，设备性能指标优良，安装及维护方便。

2015-05-21

季新跃(1959-)，男，高级工程师，从事工程设计与咨询工作，电话：1592785856；联系人：朱炳梅(1962-)，女，高级工程师，从事化工设计管理工作，电话：13861710839。

TQ223.16

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1003-3467(2015)09-0050-03