浅谈醋酸尾气回收工艺

刘道勇(河南龙宇煤化工有限公司,河南 永城 476600)

在醋酸的生产过程中产生的尾气,含有大量的CO，气量较小,组成的变化范围大,同时含有腐蚀性极强的碘甲烷,对设备的防腐要求很高，大部分生产厂家将其放空烧掉，既浪费资源又污染环境。本文对几种常用的分离提纯CO技术的优缺点进行了比较，力图找出较为可行的方法。

1 常用的分离提纯CO的工艺

1.1 深冷分离法

深冷分离法是利用气体组分沸点的差异,通过低温精馏来实现气体混合物的分离。根据醋酸尾气的成分，CO2含量太高，为了防止CO2在低温下固化堵塞管道,深冷分离CO需要十分复杂的预处理系统。且对含有N2的原料气,要想得到纯净的CO产品，放空量很大，CO的回收率并不高。该工艺设备复杂,装置投资大,能耗较高。

1.2 Cosorb溶液吸收分离法

溶液吸收分离法是利用络合物吸收溶剂选择吸收CO,再经加热解吸获得CO产品气。由于原料气中的H2O会与络合溶剂产生副反应,使络合剂吸收能力下降。含Cu+的甲苯溶液对炔及不饱和烃的要求也十分苛刻,需要复杂的预处理系统。加热解吸出的CO气中带甲苯蒸汽和氯离子,因此还要增设后处理工序。该方法设备投资也比较大,操作费用高且存在环境污染问题。

1.3 膜分离法

膜分离的基本原理是根据各组分在压力的作用下透过膜的速率不同，从而进行分离。目前常见的气体通过膜的分离，是根据气体通过多孔膜的微孔扩散机理。要想得到纯度98.5%以上的CO产品气，需要给原料气进行增压，同时尾气放空量较大，因此CO的回收率并不高。

1.4 变压吸附法

变压吸附是利用固体吸附剂在一定压力下对不同气体具有选择吸附的特性，实现气体的分离。变压吸附法对原料气适应性广,不需要复杂的预处理系统,整个装置在环境温度下运行,无设备腐蚀和环境污染问题。

1.5 几种方法优缺点对比

对于上述几种尾气分离回收工艺，列表对比分析如下：

表二 尾气回收常用工艺对比表

不适合推广Cosorb溶液吸法膜分离法变压吸附法流程简单流程简单、结构紧凑工艺成熟、操作弹性大、回收率高操作费用高；污染环境回收率不高；产品纯度低阀门维护费用高适合小气量推广适合大化工和小气量推广

2变压吸附回收CO的工艺流程

鉴于变压吸附法的特性，结合本公司装置设计情况，选用二段变压吸附法提纯CO来回收尾气（见图一）。

图一：尾气回收方块图

原料气预处理工序

本工序使用甲醇吸收原料气中的碘甲烷和醋酸等对吸附剂有害的杂质。由于碘甲烷和醋酸在甲醇中的溶解度大，用甲醇做吸收剂吸收效果好；且甲醇又是醋酸合成工序的反应原料，吸收后的含碘甲烷和醋酸的甲醇可直接进入合成工序，不用再生。经吸收处理后的尾气送往PSA-1工序提纯。

PSA-1工序

来自预处理工序的尾气，在本工序经进行吸附分离。从吸附器出口端获得的半成品气通过半成品罐送往PSA-2工序。逆放步骤排出的气体进入解吸气罐，与来自PSA-2工序的冲洗气经冲洗气罐用于PSA-1系统的抽空冲洗步骤。吸附器由真空罐和真空泵进行抽取，抽吸出来的气体也进入解吸气罐，与逆放步骤排出的气体一起进入火炬燃烧放空。

PSA-2工序

来自PSA-1工序的半成品气在PSA-2工序中进行吸附分离。从吸附器的吸附和置换步骤排出的未被吸附的部分气体用于PSA-1工序的冲洗气，部分回收作为PSA-2原料气。

逆放初期较高压力的气体通过逆放罐限流排出，逆放后期的气体以及经真空泵机组抽吸出的气体，进入一氧化碳罐。自一氧化碳罐流出的气体一部分经置换气压缩机压缩，经除油过滤器除去油雾后进入置换气罐，用于吸附器的置换步骤，剩余部分作为产品送出。

通过二段变压吸附法回收CO的产品纯度可以达到98.5%以上，而CO的回收率为70%-85%。

3 运行效果

我公司CO的尾气回收装置,总投资为3000万元,装置的投资回收期(包括1年建设期)为3-4年。产品CO的生产成本约0.6元/Nm3,而大型化工装置生产CO原料成本在1.5-2.0元/Nm3,对于任何醋酸生产厂家整体经济效益十分明显。

4 结语

由于醋酸尾气的特殊性,目前有许多醋酸生产装置直接排放至火炬或作为普通的燃料气使用。通过二段变压吸附法提纯CO来回收该尾气，具有投资小、操作简单、运行维护费用低、产品纯度高等特点,有很好的经济效益和环保效益,值得推广。

[1]《气体膜技术》王学松.著.化学工业出版社.

[2]《气体吸附制取操作指南》张卫.著.机械工业出版社.

[3]《气体深冷分离操作指南》李耀，张卫.著.机械工业出版社.