水吸收—催化燃烧技术处理PET聚酯废气的中试研究

2003年4月石油炼制与化工PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS第34卷第4期水吸收一催化燃烧技术处理PET聚酯废气的中试研究刘忠生，张忠安，王新，曾向东(1．抚顺石油化工研究院，抚顺113001；2．仪征化纤股份有限公司)摘要应用水吸收一催化燃烧技术处理PET聚酯生产中排放的含乙二醇、2一甲基一1，3-二氧戊环、乙醛等废气。水吸收可以有效脱除高沸点的乙二醇，通过对乙醛的吸收、解吸作用使废气的总烃浓度得到均匀化处理；采用Pt／Pd／CeO蜂窝状催化剂，在反应器床层空速40000h～，入口温度250℃，入口总烃浓度3522~5666L／L的条件下，反应器出口总烃浓度54~84L／L，乙醛浓度3～11~．L／L，总烃去除率达到97．6Z-98．9，净化后气体符合国家排放标准。关键词：聚醋挥发性的乙醛废气催化燃烧吸收过程1前言聚对苯二甲酸乙二酯(PET，简称聚酯)，可以由精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)直接酯化脱水，合成单体对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)，再由单体BHET缩聚而成。在BHET熔融缩聚过程中，产生含乙醛、2一甲基一1，3一二氧戊环、乙二醇等的PET聚酯废气。如果将该废气直接排放，将超过我国《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996中的有关乙醛和非甲烷总烃的排放限值。目前聚酯生产厂通常采用焚烧法和水吸收法处理PET聚酯废气，但由于存在系统压力平衡、安全以及污染物去除率低、二次污染等问题而没有得到较为满意的效果。抚顺石油化工研究院、国内某公司和日本国际协力事业团(JICA)专家组，采用水吸收一催化燃烧联合工艺，进行了PET聚酯废气处理中型试验，取得了良好效果。本文主要介绍PET聚酯废气处理的中型试验结果。2实验2．1废气组成及分析方法2．1．1废气组成测定结果表明，PET聚酯废气中含乙醛1415～6985／~L／L、2一甲基-1，3--氧戊环1643～5011／~L／L和总烃7000～25000／~L／L，以及少量的乙二醇雾滴、水(滴)蒸气、三聚乙醛和粉尘。2．1．2污染物分析方法气体中的乙醛、三聚乙醛和2一甲基一1，3-二氧戊环的浓度采用气相色谱法进行分析，色谱仪型号为岛津GC-14C，FID检测器，分析柱为DB-5毛细管柱，载气为N。(流量5mL／min)，汽化室温度为200℃，柱温为50℃，检测器温度为200℃。液体中的乙醛、乙二醇、2一甲基一1，3一二氧戊环的浓度采用气相色谱法进行分析，分析条件与气体样品的相同，但标准曲线不同。气体中的总烃(THC)浓度使用岛津HCM-1B总烃测定仪进行分析，采用与样品气总烃浓度接近的甲烷气体作为标准气。2．2废气处理工艺及主要设备PET聚酯废气处理试验采用水吸收一催化燃烧工艺。水吸收装置由抚顺石油化工研究院设计、加工，催化燃烧装置和催化剂由JICA提供。装置废气处理能力为30m。／h。来自聚酯生产装置的废气，依次通过阻火器、水吸收罐、风机、加热器、反应器等。在吸收罐中，水能够吸收废气中的乙醛、2一甲基一I，3-二氧戊环、乙二醇，并使绝大部分乙二醇存留在水中，而乙醛和2一甲基一1，3一二氧戊环则在气液平衡的作用下，随进口浓度的高低，发生吸收或解吸作用，从而使废气中波动变化的有机物浓度收稿日期：2002—08—30；修改稿收到日期：2002—10—21。作者简介：刘忠生(1961一)，男，硕士，抚顺石油化工研究院环保所高级工程师，现从事烟气脱硫和石油化工有机废气、恶臭气体的治理研究工作。维普资讯http://www.cqvip.com第4期刘忠生等．水吸收一催化燃烧技术处理PET聚酯废气的中试研究59(可以用总烃浓度表示)得到均匀化处理，防止废气中有机物浓度的剧烈波动对催化燃烧催化剂产生不良影响。当吸收罐水溶液中的乙二醇浓度过高时，可排入污水处理系统，也可泵入乙二醇回收系统。在催化燃烧反应器中，装有催化剂。在空速10000～60000h_。、反应器入口温度200--350℃的条件下，将有机物氧化为H0和CO。催化燃烧是放热反应。聚酯废气中有机物催化燃烧释放的热量能使废气温度达到600℃以上，超过中试装置催化燃烧反应器所用材质的允许温度(550℃)。因此，在试验过程中，要用空气稀释废气，对总烃浓度作适当调整。3结果与讨论3．1水吸收的作用试验期间，用吸收瓶测定水吸收罐进出口气体中的乙二醇浓度，发现进口气体中有时含乙二醇，出口气体中基本没有检出乙二醇。经过2Od的连续运行，吸收液中的乙二醇浓度上升到15584mg／L，这反映了水吸收罐对乙二醇的吸收作用。将有水吸收罐和无水吸收罐时的反应器出口温度记录曲线进行对比。结果表明，没有采用水吸收罐时，曲线中的尖峰相对较多，反映了废气中有机物浓度波动导致的温度波动；而有水吸收罐时，反应器出口温度记录