甲苯生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺的制作方法

本发明属于节能环保领域，涉及甲苯连续催化氧化生产苯甲酸的热能利用技术，尤其是一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺。

背景技术：

甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺通过四个阶段的分步冷凝，最后所得到的混合气体(包含水蒸气和甲苯)，温度为40℃、压力为0.535mpa。这些混合气体因含有一定量的甲苯，不仅有很高的价值，更为重要的是不能排放到大气，必须降低混合气体中的甲苯含量，直至负荷排放要求，后续还需要用高效率吸附的碳纤维毛毡吸附器将混合气体中的甲苯吸附，水蒸气解吸，油水分离等工艺，最后实现达标排放。由于这时的混合气体不仅甲苯含量高，而且温度也高，对吸附不利，效率低，所以有必要对这部分混合气体再次处理，不仅要进一步分离甲苯，而且还要把混合气体所具有的热值加以进一步利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺，将末端热能用于发电，进一步节能减排。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺方法，经过四步冷凝后的混合气体从多通道热交换器第一热媒进口进入多通道热交换器，再从第一热媒出口排出后进入油水分离器，在油水分离器分离甲苯和水后从多通道热交换器的第一冷媒进口进入多通道热交换器进行热交换，提升混合气体的温度，再从多通道热交换器的第一冷媒出口排出进入热交换器，热交换器利用前步冷凝工艺排出的90～100℃热水，使之进一步加热升温，从热交换器出来的混合气体进入蜗轮发电机组，推动透平发电机产生电力，从蜗轮发电机组排出的混合气体再次从多通道热交换器的第二冷媒进口进入多通道热交换器，将第一热媒和第一冷媒冷却到所设计的温度，然后从多通道热交换器的第二冷媒出口进入到吸附器，经过吸附后得到符合排放标准的排放气体。

而且，油水分离器分离出的甲苯进入甲苯储罐，分离出的水进入后续的排水处理系统。

一种甲苯生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺装置，包括多通道热交换器、油水分离器、热交换器、蜗轮发电机组以及吸附器；多通道热交换器的第一热媒进口连接混合气体输入管线，多通道热交换器的第一热媒出口通过管线连接油水分离器的混合气进口，油水分离器的混合气出口通过管线连接多通道热交换器的第一冷媒进口，多通道热交换器的第一冷媒出口通过管线连接热交换器的冷媒进口，热交换器的热媒进口连接至第二热交换器的冷媒出口管线，热交换器的热媒出口连接至第二热交换器的冷媒进口管线，热交换器的冷媒出口通过管线连接至蜗轮发电机组的热源进口，蜗轮发电机组的热源出口通过管线连接至多通道热交换器的第二冷媒进口，多通道热交换器的第二冷媒出口通过管线连接吸附器的进口，吸附器出口连接混合气排放管线。

而且，油水分离器的甲苯出口通过甲苯输出管线连接至甲苯储罐，油水分离器的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至后续的排水处理系统。

本发明的优点和积极效果是：

1、传统处理工艺需要使用四套吸附装置，本发明仅使用一套，节省了三套吸附装置。每年产生经济效益达470万。

2、混合气体发电为260kw/hr，节省三套吸附装置操作耗电为90kw/hr，每年按照8000小时计算，每度电费为0.8元，每年节省电费224万元。

3、节省了三套吸附装置，每小时使用解吸的水蒸汽为1.8t，每吨污水处理费用为150元，每年节省污水处理费用为216万元。

4、本发明减少3套3箱8芯活性炭纤维毡吸附器运行，每年可节省费32.4万。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺装置，包括多通道热交换器1、油水分离器2、热交换器3、蜗轮发电机组4以及吸附器5。经过四步冷凝后的混合气通过管线连接多通道热交换器1的第一热媒进口6，多通道热交换器1的第一热媒出口7通过管线连接油水分离器2的混合气进口，油水分离器2的甲苯出口12连接甲苯输出管线，油水分离器2的混合气出口14通过管线连接多通道热交换器1的第一冷媒进口8，油水分离器2的冷凝水出口13通过冷凝水输出管线连接至后续的排水处理系统。多通道热交换器1的第一冷媒出口9通过管线连接热交换器3的冷媒进口15，热交换器3的热媒进口17连接95℃热水管线，热交换器3的热媒出口18连接75℃热水管线，热交换器3的冷媒出口16通过管线连接至蜗轮发电机组4的热源进口，蜗轮发电机组4的热源出口通过管线连接至多通道热交换器1的第二冷媒进口10，多通道热交换器1的第二冷媒出口11通过管线连接吸附器5的进口，吸附器5出口连接混合气排放管线。

一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸工艺的末端热能利用及减排工艺方法，经过四步冷凝后的混合气体(i)从多通道热交换器1的第一热媒进口6进入多通道热交换器1，温度进一步降低，变成2～3℃的混合气体(q)，从多通道热交换器1的第一热媒出口7排出后进入油水分离器2，进一步去除混合气中的水分和甲苯，从油水分离器2的混合气出口获得0.35t/hr混合气体(s)，水蒸气几乎很少。为了充分利用这部分混合气体的潜能，便于后续的发电，这部分混合气体(s)，再次从多通道热交换器1的第一冷媒进口8进入多通道热交换器1进行热交换，提升混合气体的温度，达到10℃左右，也是有效利用透平发电机出来的混合气体的低温源。从多通道热交换器1的第一冷媒出口9排出的被加热后的混合气体(x)，再进入热交换器3，利用95℃热水，使之进一步加热升温，达到70℃，而热交换后的95℃热水(k)转变为75℃的热水(t)。此时从热交换器3出来的混合气体(y)具有更高的潜能，直接去推动透平发电机，产生260kw/hr的电力(u)，排出的混合气体(v)因为节流过程，温度和压力分别降至-10～-8℃和1.0kgf，是一种很好的冷媒，从多通道热交换器1的第二冷媒进口10进入多通道热交换器1，将混合气体(i)和混合气体(s)的冷却到所设计的温度。而自身被加热至24℃的混合气体(w)，从多通道热交换器1的第二冷媒出口11排出后进入到吸附器5，经过吸附后得到符合排放标准的排放气体(z)。

传统处理工艺需要使用四套吸附装置，本发明仅使用一套，节省了三套吸附装置。

1、混合气体发电为260kw/hr，节省三套吸附装置操作耗电为90kw/hr，每年按照8000小时计算，每度电费为0.8元，每年节省电费：

(260+90)x8000x0.8＝2240000元＝224万元

2、节省三套吸附装置每小时使用解吸的水蒸汽为1.8t，每吨污水处理费用为150元，每年节省污水处理费用为1.8x8000x150＝2160000元＝216万元

3、减少3套3箱8芯活性炭纤维毡吸附器运行，活性炭纤维毡使用寿命为3年，一箱有8个芯，一芯的活性炭纤维毛毡重量为45kg，每kg市场价格为300元，每年可节省费用：

3x3x8x45kgx300(元/kg)/3(年)＝324000元＝32.4万元

4、每年产生经济效益为216+224+32.4＝472.4万元

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。