CN116585737A - 一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统及其回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统及其回收方法，包括降温冷凝单元、压缩单元、二氧化碳回收单元、环氧化合物回收单元。本发明可回收装置尾气中有效组分，实现尾气的资源化利用和二氧化碳减排的目的，提高装置整体经济效益。
Description
技术领域
本发明属于碳酸酯生产技术领域，特别是涉及碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯尾气中环氧乙烷、环氧丙烷及二氧化碳的回收利用系统及其回收方法。
背景技术
随着新能源汽车的发展而增长，锂电池溶剂的需求也跟着增长，无论全球还是国内，电解液的产量均维持了稳步持续增长的态势。液体锂电池电解液主要采用碳酸酯溶液，PC（碳酸丙烯酯）和 DEC（碳酸二乙酯），EC（碳酸乙烯酯），EMC（碳酸甲乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）等。其主要生产为 PO（环氧丙烷）和 EO （环氧乙烷）与二氧化碳反应路线，在反应过程产生大量二氧化碳尾气，由于尾气中夹带PO（环氧丙烷）和 EO （环氧乙烷），如果直接排放，既污染环境，又浪费资源。
常见的处理方法有水吸收加活性炭吸附法，以及催化燃烧技术等净化处理方法。活性炭吸附饱和后需要再生循环使用，再生过程中产生的废弃物需深度处理，且活性炭使用至一定年限后作为危废需要进行特殊处理。催化燃烧技术由于高温燃烧的特性，在化工装置现场存在安全距离问题，限制了其使用范围。由于以上方法存在二次污染或使用安全性问题的缺点，同时浪费了资源，因此有必要对尾气中的二氧化碳和PO（环氧丙烷）和 EO（环氧乙烷）进行资源化回收利用，以回收其中有效组分，并减少二氧化碳排放。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统及其回收方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统及其回收方法，包括进料缓冲罐，进料缓冲罐与尾气冷却器相通，冷凝后的液体进入常压凝液罐，气相去往三级压缩机，三级压缩机与高压冷却器相通，高压冷却器与二氧化碳回收单元相通，常压凝液罐与环氧丙烷回收单元相通。
本发明的进一步改进在于：二氧化碳回收单元与环氧丙烷回收单元之间设有加压凝液罐。
本发明的进一步改进在于：二氧化碳回收单元包括脱重塔和二氧化碳产品塔，高压冷却器与脱重塔相通，脱重塔与加压凝液罐相通。
本发明的进一步改进在于：环氧丙烷回收单元包括脱气塔和环氧丙烷产品塔，常压凝液罐与脱气塔之间形成循环，加压凝液罐与脱气塔相通。
本发明的进一步改进在于：来自进料缓冲罐的尾气经过尾气冷却器后，将气相中部分环氧丙烷和甲醇冷凝为液体，液体进入常压凝液罐，气相去往三级压缩机，压缩后的气相经过高压冷却器之后去往二氧化碳回收单元，液相去往环氧丙烷回收单元。
本发明的进一步改进在于：回收二氧化碳：经三级压缩机提高压力后，再经高压冷却器冷却后进入加压凝液罐，加压凝液罐顶部气相物料进入脱重塔，脱重塔内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，未冷凝气相采出去往二氧化碳产品塔，塔底物料通过压力经换热后去往加压凝液罐，二氧化碳产品塔内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，含氮气等的未冷凝气相采出去往界外处理，塔底物料通过压力经换热后去往二氧化碳产品罐。
本发明的进一步改进在于：回收环氧丙烷：来自常压凝液罐、加压凝液罐凝液及脱重塔底部物料，经闪蒸脱除部分二氧化碳气体后去往脱气塔，脱气塔将环氧丙烷中的二氧化碳和氮气等气体脱除，脱气塔内气相物料进入塔顶冷凝器，未冷凝气相采出返回常压凝液罐或尾气进料缓冲罐与尾气汇合后再进入系统；塔底物料通过压力送至环氧丙烷产品塔，塔内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，部分采出去往环氧丙烷储罐，塔底甲醇通过压力送至界外处理。
一种生产碳酸酯过程中产生的尾气回收方法，包括以下步骤：
A、尾气进入装置先进行冷却和冷凝，其温度范围为-90℃至80℃；
B、尾气进装置压力范围为-0.098 MPa至10.0MPa；
C、尾气进装置后进行适当地增压，操作压力范围为0.1 MPa至10.0MPa；
D、二氧化碳与其他有机物进行初步分离，富含二氧化碳流股和有机物的流股分别进入后续回收系统；
E、富含二氧化碳流股进入二氧化碳回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，底部为少量二氧化碳和有机物，底部物料去往有机物回收系统；气相二氧化碳和不凝气去往二级分离单元，不凝气从气相排出系统，液相为二氧化碳，经进一步冷却和增压后去往二氧化碳储罐；
F、富含有机物流股进入有机物回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，物料去往二氧化碳回收系统。底部为环氧化合物和其他有机物，物料去往二级分离单元，分离得到环氧化合物和其他有机物料，返回酯化装置。
本发明的进一步改进在于：分离单元可为多级蒸发、多级冷凝或精馏塔。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明可回收装置尾气中有效组分，实现尾气的资源化利用和二氧化碳减排的目的，提高装置整体经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中标号：200-进料缓冲罐；210-尾气冷却器；220-三级压缩机；230-高压冷却器；240-脱重塔；250-二氧化碳产品塔；260-常压凝液罐；270-加压凝液罐；280-脱气塔；290-环丙产品塔；1000-二氧化碳回收单元；2000-环氧丙烷回收单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明做进一步描述：本发明提供一种二氧化碳、环氧丙烷和环氧乙烷资源化回收利用的方法，包括降温冷凝单元、压缩单元、二氧化碳回收单元、环氧化合物回收单元，包括进料缓冲罐200，进料缓冲罐200与尾气冷却器210相通，冷凝后的液体进入常压凝液罐260，气相去往三级压缩机220，三级压缩机220与高压冷却器230相通，高压冷却器230与二氧化碳回收单元1000相通，常压凝液罐260与环氧丙烷回收单元2000相通。二氧化碳回收单元1000与环氧丙烷回收单元2000之间设有加压凝液罐270。
二氧化碳回收单元1000包括脱重塔240和二氧化碳产品塔250，高压冷却器230与脱重塔240相通，脱重塔240与加压凝液罐270相通。环氧丙烷回收单元2000包括脱气塔280和环氧丙烷产品塔290，常压凝液罐260与脱气塔280之间形成循环，加压凝液罐270与脱气塔280相通。
来自进料缓冲罐200的尾气经过尾气冷却器210后，将气相中部分环氧丙烷和甲醇冷凝为液体，液体进入常压凝液罐260，气相去往三级压缩机220，压缩后的气相经过高压冷却器230之后去往二氧化碳回收单元1000，液相去往环氧丙烷回收单元2000。
回收二氧化碳：经三级压缩机220提高压力后，再经高压冷却器230冷却后进入加压凝液罐270，加压凝液罐270顶部气相物料进入脱重塔240，脱重塔240内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，未冷凝气相采出去往二氧化碳产品塔250，塔底物料通过压力经换热后去往加压凝液罐270，二氧化碳产品塔250内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，含氮气等的未冷凝气相采出去往界外处理，塔底物料通过压力经换热后去往二氧化碳产品罐。
回收环氧丙烷：来自常压凝液罐260、加压凝液罐270凝液及脱重塔240底部物料，经闪蒸脱除部分二氧化碳气体后去往脱气塔280，脱气塔280将环氧丙烷中的二氧化碳和氮气等气体脱除，脱气塔280内气相物料进入塔顶冷凝器，未冷凝气相采出返回常压凝液罐260或尾气进料缓冲罐200与尾气汇合后再进入系统；塔底物料通过压力送至环氧丙烷产品塔290，塔内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，部分采出去往环氧丙烷储罐，塔底甲醇通过压力送至界外处理。
一种生产碳酸酯过程中产生的尾气回收方法，尾气进入装置先进行冷却和冷凝，其温度范围为-90℃至80℃；尾气进装置压力范围为-0.098 MPa至10.0MPa；尾气进装置后进行适当地增压，操作压力范围为0.1 MPa至10.0MPa；二氧化碳与其他有机物进行初步分离，富含二氧化碳流股和有机物的流股分别进入后续回收系统；富含二氧化碳流股进入二氧化碳回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，底部为少量二氧化碳和有机物，底部物料去往有机物回收系统；气相二氧化碳和不凝气去往二级分离单元，不凝气从气相排出系统，液相为二氧化碳，经进一步冷却和增压后去往二氧化碳储罐；富含有机物流股进入有机物回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，物料去往二氧化碳回收系统。底部为环氧化合物和其他有机物，物料去往二级分离单元，分离得到环氧化合物和其他有机物料，返回酯化装置；分离单元可为多级蒸发、多级冷凝或精馏塔。
碳酸酯装置在生产过程中产生含物料的二氧化碳尾气，采用资源化环保技术可回收得到工业级液体二氧化碳和环氧乙烷或环氧丙烷产品。本发明提供一种碳酸酯反应尾气资源化利用的方法，包括降温冷凝单元、压缩单元、二氧化碳回收单元、环氧化合物回收单元。本发明可回收装置尾气中有效组分，实现尾气的资源化利用和二氧化碳减排的目的，提高装置整体经济效益。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (9)
1.一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，包括进料缓冲罐（200），其特征在于：进料缓冲罐（200）与尾气冷却器（210）相通，冷凝后的液体进入常压凝液罐（260），气相去往三级压缩机（220），三级压缩机（220）与高压冷却器（230）相通，高压冷却器（230）与二氧化碳回收单元（1000）相通，常压凝液罐（260）与环氧丙烷回收单元（2000）相通。
2.根据权利要求1所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：二氧化碳回收单元（1000）与环氧丙烷回收单元（2000）之间设有加压凝液罐（270）。
3.根据权利要求2所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：二氧化碳回收单元（1000）包括脱重塔（240）和二氧化碳产品塔（250），高压冷却器（230）与脱重塔（240）相通，脱重塔（240）与加压凝液罐（270）相通。
4.根据权利要求2所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：环氧丙烷回收单元（2000）包括脱气塔（280）和环氧丙烷产品塔（290），常压凝液罐（260）与脱气塔（280）之间形成循环，加压凝液罐（270）与脱气塔（280）相通。
5.根据权利要求1所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：来自进料缓冲罐（200）的尾气经过尾气冷却器（210）后，将气相中部分环氧丙烷和甲醇冷凝为液体，液体进入常压凝液罐（260），气相去往三级压缩机（220），压缩后的气相经过高压冷却器（230）之后去往二氧化碳回收单元（1000），液相去往环氧丙烷回收单元（2000）。
6.根据权利要求3所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：回收二氧化碳：经三级压缩机（220）提高压力后，再经高压冷却器（230）冷却后进入加压凝液罐（270），加压凝液罐（270）顶部气相物料进入脱重塔（240），脱重塔（240）内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，未冷凝气相采出去往二氧化碳产品塔（250），塔底物料通过压力经换热后去往加压凝液罐（270），二氧化碳产品塔（250）内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，含氮气的未冷凝气相采出去往界外处理，塔底物料通过压力经换热后去往二氧化碳产品罐。
7.根据权利要求4所述一种碳酸酯生产过程中产生的尾气回收利用系统，其特征在于：回收环氧丙烷：来自常压凝液罐（260）、加压凝液罐（270）凝液及脱重塔（240）底部物料，经闪蒸脱除部分二氧化碳气体后去往脱气塔（280），脱气塔（280）将环氧丙烷中的二氧化碳和氮气脱除，脱气塔（280）内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，未冷凝气相采出返回常压凝液罐（260）或尾气进料缓冲罐（200）与尾气汇合后再进入系统；塔底物料通过压力送至环氧丙烷产品塔（290），塔内气相物料进入塔顶冷凝器，气相冷凝后部分回流至塔顶，部分采出去往环氧丙烷储罐，塔底甲醇通过压力送至界外处理。
8.一种生产碳酸酯过程中产生的尾气回收方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、尾气进入装置先进行冷却和冷凝，其温度范围为-90℃至80℃；
B、尾气进装置压力范围为-0.098 MPa至10.0MPa；
C、尾气进装置后进行适当地增压，操作压力范围为0.1 MPa至10.0MPa；
D、二氧化碳与其他有机物进行初步分离，富含二氧化碳流股和有机物的流股分别进入后续回收系统；
E、富含二氧化碳流股进入二氧化碳回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，底部为少量二氧化碳和有机物，底部物料去往有机物回收系统；气相二氧化碳和不凝气去往二级分离单元，不凝气从气相排出系统，液相为二氧化碳，经进一步冷却和增压后去往二氧化碳储罐；
F、富含有机物流股进入有机物回收系统，系统包括两级分离单元，一级分离单元进行部分冷凝，气相为二氧化碳和不凝气，物料去往二氧化碳回收系统。底部为环氧化合物和其他有机物，物料去往二级分离单元，分离得到环氧化合物和其他有机物料，返回酯化装置。
9.根据权利要求8所述一种生产碳酸酯过程中产生的尾气回收方法，其特征在于：分离单元可为多级蒸发、多级冷凝或精馏塔。
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