[發明專利]一種含環氧丙烷或環氧乙烷有機廢氣的凈化方法

有效

• 申請號: 201410247482.0
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104014227A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張宏科;姚雨;陳斌;王海峰;徐輝;劉林;華衛琦
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司;萬華化學（寧波）有限公司
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/72;B01J20/20;B01J20/32
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技術領域

本發明屬于有機廢氣凈化處理領域，更具體地涉及由聚醚生產裝置產生的含有高濃度環氧丙烷或者環氧乙烷廢氣的凈化方法。

背景技術

聚醚多元醇是由多元醇作為起始劑，以環氧丙烷(PO)或環氧乙烷(EO)為主要原料在胺類催化劑作用下在反應溫度100～120℃，壓力為3Mpa條件下，經開環聚合制得，聚合反應系統為間歇操作過程。聚醚多元醇生產過程中，隨著環氧丙烷或環氧乙烷的在反應過程中消耗而補充氮氣，提高反應壓力，從而提高環氧丙烷或環氧乙烷的轉化率。在聚合反應結束后，系統采取對反應釜抽真空的方式，將反應釜中氣相全部排出排放至廢氣總管，其中氣相中主要包括惰性氣體氮氣含量通常為60v％(體積)以上和未反應的含量不超過40v％的環氧丙烷或環氧乙烷，另外還包括在聚醚多元醇生產過程中產生的揮發性有機氣體，例如乙醇、低分子醚類、胺類；以及金屬離子等。

聚醚多元醇的廢氣排放系統工況較復雜，由于聚合反應系統為間歇操作過程，廢氣流量及濃度變化很大，在反應器開閥排氣瞬間，廢氣瞬時最大排氣流量約3000Nm³/小時，脫氣中環氧丙烷或環氧乙烷的最高濃度約40v％；2～5min后排氣流量約1000～2000Nm³/小時，脫氣中環氧丙烷或環氧乙烷的最高濃度約30v％；30min后排氣流量約0～100Nm³/小時，脫氣中環氧丙烷或環氧乙烷的最高濃度約10v％。廢氣平均總量3000Nm³/天，廢氣中環氧乙烷或環氧丙烷的平均濃度為8v％，脫氣時間約4小時/天。環評處理標準是環氧丙烷或環氧乙烷廢氣排放濃度<2ppm。

目前，工業上報道處理含環氧丙烷或環氧乙烷有機廢氣的凈化方法主要有高溫催化燃燒法、化學吸收法、固體酸催化三種。

其中高溫催化燃燒法主要是將廢氣引入到焚燒或火炬系統，進行催化燃燒。這類專利報道，如：CN01274679.7、CN200710053868.8、CN03258985.9、CN03211736.1等。由于環氧丙烷或環氧乙烷為甲類易燃物質，在空氣中爆炸極限都很低，濃度范圍寬，如果廢氣中環氧丙烷或環氧乙烷濃度處于爆炸極限，催化燃燒很容易發生危險事故。在過去10年，在美國已經發生多起安全事故。無論其控制系統做的多么“周全”，都會有安全隱患存在，在意外的情況下會導致事故的發生。而且，由于其中氮氣含量在60v％以上，如果直接引入火炬焚燒系統，大股惰性氣體可能會造成火焰熄滅。廢氣中的環氧丙烷或環氧乙烷也沒有有效利用，增加了環境的碳排放。

化學吸收法主要是在酸、堿為催化劑條件下，環氧丙烷或環氧乙烷會和水發生開環加成水解反應，轉化成丙二醇或乙二醇。環氧丙烷或環氧乙烷都是三元環，由于三元環存在很大的環張力，所以化學性質非常活潑。這類專利報道，如：CN200910188103.4等。其中尤其以無機酸催化效果最佳，因為其具有很強的氫離子電解能力，且性質穩定不易揮發，能夠促使環氧丙烷或環氧乙烷開環質子化。但是其存在工藝復雜，尤其廢水后處理復雜，副產物較多、污染環境。并且根據實驗室研究數據發現，如下規律：

表一?5％硫酸對不同濃度環氧丙烷催化水解效果

從表一可以看出：隨著環氧丙烷入口濃度降低，硫酸對環氧丙烷催化水解效果下降，對于低濃度環氧丙烷尾氣需要多級硫酸催化處理，去除效果較差。

由于固體酸的固體表面上存在的具有催化活性的酸性部位—酸中心，可以廣泛應用于離子型機理的催化反應。固體酸催化反應處理含有高濃度環氧丙烷或環氧乙烷廢氣報道較多，其優點在于對設備無腐蝕，且不產生難于處理廢水，條件溫和。但是容易受進料溶液中的懸浮物質、堿性物質、有機物和金屬離子等的污染，使固體酸催化劑中毒、造成離子交換能力降低甚至失去。因此在使用固體酸催化處理含有高濃度環氧丙烷或環氧乙烷廢氣過程中應避免：⑴進料內不能有大量金屬離子，以免金屬離子與固體酸樹脂上的氫交換，降低樹脂交換容量，造成催化劑部分失活；⑵進料中不能有堿性物質，因堿性物質會中和掉部分樹脂上的氫，降低交換容量，造成催化劑部分失活。在實際生產過程中，很難保證入口進料的“純度”，造成固體酸催化劑使用壽命較短，無法滿足工業化需求。