一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術制造技術

本發明專利技術公開了一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術，其是一種膜分離技術用于回收凈化精對苯二甲酸PTA生產中產生的含有機廢氣的尾氣。含有少量醋酸甲酯和醋酸蒸汽的PTA尾氣經計量并控制壓力和溫度后，進入裝有自制復合膜的膜分離器，控制滲透側壓力，經膜分離器分離后原料氣中醋酸甲酯脫除率在90%以上，醋酸脫除率95%以上，氮氣單程回收率90%以上。本發明專利技術具有分離效果高、操作方便、環境友好、資源循環利用等優點。

Membrane separation, recovery and purification technology for organic waste gas in PTA production

The invention discloses a membrane separation, recovery and purification technique for organic waste gas in PTA production, which is a membrane separation technique used for recovering and eliminating tail gas containing organic waste gas produced in purified terephthalic acid PTA production. Contains a small amount of methyl acetate and acetic acid vapor exhaust by PTA measurement and control of temperature and pressure after entering a membrane separator made of composite film, control permeation side pressure, the membrane separator after the raw gas of methyl acetate removal rate above 90%, acetic acid removal rate is above 95%, the nitrogen recovery rate of more than 90% single. The invention has the advantages of high separation effect, convenient operation, friendly environment and recycling utilization of resources.

【技術實現步驟摘要】
一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術
本專利技術涉及一種有機廢氣的回收凈化技術，尤其涉及一種利用膜分離技術回收凈化PTA生產中產生的尾氣的技術。
技術介紹
PTA(精對苯二甲酸)是生產PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚酯)的生產原料。在PTA生產過程中，經過后氧化反應器出來的氣體(主要為氮氣)中含有不少有機物。從有機蒸汽含量來看，有機蒸汽主要為醋酸甲酯和醋酸蒸汽，脫除醋酸甲酯和醋酸有機蒸汽的方法可以選擇吸附法、催化燃燒法、膜分離法。但是吸附法還需脫附裝置和吸收劑的再生，成本高。催化燃燒法是一種破壞性方法，通過把有機氣體燒掉的方式進行脫除，由于采用貴金屬鉑，操作費用高。膜分離法通過氣體在膜中的擴散系數和溶解度系數不同(對于有機氣體的分離，是利用它們的溶解度不同)進行分離，不存在相變過程，而且可以利用物料本身的壓力，不需要額外的加壓，能耗低。膜分離法安裝方便，占地面積小，操作彈性大，工藝過程屬于“綠色”工藝，不存在污染。因此相比較而言，膜分離法具有很大的優勢。上述PTA尾氣通過膜分離法回收其中的醋酸甲酯和醋酸蒸汽后，氮氣可以循環利用，不僅可以變廢為寶，節能降耗；而且還可以環境保護，減少污染。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對精對苯二甲酸（PTA）生產過程中產生的尾氣中含有微量醋酸甲酯和醋酸蒸汽的特點，提出一種能夠有效、環保地脫除尾氣中微量的醋酸甲酯和醋酸蒸汽并能夠回收氮氣的凈化回收技術。一種膜分離技術在PTA生產中尾氣的凈化回收技術，主要由原料氣供給、膜分離和色譜在線分析三部分構成。所述的膜分離器是自制的膜組件，主要通過控制自制膜組件的分離效果和膜組件兩側的壓力進行分離，膜組件的制備過程步驟如下：第一步，將挑選完好的中空纖維絲浸于去離子水中2～3天，取出用去離子水沖洗干凈，以除去灰塵和甘油等雜質，自然風干。把中空纖維絲置于干燥箱中，80~120℃熱處理10~30分鐘。按二甲基硅橡膠（PDMS）∶正硅酸乙酯∶二丁基二月桂酸錫＝6∶3∶1的質量比例溶于正己烷中配好制膜液，聚二甲基硅氧烷（PDMS）的濃度范圍為2wt%~14wt%，將表面濕潤的中空纖維絲浸入制膜液中涂膜，3分鐘后取出自然風干，然后再將中空纖維絲浸入制膜液中3~5分鐘，再取出自然風干，如此共涂膜2~6次。將涂好膜的中空纖維絲置于空氣中自然風干、交聯2～3天。第二步，將交聯好的中空纖維絲放入特制的不銹鋼管中，鋼管兩端用環氧樹脂封嚴，當環氧樹脂固化后把長出的中空纖維絲削掉，便制成膜組件。所述自制的膜組件的分離膜材料優選聚二甲基硅氧烷(PDMS)，中空纖維絲（支撐材料）為聚偏氟乙烯（PVDF）或聚乙烯亞胺(PEI)，進一步優選聚偏氟乙烯（PVDF）。所述自制的膜組件的制備過程中的關鍵步驟是熱處理溫度和時間，制膜液的濃度，涂膜的次數。所述自制的膜組件使用環氧樹脂封嚴，使得醋酸甲酯和醋酸蒸汽只能從制得的中空纖維復合膜的膜孔通過。所述的自制膜組件兩側的壓力由于醋酸甲酯和醋酸在常溫下不是氣態需是負壓，該壓力可通過滲透側常壓、滲透側吹掃和滲透側抽真空三種方式進行控制。進一步優選的方式是滲透側抽真空。本專利技術的有益效果：本專利技術主要通過膜分離技術脫除精對苯二甲酸（PTA）生產過程中產生的尾氣中含有的微量醋酸甲酯和醋酸蒸汽并回收氮氣，該技術具有分離效果高、操作方便、環境友好等優點。將含有摩爾百分率0.80%醋酸甲酯和0.20%醋酸的氮氣經過自制的PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件的分離，原料氣中醋酸甲酯和醋酸蒸汽的脫除率分別為90%和95%以上，氮氣單程回收率90%以上，處理后的尾氣中醋酸甲酯和醋酸蒸汽含量分別為0.08%和0%，切割率為0.1，單位膜面積處理量為5.8Nm3/(m2.h)。因此，可以大大地減少工業中有機蒸汽的排放，達到保護環境的目的。附圖說明圖1為本專利技術有機蒸汽分離工藝流程圖；圖中：1-氮氣鋼瓶；2-氮氣減壓閥；3、7、16-質量流量控制計；4、5、17、19、22、23、25-控制閥門；6、8-單向閥；9-壓力表；10-醋酸蒸汽發生罐；11-D08-3D/ZM型流量顯示儀；12-混合罐；13、14-汽液分離器；15-醋酸甲酯蒸汽發生罐；18-膜組件；20-緩沖瓶；21-真空泵；24-氣相色譜儀。具體實施方式為進一步公開而不是限制本專利技術，以下結合實例對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術所涉及的工藝流程：1）來自鋼瓶1的氮氣經過減壓閥2、質量流量計3和7分別進入醋酸蒸汽發生罐10、15；2）攜帶了有機蒸汽（醋酸或醋酸甲酯蒸汽）的氮氣經過汽液分離器13、14分離出液滴后和另一股來自鋼瓶1的氮氣進入混合罐12混合均勻形成原料氣；3）原料氣經過質量流量計16進入膜組件18進行分離；4）膜的滲透側采用真空泵21抽真空，保持所需的真空度。本專利技術的工藝條件為，原料汽中醋酸甲酯的摩爾百分率為0.80%，醋酸的摩爾百分率為0.20%，操作溫度為293.15~323.15℃，自制的PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件兩側的壓差通過滲透側抽真空得到，壓差為0.005~0.02MPa；實施例1原料氣處理量為200mL/min，操作溫度為313.15K，原料氣壓力100KPa，滲透側壓力5KPa，逆流操作的條件下，此時廢氣中醋酸甲酯和醋酸蒸汽的脫除率分別為98.8%和99.6%，尾氣醋酸甲酯和醋酸蒸汽含量分別為0.005%和0%，切割率為0.28。該自制的PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件的醋酸甲酯/氮氣分離系數為7.2，醋酸/氮氣分離系數為7.0。實施例2原料氣流量為420mL/min，操作溫度為313.15K，原料氣壓力100KPa，滲透側壓力5KPa，逆流操作的條件下，此時廢氣中醋酸甲酯和醋酸蒸汽的脫除率分別為97.6%和97.2%，尾氣醋酸甲酯和醋酸蒸汽含量分別為0.075%和0%，切割率為0.14。該自制的PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件的醋酸甲酯/氮氣分離系數為14.0，醋酸/氮氣分離系數為15.4。實施例3原料氣流量為530mL/min，操作溫度為313.15K，原料氣壓力100KPa，滲透側壓力5KPa，逆流操作的條件下，此時廢氣中醋酸甲酯和醋酸蒸汽的脫除率分別為96.4%和86.6%，尾氣醋酸甲酯和醋酸蒸汽含量分別為0.135%和0%，切割率為0.10。該自制的PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件的醋酸甲酯/氮氣分離系數為16.2，醋酸/氮氣分離系數為19.4。以上所述僅為本專利技術的較佳實施例，凡依本專利技術申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本專利技術的涵蓋范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術，其特征在于：由原料氣供給、膜分離器和色譜在線分析三部分構成；所述的膜分離器是通過裝有自制的膜組件的工藝裝置來脫除原料氣中的醋酸甲酯和醋酸蒸汽。

【技術特征摘要】
1.一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術，其特征在于：由原料氣供給、膜分離器和色譜在線分析三部分構成；所述的膜分離器是通過裝有自制的膜組件的工藝裝置來脫除原料氣中的醋酸甲酯和醋酸蒸汽。2.根據權利要求1所述的一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術，其特征在于：所述膜組件是自制的PDMS/PEI或PDMS/PVDF中空纖維復合膜組件。3.根據權利要求2所述的一種PTA生產中有機廢氣的膜分離回收凈化技術，其特征在于：所述膜組件按照以下步驟制備：第一步，將內徑為1-10mm，長度為10-20cm中空纖維絲浸于去離子水中2~3天，取出用去離子水沖洗干凈，自然風干，把中空纖維絲置于干燥箱中，100℃熱處理10~20分鐘；二甲基硅橡膠∶正硅酸乙酯∶二丁基二月桂酸錫∶正己烷按質量比6∶3∶1∶90配好聚二甲基硅氧烷PDMS制膜液，將表面濕...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙素英，章耀華，沈燕藝，張鳳岐，陳培良，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：福建,35