[发明专利]一种HPPO工艺废气资源化利用制备丙烯腈的方法和装置

说明书

本发明提供一种HPPO工艺废气资源化利用制备丙烯腈的方法和装置，该装置包括依次相连的脱氧塔、冷凝罐、丙烯腈反应塔、氨中和塔、吸收塔。将HPPO工艺中产生的废气先通入冷凝罐回收其中的高沸点有机污染物，再将含有丙烯、氧气、氮气的废气和补充的氨气通入丙烯腈反应器，丙烯、氧气和氨气在催化剂作用下发生氨氧化反应生成丙烯腈，消耗了废气中的丙烯和氧气，反应物经分离后，分离的氮气可返回HPPO工艺段循环使用。本发明不仅可有效减少VOC排放，而且实现了丙烯资源合理化利用，生产高附加值的丙烯腈，同时循环使用氮气，提高了HPPO工艺的经济性。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种HPPO工艺废气资源化利用制备丙烯腈的方法，更具体地，涉及一种将HPPO工艺产生的含丙烯废气进行资源化利用合成丙烯腈的方法。本发明具有工艺本质安全、资源合理化利用、VOC排放量少等特点。

背景技术

环氧丙烷(Propylene oxide)和丙烯腈(Acrylonitrile)都是重要的基础有机化工原料，环氧丙烷是仅次于聚丙烯的第二大丙烯类衍生物，主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇、异丙醇胺等化工产品。丙烯腈是生产有机高分子聚合物的重要单体，主要用来生产聚丙烯腈(腈纶)、ABS树脂、SAN树脂等高分子聚合物。

目前环氧丙烷生产方法主要包括氯醇法、共氧化法(Halcon法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO法)。其中，氯醇法存在对设备腐蚀性强、三废排放量大等缺点，根据《产业结构调整指导目录(2011年本)》规定，氯醇法装置已被列入限制类项目，原则上已不再批准新建。而共氧化法生产工艺复杂，投资成本高，且联产物多，需要兼顾原料来源和联产物市场，制约因素较多。HPPO工艺是一种绿色清洁的环氧丙烷生产工艺，该工艺以双氧水和丙烯为原料，反应生成环氧丙烷和水，与氯醇法和共氧化法相比，HPPO工艺具有清洁环保，无联产物等优点，但该工艺也存在相应的问题，在环氧化反应过程中，双氧水会不可避免的发生分解产生氧气，与丙烯、丙烷等可燃气体组成混合气，具有燃爆风险，严重威胁工艺的本质安全。

工业上为解决这个问题，通常采用向反应体系中通入氮气，控制体系中的氧含量在爆炸极限以下，再将反应液通入脱氧塔，通入大量的氮气萃取分离反应液中溶解的氧气，降低后续丙烯闪蒸和环氧丙烷精制过程中的闪爆风险，但是此种方法不仅氮气消耗量大，且产生的废气中会含有大量的丙烯、甲醇、环氧丙烷等挥发性有机污染物(VOC)，需经过无害化处理，才能满足国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的排放要求。现有技术多采用焚烧、溶剂吸收、催化氧化等方法处理HPPO工艺中的废气。

专利CN200310104990.5公开了一种经换热器、电加热升温后焚烧的方法处理含烃废气的方法，该方法可有效去除有机污染物，但方法造成丙烯大量浪费，影响了工艺的经济性。

专利CN02812201.1、CN201110434189.1和CN200910187942.4均公开了一种液态溶剂吸收的方法吸收尾气中的丙烯等烃类物质，选用甲醇、乙醇、丙二醇等作为溶剂吸收尾气中的烃类物质，虽然可以回收尾气中的丙烯，但尾气中仍会带出醇类有机污染物(VOC)，难以满足国家大气污染物排放标准，且吸收液需要回收其中丙烯，能耗较高。

专利如CN201710647740.8、CN201710647787.4、CN201610008220.8公开了一种HPPO工艺中环氧丙烷废气的处理方法，采用Pt、Pd、Ru等贵金属催化氧化将烃类物质转化为CO₂和H₂O，高空排放，但是该方法存在催化剂昂贵，易失活等缺点。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有HPPO工艺中废气焚烧、溶剂吸收、催化氧化等处理方法经济性不足、且氮气消耗量大的问题。