醋酸尾气处理填料吸收塔的模拟设计及其流程优化

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醋酸为可挥发性有机一元酸,是一种重要的化工原料。在醋酸生产过程中,若设备密闭性不好,工艺落后,无组织排放,尾气排放超标等,都会对环境造成一定程度的污染,对居民健康构成一定的威胁,对微生物的生存产生不利影响。醋酸原料的工业成本较高,如果直接随尾气排放掉,是一种浪费。如果排放浓度过高,不仅有环境问题,而且不利于职业健康,也存在一定的安危风险。目前国内文献中对尾气中含醋酸的处理研究不多,特别是用化工模拟的方法来研究含醋酸尾气的处理方法的相关报道较少。鉴于此,本文利用Aspen Plus化工过程模拟软件,对鲍尔环填料吸收塔吸收含醋酸尾气的现状进行了模拟校核。通过对吸收塔内各流股的参数,如对去离子水的进料流量,去离子水的进料温度,进塔气体的进料温度以及吸收塔内操作压力进行灵敏度分析,得出结论,以目前鲍尔环作为填料的吸收塔的设计能力存在不足,对当前装置中排放的含醋酸尾气的吸收处理上,无法满足国标120 mg/m3排放的环保要求。本文利用QC(Quality Control)的方法,分别从人机料法环5个方面,对目前吸收塔尾气中醋酸含量超标的原因进行了分析查找,最终确定了几个要因,其中鲍尔环散装填料不能满足工艺设计要求,进塔的混合气体温度较高是要因。本文针对要因制定了对策,通过选型比较,用Aspen Plus对BX500型丝网波纹填料进行了吸收效果模拟,BX500型填料每米理论板数为4,有效填料层高度6 m。进塔气体压力为100.625 k Pa(绝压),压降1.2 k Pa,操作压力为99.425 k Pa(绝压)。输入参数进行模拟,模拟结果显示尾气中醋酸含量能够达到国标要求,本文将吸收塔中的散装填料换成了BX500型丝网波纹填料,对策实施后,尾气中醋酸含量实测值可以控制在75 mg/m3左右。此外,本文对吸收塔内的附件液体分布器结合BX500型填料液体分布点数不小于200点/m2的喷淋要求进行了改进。两次改进后的填料吸收塔实现了含醋酸尾气60±2.8 mg/m3的排放水平。通过与3室RTO装置的联用,经3室RTO氧化后的尾气中非甲烷总烃含量能控制在5 mg/m3以内的水平。不仅环保达标,还增加了对醋酸的回收量,每年可以产生5万元经济效益。从模拟结果和实际操作可以看出,规整填料比散装填料在吸收塔中具有更好的吸收效果。Aspen Plus化工过程模拟软件对吸收塔的模拟计算具有一定的参考价值,可以用来指导工程技术人员进行工艺改进优化。
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