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CN109603429B - 一种原料空气预处理方法 - Google Patents

一种原料空气预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种原料空气预处理方法，包括以下步骤：（1）空气从填料塔底部侧线进入，高温水从填料塔顶部侧线进料并与空气在填料塔内直接接触，对空气进行水洗净化和预热；（2）水洗后的水通过装置低温热源加热后再返回填料塔。本发明将空气与大量高温水洗水直接逆流水洗，提高空气温度和湿度、除去灰尘等杂质，达到预热、增湿、净化的效果；并且在空气与水洗水直接预热过程中，随着空气温度的逐渐升高，空气中饱和水蒸气的含量会逐渐增大，致使空气湿度也随之增大，同时通过采用高温循环水或冷凝水用于空气水洗水，不仅节约了高温循环水散热或冷凝水冷却所需能耗，同时也节约了空气预热所需的能耗，回收利用了部分水资源。

Description

一种原料空气预处理方法
技术领域
本发明涉及气体预处理技术领域，尤其涉及一种空气预处理方法。
背景技术
空气是指地球大气层中的混合气体，透明且无色无味，主要由惰性气体、氧气、和水蒸气组成，不仅是动植物每天都呼吸着的"生命气体"，还对人类的生存和生产有重要影响。由于空气原料来源广泛易得，空气中的氧气是常见的强氧化剂，因此常将空气直接用作生产原料使用。
化工生产过程中的氧化工艺，如丙烯部分氧化制丙烯醛、丙烯醛氧化制丙烯酸、正丁烷氧化生产顺酐等技术，通入大量的热空气作为直接反应原料的同时，还需要通入一定量的水蒸气，用于防止催化剂表面积碳，提高催化剂活性及使用寿命。
例如在正丁烷直接催化氧化生产顺酐工艺过程中，需要调节进料空气水含量在2.0~2.5 wt%。夏季气温高、空气湿度大，部分地区可达到该湿度，但冬季气温低、气候干燥，需要补充大量的水来加湿，通常补加蒸气，这对工厂来说会增加能源费用。另外，空气中夹带的灰尘等杂质也容易在反应系统内积累，对反应系统造成一定的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的不足而提供一种用于原料空气的预处理方法，达到净化空气、节能降耗的效果。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种原料空气预处理方法，包括以下步骤：
（1）空气从填料塔底部侧线进入，高温水从填料塔顶部侧线进料并与空气在填料塔内直接接触，对空气进行水洗净化和预热；
（2）水洗后的水通过装置内循环热水或其它低温热源加热后再返回填料塔。
优选的，步骤（2）中所述的低温热源为40~80℃的循环水或40~90℃的热水或生产装置内的二次蒸汽。
进一步的，步骤（1）中经过水洗净化和预热的空气从塔顶采出，通过空压机进料至反应系统内。
优选的，步骤（1）中所述高温水为装置内高温冷凝水，温度为90-95℃。
步骤（2）之后还包括当填料塔内杂质积累到一定程度则开启排污。
综上所述，运用本发明的技术方案，具有如下有益效果：本发明将空气与大量高温水洗水直接逆流水洗，提高空气温度和湿度、除去灰尘等杂质，达到预热、增湿、净化的效果；并且在空气与水洗水直接预热过程中，随着空气温度的逐渐升高，空气中饱和水蒸气的含量会逐渐增大，致使空气湿度也随之增大，同时通过采用高温循环水或冷凝水用于空气水洗水，不仅节约了高温循环水散热或冷凝水冷却所需能耗，同时也节约了空气预热所需的能耗，回收利用了部分水资源。同时，将本发明的方法应用于丁烷直接催化氧化生产顺丁烯二酸酐的生产过程中，利用装置内蒸汽冷凝水在填料塔内与空气直接换热、水洗，直接达到提升空气温度、增加水含量、净化空气的效果，节约了向反应系统内补入的蒸汽量，同时利用装置内二次蒸汽对水洗后冷凝水进行预热，使低品位热能得到有效回收利用。
附图说明
图1为本发明空气预处理流程示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的空气预处理方法是将空气从填料塔底部侧线进入，高温水洗水从填料塔顶部侧线进料，与空气在填料塔内直接接触，对空气进行水洗净化和预热；水洗后的水通过装置内循环热水或其他低温热源加热，再返回填料塔。当填料塔内杂质积累到一定程度则开启排污。
表1示出了不同温度下空气中包含水分含量
表1
温度 ℃ 10 14 20 24 30 34 40
饱和水分含量 g/m3 9.35 12.05 17.30 21.80 30.30 37.40 50.91
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1
进填料塔空气170t/h、10℃、水含量0.82 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.5t/h、95℃；低位热源为装置内热水，40t/h、80℃，回水温度31.3℃；经水洗后的空气温度为24.8℃，水含量3.1 vol%；回收低品位热1.89 Gcal/h。
实施例2
进填料塔空气170t/h、10℃、水含量0.82 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.8t/h、90℃；低位热源为装置内热循环水，70t/h、65℃，回水温度33.4℃；经水洗后的空气温度为26.2℃，水含量3.4 vol%；回收低品位热2.12 Gcal/h。
实施例3
进填料塔空气170t/h、10℃、水含量0.82 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，3.0t/h、90℃；低位热源为装置内二次蒸汽，4.0t/h、109℃，104kPa，回水温度80.8℃；经水洗后的空气温度为27.1℃，水含量3.5 vol%；回收低品位热2.26 Gcal/h。
实施例4
进填料塔空气200t/h、15℃、水含量1.18 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.8t/h、90℃；低位热源为装置内二次蒸汽，3.6t/h、109℃、104kPa，回水温度92.4℃；经水洗后的空气温度为26.1℃，水含量3.3 vol%；回收低品位热1.99 Gcal/h。
实施例5
进填料塔空气160t/h、18℃、水含量1.53 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.45t/h、90℃；低位热源为装置内热循环水，65t/h、75℃，回水温度48.6℃；经水洗后的空气温度为28.7℃，水含量3.9 vol%；回收低品位热1.69 Gcal/h。
实施例6
进填料塔空气220t/h、20℃、水含量1.39 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.55t/h、95℃；低位热源为装置内热水，60t/h、80℃，回水温度53.3℃；经水洗后的空气温度为25.3℃，水含量3.2 vol%；回收低品位热1.59 Gcal/h。
实施例7
进填料塔空气220t/h、25℃、水含量2.82 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，1.35t/h、95℃；低位热源为装置内热循环水，40t/h、63℃，回水温度40.6℃；经水洗后的空气温度为28.1℃，水含量3.8 vol%；回收低品位热0.86 Gcal/h。
实施例8
进填料塔空气160t/h、28℃、水含量2.8 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，1.05t/h、95℃；低位热源为装置内热循环水，45t/h、53℃，回水温度40.1℃；经水洗后的空气温度为28.3℃，水含量3.8 vol%；回收低品位热0.55 Gcal/h。
实施例9
进填料塔空气160t/h、0℃、水含量0.36 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2t/h、95℃；低位热源为装置内热循环水，70t/h、55℃，回水温度27.8℃；经水洗后的空气温度为20.1℃，水含量2.3 vol%；回收低品位热1.80 Gcal/h。
实施例10
进填料塔空气100t/h、-5℃、水含量0.20 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，1.8t/h、90℃；低位热源为装置内热水，40t/h、85℃，回水温度43.5℃；经水洗后的空气温度为24.3℃，水含量3.0 vol%；回收低品位热1.64 Gcal/h。空压机增压200kPa，出口空气温度为173℃。
实施例11
进填料塔空气120t/h、5℃、水含量0.53 vol%；补水为装置内蒸汽冷凝水，2.1t/h、85℃；低位热源为装置内二次蒸汽，3t/h、109℃、104kPa，回水温度79.5℃；经水洗后的空气温度为25.6℃，水含量3.2 vol%；回收低品位热1.70 Gcal/h。空压机增压200kPa，出口空气温度为174.8℃。
对比例1
进料空气与实施例10相同，空气量100t/h、-5℃、水含量0.20 vol%；但空气不进填料塔，改为直接进空压机，压缩机增压200KPa，则压缩机出口空气湿度不变，温度为130.2℃。在空压机出口管线补加1.0 MPa蒸汽，蒸汽温度180℃、流量2.1t/h，则空气温度变为132.1℃，水含量为3.4 vol%。
对比例2
进料空气与实施例11相同，空气量120t/h、5℃、水含量0.53 vol%；但空气不进填料塔，改为直接进空压机，压缩机增压200KPa，则压缩机出口空气湿度不变，温度为145.1℃。在空压机出口管线补加1.0 MPa蒸汽，蒸汽温度180℃、流量2.3t/h，则空气温度变为146.3℃，水含量为3.5 vol%。
实施例9-11，对比例1-2，空气作为反应原料之一，用于丁烷直接催化氧化生产顺丁烯二酸酐产品。实施例9-11，利用装置内蒸汽冷凝水在填料塔内与空气直接换热、水洗，直接达到提升空气温度、增加水含量、净化空气的效果，节约了向反应系统内补入的蒸汽量，同时利用装置内二次蒸汽对水洗后冷凝水进行预热，使低品位热能得到有效回收利用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种原料空气预处理方法，用于化工生产过程中的氧化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）空气从填料塔底部侧线进入，高温水从填料塔顶部侧线进料并与空气在填料塔内直接接触，对空气进行水洗净化和预热、增湿，经过水洗净化和预热、增湿后的空气从塔顶采出，通过空压机进料至反应系统内；
（2）水洗后的水通过装置内低温热源加热后再返回填料塔。
2.根据权利要求1所述的原料空气预处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述的低温热源为40~80℃的循环水或40~90℃的热水或生产装置内的二次蒸汽。
3.根据权利要求1所述的原料空气预处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述高温水为装置内高温冷凝水，温度为90-95℃。
4.根据权利要求1所述的原料空气预处理方法，其特征在于：步骤（2）之后还包括当填料塔内杂质积累到一定程度则开启排污。
5.如权利要求1-4任意一项所述的原料空气预处理方法在丁烷直接催化氧化生产顺丁烯二酸酐中的应用。
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