[发明专利]工艺过程冷却的气体载体中危害环境成分的催化氧化装置

说明书

本发明涉及工艺过程冷却的气体载体中危害环境成分的催化氧化装置。

在一系列工艺过程中，例如在制造邻苯酸-酸酐或马来酸-酸酐时，所需的产物从气体载体里不能全部提取，而在气体载体中留下少量产物，尤其是留下在工艺过程中未转换的碳氢化合物成分。这种碳氢化合物成分与气体载体一起，由工艺设备的烟囱排空，从而对环境造成污染。

由于对环境保护自觉性的不断提高，在许多国家发布的条令中，要求上述残余产物，和碳氢化合物成分，在气体载体排入外界之前，为避免危害环境，必须加以清除。至今对此只可用焚烧和催化氧化进行处理。

虽然焚烧时由于燃烧温度高，不仅可把残余产物，也可把碳氢化合物成分完全烧掉，然而其缺点是，与其同时会产生大量对环境同样有害的一氧化氮。其原因是在燃烧空气中含有很高的氮成分。然而在实际中，却是越来越多的采用在低温下进行催化氧化，这种方法不仅能清除残余产物和碳氢化合物成分，亦不额外释放一氧化氮。

在这方面，有一种装置具有一定的技术水平，使用该装置时，使催化反应器进气设置前的载有残余产物和碳氢化合物成分的气体载体，与从催化器里出来的净化气体一起处于热交换接触中，以求达到催化反应器的所谓起动温度。即利用净化气体在氧化时发生的温度升高，在与气体载体的热交换中，达到所需的起动温度。为此要求使用一个单级的管束热交换器，在那里气体载体横向流过净化气体。

然而，这一类热交换器亦有缺点，气体载体和净化气体的引道，由于热交换器前后的气道必须偏转，造价很高。而且还要考虑，不能保证难得的100，000Nm³/h的容积流量。

这种已知装置的其它缺点是，经常出现操作中断，并危及全工艺过程。这种操作中断的原因在于主过程的载有剩余物的气体载体达到完全饱和，使气体载体由于沉淀的产物而处于露点。从而不可避免的有少量的沉淀产物，以细分布的滴状或固体形式共存，并覆盖在热交换面上。它进一步引起腐蚀及/或堵塞。

借助本发明的装置，上述的这些问题就可以得到如此改善，在维护方便和容易检修情况下，保证操作有尽可能高的适应性，并同样考虑到经济上、工艺和安全上的利益。

本发明涉及一种工艺过程冷却的气体载体（TG）中危害环境成分的催化氧化装置，使用此装置时，催化反应器（19）后面要排入外界的净化气体（RG）和催化反应器（19）前面的气体载体（TG）一起，经过一个管束热交换器（20），使其处于热交换的接触中，其特征为，气体载体（TG）和净化气体（RG）相互平行的导入气道（2，3），以及气道（2，3）至少通过两级由热管（14）组成的热能反馈装置（13）连接在一起。此时，按气体载体（TG）的流动方向，每个交换级（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）从加热件（16）到冷却件（15）的热交换面比率，从交换级（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）到交换级（Ⅱ，Ⅲ）那样的减少，以及催化反应器（19）直接配置在最后交换级（Ⅲ）的加热件（16）的后面。

本发明的明显优点是，大幅度减少气体载体和净化气体的引道造价。由于使用热管，这两种气流在整个的热交换区域内是平行的、并列的引导。这样就只需要直线的气道，为隔开气流只需要一个间壁。这就可以同时接受热管所承担的功能。这两种直线的气道可以在催化反应器后面的区域中，通过一个简单的180°-弯头而相互连接。这种情况使装置紧凑，它因地制宜不仅可以垂直也可以水平配置操作。结果明显扩大了本发明装置的使用可能性。

本发明的主要优点是，具有由热管组成的多级热能反馈装置。这种构成使每个交换级可以有两个组成部分，即一边为净化气体设置的冷却件以及另一边为气体载体设置的加热件，也就是可以按照当时的过程条件，而进行适当的匹配。

此外，在这方面也有很重要的意义，气体载体流动方向中的第一个交换级，鉴于从加热件到冷却件的热交换面比率，要如此的构成，使热管内的工作温度升高，并强烈地反馈到较高的气体温度的附近。这个措施的结果是，使为气体载体设置的临界热管段中，产生一个较高的管壁温度，并由此具有很高的安全性。

本发明的另一个特有的优点是，热管功能一方面作为制备产物自身工艺过程中被冷却的气体载体的预热器以及作为催化氧化的净化气体的再冷却器，另一方面也作为气体容积流量的整流器，这意味着在催化反应器中进行氧化时具有优化利用转换的可能性。