[发明专利]丁烷制顺酐过程中尾气的处理方法

说明书

丁烷制顺酐过程中尾气的处理方法，通过膜反应器对尾气进行分离，膜反应器中的膜为醋酸纤维素膜，膜孔径为0.01um～1.0um，内径为0.05mm～0.8mm，壁厚为0.2mm～1.0mm；在使用前经过低碳醇的水溶液于60℃～200℃下12h～24h的浸泡处理。本发明的尾气处理方法中利用特殊处理的膜反应器，去除了膜组件中的小分子聚合物杂质，使膜组件孔径分布更加均匀，可有效地分离尾气中的有效组分和杂质，更有利于渗余气中丁烷组分的富集；本发明还具有设备投资费用低、使用周期长、操作简单、能耗低的优点。

技术领域

本发明涉及一种丁烷氧化制顺酐过程中尾气的处理方法。

背景技术

顺丁烯二酸酐(顺酐，MA)又名马来酸酐，是一种极为重要的有机化工原料，消费量仅次于苯酐和醋酐。顺酐应用非常广泛，主要用于生产不饱和聚酯树脂(UPR)、1，4-丁二醇( BDO)、涂料树脂、双马聚酰亚胺、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯、马来酸及四氢酸酐等系列精细化工品，以及纺织印染助剂、润滑油添加剂、医药、食品添加剂等的原料。其中，顺酐最大的用途是生产UPR与BDO，分别约占消费总量的41.7%和17.4%。我国顺酐2012年产量达到约800kt，比2000年增长了5倍。到2014年底新增产能近400kt/a。

顺酐的生产工艺路线，按其原料可分为苯酐副产法、苯氧化法、C₄烯烃氧化法、正丁烷氧化法4种。苯酐装置副产的顺酐产量非常有限，仅占苯酐副产产量的5%，20世纪60年代以前，以苯为原料经催化氧化生产顺酐占大多数。但由于苯催化氧化工艺对环境产生严重污染，加之苯的利用率低以及价格越来越高，以廉价、污染小的原料来生产顺酐的工艺研发成为人们关注的热点。

20世纪60年代初，开始利用低成本的C₄馏分(主要含正丁烯)为原料生产顺酐的新工艺研究，但由于脱氢过程属于吸热反应且副产物较多，致使该技术发展延缓。1974年，美国Monsanto 公司和德克萨斯石油公司相继在原来苯法生产装置上，改用正丁烷为原料生产顺酐获得了成功，随后，美国哈康(Halcon)公司和科学设计技术(SD)公司联合开发了正丁烷氧化制顺酐的新型催化剂和生产技术，使得正丁烷氧化制顺酐新技术得到更为迅速的发展。

正丁烷氧化制顺酐的反应的速率常数为K=11.44×105exp(-7180/T)，研究表明，在催化剂中(VO)₂P₂O₇物相的(020)晶面上一个V原子和配位体空穴，另一个V原子和提供烯丙基活性的O原子成键，由于V2O2和P2OX结合形成(VO)₂P₂O₇时，结构上缺一个O原子而导致(VO)₂P₂O₇(020)晶面的结构变形，迫使V-O位置倒转或调整键强度，通过配位化学反应形成高活性V-V离子对。V-V键距为0.333nm，恰好对应于正丁烷中C₁和C₃原子与H原之间的键距，从而说明了催化剂中(VO)₂P₂O₇物相对正丁烷的作用以及V₂O₅-P₂O_X间的相互作用。

在丁烷氧化制顺酐生产过程中，正丁烷的转化率约82%，尾气中含有18%未反应的正丁烷，从循环利用降低原料消耗角度讲，应从尾气中分离出未反应正丁烷，回收至反应系统循环利用。但是尾气中还含有一氧化碳、丙烯酸、乙酸、溶剂等成分属于有毒、腐蚀、易燃易爆介质。如果尾气没有很好的处理，进入鼓风机入口，循环使用，尾气中含有水、酸等介质，将会对鼓风机的叶沦等设备造成腐蚀，严重影响着装置的运行安全。