本技术涉及醋酸尾气回收,尤其是涉及一种醋酸尾气中回收醋酸的系统及其回收方法。
背景技术:
1、醋酸是一种重要的有机化合物,在化工、食品、医药等领域有广泛应用,生产醋酸的常见方法包括甲醇羰基化法、乙醇氧化法和乙烯氧化法等。在这些生产过程中,醋酸尾气是不可避免的副产物。
2、在生产醋酸时,通常采用甲醇羰基化法,该方法以甲醇和一氧化碳为原料,在催化剂的作用下反应生成醋酸,并伴随产生醋酸尾气。醋酸尾气中主要包含氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气以及未完全反应的甲醇和醋酸等物质。为了有效回收醋酸尾气中的醋酸,减少资源浪费和环境污染,通常采用特定的回收技术。目前,常用的回收方法包括冷凝法、吸附法和化学吸收法等。
3、化学吸收法因其高效、适应性强而广泛应用于醋酸尾气的回收处理中。该方法利用吸收剂(如氢氧化钠溶液)与醋酸尾气中的醋酸发生化学反应或物理溶解作用,从而实现醋酸的分离和回收。化学吸收法的具体步骤包括:将醋酸尾气通入装有吸收剂的反应塔中,使醋酸与吸收剂充分接触并发生反应;将吸收后的溶液中加入适量的酸性物质(如稀盐酸或稀硫酸)与醋酸钠进行中和反应,生成醋酸;对得到的醋酸溶液进行蒸馏处理,以去除其中的水分和其他低沸点杂质,得到高纯度的醋酸产品。
4、在上述采用化学吸收法对醋酸尾气中的醋酸进行回收的过程中,由于在后续的醋酸提取过程中,需要使用酸性物质(如稀盐酸或稀硫酸)来提取醋酸。这一步骤加入的酸性物质会与溶液中剩余的吸收剂发生酸碱中和反应,导致吸收剂被消耗掉,不仅提高了回收成本,还造成了资源的浪费。如果在加入酸性物质之前,将生成的醋酸钠与吸收剂相分离,则需要额外的工序对醋酸钠和吸收剂的混合溶液进行分离处理,这不仅增加了回收过程的复杂性,还可能进一步导致资源的浪费。因此,亟需开发一种新型的醋酸尾气回收技术,以解决上述问题并降低回收成本。
技术实现思路
1、为了降低醋酸尾气回收过程中原料的浪费,从而降低回收成本,本技术提供一种醋酸尾气中回收醋酸的系统。
2、本技术第一方面提供的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,采用如下的技术方案:
3、一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,包括吸收塔,所述吸收塔内由上到下依次设置有反应仓、分离仓以及回收仓,所述反应仓内装设有用于对醋酸尾气中的醋酸进行吸收的氢氧化钠溶液,所述反应仓的顶部设置有用于将醋酸尾气导入反应仓内与氢氧化钠溶液接触的导流座;
4、所述分离仓沿所述吸收塔的高度方向滑动设置于所述吸收塔内,所述吸收塔外设置有驱动机构,所述驱动机构能够带动所述分离仓沿所述吸收塔的高度方向做往复运动;
5、所述分离仓与所述反应仓和所述回收仓之间均设置有用于连通的连通机构,且所述分离仓内设置有用于对氢氧化钠溶液中的阴离子进行吸附的分离机构;
6、当所述分离仓移动至与所述反应仓连通时,所述反应仓内经过反应后的部分混合溶液进入所述分离仓内,所述分离机构对剩余氢氧化钠溶液中的阴离子进行吸附,当所述分离仓移动至与所述回收仓连通时,所述分离仓内经过吸附后的溶液进入所述回收仓内回收;
7、所述回收仓内设置有用于将稀硫酸溶液间歇式导入所述回收仓内的泵送机构,所述驱动机构与所述泵送机构传动连接,所述回收仓上设置有用于对所述回收仓内反应后的溶液进行蒸馏的蒸馏机构,所述分离仓和所述回收仓之间还设置有用于将所述蒸馏机构蒸馏后的溶液导入所述分离仓内对吸附的阴离子进行冲刷的再生机构,所述分离仓和所述反应仓之间还设置有用于将所述再生机构冲刷下来的阴离子回收至所述反应仓的循环机构。
8、通过采用上述技术方案,当需要对醋酸尾气中的醋酸进行回收时,将醋酸尾气从导流座通入反应仓内,醋酸尾气会与氢氧化钠溶液接触,从而将醋酸尾气中的醋酸、二氧化碳以及甲醇进行吸收,醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠,甲醇则溶于水中,因此在反应仓内是氢氧化钠、醋酸钠、碳酸钠以及甲醇的混合溶液;
9、当驱动机构动作时,会带动分离仓先后向靠近反应仓和靠近回收仓移动,从而使分离仓先后会反应仓、回收仓连通,使反应仓内的部分溶液进入分离仓内,经过分离机构的分离作用,将氢氧化钠中的氢氧根离子吸附,而后进入回收仓内,通过泵送机构将稀硫酸泵送进回收仓内,从而将醋酸钠变成醋酸,碳酸钠则变成硫酸钠和二氧化碳,在蒸馏机构配合冷凝功能的作用下,二氧化碳和甲醇变成气态分离出去,而醋酸则冷凝成液态,实现对醋酸的回收利用;
10、此过程中实现了对氢氧根离子的吸附,降低了稀硫酸对氢氧化钠的消耗,而回收仓内经过反应和蒸馏后的剩余溶液中几乎都是硫酸钠的溶液,此时在再生机构的作用下,被阴离子交换树脂吸附的氢氧根离子被硫酸钠溶液中的硫酸根离子交换下来,在循环机构的回收下,氢氧根离子重新回到反应仓内,作为反应物对醋酸尾气中的醋酸进行吸收,从而降低了整个反应过程中氢氧根离子的消耗,降低了成本以及减少了资源的浪费。
11、可选的,所述分离机构包括设置于所述分离仓内的阴离子交换树脂,所述阴离子交换树脂用于对进入所述分离仓内的氢氧根离子进行吸附。
12、通过采用上述技术方案,阴离子交换树脂能够将进入分离仓内且剩余的氢氧化钠溶液中的氢氧根离子进行吸附,使进入回收仓内进行酸碱中和反应,由于提前对氢氧根离子进行吸附,从而大幅降低了氢氧根离子被消耗的情况,同时降低了对稀硫酸的消耗,降低了生产成本,降低了资源的浪费。
13、可选的,所述连通机构包括插接筒、伸缩杆、弹性件、封堵件以及推杆,所述分离仓的上下侧壁上均连通设置有插接筒,所述反应仓和所述回收仓靠近所述分离仓的一侧分别设置有所述插接筒;
14、所述插接筒内设置有供溶液通过的连通口,所述伸缩杆设置于所述插接筒内,所述封堵件固定于所述伸缩杆一端端部,所述弹性件用于带动所述封堵件将所述连通口封堵;
15、所述推杆固定于所述封堵件远离所述伸缩杆的端部,且不同所述封堵件上的推杆端部相互错位,当相邻两所述插接筒插接时,相邻所述推杆抵推对应所述封堵件,以使对应所述连通口打开。
16、通过采用上述技术方案,当驱动机构带动分离仓向反应仓靠近时,分离仓上的插接筒罩设在反应仓上的插接筒外,且反应仓和分离仓上的两个推杆抵推对应的封堵件,从而克服弹性件的弹力使伸缩杆收缩,从而使封堵件与连通口分离,使反应仓内经过反应后的混合溶液进入分离仓内暂存;
17、此时分离仓内的分离机构会对剩余氢氧化钠溶液中的氢氧根离子进行吸附,当驱动机构带动分离仓与回收仓连通时,经过分离机构吸附的混合溶液进入回收仓内,此时驱动机构带动泵送机构将稀硫酸溶液泵送到回收仓内,与回收仓内的混合溶液反应,从而生成醋酸和硫酸钠,在蒸馏机构和冷凝作用的配合下,气态的甲醇和二氧化碳和冷凝变成液态的醋酸分离开,从而实现对醋酸的回收;
18、当一段时间后,驱动机构又会带动回收仓内的硫酸钠溶液进入分离仓内,对分离仓内的分离机构进行再生,使氢氧根离子被硫酸根离子交换下来,通过循环机构将氢氧根离子回收到反应仓内,从而大幅降低氢氧化钠的消耗和稀硫酸的消耗,降低了成产成本和降低了资源的浪费。
19、可选的,所述驱动机构包括驱动件、驱动轴、驱动齿轮以及齿环,所述驱动件安装于所述吸收塔侧壁上,所述驱动轴与所述驱动件的输出端同轴固定,所述驱动齿轮同轴套设于所述驱动轴上,所述齿环同轴套设于所述反应仓外,所述驱动齿轮和所述齿环啮合,且所述反应仓内设置有用于使醋酸尾气与吸收剂充分接触并反应的促进机构。
20、通过采用上述技术方案,驱动件带动驱动轴转动,使驱动轴带动驱动齿轮转动,驱动齿轮带动齿环转动,从而使反应仓发生转动,从而使促进机构促进醋酸尾气与氢氧化钠溶液的反应与吸收,提高对醋酸尾气中醋酸的回收效果。
21、可选的,所述促进机构包括安装板、第一永磁体、封堵柱以及第二永磁体,所述安装板沿所述反应仓的内壁呈周向间隔均匀设置有多个,且在不同高度上设置有两排,上下所述安装板相互错位设置,所述第一永磁体设置于所述安装板端部且对应各所述安装板设置有多个;
22、所述导流座上设置有供醋酸尾气导流的气道,所述导流座上开设有多个与所述气道连通的气口,所述封堵柱对应各所述气口设置有多个,且用于对各所述气口中的醋酸尾气进行截流,各所述封堵柱端部均设置有一个第二永磁体,且所述第一永磁体和所述第二永磁体的磁性为异性,当所述反应仓带动各所述安装板转动时,各所述封堵柱能够靠近上下两排封堵柱做往复运动;
23、且各所述封堵柱上下两端均开设有多个导流孔,当所述封堵柱向下移动时,所述气口与靠近所述封堵柱下端的导流孔连通。
24、通过采用上述技术方案,当反应仓转动时,安装板会带动第一永磁体转动,第一永磁体会对第二永磁体进行吸附,使封堵柱做往复运动,从而使气口分别与不同的导流孔连通,使气道中的醋酸尾气通过封堵柱的不同位置排出,使醋酸尾气与氢氧化钠溶液更加充分的接触与反应,提高对醋酸尾气中醋酸的回收效果;
25、且在此过程中,第一永磁体和第二永磁体还能形成周期性变化的磁场,磁场会加速溶液中离子的运动,使反应和吸收更加迅速。
26、可选的,各所述封堵柱两端侧壁上均设置有多个破流杆,所述破流杆朝向所述封堵柱移动方向的一侧设置成尖端状。
27、通过采用上述技术方案,当封堵件往复运动时,破流杆能够对反应仓内的溶液进行扰流,从而加速溶液的混乱程度,使氢氧化钠溶液中离子能够更加迅速且高效的与醋酸尾气中的醋酸相结合并发生反应,提高吸收醋酸的效率。
28、可选的,所述泵送机构包括储液仓、第一气压筒、第一活塞板、进液管以及第一单向阀,所述储液仓设置于所述吸收塔外且与所述第一气压筒连通,所述储液仓内装设有稀硫酸溶液;
29、所述第一气压筒远离所述储液仓的一端开口设置,所述第一活塞板滑动密封设置于所述第一气压筒内,所述驱动轴与所述第一活塞板之间设置有用于带动所述第一活塞板移动的第一往复组件,所述进液管与所述第一气压筒内腔连通,且所述储液仓和所述进液管均位于所述第一活塞板的同侧,所述进液管远离所述第一气压筒的一端与所述回收仓内腔连通;
30、所述储液仓和所述第一气压筒的连通处设置有第一单向阀,所述进液管上设置有第一单向阀,所述第一单向阀用于使所述储液仓内的稀硫酸溶液进入所述第一气压筒内,或用于使进入所述第一气压筒内的稀硫酸溶液进入所述回收仓内。
31、通过采用上述技术方案,当驱动件带动分离仓向远离回收仓的方向移动时,还会带动第一活塞板将储液仓内的稀硫酸吸入第一气压筒内,实现稀硫酸的暂存;当驱动件带动分离仓向靠近回收仓的方向移动时,还会带动第一活塞板压缩第一气压筒内的空气,使进入第一气压筒内的稀硫酸进入回收仓内,与醋酸钠和碳酸钠相互反应。此过程是间歇式的,也就是说,间歇式的将稀硫酸压入回收仓内,使进入回收仓内的稀硫酸能够被全部反应而消耗掉,直至将进入回收仓内的醋酸钠和碳酸钠反应变成醋酸和硫酸钠,且此时稀硫酸基本不存在,降低了稀硫酸的多余损耗,降低了后续对阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换时对氢氧根离子的损耗。
32、可选的,所述再生机构包括第二气压筒、第二活塞板、出液管、冲刷管以及第二单向阀,所述第二气压筒安装于所述吸收塔外且一端开口设置,所述第二活塞板滑动密封设置于所述第二气压筒内,所述第二活塞板和所述驱动轴之间设置有第二往复组件;
33、所述出液管与所述第二气压筒连通,且远离所述第二气压筒的一端与所述回收仓靠近顶部的侧壁连通,所述冲刷管与所述阴离子交换树脂上方的分离仓内腔连通;
34、所述第二单向阀分别安装于所述出液管和所述冲刷管上,用于使所述回收仓内的溶液进入所述第二气压筒内,或用于使所述第二气压筒内的溶液进入所述分离仓内。
35、通过采用上述技术方案,当驱动件通过第二往复组件带动第二活塞板抽拉时,会将回收仓内储存到一定液位高度的硫酸钠溶液通过出液管吸入第二气压筒内,当驱动件带动第二活塞板对第二气压筒内加压时,进入第二气压筒内的硫酸钠溶液会通过冲刷管引流到分离仓内,对阴离子交换树脂上吸附的氢氧根离子进行交换,从而使氢氧根离子能够通过循环机构回到反应仓内,做到氢氧根离子的循环利用,降低了资源的浪费。
36、可选的,所述循环机构包括收集仓、阀门、回收泵以及回收管,所述收集仓与所述分离仓连通,所述阀门用于控制所述分离仓内的溶液进入所述收集仓内,所述回收泵的进液端与所述收集仓连通,所述回收管一端与所述回收泵的出液端连通,另一端与所述导流座内的气道连通。
37、通过采用上述技术方案,当硫酸钠溶液将阴离子交换树脂上的氢氧根离子交换下来后,此时氢氧根离子随溶液暂存在分离仓内,此时阀门自动打开,使溶液进入收集仓内,进入收集仓后的溶液在回收泵的作用下,从回收管回到导流座内,与导流座内的醋酸尾气提前接触,使反应物能够循环利用,且能够提前与醋酸尾气进行接触,也提高了对醋酸尾气中醋酸的回收效果。
38、本技术第二方面提供的一种醋酸尾气中回收醋酸的回收方法,包括以下步骤:
39、s1:将醋酸尾气通过除尘器进行除尘;
40、s2:将除尘后的醋酸尾气通入导流座中,通过促进机构提高醋酸尾气与氢氧化钠溶液的吸收效果;
41、s3:控制驱动件工作,使驱动件带动分离仓先与反应仓连通,后与回收仓连通,
42、s4:使用蒸馏机构对回收仓内的溶液进行蒸馏,并对蒸馏后的蒸汽进行冷凝收集。
43、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:
44、1.当需要对醋酸尾气中的醋酸进行回收时,将醋酸尾气从导流座通入反应仓内,醋酸尾气会与氢氧化钠溶液接触,从而将醋酸尾气中的醋酸、二氧化碳以及甲醇进行吸收,醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠,甲醇则溶于水中,因此在反应仓内是氢氧化钠、醋酸钠、碳酸钠以及甲醇的混合溶液;
45、当驱动机构动作时,会带动分离仓先后向靠近反应仓和靠近回收仓移动,从而使分离仓先后会反应仓、回收仓连通,使反应仓内的部分溶液进入分离仓内,经过分离机构的分离作用,将氢氧化钠中的氢氧根离子吸附,而后进入回收仓内,通过泵送机构将稀硫酸泵送进回收仓内,从而将醋酸钠变成醋酸,碳酸钠则变成硫酸钠和二氧化碳,在蒸馏机构配合冷凝功能的作用下,二氧化碳和甲醇变成气态分离出去,而醋酸则冷凝成液态,实现对醋酸的回收利用;
46、2.阴离子交换树脂能够将进入分离仓内且剩余的氢氧化钠溶液中的氢氧根离子进行吸附,使进入回收仓内进行酸碱中和反应,由于提前对氢氧根离子进行吸附,从而大幅降低了氢氧根离子被消耗的情况,同时降低了对稀硫酸的消耗,降低了生产成本,降低了资源的浪费;
47、3.驱动件带动驱动轴转动,使驱动轴带动驱动齿轮转动,驱动齿轮带动齿环转动,从而使反应仓发生转动,从而使促进机构促进醋酸尾气与氢氧化钠溶液的反应与吸收,提高对醋酸尾气中醋酸的回收效果;
48、4.当反应仓转动时,安装板会带动第一永磁体转动,第一永磁体会对第二永磁体进行吸附,使封堵柱做往复运动,从而使气口分别与不同的导流孔连通,使气道中的醋酸尾气通过封堵柱的不同位置排出,使醋酸尾气与氢氧化钠溶液更加充分的接触与反应,提高对醋酸尾气中醋酸的回收效果,且在此过程中,第一永磁体和第二永磁体还能形成周期性变化的磁场,磁场会加速溶液中离子的运动,使反应和吸收更加迅速;
49、5.当封堵件往复运动时,破流杆能够对反应仓内的溶液进行扰流,从而加速溶液的混乱程度,使氢氧化钠溶液中离子能够更加迅速且高效的与醋酸尾气中的醋酸相结合并发生反应,提高吸收醋酸的效率;
50、6.当驱动件带动分离仓向远离回收仓的方向移动时,还会带动第一活塞板将储液仓内的稀硫酸吸入第一气压筒内,实现稀硫酸的暂存;当驱动件带动分离仓向靠近回收仓的方向移动时,还会带动第一活塞板压缩第一气压筒内的空气,使进入第一气压筒内的稀硫酸进入回收仓内,与醋酸钠和碳酸钠相互反应。此过程是间歇式的,也就是说,间歇式的将稀硫酸压入回收仓内,使进入回收仓内的稀硫酸能够被全部反应而消耗掉,直至将进入回收仓内的醋酸钠和碳酸钠反应变成醋酸和硫酸钠,且此时稀硫酸基本不存在,降低了稀硫酸的多余损耗,降低了后续对阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换时对氢氧根离子的损耗;
51、7.当驱动件通过第二往复组件带动第二活塞板抽拉时,会将回收仓内储存到一定液位高度的硫酸钠溶液通过出液管吸入第二气压筒内,当驱动件带动第二活塞板对第二气压筒内加压时,进入第二气压筒内的硫酸钠溶液会通过冲刷管引流到分离仓内,对阴离子交换树脂上吸附的氢氧根离子进行交换,从而使氢氧根离子能够通过循环机构回到反应仓内,做到氢氧根离子的循环利用,降低了资源的浪费;
52、8.当硫酸钠溶液将阴离子交换树脂上的氢氧根离子交换下来后,此时氢氧根离子随溶液暂存在分离仓内,此时阀门自动打开,使溶液进入收集仓内,进入收集仓后的溶液在回收泵的作用下,从回收管回到导流座内,与导流座内的醋酸尾气提前接触,使反应物能够循环利用,且能够提前与醋酸尾气进行接触,也提高了对醋酸尾气中醋酸的回收效果。
1.一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:包括吸收塔(1),所述吸收塔(1)内由上到下依次设置有反应仓(11)、分离仓(12)以及回收仓(13),所述反应仓(11)内装设有用于对醋酸尾气中的醋酸进行吸收的氢氧化钠溶液,所述反应仓(11)的顶部设置有用于将醋酸尾气导入反应仓(11)内与氢氧化钠溶液接触的导流座(111);
2.根据权利要求1所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述分离机构(4)包括设置于所述分离仓(12)内的阴离子交换树脂,所述阴离子交换树脂用于对进入所述分离仓(12)内的氢氧根离子进行吸附。
3.根据权利要求1所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述连通机构(3)包括插接筒(31)、伸缩杆(32)、弹性件(33)、封堵件(34)以及推杆(35),所述分离仓(12)的上下侧壁上均连通设置有插接筒(31),所述反应仓(11)和所述回收仓(13)靠近所述分离仓(12)的一侧分别设置有所述插接筒(31);
4.根据权利要求1所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述驱动机构(2)包括驱动件(21)、驱动轴(22)、驱动齿轮(23)以及齿环(24),所述驱动件(21)安装于所述吸收塔(1)侧壁上,所述驱动轴(22)与所述驱动件(21)的输出端同轴固定,所述驱动齿轮(23)同轴套设于所述驱动轴(22)上,所述齿环(24)同轴套设于所述反应仓(11)外,所述驱动齿轮(23)和所述齿环(24)啮合,且所述反应仓(11)内设置有用于使醋酸尾气与吸收剂充分接触并反应的促进机构(8)。
5.根据权利要求4所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述促进机构(8)包括安装板(81)、第一永磁体(82)、封堵柱(83)以及第二永磁体(84),所述安装板(81)沿所述反应仓(11)的内壁呈周向间隔均匀设置有多个,且在不同高度上设置有两排,上下所述安装板(81)相互错位设置,所述第一永磁体(82)设置于所述安装板(81)端部且对应各所述安装板(81)设置有多个;
6.根据权利要求5所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:各所述封堵柱(83)两端侧壁上均设置有多个破流杆(832),所述破流杆(832)朝向所述封堵柱(83)移动方向的一侧设置成尖端状。
7.根据权利要求4所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述泵送机构(5)包括储液仓(51)、第一气压筒(52)、第一活塞板、进液管(53)以及第一单向阀,所述储液仓(51)设置于所述吸收塔(1)外且与所述第一气压筒(52)连通,所述储液仓(51)内装设有稀硫酸溶液;
8.根据权利要求4所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述再生机构(6)包括第二气压筒(61)、第二活塞板、出液管(62)、冲刷管(63)以及第二单向阀,所述第二气压筒(61)安装于所述吸收塔(1)外且一端开口设置,所述第二活塞板滑动密封设置于所述第二气压筒(61)内,所述第二活塞板和所述驱动轴(22)之间设置有第二往复组件;
9.根据权利要求5所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:所述循环机构(7)包括收集仓(71)、阀门、回收泵(72)以及回收管(73),所述收集仓(71)与所述分离仓(12)连通,所述阀门用于控制所述分离仓(12)内的溶液进入所述收集仓(71)内,所述回收泵(72)的进液端与所述收集仓(71)连通,所述回收管(73)一端与所述回收泵(72)的出液端连通,另一端与所述导流座(111)内的气道(112)连通。
10.一种醋酸尾气中回收醋酸的回收方法,基于如权利要求1-9任一项所述的一种醋酸尾气中回收醋酸的系统,其特征在于:包括以下步骤:
