一種降低丙烯羰基化過程中原料消耗的裝置的製作方法

2023-09-14 22:51:55

本實用新型涉及一種裝置，更具體的說，是涉及一種降低丙烯羰基化過程中原料消耗的裝置。

背景技術：

國內工業生產丁辛醇的裝置，大部分都是採用DAVY/DDW的第二代丙烯銠法低壓羰基合成——液相循環工藝技術。該羰基合成的反應原料主要是丙烯和合成氣，首先是丙烯和合成氣經過淨化，然後送到羰基合成反應系統，在羰基合成反應器系統內丙烯與合成氣在均相催化劑存在的情況下發生羰基化反應，生成丁醛。產生的丁醛與催化劑母液進入高壓蒸發器中進行脫除輕組分(丙烯、丙烷、合成氣等)。但是丙烯在發生羰基反應過程中會發生部分的副反應，例如丙烯與合成氣中的氫氣發生加成反應，生成丙烷。隨著副反應的發生，產生的丙烷的量逐漸的增大，在反應過程中充當的是惰性氣體，因此將會從羰基合成反應器的頂部進行釋放，同時從高壓蒸發器蒸發出來的氣體匯同羰基合成反應器頂部的釋放氣一併進行放空送入燃料氣總管中。其中這部分氣體中丙烷的含量可以達到43.2％以上，丙烯的含量達到17.5％，氫氣的含量約14.8％，一氧化碳的含量達到4.4％。因此排入燃料氣總管中的有效氣體達到80％以上，如果將此氣體進行回收利用，將大大降低丙烯羰基化過程中的的原料消耗。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種降低丙烯羰基化過程中原料消耗的裝置，解決了生產過程中排放大量工業廢氣的問題，達到對環境零排放的標準的環保要求，降低工業生產過程中的原料消耗。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

本實用新型的一種降低丙烯羰基化過程中原料消耗的裝置，包括依次連接的第一羰基合成反應器、第二羰基合成反應器和高壓蒸發器收集槽，所述第一羰基合成反應器連接有丙烯輸入管線和合成氣輸入管線，所述第二羰基合成反應器頂部連接有換熱器，所述換熱器頂部和高壓蒸發器收集槽頂部的氣體輸出口均通過管線與熱交換器的殼程入口相連通，所述熱交換器的殼程出口通過管線依次連接有電加熱爐、固定床反應器和第一冷卻器，所述第一冷卻器的出口與熱交換器的管程進口相連接，所述熱交換器的管程出口通過管線依次連接有第二冷卻器、壓縮機、空冷器和閃蒸罐，所述閃蒸罐頂部通過氫氣輸送管線與合成氣輸入管線相連通，所述閃蒸罐底部連接有脫丙烷塔，所述脫丙烷塔頂部通過管線與丙烯輸入管線相連通，所述脫丙烷塔底部通過管線與熱交換器的殼程進口相連通。

所述氫氣輸送管線連通有一氧化碳配入管線。

與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是：

本實用新型中，第二羰基合成反應器的釋放氣和高壓蒸發器收集槽的釋放氣一起輸入熱交換器殼程進行一次熱換，進入電加熱爐進行二次換熱，進入固定床反應器，進行脫氫反應，經第一冷卻器進入熱交換器的管程進行換熱後，經第二冷卻器換熱降溫，輸送至壓縮機中進行壓縮，經過空冷器冷卻後，進入閃蒸罐中分離，閃蒸罐頂部排放的氫氣與配入的一氧化碳一起輸送至第一羰基合成反應器內，閃蒸罐底部排出的物料輸送至脫丙烷塔，脫丙烷塔頂部排放的丙烯輸送至第一羰基合成反應器內，脫丙烷塔底部排放的丙烷回流至熱交換器的殼程內，如此形成循環利用，解決了生產過程中排放大量工業廢氣的問題，達到對環境零排放的標準的環保要求，降低工業生產過程中的原料消耗，節約成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖標記:1第一羰基合成反應器；2第二羰基合成反應器；3丙烯輸入管線；4合成氣輸入管線；5氮氣輸入管線；6第一外部循環水冷卻器；7第二外部循環水冷卻器；8換熱器；10高壓蒸發器；11高壓蒸發器收集槽；13低壓蒸發器；14分離器；15分液槽；16粗丁醛收集槽；17熱交換器；18電加熱爐；19固定床反應器；20第一冷卻器；21第二冷卻器；22壓縮機；23空冷器；24閃蒸罐；25氫氣輸送管線；26脫丙烷塔；27一氧化碳配入管線。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。

如圖1所示，本發明的一種降低丙烯羰基化過程中原料消耗的裝置，包括連接有丙烯輸入管線3和合成氣輸入管線4的第一羰基合成反應器1，所述丙烯輸入管線3和合成氣輸入管線4均連通有氮氣輸入管線5，其中丙烯來自工業裝置且經過淨化，合成氣主要包含來自工業裝置的一氧化碳和氫氣，且經過淨化，氮氣輸入管線5以10MPa的壓強向第一羰基合成反應器1中輸送氮氣。所述第一羰基合成反應器1頂部出來的物料與來自工業裝置的淨化合成氣一起進入第二羰基合成反應器2內，進行羰基化反應；所述第一羰基合成反應器1底部出來的物料分為兩部分，一部分經第一外部循環水冷卻器6冷卻後，通過丙烯輸入口返回至第一羰基合成反應器1，對第一羰基合成反應器1內反應系統進行降溫，另一部分與第二羰基合成反應器2底部出來的經第二外部循環水冷卻器7冷卻後的物料一同進入第二羰基合成反應器2內，進行再次反應並保證第二羰基合成反應器2內的溫度穩定。所述第二羰基合成反應器2頂部氣相物料進入換熱器8管程進行冷卻，冷卻後的冷凝液向下回流至第二羰基合成反應器2內繼續參與反應，不凝氣順著管程向上從氣體輸出口排出，其中，所述換熱器8的殼程通入冷卻水。所述第二羰基合成反應器2底部的一部分物料進入高壓蒸發器10內，經加熱後進入高壓蒸發器收集槽11脫除催化劑混合液中的輕組分(丙烯、甲烷、合成氣)等，脫除完輕組分後的物料從高壓蒸發器收集槽11底部流出，進入低壓蒸發器13進行加熱後進入分離器14進行閃蒸分離，底部的催化劑母液回流至第一羰基合成反應器1內循環使用，所述分離器14頂部脫出丁醛，冷凝後的丁醛進入分液槽15，然後進入粗丁醛收集槽16，從粗丁醛收集槽16底部排出，未冷凝的粗丁醛從分液槽15頂部排出。

所述高壓蒸發器收集槽11頂部和換熱器8頂部的氣體輸出口均通過管線與熱交換器17的殼程入口相連通，所述熱交換器17的殼程出口通過管線依次連接有電加熱爐18、固定床反應器19和第一冷卻器20，所述第一冷卻器20的出口與熱交換器17的管程進口相連接。所述熱交換器17的管程出口通過管線依次連接有第二冷卻器21、壓縮機22、空冷器23和閃蒸罐24，所述閃蒸罐24頂部通過氫氣輸送管線25與合成氣輸入管線4相連通，所述氫氣輸送管線25連通有一氧化碳配入管線27，所述閃蒸罐24底部連接有脫丙烷塔26，所述脫丙烷塔26頂部通過管線與丙烯輸入管線3相連通，所述脫丙烷塔26底部通過管線與熱交換器17的殼程進口相連通。根據實際需要，所述高壓蒸發器收集槽11頂部和換熱器8頂部的氣體輸出口均可連接流量計。

基於上述裝置的降低丙烯羰基化過程中原料消耗的方法，包括以下步驟：

首先，將第二羰基合成反應器2頂部的釋放氣和高壓蒸發器收集槽11頂部的釋放氣一起輸入熱交換器17殼程中進行第一次換熱，使混合物料的溫度達到185℃-225℃，換熱後的混合物料進入電加熱爐18進行二次換熱，在電加熱爐18內混合物料的溫度達到590℃-605℃，壓力達到0.05MPa-0.06MPa。

然後，保證二次換熱後的混合物料在氣態的條件下，進入固定床反應器19內，在催化劑Cr/Al2O3固載催化劑的作用下進行脫氫反應，在固定床反應器19內反應溫度控制在590℃-650℃，壓力控制在32KPa-49KPa。隨著催化劑的使用，催化劑的催化活性降低，適當提高反應溫度，保證丙烷的單程轉化率在70％以上，丙烯的選擇性在93％以上。

其次，固定床反應器19內經脫氫反應後的混合物料經第一冷卻器20冷卻至360℃-380℃後，進入熱交換器17的管程內進行換熱至190℃-200℃。

然後，從熱交換器17管程排出的混合物料進入第二冷卻器21內進行換熱降溫，降至65℃-75℃後，輸送至壓縮機22中，在壓縮機22的作用下對混合物料進行壓縮，產生的汽態冷凝物，經過空冷器23冷卻至35℃-42℃後直接進入閃蒸罐24中，在閃蒸罐24中分離，閃蒸罐24頂部排放的主要是未冷凝的氫氣，與配入的一氧化碳併入合成氣輸入管線4中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內。

最後，閃蒸罐24底部排出的物料經乾燥後，輸送至脫丙烷塔26，脫丙烷塔26頂部丙烯純度可達到99.5％以上，通過管線併入丙烯輸入管線3中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內，脫丙烷塔26底部排放的丙烷回流至熱交換器17的殼程內，進行循環再利用。

實施例一

本發明的降低丙烯羰基化過程中原料消耗的方法中，首先，將第二羰基合成反應器2頂部的釋放氣和高壓蒸發器收集槽11頂部的釋放氣一起輸入熱交換器17殼程中進行第一次換熱，使混合物料的溫度達到185℃，換熱後的混合物料進入電加熱爐18進行二次換熱，在電加熱爐18內混合物料的溫度達到590℃，壓力達到0.05MPa。

然後，保證二次換熱後的混合物料在氣態的條件下，進入固定床反應器19內，在催化劑Cr/Al2O3固載催化劑的作用下進行脫氫反應，在固定床反應器19內反應溫度控制在590℃，壓力控制在32KPa。隨著催化劑的使用，催化劑的催化活性降低，適當提高反應溫度，保證丙烷的單程轉化率在70％以上，丙烯的選擇性在93％以上。

其次，固定床反應器19內經脫氫反應後的混合物料經第一冷卻器20冷卻至360℃後，進入熱交換器17的管程內進行換熱至190℃。

然後，從熱交換器17管程排出的混合物料進入第二冷卻器21內進行換熱降溫，降至65℃後，輸送至壓縮機22中，在壓縮機22的作用下對混合物料進行壓縮，產生的汽態冷凝物，經過空冷器23冷卻至35℃後直接進入閃蒸罐24中，在閃蒸罐24中分離，閃蒸罐24頂部排放的主要是未冷凝的氫氣，與配入的一氧化碳併入合成氣輸入管線4中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內。

最後，閃蒸罐24底部排出的物料經乾燥後，輸送至脫丙烷塔26，脫丙烷塔26頂部可得到純度為99.5％的丙烯，通過管線併入丙烯輸入管線3中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內，脫丙烷塔26底部排放的丙烷回流至熱交換器17的殼程內，進行循環再利用。

採用本方法可有效降低丙烯羰基化過程中的原料消耗，每生產一噸丁醛，丙烯消耗量可降低5KG,合成氣消耗量可降低10NM3。

實施例二

本發明的降低丙烯羰基化過程中原料消耗的方法中，首先，將第二羰基合成反應器2頂部的釋放氣和高壓蒸發器收集槽11頂部的釋放氣一起輸入熱交換器17殼程中進行第一次換熱，使混合物料的溫度達到200℃，換熱後的混合物料進入電加熱爐18進行二次換熱，在電加熱爐18內混合物料的溫度達到600℃，壓力達到0.055MPa。

然後，保證二次換熱後的混合物料在氣態的條件下，進入固定床反應器19內，在催化劑Cr/Al2O3固載催化劑的作用下進行脫氫反應，在固定床反應器19內反應溫度控制在620℃，壓力控制在40KPa。隨著催化劑的使用，催化劑的催化活性降低，適當提高反應溫度，保證丙烷的單程轉化率在70％以上，丙烯的選擇性在93％以上。

其次，固定床反應器19內經脫氫反應後的混合物料經第一冷卻器20冷卻至370℃後，進入熱交換器17的管程內進行換熱至195℃。

然後，從熱交換器17管程排出的混合物料進入第二冷卻器21內進行換熱降溫，降至70℃後，輸送至壓縮機22中，在壓縮機22的作用下對混合物料進行壓縮，產生的汽態冷凝物，經過空冷器23冷卻至40℃後直接進入閃蒸罐24中，在閃蒸罐24中分離，閃蒸罐24頂部排放的主要是未冷凝的氫氣，與配入的一氧化碳併入合成氣輸入管線4中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內。

最後，閃蒸罐24底部排出的物料經乾燥後，輸送至脫丙烷塔26，脫丙烷塔26頂部可得到純度為99.53％的丙烯，通過管線併入丙烯輸入管線3中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內，脫丙烷塔26底部排放的丙烷回流至熱交換器17的殼程內，進行循環再利用。

採用本方法可有效降低丙烯羰基化過程中的原料消耗，每生產一噸丁醛，丙烯消耗量可降低5.9KG,合成氣消耗量可降低12NM3。

實施例三

本發明的降低丙烯羰基化過程中原料消耗的方法中，首先，將第二羰基合成反應器2頂部的釋放氣和高壓蒸發器收集槽11頂部的釋放氣一起輸入熱交換器17殼程中進行第一次換熱，使混合物料的溫度達到225℃，換熱後的混合物料進入電加熱爐18進行二次換熱，在電加熱爐18內混合物料的溫度達到605℃，壓力達到0.06MPa。

然後，保證二次換熱後的混合物料在氣態的條件下，進入固定床反應器19內，在催化劑Cr/Al2O3固載催化劑的作用下進行脫氫反應，在固定床反應器19內反應溫度控制在650℃，壓力控制在49KPa。隨著催化劑的使用，催化劑的催化活性降低，適當提高反應溫度，保證丙烷的單程轉化率在70％以上，丙烯的選擇性在93％以上。

其次，固定床反應器19內經脫氫反應後的混合物料經第一冷卻器20冷卻至380℃後，進入熱交換器17的管程內進行換熱至200℃。

然後，從熱交換器17管程排出的混合物料進入第二冷卻器21內進行換熱降溫，降至75℃後，輸送至壓縮機22中，在壓縮機22的作用下對混合物料進行壓縮，產生的汽態冷凝物，經過空冷器23冷卻至42℃後直接進入閃蒸罐24中，在閃蒸罐24中分離，閃蒸罐24頂部排放的主要是未冷凝的氫氣，與配入的一氧化碳併入合成氣輸入管線4中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內。

最後，閃蒸罐24底部排出的物料經乾燥後，輸送至脫丙烷塔26，脫丙烷塔26頂部可得到純度為99.57％的丙烯，通過管線併入丙烯輸入管線3中，一起輸送至第一羰基合成反應器1內，脫丙烷塔26底部排放的丙烷回流至熱交換器17的殼程內，進行循環再利用。

採用本方法可有效降低丙烯羰基化過程中的原料消耗，每生產一噸丁醛，丙烯消耗量可降低6.2KG,合成氣消耗量可降低13NM3。

儘管上面結合附圖對本發明的功能及工作過程進行了描述，但本發明並不局限於上述的具體功能和工作過程，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。