一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝及其裝置製造方法
2023-06-19 13:57:56
一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝及其裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝，包括以下步驟：從吸收塔側線採出具有第一溫度的物流；通過吸收塔側線循環泵將物流泵入到氨蒸發器中；通過氨蒸發器將第一溫度的物流冷卻至第二溫度；通過丙烯蒸發器將第二溫度的物流冷卻至第三溫度；以及通過冷卻器將第三溫度的物流冷卻至第四溫度。通過本發明提供的物流熱量回收工藝，可以顯著降低丙烯蒸發器和S5物流管線發生凍堵的概率，增大了丙烯腈裝置生產的安全性；並且還顯著增大了氨蒸發器和丙烯蒸發器的有效傳熱溫差，減小了需要的換熱面積，降低了設備的製造成本。
【專利說明】一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種物流熱量回收工藝及其裝置，具體地，涉及一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝及其裝置。
【背景技術】
[0002]丙烯腈是基本的有機化工產品，是三大合成材料-合成纖維、合成橡膠、塑料的基本原料，在日常生活的方方面面都可以見到以其為單體合成的各種化工材料。近年來石化工業的迅猛發展，提供了大量生產丙烯腈的原料。丙烯腈在傳統應用的基礎上，在精細化工和深加工領域也取得飛快發展，不斷開發出新的應用領域。
[0003]目前世界上超過95%的丙烯腈生產採用氨、丙烯氧化法。目前我國(包括臺灣)丙烯腈生產企業有12家，生產裝置有16套，截止2012年我國年生產丙烯腈約180萬噸。
`[0004]目前國內丙烯腈生產裝置均採用氨、丙烯氧化法，其回收精製流程由急冷塔、吸收塔、回收塔、乙腈塔、脫氰塔和成品塔6塔構成。目前國內丙烯腈裝置主要通過氨蒸發器中氨的汽化、丙烯蒸發器中丙烯的汽化回收吸收塔側線採出物流的熱量，多餘熱量通過吸收塔側線冷卻器使用0°C冷凍水移出。具體工藝流程為，吸收塔側線採出物流初始溫度為28°C，經吸收塔側線冷卻器冷卻至約18°C，後經氨蒸發器冷卻至約9°C，再經丙烯汽化器冷卻至約4°C後返回吸收塔中段。
[0005]然而，該工藝流程存在的主要問題為:
[0006]1、進入氨蒸發器的側線採出物流溫度為18 °C，氨蒸發器中氨進料條件為
0.35MPaG，5°C ;進入丙烯蒸發器的側線採出物流溫度為9°C，丙烯蒸發器中丙烯進料條件為
0.47MPaG，(TC，可看出，氨蒸發器和丙烯蒸發器冷熱物流進口溫度差小，經核算，氨蒸發器有效平均溫差6.3°C，丙烯蒸發器有效傳熱溫差5.5°C，造成氨蒸發器和丙烯蒸發器換熱推動力小，需要換熱面積較大，增加了設備製造成本；
[0007]2、吸收塔側線採出物流主要成分為98.98%wt的水，其餘組分為丙烯腈反應器中生成的重組分，該物流經丙烯汽化器冷卻至約4°C，導致物流溫度接近冰點0°C，易造成丙烯蒸發器換熱管凍堵，成為丙烯腈裝置生產安全的隱患。
[0008]因此，開發一種換熱面積小、有效傳熱溫差大、製造成本較低的丙烯腈生產裝置中的吸收塔側線採出物流熱量回收工藝十分必要。
【發明內容】
[0009]針對現有技術中的丙烯腈生產裝置中的吸收塔側線採出物流熱量回收工藝中換熱面積較大、有效傳熱溫差較小而製造成本較高的缺陷，本發明提供了一種換熱面積小、有效傳熱溫差大、製造成本較低的丙烯腈生產裝置中的吸收塔側線採出物流熱量回收工藝及其裝置。
[0010]根據本發明的一個方面，提供了一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝，其包括以下步驟:從丙烯腈生產裝置中的吸收塔側線採出溫度為28°c的物流；通過吸收塔側線循環泵將該物流泵入到氨蒸發器中；通過氨蒸發器將28°C的該物流冷卻至20~22°C;通過丙烯蒸發器將20~22°C的該物流冷卻至14~16°C ;以及通過冷卻器將14~16°C的該物流冷卻至3~6°C。其中上述冷卻器為靠近吸收塔布置的吸收塔側線冷卻器，冷卻器中冷凍水上水溫度為0°C，冷凍水回水溫度為5°C ;並且以重量百分比計，物流中包括98.98%的水。
[0011]由於有效溫差與換熱器冷熱物流進出口溫度及換熱器結構有關，在本發明中，根據各換熱器冷側物流溫度及熱負荷，通過優化物流與各換熱器換熱的序列，顯著增大了氨蒸發器和丙烯蒸發器的有效傳熱溫差；並且通過丙烯蒸發器將20~22°C的物流冷卻至14~16°C，顯著降低了丙烯蒸發器換熱管發生凍堵的可能性；並且通過使冷卻器靠近吸收塔布置，減少了低溫管線的長度，可以降低冷卻器的物流管線出現凍堵的概率。
[0012]在上述工藝中，在通過冷卻器將14~16°C的物流冷卻至3~6°C的步驟之後，該工藝進一步包括:使該物流返回至吸收塔。
[0013]根據本發明的另一方面，提供了一種應用於上述工藝中的物流熱量回收裝置，該裝置包括:
[0014]循環泵，與吸收塔側線連接，用於將28°C的物流從吸收塔泵出；
[0015]氨蒸發器，與循環泵連接，用於將28°C的物流冷卻至20~22°C ；
[0016]丙烯蒸發器，與氨蒸發器連接，用於將20~22°C的物流冷卻至14~16°C ;以及
[0017]冷卻器，與丙烯蒸發器連接，用於將14~16°C的物流冷卻至3~6°C。在該裝置中，冷卻器為靠近吸收塔布置的吸收塔側線冷卻器，通過該冷卻器將冷卻後的3~6°C的物流返回至吸收塔，並且冷卻器中冷凍水上水溫度為0°C，冷凍水回水溫度為5°C。
[0018]本發明提供的上述工藝具有以下有益效果:本發明一方面通過優化氨蒸發器、丙烯蒸發器和側線冷卻器與吸收塔側線物流換熱的次序，使物流依次流經氨蒸發器、丙烯蒸發器和吸收塔側線冷卻器，並且另一方面使吸收塔側線冷卻器靠近吸收塔布置，從而實現了丙烯蒸發器管程出口物流(水98.98%wt)溫度從現有技術工藝中的4°C提高到14~16°C，顯著降低了吸收塔側線採出物流經氨蒸發器、丙烯蒸發器和吸收塔側線冷卻器回收熱量後丙烯蒸發器和冷卻器的物流管線發生凍堵的概率，使裝置的運行更加穩定、安全和可靠，增大了丙烯腈裝置生產的安全性；並且還顯著增大了氨蒸發器和丙烯蒸發器的有效傳熱溫差，減小了兩臺釜式蒸發器需要的換熱面積，降低了設備的製造成本。本發明提供的新工藝中氨蒸發器的有效傳熱溫差可達17.9°C，丙烯蒸發器有效傳熱溫差可達17.8°C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為根據本發明的實施例1的丙烯腈裝置吸收塔側線採出物流熱量回收工藝的示意性流程圖；
[0020]El氨蒸發器；
[0021]E2丙烯蒸發器；
[0022]E3吸收塔側線冷卻器；
[0023]Pl吸收塔側線循環泵；
[0024]TI吸收塔；
[0025]SI溫度為28°C的物流；[0026]S2升壓後的溫度為28°C的物流；
[0027]S3溫度為20~22°C的物流；
[0028]S4溫度為14~16°C的物流；
[0029]S5溫度為3~6°C的物流；
[0030]LP低壓蒸汽；
[0031]SC低壓蒸汽凝液；
[0032]E31冷凍水上水；
[0033]E32冷凍水回水。
【具體實施方式】
[0034]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0035]以下將以年產26萬噸丙烯腈裝置的設計為例，闡述本發明的熱量回收工藝。
[0036]實施例1
[0037]1、從吸收塔Tl中段集液槽中側線採出物流SI的操作條件及組成見表1。
[0038]表1
【權利要求】
1.一種丙烯腈生產裝置中的物流熱量回收工藝，其特徵在於，包括以下步驟: 從吸收塔側線採出具有第一溫度的物流； 通過吸收塔側線循環泵將所述物流泵入到氨蒸發器中； 通過氨蒸發器將第一溫度的所述物流冷卻至第二溫度； 通過丙烯蒸發器將第二溫度的所述物流冷卻至第三溫度；以及 通過冷卻器將第三溫度的所述物流冷卻至第四溫度。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述第一溫度為28°C，所述第二溫度為20~22°C，所述第三溫度為14~16°C，所述第四溫度為3~6°C。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述冷卻器為靠近所述吸收塔布置的吸收塔側線冷卻器。
4.根據權利要求3所述的工藝，其特徵在於，在所述通過冷卻器將第三溫度的所述物流冷卻至第四溫度的步驟之後，使第四溫度的所述物流返回至所述吸收塔。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，以重量百分比計，所述物流中包括98.98%的水。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述冷卻器中冷凍水上水溫度為0°C，冷凍水回水溫度為5°C。
7.一種實施權利要求1-6中任一項所述的工藝的物流熱量回收裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 循環泵，與吸收塔側線連接，用於將第一溫度的物流從吸收塔泵出； 氨蒸發器，與所述循環泵連接，用於將所述第一溫度的物流冷卻至第二溫度； 丙烯蒸發器，與所述氨蒸發器連接，用於將第二溫度的所述物流冷卻至第三溫度；以及 冷卻器，與所述丙烯蒸發器連接，用於將第三溫度的所述物流冷卻至第四溫度。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一溫度為28°C，所述第二溫度為20~22°C，所述第三溫度為14~16°C，所述第四溫度為3~6°C。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述冷卻器為靠近所述吸收塔布置的吸收塔側線冷卻器，所述冷卻器將第四溫度的所述物流返回至所述吸收塔。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述冷卻器中冷凍水上水溫度為(TC，冷凍水回水溫度為5°C。
【文檔編號】C07C255/08GK103833592SQ201410083448
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】苑文博, 劉清娟, 李大偉, 潘秀亮, 楊曉光, 石喆, 王豔紅, 宋彬彬, 宋順利, 王榮偉, 李鳳強, 趙文茂 申請人:中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院