改進的裂解氣熱量利用方法及所使用的原料汽化器的製作方法
2023-04-29 19:49:06
專利名稱：：改進的裂解氣熱量利用方法及所使用的原料汽化器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種改進的裂解氣熱量利用方法及裝置，特別是公開一種採用醋酸或丙酮等原料經裂解製備乙烯酮及其衍生物的生產領域中裂解氣熱量綜合利用的改進方法及所使用的原料汽化器。
背景技術：
：在採用醋酸或丙酮等原料，經裂解製備乙烯酮及其衍生物的生產領域中，傳統技術普遍採用空氣冷卻、水冷卻等措施將從裂解爐出來的高溫裂解氣冷卻下來的方法，熱量沒有得到利用。可以利用裂解氣餘熱預熱進料原料蒸汽，但氣-氣換熱的傳熱係數通常比較小，致使其裂解氣出口的溫度一般只能降至35(TC以上，仍有相當的餘熱未被利用，熱效率尚有進一步提高的餘地，同時還增加了氣-氣換熱器設備和氣-氣換熱流程。對此的改進措施中比較好的一種是在換熱的一側引入相變過程，如汽化。其中一個可行的方法是，利用高溫裂解氣的熱量副產蒸汽並循環汽化原料。在這種方法中，裂解氣經熱量利用後，其溫度最低可降低至約25(TC，可以明顯提高熱利用效率，大大減少蒸汽和鍋爐補充水的用量，甚至可以有盈餘的副產蒸汽對外供應，具有節能降耗的優點。這種方法除了使用原料汽化器外，還需要增加廢熱鍋爐設備和廢熱鍋爐副產蒸汽流程。而且，這種方法通過蒸汽及其冷凝液作為中間媒介間接地實現裂解氣熱量的利用，由於增加中間環節，必然會降低能量利用效率，涉及蒸汽及其冷凝液的廢熱鍋爐在運轉過程中也可能產生蒸汽及其冷凝液的損失和熱汙染。為此，需要對這一方法進一步加以改進。
發明內容本發明所要解決的技術問題之一是針對上述現有技術存在的缺陷而提供的改進的裂解氣熱量利用方法，該方法直接利用裂解氣的高溫能量汽化原料，消除蒸汽及其冷凝液作為中間媒介的中間環節，縮短流程、減少設備，實現直接換熱和熱量的直接利用。本發明所要解決的技術問題之二是提供上述利用方法所使用的原料汽化器。作為本發明第一方面的一種改進的裂解氣熱量利用方法，其特徵在於裂解爐出來的高溫裂解氣，通過一種原料汽化器直接加熱原料液進料使之汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，原料蒸汽或原料過熱氣再進入裂解爐產生高溫裂解氣，高溫裂解氣經原料汽化器利用熱量以後至後續工序。在本發明第一方面中，所述原料汽化器殼程內的操作溫度為5(TC15(rC。如果裂解氣中可凝組分，如水、酸等，被冷凝下來卻得不到及時分離，就可能帶來逆反應和副反應，降低乙烯酮的收率。因此，要求裂解氣離開汽化器的溫度》18(TC，以保證裂解氣處於氣態。由於裂解氣中可能析出炭或其他聚合物，為了有效實施本發明，需要合理設計原料汽化器的形式。作為本發明第二方面所提出的原料汽化器，由筒體及置於筒體下部的單組或多組U型換熱器組成。在本發明的原料汽化器，所述筒體為立式圓筒或者是下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。為保證裝置較長周期的安全運行，儘量減少裂解氣的析炭或聚合，宜讓裂解氣走較長的直管段和較為平緩的轉彎。本發明提出了滿足這個要求的優化條件，即每組U型換熱器均由長直管與大半徑180。U型彎頭串聯成為一個整體，U型換熱器的長直管長度L以及大半徑180°U型彎頭的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。在本發明中，裂解氣走所述U型換熱器的管程並從其下部進入、上部離開，原料走所述U型換熱器的殼程即原料汽化器的殼體內、U型換熱器的管外空間。所述原料汽化器上部筒體空間為原料蒸汽的汽相空間。裂解氣經原料汽化器下部筒體U型換熱管利用熱量後，溫度仍可高達25050(TC。因此，為了有效利用裂解氣的熱量，可以在原料汽化器上部筒體內設置過熱段，充分利用裂解氣的餘熱來加熱飽和原料蒸汽使其過熱。同樣地，由於裂解氣中可能析出炭或其他聚合物，為儘量減少裂解氣的析炭或聚合，保證裝置較長周期的安全運行，從而有效地實施本發明，過熱段設置在原料汽化器的上部立式筒體內，並由單組或多組U型換熱器組成，每組U型換熱器均由長直管與大半徑180°U型彎頭串聯成為一個整體，所述長直管長度L以及大半徑180。U型彎頭的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。為了確保裂解爐管的安全長周期使用，宜儘可能地使原料蒸汽或原料過熱氣不夾帶液體。為此，可以在所述原料汽化器的筒體頂部空間內、原料蒸汽或原料過熱氣出口處設置防衝除沫裝置。為了有效地利用裂解氣的熱量來使原料液均勻地被汽化，可以在所述原料汽化器的筒體底部空間內、原料液進料處設置管式噴射分配器。為了進一步確保裝置一定的運行周期，可以在裂解氣進/出原料汽化器之處採用析炭除液措施。析炭除液措施另有專利保護，本處不再贅述。本發明的權利保護以權利要求書為準。本發明可應用在採用醋酸或丙酮等原料經裂解製備乙烯酮及其衍生物的生產領域中。本發明提出的方法通過將高溫裂解氣作為原料汽化器的加熱熱源直接使原料汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，實現了裂解氣熱量的直接有效綜合利用，減少了設備、縮短了流程，提高了熱利用效率。。裂解氣經熱量利用後，其溫度最低可降低至18(TC，可以節約能耗12%40%。圖l為本發明的改進的裂解氣熱量利用方法的流程示意圖。圖2為本發明的U型換熱管結構示意圖圖中1-原料汽化器2-防衝除沫裝置3-管式噴射分配器，4-為筒體，5-U型換熱器，6-過熱段，7-裂解爐，51-長直管，52-大半徑180°U型彎頭，具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本發明。參見圖l，原料液經過原料汽化器l汽化後，原料蒸汽或原料過熱氣進入裂解爐7。從裂解爐7出來的高溫裂解氣，溫度高達60(TC80(TC，從原料汽化器l內置的[J型換熱器5的下部進入，換熱後從上部離開至後續工序。參見圖l，原料汽化器1設計成由筒體4及置於筒體4下部的單組或多組U型換熱器5組成的形式，原料汽化器1的筒體4可以是立式圓筒或者下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。如圖l所示，並且選擇裂解氣走U型換熱管的管程。參見圖2，每組U型換熱器5均由長直管51與大半徑180。U型彎頭52串聯成為一個整體。U型換熱器5的長直管51長度L以及大半徑180。U型彎頭52的彎曲半徑R，分別滿足L^15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。具體實施中，可以根據需要的換熱面積和實際的設備尺寸空間限制，確定採用單組還是多組以及L和R的具體數值。實施例1和實施例2中筒體4下部均設置有兩組U型換熱器5，其中U型換熱器5的長直管51的長度L二40DN，大半徑180°U型彎頭52的彎曲半徑R二10DN。與實施例l唯一的不同之處便是，參見圖l，原料汽化器1的上部立式筒體內設置了過熱段6。過熱段6由單組或多組U型換熱器5組成，每組U型U型換熱器5均由長直管51與大半徑18(TU型彎頭62串聯成為一個整體，其中長直管51長度L以及大半徑18(TU型彎頭52的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。具體實施中，可以根據需要的換熱面積和實際的設備尺寸空間限制，確定採用單組還是多組以及L和R的具體數值。在具體的實施例2中，原料汽化器1的上部立式筒體內設置的過熱段6由兩組U型換熱器5，其中U型換熱器5的長直管51的長度L^20DN，大半徑180°U型彎頭52的彎曲半徑1=IODN。實施例1與實施例2中採用的工序流程和設備均相同，而且均設置了防衝除沫裝置2和管式噴射分配器3。防衝除沬裝置2設置在所述原料汽化器1的筒體頂部空間內、原料蒸汽或原料過熱氣出口處，管式噴射分配器3設置在所述原料汽化器1的筒體底部空間內、原料液進料處，參見圖1所示。作為對比，實施了對比實施例l、對比實施例2、對比實施例3。對比實施例l按照普通的流程進行組織，未採用任何利用裂解氣熱量的措施，原料經原料汽化器l汽化後進入裂解爐7，裂解爐7出來的高溫裂解氣經循環水冷卻後進入後續工序。對比實施例2與對比實施例1唯一的不同之處便是，對比實施例2中高溫裂解氣從裂解爐7出來以後，先經過套管式換熱器預熱進入裂解爐7之前的被汽化後的原料蒸汽，裂解氣經餘熱利用之後再進入後續工序。對比實施例1和對比實施例2中採用的其他工序流程和設備均與實施例1與實施例2相同。對比實施例2採用的裂解氣餘熱利用方法另有專利保護。本發明的權利保護以權利要求書為準。對比實施例3中，原料經原料汽化器1汽化後進入裂解爐7，高溫裂解氣從裂解爐7出來以後，先作為廢熱鍋爐加熱熱源副產蒸汽之後再進入後續工序，副產蒸汽供原料汽化器汽化原料後排出的冷凝液又作為廢熱鍋爐的鍋爐補充水循環使用。對比實施例3中採用的其他工序流程和設備均與實施例1與實施例2相同。對比實施例3採用的裂解氣熱量利用方法另有專利保護。本發明的權利保護以權利要求書為準。實施例l、實施例2以及對比實施例1、對比實施例2、對比實施例3的相關結果見下表1，可見本發明提出的改進的裂解氣熱量利用方法具有更加節能、經濟的優點。而且，本發明創造性地將熱量利用換熱器(如氣-氣自換熱器，廢熱鍋爐等)與原料汽化器合二為一，僅用單一的原料汽化器代替，利用高溫裂解氣作為原料汽化器的加熱熱源，省略了蒸汽及其冷凝液的循環系統和流程，減少了設備數量。表l實施例l、實施例2以及對比實施例1、對比實施例2的相關結果tableseeoriginaldocumentpage8以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。權利要求1、一種改進的裂解氣熱量利用方法，其特徵在於裂解爐出來的高溫裂解氣，通過一種原料汽化器(1)直接加熱原料液進料使之汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，原料蒸汽或原料過熱氣再進入裂解爐(7)產生高溫裂解氣，高溫裂解氣經原料汽化器(1)利用熱量以後至後續工序。2、根據權利要求l所述的改進的裂解氣熱量利用方法，其特徵在於所述原料汽化器(1)殼程內的操作溫度為50。C15(TC。3、根據權利要求l所述的改進的裂解氣熱量利用方法，其特徵在於所述裂解氣離開原料汽化器(1)的溫度》18(TC。4、一種權利要求l所述的改進的裂解氣熱量利用方法所使用的原料汽化器，其特徵在於由筒體(4)及置於筒體(4)下部的單組或多組U型換熱器(5)組成。5、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於所述筒體(4)為立式圓筒。6、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於所述筒體(4)是下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。7、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於每組U型換熱器(5)均由長直管(51)與大半徑18(TU型彎頭(52)串聯成為一個整體，U型換熱器(5)的長直管(51)長度L以及大半徑180。U型彎頭(52)的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。8、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於所述裂解氣走所述U型換熱器(5)的管程並從其下部進入、上部離開，原料走所述U型換熱器(5)的殼程即原料汽化器(1)的殼體內、U型換熱器(5)的管外空間。9、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於所述原料汽化器上部筒體空間為原料蒸汽的汽相空間。10、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於在所述原料汽化器(1)上部筒體內設置過熱段(6)。11、根據權利要求10所述的原料汽化器，其特徵在於所述過熱段由單組或多組U型換熱器(5)組成，每組U型換熱器(5)均由長直管(51)與大半徑18(TU型彎頭(52)串聯成為一個整體，所述長直管(51)長度L以及大半徑180。U型彎頭(52)的彎曲半徑R，分別滿足D15DN，R》5DN，其中DN為所述長直管的公稱直徑。12、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於在所述原料汽化器(1)的筒體(4)頂部空間內、原料蒸汽或原料過熱氣出口處設置防衝除沫裝置(2)。13、根據權利要求4所述的原料汽化器，其特徵在於在所述原料汽化器(1)的筒體(4)底部空間內、原料液進料處設置管式噴射分配器(3)。全文摘要本發明公開了一種採用醋酸或丙酮等原料經裂解製備乙烯酮及其衍生物的生產領域中的改進的裂解氣熱量利用方法及所使用的原料汽化器。該方法通過將高溫裂解氣作為加熱熱源直接汽化原料，實現了裂解氣熱量的有效利用，減少了設備、縮短了流程，提高了熱利用效率。文檔編號C07C49/203GK101450892SQ20071017157公開日2009年6月10日申請日期2007年11月30日優先權日2007年11月30日發明者葉小鶴,曾義紅,豔陳,陳建中,顧明蘭申請人:上海吳涇化工有限公司