丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝的製作方法

2023-05-17 05:32:16 3

專利名稱：丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機化學品丙烯酸生產工藝。
背景技術：
丙烯二步氧化法生產丙烯酸，是一個放熱反應。反應分兩步完成。第 一步丙烯氧化生成丙烯醛，第二步將丙烯醛進一步氧化成丙烯酸。其反應 式如下
CH2=CH-CH3+02—CH2=CH-CHO+H20+334.88kJ CH2=CH-CHO+l/202—CH2=CHCOOH+251.16kJ 從上述反應式中可以看出，由丙烯與空氣中的氧進行反應，每生成lmol 的丙烯酸將放出5S6.04kJ的熱量，這些熱量由熔鹽熱載體移走，通過冷卻 器產生一定壓力的飽和蒸汽，送入蒸汽管網。同時，反應單元產生的廢氣 需要進入催化焚燒系統進行催化焚燒處理，會釋放出大量的熱量，不能利 用，造成能源浪費，又增加廢氣冷卻時的費用。反應單元用空氣壓縮機的 透平需要過熱蒸汽驅動，需要補未過熱蒸汽。已有的裝置能耗高，資源浪 費，汙染環境，從而降低裝置的整體效益。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術之不足，提供一種丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝。
在丙烯酸生產過程中，在第一反應器R—1中，丙烯有選擇性地氧化成 丙烯醛，少量丙烯醛深度氧化成丙烯酸。反應生成的熱量由循環於反應器 殼程的無機鹽熱載體(以下簡稱HTS)移出，之後該熱量通過E—3和E—4 (R-l第一 HTS冷卻器和R-l第二 HTS冷卻器)產生1. 5MPaG蒸汽進入高壓 蒸汽罐D-4。
在第二反應器R—2中，丙烯醛氧化成丙烯酸，反應生成的熱量由循環 於反應器殼程的HTS移出，之後該熱量通過E—5 (R-2的HTS冷卻器)產 生1. 5MPaG蒸汽進入閃蒸罐D-4。
在閃蒸罐D-4中產生恆壓的飽和蒸汽。
本發明的方案在於將反應單元高壓蒸汽罐D-4產生的飽和蒸汽送入 催化焚燒單元過熱器E-7進行過熱，其過熱溫度可由壓縮機的透平要求而 定。
反應器產生的熱量可在E—3、E—4及E-5中生成1. 5-2. 0MPaG的蒸汽。 將產生的蒸汽送入閃蒸罐D-4進一步閃蒸，保壓後可生成1. 5-2. 0MPaG的 飽和蒸汽。
一種丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝，第一反應器R-l生成 的反應熱，由循環於反應器殼程的熱載體移出，經冷卻器E-3、 E-4，將冷 卻水加熱並送至閃蒸罐D-4;第二反應器R-2生成的反應熱，由循環於反應 器殼程的熱載體移出，經冷卻器E-5，將冷卻水加熱並送至閃蒸罐D-4，閃 蒸罐D-4閃蒸得蒸汽1.5MPa 2.0MPa，其特徵在於，此閃蒸後的蒸汽送入 過熱器E-7，進行過熱，其壓力1.5-2.0 MPa，過熱後蒸汽溫度300 320°C ， 過熱後的蒸汽用來作為壓縮機KT-1驅動透平的動力，而焚燒爐R-4的尾氣溫度從500~550°C ，降至400~450°C 。過熱器E-7設在分離塔C-l塔頂放出 尾氣焚燒爐R-4後，以其尾氣焚燒熱用來蒸汽過熱。
本發明的效益顯著，催化焚燒系統的反應器出口溫度可達550'C左右， 經過廢熱鍋爐產生過熱蒸汽後，1、廢氣的溫度可降到450。C左右.降低了尾 氣冷卻器的負荷和淨化尾氣的排放溫度。2、經廢熱鍋爐產生的過熱蒸汽， 可連續供反應系統的空氣壓縮機透平使用，降低了裝置的能耗。
採用本發明在裝置的開車初期也可起到靈活操作的作用，開車初期可 引進外來氣源，當裝置負荷達到100%時將催化焚燒單元的過熱蒸汽切換到 壓縮機透平。
如果裝置界區外沒有足夠的蒸汽供開車使用，可在反應系統開車之前， 啟動催化焚燒系統。在催化焚燒系統的開工爐中加入燃料氣，控制催化焚 燒反應器的溫度，放出的熱量由廢熱鍋爐產生1.5-2.0MPaG的飽和蒸汽供 開車初期壓縮機透平使用。當裝置負荷達到70%時，逐漸關閉燃料氣進料 閥門。


圖1為本發明簡要工藝流程圖
具體實施例方式
下面結合具體實例對本實用新型作出進一步地詳細描述。 某年產8萬噸丙烯酸裝置，反應系統放出的熱量為29943kW/h，通過 E-3，E-4，E-105分別產生1. 5MPaG飽和蒸汽為25.787t/h， 2.973t/h， 14.192t/h。 催化焚燒系統將產生29943kW/h的熱量，E-6產生1. 5MPaG飽和蒸汽為 8.69t/h。 KT-1消耗1. 5MPaG過熱蒸汽45 t/h。產生44.37 t/h的0.3MPaG蒸汽。通過本發明實施後，可利用催化焚燒系統的廢熱29943kW/h的熱量，壓縮 機透平無需外來蒸汽，不必另設蒸汽鍋爐、蒸汽過熱器裝置，減少基建投 資和運行費用。
當開車初期時，壓縮機的透平驅動可有兩種方式。第一種方式，先在 催化焚燒系統的開工爐中通入一定熱值的燃料氣，在產生1.5MPaG恆壓飽和 蒸汽8.69t/h時，將該蒸汽引入KT-1，當負荷達到70%時，切斷燃料氣的入 口閥。此時，將反應器產生的蒸汽切換到催化焚燒的過熱蒸器中。將產生 的過熱蒸汽通入KT-1中。同時KT-1產生0.3MPaG飽和蒸汽。
第二種方式是開車初期從外管網引入1.5MPaG飽和蒸汽，供KT-1使 用。當負荷達到70%時，反應器產生蒸汽已經穩定，將D-4產生的高壓蒸 汽切換到蒸汽過熱器中產生該壓力下的過熱蒸汽，供KT-1使用。
本發明的優點在於，分離塔C-1的塔頂放出尾氣經焚燒爐R-4焚燒後， 設過熱器E-7對D-4出來的蒸汽進行過熱，供本裝置空氣壓縮機KT-1驅動 透平之用，尾氣焚燒，減少對大氣的汙染，其尾氣作為燃料又回收利用， 熱量用來加熱蒸汽，此過熱蒸汽送入KT-1的透平，從而不必為此再建鍋爐， 增設過濾器設備可降低工程造價，減少裝置的運行費用，其經濟和社會效 益都是顯著的。
權利要求
1、丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝，第一反應器R-1生成的反應熱，由循環於反應器殼程的熱載體移出，經冷卻器E-3、E-4，將冷卻水加熱並送至閃蒸罐D-4；第二反應器R-2生成的反應熱，由循環於反應器殼程的熱載體移出，經冷卻器E-5，將冷卻水加熱並送至閃蒸罐D-4，閃蒸罐D-4閃蒸得蒸汽1.5MPa～2.0MPa，其特徵在於，此閃蒸後的蒸汽送入過熱器E-7，進行過熱，其壓力1.5～2.0MPa，過熱後蒸汽溫度300～320℃，過熱後的蒸汽用來作為壓縮機KT-1驅動透平的動力，而焚燒爐R-4的尾氣溫度從500～550℃，降至400～450℃。
2、 按照權利要求1所述丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝，其 特徵在於，所述過熱器E-7，設在分離塔C-l塔頂放出尾氣焚燒爐R-4後， 以其尾氣焚燒熱用來蒸汽過熱。
全文摘要
本發明公開一種丙烯酸裝置反應單元的能量優化利用工藝，反應器R-1、R-2生成的反應熱，由熱載體移出，經冷卻器將冷卻水加熱並送至閃蒸罐，其特徵在於，經閃蒸罐閃蒸後的蒸汽送入過熱器進行過熱，過熱後的蒸汽用來驅動本裝置的空氣壓縮機透平，所述過熱器，設在分離塔尾氣焚燒爐後，以其尾氣焚燒熱來過熱蒸汽。本發明的有益效果在於，分離塔尾氣焚燒，減少對自然環境汙染，尾氣又作為燃料回收利用，變廢為寶，所產生過熱蒸汽，用來驅動空氣壓縮機的透平，從而不必再建鍋爐、增設過熱器，可降低工程造價，減少裝置的運行費用，其經濟和社會效益都是顯著的。
文檔編號C07C57/00GK101445448SQ200910066408
公開日2009年6月3日 申請日期2009年1月1日 優先權日2009年1月1日
發明者利 劉, 唐忠傑, 孫玉淨, 鞏傳志, 張木蘭, 張銳峰, 偉 李, 李志遠, 李豔紅, 柴立忠, 梁宏斌, 紀忠斌, 趙德山, 馬慶剛, 魏立林 申請人:中石油東北煉化工程有限公司吉林設計院