CN100567280C - 一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，包括环氧乙烷解吸塔、环氧乙烷吸收塔、制冷机和贫吸收液冷却器，制冷机和贫吸收液冷却器依次设置在环氧乙烷解吸塔和环氧乙烷吸收塔之间；此外，还包括贫吸收液后冷却器和低温水回路，贫吸收液后冷却器位于贫吸收液冷却器下游、进环氧乙烷吸收塔前，并且与制冷机同处在低温水回路上。本发明还公开了降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法。本发明操作更加经济和安全、无需额外增加能量消耗、温度控制更加平稳，彻底解决了温度偏高导致EO吸收不完全而造成塔顶气相出料中EO含量偏高的问题。贫吸收液进料温度可控制在25～33℃，EO吸收塔顶气中EO含量可控制在≤100ppm摩尔比。本发明主要适用于Shell公司技术或与其工艺流程相类似的环氧乙烷/乙二醇装置中。

Description

一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种环氧乙烷的合成工艺方法，尤其涉及一种对环氧乙烷吸收塔贫吸收液进行冷却处理的装置及方法。

背景技术

目前，国内采用的Shell公司环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)工艺装置中，普遍存在着以下问题：环氧乙烷吸收塔吸收效果不佳，EO吸收不完全从而导致塔顶气相出料中EO含量偏高(＞100ppm摩尔比)。EO吸收不完全不仅增加了产品的损失，而且过高浓度的气相EO随循环气返回EO反应器，会降低反应气混合物的爆炸极限，影响装置的操作安全，而且对反应的选择性也不利。

造成EO吸收不完全的主要原因在于：作为EO吸收塔吸收液的贫吸收液进料温度偏高。特别是在夏季气温较高时，在装置现有条件下无法将贫吸收液进料温度降至设计温度(≤35℃)以下。而且在实际操作中，当贫吸收液进料温度高于33℃时，EO吸收塔顶气相出料中EO含量就高于100ppm摩尔比。中国石油化工股份有限公司茂名分公司采用Shell公司的EO/EG工艺装置，由于地处亚热带，夏季的环境温度较高，使得上述问题更加突出。冷却器所用的循环水温度经常高于30℃，导致EO吸收塔的贫吸收液进料温度偏高难以降到设计温度35℃以下，EO不能充分吸收下来，EO吸收塔顶气中EO含量经常远高于设计值(≤100ppm摩尔比)。在1999年对该系统进行改造前，由于贫吸收液温度偏高，贫吸收液冷却器经常发生严重的结垢，塔顶气中EO含量更高达1000ppm摩尔比左右。装置被迫频繁停车处理，成为影响装置安稳运行的障碍，也是装置扩能改造的一大瓶颈。

为此，国内外均对上述问题进行了技术改进。中国石油化工股份有限公司茂名分公司1999年大修时，增加了一台贫吸收液冷却器和一台贫吸收液预冷器，吸收效果有了一定的改善，但仍未能彻底解决，塔顶气中EO含量仍经常高达200～400ppm摩尔比。国内的其他同类装置在进行扩能改造的同时，主要是采用增大贫吸收液冷却器换热面积的方法来降低贫吸收液的温度。但扩能改造后都无法使贫吸收液进料温度降到合适的温度，塔顶气中EO含量仍经常高达300ppm摩尔比以上，未能彻底解决上述问题，只能在一定程度上得以缓解。此外，有些工艺是采用蒸汽喷射抽真空制冷所得的冷却介质对贫吸收液进行冷却，需要消耗大量的蒸汽，操作费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种装置操作经济和安全、无需额外增加能量消耗、温度控制更加平稳的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，使EO吸收塔的贫吸收液进料温度降到33℃以下，彻底解决温度偏高导致EO吸收不完全而造成塔顶气相出料中EO含量偏高的问题，同时使得能源的利用更加节省及合理。本发明的另一目的在于提供一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，包括环氧乙烷解吸塔、环氧乙烷吸收塔、制冷机和贫吸收液冷却器；所述制冷机和贫吸收液冷却器依次设置在环氧乙烷解吸塔和环氧乙烷吸收塔之间；此外，还包括贫吸收液后冷却器和低温水回路，所述贫吸收液后冷却器位于贫吸收液冷却器下游、进环氧乙烷吸收塔前，并且与制冷机同处在所述低温水回路上。本发明装置中由环氧乙烷解吸塔塔釜出来的贫吸收液，经制冷机和贫吸收液冷却器冷却后，再由贫吸收液后冷却器进一步冷却，然后进入环氧乙烷吸收塔。其中贫吸收液后冷却器所需的冷却水由制冷机制得，并通过低温水回路供给，而制冷机是使用环氧乙烷解吸塔塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源，因此无需额外增加能量消耗。

为实现温度按需调控，使得温度的控制以及设备的运行更加平稳可靠，本发明还可采取如下进一步措施：本发明装置所述环氧乙烷解吸塔与制冷机之间的管路上设置有第一温度控制阀；该第一温度控制阀与第一温度控制器相联，第一温度控制器与制冷机出口低温水的测温元件相联，由测温元件测得的温度信号传入第一温度控制器，控制器按预先设定的温度信号与测量信号对比，根据偏差值进行计算后发出调节信号送至第一温度控制阀，通过调节贫吸收液进入制冷机的量从而自动控制制冷机出口低温水温度，使其达到所要求的给定温度。制冷机前第一温度控制阀的作用主要在于控制制冷机的运行负荷，稳定制冷机出口低温水温度。尤其是使用溴化锂吸收式制冷机时，还可防止过量的热水(贫吸收液)进入制冷机而造成溴化锂结晶或损坏设备，同时可避免低温水温度过低而造成设备的跳停(低于4℃制冷机将联锁停车)。

本发明装置所述低温水回路中返回制冷机的管路上设置有第二温度控制阀；该第二温度控制阀与第二温度控制器相联，第二温度控制器与贫吸收液后冷却器出口贫吸收液的测温元件相联。该第二温度控制器通过测得的贫吸收液后冷却器出口温度信号与设定的温度信号对比，根据偏差值进行计算后发出调节信号以控制第二温度控制阀的开度，从而改变低温水通过后冷却器的流量，进而达到控制后冷却器出口贫吸收液温度的目的。

为调节控制进入吸收塔的贫吸收液量，本发明所述环氧乙烷吸收塔的进口处设置有流量控制阀；该流量控制阀与流量控制器相联，流量控制器与环氧乙烷吸收塔进口管线上的流量测量元件相联。该流量的控制依据主要为EO吸收塔顶气中EO含量和贫吸收液进料温度。在贫吸收液进吸收塔温度达到33℃以下、能保证吸收效果的情况下，应尽可能减少进塔的贫吸收液量。因为贫吸收液量大，后面解吸时所用的蒸汽量也要多，对节能不利。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，依次采用制冷机、贫吸收液冷却器对环氧乙烷解吸塔塔釜出来的贫吸收液进行冷却；此外，所述贫吸收液经制冷机、贫吸收液冷却器冷却后，再经过贫吸收液后冷却器进一步冷却，然后进入环氧乙烷吸收塔；所述贫吸收液后冷却器以制冷机产生的低温水作为冷却介质；而制冷机使用环氧乙烷解吸塔塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源，产生的低温水通过低温水回路提供给贫吸收液后冷却器。本发明方法所述制冷机出口低温水的温度为8～12℃，优选10℃，以便使贫吸收液后冷却器具有更好的冷却效果。

本发明方法中进入所述制冷机的贫吸收液流量取决于制冷机出口低温水的温度。而所述低温水回路中低温水的循环量取决于贫吸收液后冷却器出口贫吸收液的温度。所述贫吸收液后冷却器出口贫吸收液的温度为25～33℃，优选27℃。这样，便可以实现温度按需调控，并使得温度的控制以及设备的运行更加平稳可靠。

此外，根据EO吸收塔顶气中EO含量和贫吸收液进料温度，调节控制进入环氧乙烷吸收塔贫吸收液的流量，以减少EO解吸所需的蒸汽量，从而使得能源的利用更加节省及合理。

本发明具有以下有益效果：

(1)采用贫吸收液后冷却器进一步冷却，而且作为贫吸收液后冷却器冷却介质的低温水，是由制冷机使用环氧乙烷解吸塔塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源制得的，充分利用了贫吸收液的余热，无需额外增加能量消耗，操作费用低，能源利用合理。

(2)实现了温度按需调控，温度的控制更加平稳可靠。EO吸收塔的贫吸收液进料温度可在25～33℃之间按需控制，EO吸收塔顶气中EO含量可轻松地控制在≤100ppm摩尔比。

(3)由于降低了贫吸收液进料温度，在保证吸收效果的前提下可适当降低贫吸收液循环量，从而能够减少EO解吸所需的蒸汽量，既节省了维持贫吸收液循环的电量，也节省了蒸汽，能源利用更加节省、更加合理，装置操作也更加经济和安全。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例中装置的结构原理示意图。

图中：环氧乙烷解吸塔1，环氧乙烷吸收塔2，制冷机3、贫吸收液冷却器4、贫吸收液后冷却器5，低温水回路6，第一温度控制阀7，第二温度控制阀8，第一温度控制器7a，第二温度控制器8a，流量控制阀9，流量控制器9a

具体实施方式

图1所示为本发明的实施例，包括环氧乙烷解吸塔1、环氧乙烷吸收塔2、制冷机3、贫吸收液冷却器4、贫吸收液后冷却器5和低温水回路6。其中制冷机3、贫吸收液冷却器4和贫吸收液后冷却器5依次设在环氧乙烷解吸塔1和环氧乙烷吸收塔2之间；制冷机3和贫吸收液后冷却器5位于低温水回路6上，而低温水由制冷机3通过使用环氧乙烷解吸塔1塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源制得。

为获得更好的冷却效果，且更好地利用贫吸收液的余热，制冷机3采用溴化锂吸收式制冷机。在具体实施过程中，例如，结合装置扩能改造进行本实施例时，当装置改造前溴化锂吸收式制冷机为其他设备如解吸收塔塔顶放空气急冷器、EO精制塔塔顶过冷器、EO产品冷却器等提供低温水。此时，为同时满足本实施例中贫吸收液后冷却器5的低温水需求，可以将装置原有的吸收式制冷机更换为能力更大的制冷机，或新增一台吸收式制冷机与原制冷机并联使用，以便产生足够的低温水，供所需设备使用。

环氧乙烷解吸塔1与制冷机3之间的管路上设置有第一温度控制阀7，该第一温度控制阀7与第一温度控制器7a相联，第一温度控制器7a与制冷机3出口低温水的测温元件相联。

低温水回路6上返回制冷机3的管路上也设置有第二温度控制阀8，该第二温度控制阀8与第二温度控制器8a相联，第二温度控制器8a与贫吸收液后冷却器5出口贫吸收液的测温元件相联。

环氧乙烷吸收塔2的进口处设置有流量控制阀9，该流量控制阀9与流量控制器9a相联，流量控制器9a与环氧乙烷吸收塔进口管线上的流量测量元件相联。此外，流量控制阀9和流量测量元件也可以根据需要设置在贫吸收液管线的其他位置上。

如图1所示，本实施例降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法如下：

从环氧乙烷解吸塔1塔釜出来的贫吸收液经过制冷机3冷却后，进入贫吸收液冷却器4，以循环冷却水作为冷却介质进一步冷却，最后进入贫吸收液后冷却器5。贫吸收液后冷却器5是以制冷机3出口的8～12℃以下、以10℃为宜的低温水作为冷却介质。而低温水由制冷机3通过使用环氧乙烷解吸塔1塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源制得，并通过低温水回路6提供给贫吸收液后冷却器5。

根据制冷机3出口低温水的温度，通过第一温度控制阀7和第一温度控制器7a调节控制进入制冷机3的贫吸收液流量。进入制冷机3的贫吸收液流量越大，制冷机出口低温水的温度越低，反之进入制冷机3的贫吸收液流量越小，制冷机出口低温水的温度越高。制冷机3出口低温水的温度一般维持在10℃，并以此调节控制进入制冷机3的贫吸收液流量。

同时，根据贫吸收液后冷却器5出口贫吸收液的温度，通过第二温度控制阀8与第二温度控制器8a调节控制低温水回路6中低温水的循环量。低温水的循环量越大，后冷却器出口贫吸收液的温度就越低，反之低温水的循环量越小，后冷却器出口贫吸收液的温度就越高。后冷却器5出口贫吸收液的温度一般维持在25～33℃，最优操作温度27℃，并以此调节控制低温水回路6中低温水的循环量。

环氧乙烷吸收塔2进口管线上贫吸收液的量通过流量控制阀9与流量控制器9a进行调节控制，其流量控制依据为EO吸收塔顶气中EO含量和贫吸收液进料温度，并取决于泵的能力，以便在降低了贫吸收液进料温度、保证吸收效果的前提下适当降低贫吸收液循环量，有利于实现节能降耗。

通过本实施例的运行，EO吸收塔的贫吸收液进料温度可在25～33℃之间按需控制，EO吸收塔顶气中EO含量可轻松地控制在≤100ppm摩尔比，彻底解决了温度偏高导致EO吸收不完全而造成塔顶气相出料中EO含量偏高的问题。同时，由于降低了贫吸收液进料温度，在保证吸收效果的前提下可适当降低贫吸收液循环量，实际的贫吸收液循环量从原来的410～440t/h降至320～390t/h，EO解吸塔的蒸汽加入量降低了约4t/h，既节省了维持贫吸收液循环的电量，也节省了蒸汽，能源利用更加节省、更加合理，装置操作也更加经济和安全。

本实施例主要应用于采用Shell公司技术或与其工艺流程相类似的环氧乙烷/乙二醇装置。尤其适用于原有环氧乙烷/乙二醇装置的扩能改造或新建装置。

Claims (10)

1、一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，包括环氧乙烷解吸塔(1)、环氧乙烷吸收塔(2)、制冷机(3)和贫吸收液冷却器(4)；所述制冷机(3)和贫吸收液冷却器(4)依次设置在环氧乙烷解吸塔(1)和环氧乙烷吸收塔(2)之间；其特征在于：还包括贫吸收液后冷却器(5)和低温水回路(6)，所述贫吸收液后冷却器(5)位于贫吸收液冷却器(4)下游、进环氧乙烷吸收塔(2)前，并且与制冷机(3)同处在所述低温水回路(6)上。

2、根据权利要求1所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，其特征在于：所述环氧乙烷解吸塔(1)与制冷机(3)之间的管路上设置有第一温度控制阀(7)；该第一温度控制阀(7)与第一温度控制器(7a)相联，第一温度控制器(7a)与制冷机(3)出口低温水的测温元件相联。

3、根据权利要求1所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，其特征在于：所述低温水回路(6)中返回制冷机(3)的管路上设置有第二温度控制阀(8)；该第二温度控制阀(8)与第二温度控制器(8a)相联，第二温度控制器(8a)与贫吸收液后冷却器(5)出口贫吸收液的测温元件相联。

4、根据权利要求1所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的装置，其特征在于：所述环氧乙烷吸收塔(2)的进口处设置有流量控制阀(9)；该流量控制阀(9)与流量控制器(9a)相联，流量控制器(9a)与环氧乙烷吸收塔进口管线上的流量测量元件相联。

5、一种降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，依次采用制冷机(3)、贫吸收液冷却器(4)对环氧乙烷解吸塔(1)塔釜出来的贫吸收液进行冷却；其特征在于：所述贫吸收液经制冷机(3)、贫吸收液冷却器(4)冷却后，再经过贫吸收液后冷却器(5)进一步冷却，然后进入环氧乙烷吸收塔(2)；所述贫吸收液后冷却器(5)以制冷机(3)产生的低温水作为冷却介质；而制冷机(3)使用环氧乙烷解吸塔(1)塔釜出来的贫吸收液的余热作为热源，产生的低温水通过低温水回路(6)提供给贫吸收液后冷却器(5)。

6、根据权利要求5所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，其特征在于：所述制冷机(3)出口低温水的温度为8～12℃。

7、根据权利要求6所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，其特征在于：所述制冷机(3)出口低温水的温度为10℃。

8、根据权利要求5或6或7所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，其特征在于：进入所述制冷机(3)的贫吸收液流量取决于制冷机(3)出口低温水的温度。

9、根据权利要求5所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，其特征在于：所述低温水回路(6)中低温水的循环量取决于贫吸收液后冷却器(5)出口贫吸收液的温度。

10、根据权利要求5或9所述的降低环氧乙烷吸收塔贫吸收液进料温度的方法，其特征在于：所述贫吸收液后冷却器(5)出口贫吸收液的温度为25～33℃。

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