CN101260036A - 丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺，丙烯酸第二反应器生成的丙烯酸气体在反应物冷却器冷却，进吸收塔吸收，下部液体进入轻组份分馏塔，水、乙酸、丙烯酸共沸蒸馏，共沸剂为甲苯，其特征在于，反应物冷却器中，壳程内采用气提塔塔底循环废水进行冷却，反应物冷却器管程反应物出口温度为65～70℃；增设气液分离罐；取消吸收塔塔底冷却器；轻组份分馏塔塔顶回流比为6.5～7.0；加设废水气提塔；其优点在于，以14万吨/年丙烯酸装置而言，每年可省运行成本1200万元，每年少用循环水640万吨、蒸汽12万吨、脱盐水2.6万吨，可以减少丙烯酸废气和废水排放量，适应国家关于节能减排的产业政策，具有显著的经济效益和明显的社会效益。

Description

丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺
技术领域
本发明涉及一种丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺。
背景技术
丙烯二步氧化法生产丙烯酸，反应生成气经冷却器冷却后，需要在丙烯酸吸收塔中用水吸收，形成含59％(wt)丙烯酸的粗丙烯酸溶液，因此需要消耗大量的水。在丙烯酸精制过程中通过三塔精制，需要将粗丙烯酸溶液中的有机物和水分离出去，得到含99.50％(wt)以上丙烯酸产品。在精制过程中产生大量的含有机物废水(0.8t废水/1t丙烯酸)。
在现有丙烯酸生产技术中，以14万吨/年丙烯酸装置为例。丙烯酸第二反应器生成的丙烯酸气体经反应物冷却器E-106冷却后，介质温度达到170℃，进入吸收塔T-110下部，反应产物被从塔顶进入的洗涤水冷却吸收，消耗脱盐水17520kg/h。为控制塔底粗丙烯酸溶液的温度，吸收塔T-110下部设有循环冷却系统。塔底粗丙烯酸溶液送至丙烯酸精制单元。塔顶未吸收的一部分气体(30490kg/h)经循环压缩机压缩后，循环至混合器，继续参加反应，其余部分(93880kg/h)送至废气焚烧单元，催化焚烧后排放。
吸收塔T-110底的粗丙烯酸水溶液，用泵送到轻组份分馏塔T-210中部，塔底再沸器采用泵强制循环，超低压蒸汽作为加热源；塔顶用泵打入共沸剂溶液，利用共沸蒸馏方法脱除水、醋酸。共沸剂回流量为107630kg/h。塔顶气相经T-210塔顶冷凝器E-212冷凝后，进入T-210塔回流罐D-210，共沸剂与含醋酸等组份的废水分层，共沸剂溢流至T-210塔回流罐D-210中挡板的另一侧循环回T-210塔顶；T-210塔回流罐的废水送至废水处理单元处理。轻组份分馏塔T-210塔回流罐D-210中未被冷凝的气体，在T-210放空冷凝器中用冷冻水进一步冷凝冷却后，凝液流入冷凝罐，未冷凝气体被水环式真空泵抽出，以维持塔的真空操作。
丙烯酸精制过程中，产生含有3％～8％的乙酸、30％～45％的水的废溶液。由于水、乙酸、丙烯酸三者沸点较为接近，采用常规精馏的方法提纯丙烯酸需要消耗大量蒸汽，而且常规精馏需要较高的塔釜温度，加剧了丙烯酸的自聚趋势，影响装置长周期稳定运行。环保方面又不允许作为废水直接排放，因此，现行工艺中全部采用热力焚烧或催化焚烧的方式进行处理，但处理成本昂贵，操作难度大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种丙烯酸生产中精制单元的改进工艺。
丙烯两步加氧法制丙烯酸装置中新鲜空气、蒸汽、循环尾气进预混合器，再与丙烯一起进入混合器，进行充分混合，作为第一反应器的进料，在催化剂存在条件下，在第一反应器内，丙烯与空气中的氧气进行化学反应，生成丙烯醛和少量丙烯酸，反应放出的热量，由热熔盐介质带出，用来产生蒸汽；第一反应器出口气体与补充新鲜空气在混合器内混合，进入第二反应器，继续进行化学反应，使丙烯醛氧化，生成丙烯酸；第二反应器出口气体经反应物冷却器冷却，冷却后的丙烯酸气进入洗涤塔T-1001底部，进行洗涤吸收，制得粗丙烯酸溶液，粗丙烯酸由洗涤塔底部流出，进入精制单元，其中水、乙酸、丙烯酸三者沸点比较接近，采用共沸蒸馏，共沸剂为甲苯。丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺，其特征在于：
1、改变反应物冷却器E-106的操作条件，增设气液分离罐D-106
反应物冷却器E-106，其作用是将第二反应器R-102出来的丙烯酸气体冷却。已有装置中冷却后反应物仍为气体，气体的吸收全部在吸收塔T-110中进行。本发明在反应物冷却器E-106中，壳程采用气提塔T-240塔底循环废水进行冷却丙烯酸气体，E-106管程的反应物出口温度为65～70℃，此时介质为气液混合物，经气液分离罐D-106分离后气相去吸收塔吸收，液相直接去轻组份分离塔进行分离，E-106的冷却介质采用废水循环利用，壳程出口的废水进入T-240塔顶气提用。
2、取消吸收塔T-110塔底冷却器
本发明降低了吸收塔T-110进料温度，取消T-110塔底冷却器，对塔底的温度不需要严格控制。
3、吸收塔T-110顶尾气全部循环利用
在现有装置中吸收塔T-110顶部的尾气，只有小部分循环至第二反应器参与反应，其余全部进入催化焚烧系统，焚烧后达标排放；本发明将去催化焚烧的气体循环利用，该股气体作为气提塔T-240气提操用介质。
4、调整轻组份分馏塔T-210塔共沸剂回流量
气液分离罐D-106分离出的液体，直接进入轻组份分馏塔T-210分离，回流比为6.5～7，以14万吨/年丙烯酸生产装置为例，减少共沸剂的回流量30～35t/h，从而减少塔顶冷凝器循环水消耗400t/h。减少塔底再沸器蒸汽消耗7700kg/h。
5、增加气提塔T-240，最大限度减少废水排放量
丙烯酸精制过程产生大量废水(16000kg/h)，该股废水含有机物不能直接排放，需要进入催化焚烧单元焚烧，运行费用昂贵，操作难度大。在丙烯酸精制单元增加气提塔，将产生的废水经气提塔提浓。最终产生390～400kg/h的废液。极大的减少了废水的排放量。
实施本发明具有非常明显的经济效益和社会效益。
对于一套14万吨/年规模的丙烯酸装置而言，每年可节省装置运行成本1240万元。经济效益十分显著。同时对丙烯酸生产过程中产生的废气和废水循环利用，减少了丙烯酸废气和废水的排放量，积极响应国家关于节能减排的产业政策。有显著的社会效益。
实例1运行费用对比表
Figure A20081005054300061
附图说明
图1为本发明简要工艺流程图。
图中有反应物冷却器E-106、气液分离器D-106、吸收塔T-110、轻组份分馏塔T-210、醋酸塔T-220、气提塔T-240、冷却器E-211、冷凝器E-212、回流罐D-210，第二反应器R-102。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细描述。
丙烯酸第二反应器R-102生成的丙烯酸气体在反应物冷却器E-106与废水气提塔循环废水换热后介质温度达到67℃，经气液分离罐D-106分离后气体进入吸收塔T-110冷却吸收，下部液体直接进入轻组份分馏塔T-210，T-110塔底粗丙烯酸溶液送至丙烯酸精制单元。塔顶未吸收的一部分气体经循环压缩机压缩后循环至混合器供反应用。其余部分送至气提塔T-240底部。
T-110塔底的粗丙烯酸水溶液用泵送到轻组份分馏塔T-210中部，塔底再沸器采用泵强制循环，超低压蒸汽作为加热源；塔顶用T-210塔回流泵P-211打入共沸剂溶液，利用共沸蒸馏方法脱除水、醋酸，共沸剂回流量107590kg/h。塔顶气相经T-210塔顶冷凝器E-212冷凝后，进入T-110塔回流罐D-211，因共沸剂回流量减少，从而减少E-212循环水消耗500t/h。共沸剂与含醋酸等组份的废水分层，共沸剂溢流至T-210塔回流罐D-211中，挡板的另一侧循环回T-210塔顶；D-211的废水送至T-240顶部。T-240中通过底部的气体将该股废水提浓。塔顶的气体送至催化焚烧单元焚烧处理，塔底少量废液送至装置的废液处理单元。D-211未被冷凝的气体，在T-210放空冷凝器E-213中用冷冻水进一步冷凝冷却后，凝液流入冷凝罐D-211，未冷凝气体被水环式真空泵抽出，以维持塔的真空操作。
本发明在丙烯酸精制方面的一些具体应用实例，详细阐述了本发明所取得的实际效果。当然本发明并不局限于所列举的这些实例，而是可以广泛应用于所有规模的丙烯酸精制过程中。
某14万吨/年丙烯酸装置，本发明在该装置中得到了充分的利用。
1、在现有装置中，反应物冷却器E-106的操作条件入口为P＝0.13MPaT＝262～264℃，出口为P＝0.126MPaT＝170℃，反应产物冷却后为气体，气体直接进入气提塔T-110。改进后E-106的操作条件入口为P＝0.13MPa，T＝264～266℃，出口为P＝0.126MPa，T＝65～70℃。反应产物被冷却成气液混合物，经D-106分离罐分离后气体进入T-110，进一步吸收成液体，液体通过P-106泵直接送至T-210提纯精制。
E-106的壳程冷却介质改为精制过程中产生的废水，循环后进入T-240塔顶。
通过此项改进，减少了进入T-110塔的进料量和降低了进料温度，最终节省T-110洗涤用脱盐水3700kg/h。
2、现有装置中，T-110塔的进料温度为170～175℃，为了控制T-110塔底的操作温度为73℃。所以需要在塔底设置塔底冷凝器。改进后装置的T-110塔底的操作条件为P＝0.107MPa有部分化学反应仍然继续，注意温度控制在T＝71～74℃。随着进入T-110塔的进料温度的降低，塔底的控制温度和进料温度相近，取消了T-110塔底的冷却系统。减少循环水用量500t/h。
3、T-110塔顶的操作条件为P＝0.097MPa，T＝60～62℃，尾气除小部分循环回反应部分外，其余全部作为气提塔气提气用，将废水提浓。通过此项改进将T-110塔顶尾气直接送到气提塔T-240，去除原E-106副产蒸汽外，仍可节约蒸汽10300kg/h。
4、现有装置中轻组份分馏塔T-210塔回流量大，共沸剂的循环量为70～78t/h；改进后，减小回流比为6.5～7，共沸剂的循环量为30～38t/h，T-210塔顶冷却量减少，从而减少E-212塔顶冷却器的循环水量400t/h。随着塔底的循环量减少，塔底再沸器E-211的蒸汽消耗减少了7.7t/h。
5、丙烯酸生产过程中产生大量的含乙酸废水，由于浓度较低，将其作为产品分离回收的成本较高，而环保方面又不允许作为废水直接排放。因此，现行工艺中全部采用热力焚烧或催化焚烧的方式进行处理，不但处理成本昂贵，还容易造成催化焚烧单元催化剂结焦。本发明，增加一套废水提浓系统，通过T-110塔顶的尾气将产生的废水在废水气提塔T-240塔内提浓，最终仅产生废水390～400kg/h。T-240塔的参数为塔顶P＝0.011Mpa，T＝72℃，塔底P＝0.014Mpa，T＝60℃，塔径为2.8m，塔高9.4m，塔填料高为4.5m。此项改进大大减少了废水的处理量，节约了废水处理单元的运行费用。

Claims (2)

1、一种丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺，丙烯酸第二反应器R-102生成的丙烯酸气体在反应物冷却器E-106冷却，进吸收塔T-110吸收，下部液体进入轻组份分馏塔T-210，水、乙酸、丙烯酸共沸蒸馏，共沸剂为甲苯，其特征在于：
A、反应物冷却器E-106中，壳程内采用气提塔T-240塔底循环废水进行冷却，反应物冷却器E-106管程的反应物出口温度为65～70℃；
B、设有气液分离罐D-106，反应物分离后气相去吸收塔T-110进行吸收，液相直接去轻组份分离塔T-210进行分离；
C、不需要严格控制T-110塔底的温度，塔底液体由泵打入轻组份分馏塔T-210，取消吸收塔T-110前部塔底冷却器；
D、吸收塔T-110顶部的尾气，一部分循环至第二反应器R-102，一部分循环利用，进入气提塔T-240，作为气提操作用介质；
E、轻组份分馏塔T-210塔顶回流比为6.5～7.0；
F、设有废水气提塔T-240，将废水提浓，并进入E-106用来冷却第二反应器R-102生成气。
2、按照权利要求1所述丙烯酸生产装置中精制单元的改进工艺，其特征在于，所述气提塔T-240的操作参数为塔顶P＝0.011MPa，T＝70～75℃，塔底P＝0.014MPa，T＝60～65℃。
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