CN101450892B - 改进的裂解气热量利用方法及所使用的原料汽化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中的改进的裂解气热量利用方法及所使用的原料汽化器。该方法通过将高温裂解气作为加热热源直接汽化原料，实现了裂解气热量的有效利用，减少了设备、缩短了流程，提高了热利用效率。

Description

改进的裂解气热量利用方法及所使用的原料汽化器

技术领域

本发明涉及一种改进的裂解气热量利用方法及装置，特别是公开一种采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中裂解气热量综合利用的改进方法及所使用的原料汽化器。

背景技术

在采用醋酸或丙酮等原料，经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中，传统技术普遍采用空气冷却、水冷却等措施将从裂解炉出来的高温裂解气冷却下来的方法，热量没有得到利用。可以利用裂解气余热预热进料原料蒸汽，但气-气换热的传热系数通常比较小，致使其裂解气出口的温度一般只能降至350℃以上，仍有相当的余热未被利用，热效率尚有进一步提高的余地，同时还增加了气-气换热器设备和气-气换热流程。对此的改进措施中比较好的一种是在换热的一侧引入相变过程，如汽化。其中一个可行的方法是，利用高温裂解气的热量副产蒸汽并循环汽化原料。在这种方法中，裂解气经热量利用后，其温度最低可降低至约250℃，可以明显提高热利用效率，大大减少蒸汽和锅炉补充水的用量，甚至可以有盈余的副产蒸汽对外供应，具有节能降耗的优点。这种方法除了使用原料汽化器外，还需要增加废热锅炉设备和废热锅炉副产蒸汽流程。而且，这种方法通过蒸汽及其冷凝液作为中间媒介间接地实现裂解气热量的利用，由于增加中间环节，必然会降低能量利用效率，涉及蒸汽及其冷凝液的废热锅炉在运转过程中也可能产生蒸汽及其冷凝液的损失和热污染。为此，需要对这一方法进一步加以改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是针对上述现有技术存在的缺陷而提供的改进的裂解气热量利用方法，该方法直接利用裂解气的高温能量汽化原料，消除蒸汽及其冷凝液作为中间媒介的中间环节，缩短流程、减少设备，实现直接换热和热量的直接利用。

本发明所要解决的技术问题之二是提供上述利用方法所使用的原料汽化器。

作为本发明第一方面的一种改进的裂解气热量利用方法，其特征在于：裂解炉出来的高温裂解气，通过一种原料汽化器直接加热原料液进料使之汽化成为原料蒸汽或原料过热气，原料蒸汽或原料过热气再进入裂解炉产生高温裂解气，高温裂解气经原料汽化器利用热量以后至后续工序。

在本发明第一方面中，所述原料汽化器壳程内的操作温度为50℃～150℃。如果裂解气中可凝组分，如水、酸等，被冷凝下来却得不到及时分离，就可能带来逆反应和副反应，降低乙烯酮的收率。因此，要求裂解气离开汽化器的温度≥180℃，以保证裂解气处于气态。

由于裂解气中可能析出炭或其他聚合物，为了有效实施本发明，需要合理设计原料汽化器的形式。

作为本发明第二方面所提出的原料汽化器，由筒体及置于筒体下部的单组或多组U型换热器组成。

在本发明的原料汽化器，所述筒体为立式圆筒或者是下部为卧式圆筒、上部为立式圆筒的组合体。

为保证装置较长周期的安全运行，尽量减少裂解气的析炭或聚合，宜让裂解气走较长的直管段和较为平缓的转弯。本发明提出了满足这个要求的优化条件，即：每组U型换热器均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体，U型换热器的长直管长度L以及大半径180°U型弯头的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。

在本发明中，裂解气走所述U型换热器的管程并从其下部进入、上部离开，原料走所述U型换热器的壳程即原料汽化器的壳体内、U型换热器的管外空间。

所述原料汽化器上部筒体空间为原料蒸汽的汽相空间。裂解气经原料汽化器下部筒体U型换热管利用热量后，温度仍可高达250～500℃。因此，为了有效利用裂解气的热量，可以在原料汽化器上部筒体内设置过热段，充分利用裂解气的余热来加热饱和原料蒸汽使其过热。同样地，由于裂解气中可能析出炭或其他聚合物，为尽量减少裂解气的析炭或聚合，保证装置较长周期的安全运行，从而有效地实施本发明，过热段设置在原料汽化器的上部立式筒体内，并由单组或多组U型换热器组成，每组U型换热器均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体，所述长直管长度L以及大半径180°U型弯头的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。

为了确保裂解炉管的安全长周期使用，宜尽可能地使原料蒸汽或原料过热气不夹带液体。为此，可以在所述原料汽化器的筒体顶部空间内、原料蒸汽或原料过热气出口处设置防冲除沫装置。为了有效地利用裂解气的热量来使原料液均匀地被汽化，可以在所述原料汽化器的筒体底部空间内、原料液进料处设置管式喷射分配器。

为了进一步确保装置一定的运行周期，可以在裂解气进/出原料汽化器之处采用析炭除液措施。析炭除液措施另有专利保护，本处不再赘述。本发明的权利保护以权利要求书为准。

本发明可应用在采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中。本发明提出的方法通过将高温裂解气作为原料汽化器的加热热源直接使原料汽化成为原料蒸汽或原料过热气，实现了裂解气热量的直接有效综合利用，减少了设备、缩短了流程，提高了热利用效率。。裂解气经热量利用后，其温度最低可降低至180℃，可以节约能耗12％～40％。

附图说明

图1为本发明的改进的裂解气热量利用方法的流程示意图。

图2为本发明的U型换热管结构示意图

图中：1-原料汽化器  2-防冲除沫装置  3-管式喷射分配器，4-为筒体，5-U型换热器，6-过热段，7-裂解炉，51-长直管，52-大半径180°U型弯头，

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

参见图1，原料液经过原料汽化器1汽化后，原料蒸汽或原料过热气进入裂解炉7。从裂解炉7出来的高温裂解气，温度高达600℃～800℃，从原料汽化器1内置的U型换热器5的下部进入，换热后从上部离开至后续工序。

参见图1，原料汽化器1设计成由筒体4及置于筒体4下部的单组或多组U型换热器5组成的形式，原料汽化器1的筒体4可以是立式圆筒或者下部为卧式圆筒、上部为立式圆筒的组合体。如图1所示，并且选择裂解气走U型换热管的管程。

参见图2，每组U型换热器5均由长直管51与大半径180°U型弯头52串联成为一个整体。U型换热器5的长直管51长度L以及大半径180°U型弯头52的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。

具体实施中，可以根据需要的换热面积和实际的设备尺寸空间限制，确定采用单组还是多组以及L和R的具体数值。

实施例1和实施例2中筒体4下部均设置有两组U型换热器5，其中U型换热器5的长直管51的长度L＝40DN，大半径180°U型弯头52的弯曲半径R＝10DN。与实施例1唯一的不同之处便是，参见图1，原料汽化器1的上部立式筒体内设置了过热段6。过热段6由单组或多组U型换热器5组成，每组U型U型换热器5均由长直管51与大半径180°U型弯头62串联成为一个整体，其中长直管51长度L以及大半径180°U型弯头52的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。具体实施中，可以根据需要的换热面积和实际的设备尺寸空间限制，确定采用单组还是多组以及L和R的具体数值。

在具体的实施例2中，原料汽化器1的上部立式筒体内设置的过热段6由两组U型换热器5，其中U型换热器5的长直管51的长度L＝20DN，大半径180°U型弯头52的弯曲半径R＝10DN。

实施例1与实施例2中采用的工序流程和设备均相同，而且均设置了防冲除沫装置2和管式喷射分配器3。防冲除沫装置2设置在所述原料汽化器1的筒体顶部空间内、原料蒸汽或原料过热气出口处，管式喷射分配器3设置在所述原料汽化器1的筒体底部空间内、原料液进料处，参见图1所示。

作为对比，实施了对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3。对比实施例1按照普通的流程进行组织，未采用任何利用裂解气热量的措施，原料经原料汽化器1汽化后进入裂解炉7，裂解炉7出来的高温裂解气经循环水冷却后进入后续工序。

对比实施例2与对比实施例1唯一的不同之处便是，对比实施例2中高温裂解气从裂解炉7出来以后，先经过套管式换热器预热进入裂解炉7之前的被汽化后的原料蒸汽，裂解气经余热利用之后再进入后续工序。对比实施例1和对比实施例2中采用的其他工序流程和设备均与实施例1与实施例2相同。对比实施例2采用的裂解气余热利用方法另有专利保护。本发明的权利保护以权利要求书为准。

对比实施例3中，原料经原料汽化器1汽化后进入裂解炉7，高温裂解气从裂解炉7出来以后，先作为废热锅炉加热热源副产蒸汽之后再进入后续工序，副产蒸汽供原料汽化器汽化原料后排出的冷凝液又作为废热锅炉的锅炉补充水循环使用。对比实施例3中采用的其他工序流程和设备均与实施例1与实施例2相同。对比实施例3采用的裂解气热量利用方法另有专利保护。本发明的权利保护以权利要求书为准。

实施例1、实施例2以及对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3的相关结果见下表1，可见本发明提出的改进的裂解气热量利用方法具有更加节能、经济的优点。而且，本发明创造性地将热量利用换热器(如气-气自换热器，废热锅炉等)与原料汽化器合二为一，仅用单一的原料汽化器代替，利用高温裂解气作为原料汽化器的加热热源，省略了蒸汽及其冷凝液的循环系统和流程，减少了设备数量。

表1实施例1、实施例2以及对比实施例1、对比实施例2的相关结果

序号	蒸汽/锅炉补充水消耗	能耗
			对比实施例1	1(以此为基准)	1(以此为基准)
对比实施例2	1.0	0.92
			对比实施例3	0(按最多可副产蒸汽计，则为-1)	0.80
实施例1	0	0.72
			实施例2	0	0.71

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (11)

1.一种改进的裂解气热量利用方法，其特征在于：裂解炉出来的高温裂解气，通过一种原料汽化器(1)直接加热原料液进料使之汽化成为原料蒸汽或原料过热气，原料蒸汽或原料过热气再进入裂解炉(7)产生高温裂解气，高温裂解气经原料汽化器(1)利用热量以后至后续工序；

所述的高温裂解气的温度为600℃-800℃；

所述裂解气离开原料汽化器(1)的温度≥180℃。

2.根据权利要求1所述的改进的裂解气热量利用方法，其特征在于：所述原料汽化器(1)壳程内的操作温度为50℃～150℃。

3.一种权利要求1所述的改进的裂解气热量利用方法所使用的原料汽化器，其特征在于：由筒体(4)及置于筒体(4)下部的单组或多组U型换热器(5)组成；

每组U型换热器(5)均由长直管(51)与大半径180°U型弯头(52)串联成为一个整体，U型换热器(5)的长直管(51)长度L以及大半径180°U型弯头(52)的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。。

4.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：所述筒体(4)为立式圆筒。

5.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：所述筒体(4)是下部为卧式圆筒、上部为立式圆筒的组合体。

6.根据权利要求4所述的原料汽化器，其特征在于：所述裂解气走所述U型换热器(5)的管程并从其下部进入、上部离开，原料走所述U型换热器(5)的壳程即原料汽化器(1)的壳体内、U型换热器(5)的管外空间。

7.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：所述原料汽化器上部筒体空间为原料蒸汽的汽相空间。

8.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：在所述原料汽化器(1)上部筒体内设置过热段(6)。

9.根据权利要求8所述的原料汽化器，其特征在于：所述过热段由单组或多组U型换热器(5)组成，每组U型换热器(5)均由长直管(51)与大半径180°U型弯头(52)串联成为一个整体，所述长直管(51)长度L以及大半径180°U型弯头(52)的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。

10.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：在所述原料汽化器(1)的筒体(4)顶部空间内、原料蒸汽或原料过热气出口处设置防冲除沫装置(2)。

11.根据权利要求3所述的原料汽化器，其特征在于：在所述原料汽化器(1)的筒体(4)底部空间内、原料液进料处设置管式喷射分配器(3)。

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