CN103566713A

CN103566713A - 丙烯腈吸收塔

Info

Publication number: CN103566713A
Application number: CN201210274019.6A
Authority: CN
Inventors: 陆善祥; 陈晖�; 陶春风; 汪石发
Original assignee: NINGBO KEYUAN PLASTIC CO Ltd; East China University of Science and Technology
Current assignee: NINGBO KEYUAN PLASTIC CO Ltd; East China University of Science and Technology
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明提供一种丙烯腈吸收塔，包括位于吸收水进料口处的上填料段、位于液相进料口处的下填料段以及位于上填料段和下填料段之间的塔板段；塔板段从下至上包括多块一侧间隔设置于丙烯腈吸收塔侧壁上的筛板或浮阀塔板，筛板或浮阀塔板上分布有多个筛孔或浮阀孔；筛板或浮阀塔板的另一侧具有液层挡板，液层挡板与丙烯腈吸收塔另一边侧壁之间留有升气区。本发明的丙烯腈吸收塔是复合式结构，塔板段使气体以折流方式流动，与传统塔板的液体折流方式相比，可大幅度降低全塔压降，单板压降仅为传统塔板单板压降的20％以下，全塔压降仅为现有的四段复合吸收塔的59％有利于提高丙烯腈的单程收率。由于采用板式塔板，可有效避免粘稠物质堵塞的危害。

Description

丙烯腈吸收塔

技术领域

本发明涉及化工产品生产设备技术领域，具体来说，本发明涉及丙烯腈生产工艺中的一种丙烯腈吸收塔。

背景技术

丙烯腈(Acrylonitrile)是一种无色的有辛辣气味液体，属大众基本有机化工产品，是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料，在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。

目前工业上生产丙烯腈的主流工艺是丙烯氨氧化法。丙烯、氨和空气在催化剂作用下反应，反应后气体经急冷塔除氨后进入吸收塔，后续精制单元的贫水吸收丙烯睛、乙腈和氢氰酸等有机物，吸收液去后续精制单元分离提纯。由于上述贫水含有一定量的重组分(大部分为聚合物)，在吸收塔低温条件下易形成粘稠物质，粘附于塔板或填料，尤其会造成填料堵塞和分离效率降低。此外，丙烯氨氧化反应是一个体积增大反应，降低反应压力有利于丙烯腈主反应的进行，可提高丙烯腈单程收率。

因此，理想的丙烯腈吸收塔必须低压降且不易为粘稠物质堵塞。目前的吸收塔设备主要有板式塔和填料塔两大类型，前者造价低、不易为粘稠物质堵塞，但传统的板式塔压降大。填料塔尽管压降低，但造价高且易堵塞。早期的工业设计中，丙烯腈吸收塔采用三段式复合吸收塔，即由低温吸收水进料口上部填料段、液相进料口下部填料段和两者之间的塔板段组成，压降较全部采用传统的板式塔低，且低温段仍然采用传统塔板，也不易为粘稠物质堵塞。但压降仍然较高。

授权公告号为CN1055917C的中国实用新型专利公开了一种丙烯腈吸收塔，图1为该现有技术中的一个丙烯腈吸收塔的简单结构示意图。图中各标号的指代特征如下：1为尾气放空口，2为吸收水(贫水)进料口，3为上填料段，4为物料冷却器组，5为塔板段，6为液相进料口，7为下填料段，8为气相进料口，9为吸收液出料口。可见，其采用四段式复合吸收塔，即在上述三段复合吸收塔基础上，在中间液相进料口上增加一填料段代替部分塔板段，从而进一步降低全塔压降，提高操作能力。但是亦增加了堵塞的风险，而且提高了造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种丙烯腈吸收塔，该吸收塔压降低，不易为粘稠物质堵塞且造价低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种丙烯腈吸收塔，包括位于吸收水进料口处的上填料段、位于液相进料口处的下填料段以及位于所述上填料段和所述下填料段之间的塔板段；

其中，所述塔板段从下至上包括多块一侧间隔设置于所述丙烯腈吸收塔侧壁上的筛板或浮阀塔板，所述筛板或浮阀塔板上分布有多个筛孔或浮阀孔；

所述筛板或浮阀塔板的另一侧具有液层挡板，所述液层挡板与所述丙烯腈吸收塔另一边侧壁之间留有升气区。

可选地，所述液层挡板的高度不大于多块所述筛板或浮阀塔板间距的3/4。

可选地，所述液层挡板的高度不大于多块所述筛板或浮阀塔板间距的2/3。

可选地，所述塔板段的所述筛板或浮阀塔板总数量为5～30块。

可选地，所述上填料段和所述下填料段里的填料为颗粒填料、板花填料、规整填料中的一种或者多种。

可选地，所述丙烯腈吸收塔顶部开有尾气放空口，所述吸收水进料口也位于其顶部；

所述上填料段与所述塔板段之间设有物料冷却器组；

所述丙烯腈吸收塔底部设有气相进料口和吸收液出料口，所述液相进料口也位于其底部。

可选地，所述筛板为普通筛孔筛板或者导向筛板。

可选地，所述升气区为圆缺形、方形、圆形或者椭圆形。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的丙烯腈吸收塔是复合式结构，其中的塔板段使气体以折流的方式流动，与传统塔板的液体折流方式相比，可大幅度降低全塔压降，单板压降仅为传统塔板单板压降的20％以下，全塔压降仅为现有的四段复合(其中三段为填料)吸收塔的59％，有利于提高丙烯腈的单程收率。另外由于采用板式塔板，本发明可有效避免粘稠物质堵塞的危害，并且造价也较低。

对比传统的板式塔具有降液管，液体在塔板上形成液层，通过降液管流动到下一层塔板，塔内液体呈现曲折流动状态，气体从筛孔或浮阀上升，与塔板上的液层错流传质。本发明的塔板段不具有降液管，液体在塔板上形成液层并通过筛孔下降，气体在板间距内与滴落的液体进行传质，并通过升气区上升，气体在塔内呈现曲折流动状态。这种方式不仅增大了气液传质面积，而且气体不通过液层，减小了阻力，降低了板压降。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中的一个丙烯腈吸收塔的简单结构示意图；

图2-a为本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔的简单结构示意图；

图2-b为图2-a中所示的本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔的塔内气体折流方向的示意图；

图3为图2-a或图2-b中所示的本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔沿A-A线的剖面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的冷模试验装置的管路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图2-a为本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔的简单结构示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图2-a所示，该丙烯腈吸收塔的顶部开有尾气放空口201和吸收水(贫水)进料口202，上填料段203位于吸收水进料口202处，下填料段207位于吸收塔底部的液相进料口206处。上填料段203和下填料段207里的填料为颗粒填料、板花填料、规整填料中的一种或者多种，上填料段203和下填料段207之间具有塔板段205。上填料段203与塔板段205之间还设有物料冷却器组204。丙烯腈吸收塔底部设有气相进料口208和吸收液出料口209。其中，塔板段205从下至上包括多块一侧间隔设置于丙烯腈吸收塔侧壁上的无降液管的筛板或浮阀塔板210，总数量可以有10～22块。该筛板可为普通筛孔筛板或者导向筛板。

图2-b为图2-a中所示的本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔的塔内气体折流方向的示意图。如图2-b所示，曲线214即代表本实施例的塔内气体折流方向，气体在各块塔板的升气区之间反复折弯向上流动。

图3为图2-a或图2-b中所示的本发明一个实施例的丙烯腈吸收塔沿A-A线的剖面结构示意图。如图3所示，该筛板或浮阀塔板210上分布有多个筛孔或浮阀孔213，筛板上的筛孔的直径可以为6～8毫米，浮阀塔板210上的浮阀孔213的直径可以为45毫米。而筛板或浮阀塔板210的另一侧具有液层挡板211，该液层挡板211的高度优选为不大于多块筛板或浮阀塔板210间距的3/4，更优选为不大于多块筛板或浮阀塔板210间距的2/3。液层挡板211与丙烯腈吸收塔另一边侧壁之间留有升气区212，升气区212的形状可以为圆缺形、方形、圆形或者椭圆形。

该液层挡板211控制筛板或浮阀塔板210上液体形成的液位，迫使上升气体折流经升气区上升，液体靠重力作用通过筛孔或浮阀孔213垂直下降，气液两相在整个板间空间进行传质。

本发明的丙烯腈吸收塔的上填料段203中的理论塔板数一般为2～4块，塔板段205中的理论塔板数一般为5～30块，下填料段207中的理论塔板数一般为7～12块。

本发明的吸收塔的工作原理如下：在丙烯腈生产过程中，除氨冷却后的反应物气相，其组成为丙烯腈、乙腈、氢氰酸以及少量的有机物，大量的二氧化碳、氮气、水蒸气等轻组分，温度一般为20～40℃，进入本发明的吸收塔底部。除氨冷却后的反应物液相水溶液，与气相含有相同的组分及温度，经冷凝器冷却至10℃左右进入下填料段207的上部。从后续精制单元来的贫水经换热调温后(其温度一般为37～38℃)，作为吸收水由吸收水进料口202进入吸收塔上部，在上填料段203内与上升的吸收尾气逆流接触，回收一部分冷量后侧线全抽出，经物料冷却器组204冷却至2～7℃后在进入塔板段205第一块塔板210上。吸收后的尾气通过尾气放空口201放空，吸收下来的丙烯腈、乙腈、氢氰酸等有机物水溶液进入后续的精制单元(未示出)。

实施例1：冷模试验

在800×100矩形试验塔内，采用空气-水-丙酮体系进行冷模试验。图4为该实施例的冷模试验装置的管路结构示意图。吸收塔内设7层带降液管的普通单溢流筛板、浮阀塔板或无降液管气体折流塔板进行对比试验。

该图4中各标号的指代特征如下：401为除沫器，402为转子流量计，403为阀门，404为离心泵，405为水池，406为U型压差计，407为加热带，408为鼓风机，409为丙酮储罐，410为第一取样口，411为第二取样口。

普通单溢流筛板的结构参数如下：

降液区面积10％升气区开孔率8.81％筛孔直径8毫米，板间距400毫米。

浮阀塔板的结构参数如下：

降液区面积10％升气区开孔率10.2％，浮阀孔直径45毫米，板间距400毫米。

无降液管气体折流塔板的结构参数如下：

升气区面积18％降液区开孔率4.95％，筛孔直径6毫米，板间距400毫米，液层挡板高度100毫米。

试验液体负荷6m³/hr，板间气速5.0m/s。

试验结果如下：

无降液管气体折流塔板单板压降为5毫米水柱，板效率为60％；

普通单溢流筛板单板压降为30毫米水柱，板效率为59％；

浮阀塔板单板压降为35毫米水柱，板效率为61％。

对比例1：

采用授权公告号为CN1055917C的中国实用新型专利中的实施例5的四段复合式丙烯腈吸收塔及工况2的条件操作，全塔压降为0.17kg/cm³，其操作弹性为60～120％。

实施例2：

采用本发明三段式复合吸收塔，上下填料段中的填料与对比例1一样，中间采用28块无降液管气体折流筛板，其操作工况及工艺要求同对比例1，结果全塔压降为0.10kg/cm³，其操作弹性为50～150％。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种丙烯腈吸收塔，包括位于吸收水进料口(202)处的上填料段(203)、位于液相进料口(206)处的下填料段(207)以及位于所述上填料段(203)和所述下填料段(207)之间的塔板段(205)；

其中，所述塔板段(205)从下至上包括多块一侧间隔设置于所述丙烯腈吸收塔侧壁上的筛板或浮阀塔板(210)，所述筛板或浮阀塔板(210)上分布有多个筛孔或浮阀孔(213)；

所述筛板或浮阀塔板(210)的另一侧具有液层挡板(211)，所述液层挡板(211)与所述丙烯腈吸收塔另一边侧壁之间留有升气区(212)。

2.根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述液层挡板(211)的高度不大于多块所述筛板或浮阀塔板(210)间距的3/4。

3.根据权利要求2所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述液层挡板(211)的高度不大于多块所述筛板或浮阀塔板(210)间距的2/3。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述塔板段(205)的所述筛板或浮阀塔板(210)总数量为5～30块。

5.根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述上填料段(203)和所述下填料段(207)里的填料为颗粒填料、板花填料、规整填料中的一种或者多种。

6.根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征5在于：

所述丙烯腈吸收塔顶部开有尾气放空口(201)，所述吸收水进料口(202)也位于其顶部；

所述上填料段(203)与所述塔板段(205)之间设有物料冷却器组(204)；

所述丙烯腈吸收塔底部设有气相进料口(208)和吸收液出料口(209)，所述液相进料口(206)也位于其底部。

7.根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述筛板为普通筛孔筛板或者导向筛板。

8.根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于，所述升气区(212)为圆缺形、方形、圆形或者椭圆形。