CN104990336B - 一种合成氯乙酸的高温冷却水系统 - Google Patents

一种合成氯乙酸的高温冷却水系统 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，包括由反应器降温装置、循环动力设备和换热器经管道依次相连形成的高温冷却水循环回路，所述高温冷却水循环回路上具有一个或多个与所述反应器降温装置连通的分支入口；所述高温冷却水循环回路中，所述反应器降温装置的出水管路上还分别连接有稳压罐构成的支路和补充水管路构成的支路；所述换热器前后还分别连接有外接循环冷却水进水管路和外接循环冷却水出水管路，所述外接循环冷却水进水管路、换热器和外接循环冷却水出水管路构成的一条外接循环冷却水管路。本发明创造能够及时将反应生成的热量转移，控制反应温度条件的波动，还能够使反应生成的热量得到有效利用。

Description

一种合成氯乙酸的高温冷却水系统
技术领域
本发明创造属于循环冷却系统技术领域，特别涉及一种应用于连续法合成氯乙酸的高温冷却水循环系统。
背景技术
氯乙酸是一种重要的有机化工原料，主要用来生产羧甲基纤维素、甘氨酸、氯乙酸乙酯等。作为活性化合物，广泛应用于除莠剂、医药、染料、油田化学品、造纸化学品、塑料稳定剂、纺织助剂、表面活性剂、电镀、香料、香精等领域。
目前工业化生产氯乙酸的主要方法是乙酸催化氯化法，根据工艺的不同又可分为连续法和间歇法。连续法与间歇氯化相比，具有装置规模大、生产技术先进、产品质量高、污染少等优点，连续法取代淘汰间歇法是当前的发展趋势。
乙酸催化氯化反应生成氯乙酸为放热反应，反应一般在带有夹套的反应器内进行，通过向反应器的夹套内通入冷却水将反应放出的热量带走。工业生产中，间歇法生产氯乙酸工艺中乙酸催化氯化反应温度较低约为70～90℃，反应速度慢，产生热量一般通过凉水塔提供的循环水将热量带走，循环水的温度接近环境温度。连续法生产工艺的反应温度高，一般为120-170℃，反应为剧烈快速的放热反应，反应过程生成大量的热量需要转移走。如果仍采用传统冷却水系统冷却，至少存在以下几点不足:
(1)因长期运行循环水水质较差，反应器内温度较高，反应器的夹套内极易结垢，且难以清理；
(2)与反应温度相比，循环水温度较低，容易导致反应条件波动不易控制，从而影响产品质量；
(3)反应生成大量的热量，直接被循环水带走散失，没有得到有效的利用。
发明内容
本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，能够及时将反应生成的热量转移，控制反应温度条件的波动，还能够使反应生成的热量得到有效利用。
本发明创造提供的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，包括由反应器降温装置、循环动力设备和换热器经管道依次相连形成的高温冷却水循环回路，所述高温冷却水循环回路上具有一个或多个与所述反应器降温装置连通的分支入口；所述高温冷却水循环回路中，所述反应器降温装置的出水管路上还分别连接有稳压罐构成的支路和补充水管路构成的支路；所述换热器前后还分别连接有外接循环冷却水进水管路和外接循环冷却水出水管路，所述外接循环冷却水进水管路、换热器和外接循环冷却水出水管路构成的一条外接循环冷却水管路。
其中，所述高温冷却水循环回路内的循环水为脱盐水，运行温度为60-100℃。所述反应器降温装置可以为反应器的夹套，用于使高温冷却水循环回路内的脱盐水对反应器进行降温；所述换热器可以为板式换热器，用于外接循环冷却水管路对流经该换热器的吸收了反应器内热量的高温冷却水循环回路内的脱盐水进行降温；所述循环动力设备可以为循环泵，用于为高温冷却水循环回路提供循环动力；所述稳压罐能够在高温冷却水循环回路内温度升高时，有效容纳脱盐水膨胀体积。
其中，所述稳压罐上连接有压缩空气管路，该压缩空气管路上还进一步设有自力式调节阀；所述稳压罐上还分别连接有压力监控装置和带有压力调节阀的放空管路，所述压力调节阀受所述压力监控装置直接或间接控制，调整所述放空管路对稳压罐内压力的释放情况；进一步，所述放空管路位于所述压缩空气管路中自力式调节阀至稳压罐之间的一条支路上。优选的，所述压力监控装置可以为压力表。
其中，所述稳压罐上设有液位监控装置，所述补充水管路上设有受所述液位监控装置直接或间接控制的开关调节阀，用于在液位监控装置显示高温冷却水循环回路内脱盐水不足时，及时由补充水管路进行补充；进一步，所述补充水管路上还设有止回阀，用于防止高温冷却水循环回路内压力过大时，脱盐水倒流入补充水管路。优选的，所述液位监控装置可以为液位计。
其中，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路上还设有流量调节阀，所述流量调节阀受与反应器连接的温度监控装置的直接或间接控制，用于外接循环冷却水管路内循环冷却水的流量。优选的，所述温度监控装置可以为温度计。
其中，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水出水管路上设有蒸汽管路的支路，用以装置开车时将外接循环冷却水管路内循环冷却水加热到设定的温度，使反应器内反应顺利进行；所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路上设有蒸汽凝液管路的支路，用以排除上述蒸汽加热过程中产生的凝液。
其中，所述高温冷却水循环回路上，还设有与所述换热器并联的制冷器，所述制冷器前后还分别连接有由低温水进水管路和低温水出水管路构成的一条低温水管路。所述制冷器用于吸收流经它的高温冷却水循环回路内的脱盐水的热量，并以吸收的热量作为制冷动力，将低温水进水管路内的低温水温度降低，获得更低温度的水，并自低温水出水管路流出，供其他需要的生产使用。经制冷器降温后低温水出水管路内的低温水的温度可达8-15℃。优选的，所述制冷器可以为溴化锂冰机。
进一步，所述制冷器还通过两条支路分别与所述外接循环冷却水进水管路和外接循环冷却水出水管路连接，即，在外接循环冷却水管路上，所述制冷器还通过两条支路与所述换热器并联。流经所述制冷器的外接循环冷却水管路内循环冷却水能够将其多余的热量带走，维持温度稳定。优选的，所述外接循环冷却水进水管路上，以循环冷却水的流向为先后顺序，与所述制冷器连接的支路位于所述流量调节阀之前，可以实现循环冷却水分别流经换热器和制冷器的流量的同时调整。
其中，所述高温冷却水循环回路上，分别位于相互并联的换热器与制冷器前后的4条分支管路上各分别设有开关阀。与所述反应器降温装置连通的一个或多个所述分支入口上各分别设有开关阀。所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路上还设有开关阀。所述蒸汽管路和所述蒸汽凝液管路上各分别设有开关阀。所述低温水进水管路和低温水出水管路上各分别设有开关阀。上述各开关阀分别控制其所在管路段的开启或闭合。
其中，前面所述的“间接控制”是指，系统中任意的监控装置可以与另外的单一或多个控制系统连接，控制系统接收与其连接的监控装置采集到的相关信号，并根据接收到的相关信号控制与其连接的相关阀门的动作。非限定性的例子可以为，系统中另外设有综合安全控制系统，分别与所述压力监控装置、压力调节阀、液位监控装置、开关调节阀、温度监控装置、流量调节阀连接，所述压力监控装置、液位监控装置和温度监控装置分别将采集到的压力、液位、温度信号反馈至综合安全控制系统，综合安全控制系统分别根据接收到的各该信号，分别控制压力调节阀、开关调节阀、流量调节阀的动作，动作可以包括完全开启或闭合，或开启程度、开启量(流量)大小等的调节。
本发明的优点和积极作用在于：
(1)采用高温冷却水循环回路内60-100℃的高温冷却水代替常温循环水，利于醋酸氯化反应的稳定连续进行，提高了产品的质量；
(2)高温冷却水循环回路内设置制冷器，能有效的吸收反应生成的热量，作为制冷动力，为生产提供低温冷水，使废热得到利用；
(3)高温冷却水循环回路内采用脱盐水封闭独立运行，彻底解决了氯化反应器夹套内结垢问题；
(4)高温冷却水循环回路上设有的稳压罐，罐体积很小不需特别布置，但能有效解决系统内温度、压力的波动；
(5)实现了高温冷却水循环回路内补水的自动化控制，简化了操作，最大程度降低了高温冷却水循环回路内脱盐水的损失消耗，避免了反应器超温，提高了单台反应器的生产能力，保障了氯乙酸反应的稳定生产，实现了生产效益的最大化。
附图说明
图1是本发明创造一种优选实施方式的结构简图。
其中，1：反应器降温装置；2：循环动力设备；3：换热器；4：稳压罐；5-制冷器；6-反应器；101：外接循环冷却水进水管路；102：外接循环冷却水出水管路；103：补充水管路；104：蒸汽管路；105：蒸汽凝液管路；106：压缩空气管路；107：放空管路；108：低温水进水管路；109：低温水出水管路；201：自力式调节阀；202：压力调节阀；203：开关调节阀；204：止回阀；205：流量调节阀；PT：压力监控装置；LT：液位监控装置；TT：温度监控装置。
具体实施方式
下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
本发明创造一种优选的实施方式如图1所示，包括由反应器降温装置(1)、循环动力设备(2)和换热器(3)经管道依次相连形成的高温冷却水循环回路，所述高温冷却水循环回路上具有一个或多个与所述反应器降温装置(1)连通的分支入口；所述高温冷却水循环回路中，所述反应器降温装置(1)的出水管路上还分别连接有稳压罐(4)构成的支路和补充水管路(103)构成的支路；所述换热器(3)前后还分别连接有外接循环冷却水进水管路(101)和外接循环冷却水出水管路(102)，所述外接循环冷却水进水管路(101)、换热器(3)和外接循环冷却水出水管路(102)构成的一条外接循环冷却水管路。
其中，所述高温冷却水循环回路内的循环水为脱盐水，运行温度为60-100℃。所述反应器降温装置(1)可以为反应器的夹套，用于使高温冷却水循环回路内的脱盐水对反应器进行降温；所述换热器(3)可以为板式换热器，用于外接循环冷却水管路对流经该换热器的吸收了反应器(6)内热量的高温冷却水循环回路内的脱盐水进行降温；所述循环动力设备(2)可以为循环泵，用于为高温冷却水循环回路提供循环动力；所述稳压罐(4)能够在高温冷却水循环回路内温度升高时，有效容纳脱盐水膨胀体积。
其中，所述稳压罐(4)上连接有压缩空气管路(106)，该压缩空气管路(106)上还进一步设有自力式调节阀(201)；所述稳压罐(4)上还分别连接有压力监控装置(PT)和带有压力调节阀(202)的放空管路(107)，所述压力调节阀(202)受所述压力监控装置(PT)直接或间接控制，调整所述放空管路(107)对稳压罐(4)内压力的释放情况；进一步，所述放空管路(107)位于所述压缩空气管路(106)中自力式调节阀(201)至稳压罐(4)之间的一条支路上。优选的，所述压力监控装置(PT)可以为压力表。
其中，所述稳压罐(4)上设有液位监控装置(LT)，所述补充水管路(103)上设有受所述液位监控装置(LT)直接或间接控制的开关调节阀(203)，用于在液位监控装置(LT)显示高温冷却水循环回路内脱盐水不足时，及时由补充水管路(103)进行补充；进一步，所述补充水管路(103)上还设有止回阀(204)，用于防止高温冷却水循环回路内压力过大时，脱盐水倒流入补充水管路(103)。优选的，所述液位监控装置(LT)可以为液位计。
其中，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路(101)上还设有流量调节阀(205)，所述流量调节阀(205)受与反应器(6)连接的温度监控装置(TT)的直接或间接控制，用于外接循环冷却水管路内循环冷却水的流量。优选的，所述温度监控装置(TT)可以为温度计。
其中，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水出水管路(102)上设有蒸汽管路(104)的支路，用以装置开车时将外接循环冷却水管路内循环冷却水加热到设定的温度，使反应器(6)内反应顺利进行；所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路(101)上设有蒸汽凝液管路(105)的支路，用以排除上述蒸汽加热过程中产生的凝液。
其中，所述高温冷却水循环回路上，还设有与所述换热器(3)并联的制冷器(5)，所述制冷器(5)前后还分别连接有由低温水进水管路(108)和低温水出水管路(109)构成的一条低温水管路。所述制冷器(5)用于吸收流经它的高温冷却水循环回路内的脱盐水的热量，并以吸收的热量作为制冷动力，将低温水进水管路(108)内的低温水温度降低，获得更低温度的水，并自低温水出水管路(109)流出，供其他需要的生产使用。经制冷器(5)降温后低温水出水管路(109)内的低温水的温度可达8-15℃。优选的，所述制冷器(5)可以为溴化锂冰机。
进一步，所述制冷器(5)还通过两条支路分别与所述外接循环冷却水进水管路(101)和外接循环冷却水出水管路(102)连接，即，在外接循环冷却水管路上，所述制冷器(5)还通过两条支路与所述换热器(3)并联。流经所述制冷器(5)的外接循环冷却水管路内循环冷却水能够将其多余的热量带走，维持温度稳定。优选的，所述外接循环冷却水进水管路(101)上，以循环冷却水的流向为先后顺序，与所述制冷器(5)连接的支路位于所述流量调节阀(205)之前，可以实现循环冷却水分别流经换热器(3)和制冷器(5)的流量的同时调整。
其中，所述高温冷却水循环回路上，分别位于相互并联的换热器(3)与制冷器(5)前后的4条分支管路上各分别设有开关阀。与所述反应器降温装置(1)连通的一个或多个所述分支入口上各分别设有开关阀。所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路(101)上还设有开关阀。所述蒸汽管路(104)和所述蒸汽凝液管路(105)上各分别设有开关阀。所述低温水进水管路(108)和低温水出水管路(109)上各分别设有开关阀。上述各开关阀分别控制其所在管路段的开启或闭合。
其中，前面所述的“间接控制”是指，系统中任意的监控装置可以与另外的单一或多个控制系统连接，控制系统接收与其连接的监控装置采集到的相关信号，并根据接收到的相关信号控制与其连接的相关阀门的动作。非限定性的例子可以为，系统中另外设有综合安全控制系统，分别与所述压力监控装置(PT)、压力调节阀(202)、液位监控装置(LT)、开关调节阀(203)、温度监控装置(TT)、流量调节阀(205)连接，所述压力监控装置(PT)、液位监控装置(LT)和温度监控装置(TT)分别将采集到的压力、液位、温度信号反馈至综合安全控制系统，综合安全控制系统分别根据接收到的各该信号，分别控制压力调节阀(202)、开关调节阀(203)、流量调节阀(205)的动作，动作可以包括完全开启或闭合，或开启程度、开启量(流量)大小等的调节。
本发明创造实施例的一种大致工作过程简述如下：系统开车时，分别开启蒸汽管路(104)、蒸汽凝液管路(105)、外接循环冷却水进水管路(101)的开关阀，开启与所述反应器降温装置(1)连通的所述分支入口中至少一个分支入口的开关阀，开启高温冷却水循环回路上循环动力设备(2)以及分别位于换热器(3)前后的开关阀，保持分别位于制冷器(5)前后至少一个开关阀关闭，此时蒸汽对外接循环冷却水进水管路内的循环冷却水加热，并通过换热器(3)使高温冷却水循环回路内脱盐水升温至工作温度。关闭蒸汽管路(104)、蒸汽凝液管路(105)的开关阀，开启分别位于制冷器(5)前后的开关阀，此时反应器(6)内氯乙酸反应持续进行，系统持续工作维持反应器温度稳定，根据温度监控装置(TT)对反应器内温度的监测，调整与所述反应器降温装置(1)连通各所述分支入口上开关阀的开闭，同时，温度监控装置(TT)间接控制流量调节阀(205)动作，随时调整分别进入制冷器(5)和换热器(3)的循环冷却水的流量，一方面维持高温冷却水循环回路内脱盐水的工作温度，另一方面视情况开启低温水进水管路(108)和低温水出水管路(109)上的开关阀，使制冷器(5)利用脱盐水的热量对低温水管路内的低温水进行降温。当高温冷却水循环回路内脱盐水不足时，液位监控装置(LT)检测到相关液位信息，并间接控制开关调节阀(203)开启，补充水管路(103)向系统内补充脱盐水。当系统内压力波动，使稳压罐(4)内体现压力不足时，自力式调节阀(201)开启，压缩空气自压缩空气管路(106)进入进行补偿；当系统内压力波动，使稳压罐(4)内体现压力过高时，压力监控装置(PT)检测到相关信息，并间接控制压力调节阀(202)，释放压力。

Claims (9)

1.一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，包括由反应器降温装置(1)、循环动力设备(2)和换热器(3)经管道依次相连形成的高温冷却水循环回路，所述高温冷却水循环回路上具有一个或多个与所述反应器降温装置(1)连通的分支入口；所述高温冷却水循环回路中，所述反应器降温装置(1)的出水管路上还分别连接有稳压罐(4)构成的支路和补充水管路(103)构成的支路；所述换热器(3)前后还分别连接有外接循环冷却水进水管路(101)和外接循环冷却水出水管路(102)，所述外接循环冷却水进水管路(101)、换热器(3)和外接循环冷却水出水管路(102)构成的一条外接循环冷却水管路。
2.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述稳压罐(4)上连接有压缩空气管路(106)。
3.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述稳压罐(4)上还分别连接有压力监控装置(PT)和带有压力调节阀(202)的放空管路(107)，所述压力调节阀(202)受所述压力监控装置(PT)直接或间接控制。
4.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述稳压罐(4)上设有液位监控装置(LT)，所述补充水管路(103)上设有受所述液位监控装置(LT)直接或间接控制的开关调节阀(203)。
5.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路(101)上还设有流量调节阀(205)，所述流量调节阀(205)受与反应器(6)连接的温度监控装置(TT)的直接或间接控制。
6.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水出水管路(102)上设有蒸汽管路(104)的支路，所述外接循环冷却水管路的外接循环冷却水进水管路(101)上设有蒸汽凝液管路(105)的支路。
7.根据权利要求1所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，所述高温冷却水循环回路上，还设有与所述换热器(3)并联的制冷器(5)，所述制冷器(5)前后还分别连接有由低温水进水管路(108)和低温水出水管路(109)构成的一条低温水管路。
8.根据权利要求7所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，在外接循环冷却水管路上，所述制冷器(5)还通过两条支路与所述换热器(3)并联。
9.根据权利要求8所述的一种合成氯乙酸的高温冷却水系统，其特征在于，在所述外接循环冷却水进水管路(101)上，以循环冷却水的流向为先后顺序，在与所述制冷器(5)连接的支路之后设有流量调节阀(205)。
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