CN1055917C - 丙烯腈吸收塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及丙烯腈吸收塔，主要由塔上部填料段3、塔中部的塔板段5及填料段6、塔下部的填料段8组成，采用该四段复合式结构后，使全塔的压降比三段式减少50%左右(相同操作负荷)，吸收塔的操作能力比三段式增加了近40%(相同塔径)，该吸收塔可用于丙烯腈工艺中。

Description

丙烯腈吸收塔
本发明涉及丙烯腈生产工艺中的丙烯腈吸收塔。
丙烯氨氧化法是目前工业上最常用的生产方法，反应后的气体经急冷除氨冷却后，进入丙烯腈吸收塔，用后续精制单元的贫水作为吸收水吸收丙烯腈、乙腈、氢氰酸等有机物，吸收液去后续的精制单元进行分离提纯。该方法除生产主产品丙烯腈外，还副产乙腈、氢氰酸。
丙烯腈吸收塔是丙烯腈生产工艺中主要设备之一，其塔内件的设计经历了几次创新。由于吸收塔的吸收水为丙烯腈生产中产生的工艺废水，含有一定量的重组分(大部分为聚合物)，在较高温度下，成液相溶解在水中；在低温条件下，易形成粘状固态物质，因此要求丙烯腈吸收塔塔内件具有不易堵塞的特点。另一方面，丙烯氨氧化反应，是一个体积放大反应，降低反应压力有利于丙烯腈主反应的进行，可以提高丙烯腈的单程收率，为此要求丙烯腈吸收塔塔内件具有压降低的特点。在早期的丙烯腈吸收塔设计中，较多地采用板式塔(如泡罩、浮阀、筛板等)，虽然它具有不易堵的特点，但其最大的缺点是压降大，对丙烯腈主反应产生不利的影响。在以后的丙烯腈吸收塔设计中，塔内件设计向两个方面发展：一是采用填料塔，填料有颗粒填料，也有采用高效规整填料。采用填料塔的优点是压降低，有利于降低丙烯腈反应的压力，对提高丙烯腈的单程收率有利，其缺点是易堵。在塔的低温区，一些高沸物易凝结在填料表面，降低填料的分离效率，随着操作时间的延长，这种堵塞也愈来愈严重，影响丙烯腈的吸收效果。文献US363607介绍了降低丙烯腈产品中甲基丙烯腈含量的工艺。该工艺中，从丙烯腈重组分气提塔塔釜引一部分物流返回吸收塔中部位置，将气提塔塔釜富集的甲基丙烯腈在吸收塔中部分汽化，从吸收塔塔顶放空，从而减少丙烯腈产品中甲基丙烯腈的含量。文献US363608介绍了另一种降低丙烯腈产品中甲基丙烯腈含量的工艺。可见上述文献方法均无提及丙烯腈吸收塔的压降、堵塞问题。
在实际的工业设计中，人们设计了一种复合式的吸收塔，如图1所示。低温吸收水进料口上部是填料，低温吸收水至中间液相进料之间采用塔板，中间液相进料至塔底采用填料。由于采用复合式结构，压降比板式塔低，又不易堵塞，但对丙烯腈主反应来说，降低反应压力有利于丙烯腈的生成。因此，要求从反应器到吸收塔系统的压降越小越好。从这一要求来看，三段式丙烯腈吸收塔的压降仍较大，已成为制约现有丙烯腈装置能否扩能的重要因素之一。
本发明的目的是提供一种丙烯腈吸收塔，该吸收塔具有更低的压降，能提高装置的生成能力。
本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种丙烯腈吸收塔，由塔上部填料段3、塔中部的塔板段5、填料段6、塔下部的填料段8组成，塔顶部开有放空口1，吸收水进料口2，塔上部的填料段3与塔中部的塔板段5之间设有物料冷却器组4，在填料段6与填料段8之间设有液相进料口7，在塔底部设有气相进料口9和吸收液出料口10。
上述技术方案中填料段所用的填料可选自颗粒填料、规整填料。塔板段的塔板可选自浮阀、筛板或导向筛板。
本发明由于采用四段复合式结构，在高温区采用二段填料，低温区采用塔板，可以解决在低温区由于聚合物易凝结堵塞填料，从而会降低吸收效率的问题，使全塔的压降比三段式减少50％左右(相同操作负荷)，其操作能力，比三段式增加近40％(相同塔径)，取得了很好的效果。
图1是三段式丙烯腈吸收塔。
图2是四段式丙烯腈吸收塔。
1为尾气放空口，2为吸收水(贫水)进口，3为填料段，4为物料冷却器组，5为塔板段，6为填料段，7为液相进料口，8为填料段，9为气相进料口，10为吸收液出口。
填料段3的理论塔板数一般为2～4块，塔板段5的理论塔板数一般为4～8块，填料段6的理论塔板数一般为7～15块，填料段8的理论塔板数一般为6～14块。
在丙烯腈工艺中，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、水蒸汽等轻组分，温度一般为20～45℃，进入本发明的吸收塔的底部，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℃左右进入填料塔段8的上部。从后续精制单元来的贫水(大部分为水，含有少量有机杂质)经换热调温后(其温度一般为37～38℃)，作为吸收水由进口2进入塔上部，在填塔段3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4(氨蒸发器，丙烯蒸发器及盐水冷却器)冷却至2～7℃后再进入塔板段5第一块塔板上。吸收后的尾气(主要成分为二氧化碳、氨气、水蒸汽等)通过尾气放空口1放空，吸收下来的丙烯腈、乙腈、氢氰酸等有机物水溶液(富水)进入后续的精制单元，吸收塔的操作压力一般为常压，也可以加压操作(根据反应条件定)
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述：【实施例1】
三段复合式丙烯腈吸收塔，塔上部和底部为Internox颗粒填料，高度分别为2m和7m，中间段为浮阀塔板。板数共计30块，塔径为3.2m，塔总高为60m。
工况I：吸收塔气相进料量为52966.9kg/hr，温度为38℃，压力为1.28kg/cm2，侧线液相进料为13631.6kg/hr，温度为10℃，吸收水量为106228kg/hr，温度为37.3℃，经侧线全抽出冷却至4℃。
工况II：吸收塔气相进料量为62302.6kg/hr，温度为38℃，压力为1.28kg/cm2，侧线液相进料为16090.6kg/hr，温度为10℃，吸收水量为148164.6kg/hr，温度为37.3℃，经侧线全抽出冷却至4℃。
根据工艺流程要求，吸收塔顶操作压力为1.1kg/cm2，全塔压降不宜超过0.18kg/cm2，塔的操作有一定的弹性。
三段复合式丙烯腈吸收塔在工况I的条件下操作，其全塔压降为0.18kg/cm2。在工况II的条件下操作，其全塔压降为0.277kg/cm2，且其操作点为负荷上限。【实施例2】
采用四段复合式丙烯腈吸收塔，填料塔段3、填料塔段6、填料塔段8采用Internox颗粒填料，高度分别为2m和7.4m、7m。塔板段5的14块大孔筛板，塔径为3.2m，总高为60m。其操作工况及工艺要求同实施例1。
在工况I的条件下操作，其全塔压降为0.127kg/cm2，在工况II的条件下操作，其全塔压降为0.166kg/cm2，其操作弹性为53～130％。【实施例3】
采用四段复合式丙烯腈吸收塔，其结构同实施例2，但其塔板段5的14块大孔筛板改为14块浮阀塔板，操作工况及工艺要求同实施例1。
在工况I的条件下操作，其全塔压降为0.124kg/cm2，在工况II的条件下操作，其全塔压降为0.165kg/cm2，其操作弹性为53～130％。【实施例4】
采用四段复合式丙烯腈吸收塔，其结构同实施例2，其塔径根据负荷定。操作工况及工艺要求同实施例1。
在工况I的条件下操作，塔径只需2.8m，全塔压降为0.176kg/cm2。【实施例5】
采用四段复合式丙烯腈吸收塔，填料塔段3、填料塔段6、填料塔段8采用高效规整填料(如金属孔板波纹、金属丝网波纹填料)，高度分别为2m、6m和6m。塔板段5为14块大孔筛板，塔径为3m，塔总高为58m。其操作工况及工艺要求同实施例1。
在工况I的条件下操作，其全塔压降为0.125kg/cm2，在工况II的条件下操作，其全塔压降为0.165kg/cm2，其操作弹性为53～130％。

Claims (3)

1、一种丙烯腈吸收塔，由塔上部填料段[3]、塔中部塔板段[5]、塔下部填料段[8]组成，塔顶部开有放空口[1]，吸收水进料口[2]，填料段[3]与塔板段[5]之间设有物料冷却器组[4]，塔板段[5]与填料段[8]之间设有液相进料口[7]，在塔的底部设有气相进料口[9]和吸收液出料口[10]，其特征在于在液相进料口[7]与塔板段[5]之间还设有填料段[6]。
2、根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于填料段的填料选自颗粒填料、规整填料。
3、根据权利要求1所述的丙烯腈吸收塔，其特征在于塔板段的塔板选自浮阀、筛板或导向筛板。
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