CN105983321A

CN105983321A - 氨中和装置及中和方法

Info

Publication number: CN105983321A
Application number: CN201510052362.XA
Authority: CN
Inventors: 顾军民; 韩诚康
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2015-01-31
Filing date: 2015-01-31
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2035-01-31
Also published as: CN105983321B

Abstract

本发明涉及一种氨中和装置及中和方法，主要解决现有技术中存在的氨氧化反应的反应气体中氨的去除率低，氨进入后续系统，增加有机物的聚合物损失，造成塔器、管线堵塞，缩短装置运行周期的问题。本发明通过采用一种氨中和装置及方法，氨中和装置包括壳体、反应气体入口和出口、反应气体中和液入口和出口，在氨中和装置内反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置塔板或填料，中和液入口设置液体分布器，反应气体中和液与反应气体逆流接触的技术方案，较好地解决了该问题，可用于氨氧化反应的工业装置中。

Description

氨中和装置及中和方法

技术领域

本发明涉及一种氨中和装置及中和方法。

背景技术

在氨氧化反应装置中，流化床反应器出口的反应气体中含有未反应的氨，必须尽快予以去除，且去除要彻底，否则氨进入后续系统将导致系统pH值增加，造成产物损失增加，影响产品的回收率，同时还造成塔器、换热器、管线等的聚合物堵塞，影响装置的正常运行。目前采用多层喷淋层进行氨的中和，气液接触不充分，氨的去除效率不高，因此，快速、彻底地中和反应气体中的未反应氨对于延长装置的运行周期，降低装置的消耗，具有十分重要的现实意义和经济效益。

文献US3885928介绍了一种烯腈的回收和精制系统，其中急冷工艺的目的是一方面将反应器流出物冷却到一定温度，另一方面是反应器流出物中未反应的氨和反应生成的聚合物和重质杂质。该文献中所采用的技术方案是用水和硫酸作为急冷液，含水、酸、聚合物和其它杂质的塔底物从急冷系统中排出。这些塔底物中含硫酸铵、重质杂质、少量轻质有机物和水。由于氨转化率不加控制，使反应气体中含有未反应的氨，未反应的氨与丙烯腈发生反应，降低丙烯腈的精制回收率。必须快速、彻底地除去未反应的氨。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是对现有技术中存在的在氨中和装置中反应气体中氨的去除率低，氨进入后续系统，增加有机物的聚合物损失，造成塔器、管线堵塞，缩短装置运行周期的问题，提供一种新的氨中和装置。该装置具有气液分布均匀，气液接触充分，氨的中和效率高，有效降低进入后续系统的氨，维持装置的较低消耗水平，延长装置的运行周期的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是对现有技术中存在的氨氧化反应中氨中和方法不合理，氨的去除效率不高，氨进入后续塔器、换热器和管线系统，造成后续设备、管线堵塞，装置消耗增加，运行周期缩短的问题，提供一种新的氨中和方法。该方法具有氨的中和效率高，有效降低进入后续系统的氨，维持装置的较低消耗水平，延长装置的运行周期的优点。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种氨中和装置，氨中和装置包括壳体、反应气体入口和出口、反应气体中和液入口和出口，反应气体入口设置在氨中和装置下部，反应气体出口设置在氨中和装置顶部，反应气体中和液入口设置在反应气体入口上方，中和液出口设置在氨中和装置底部，其中在氨中和装置内反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置塔板或填料，中和液入口设置液体分布器。

上述技术方案中，优选的技术方案为，所述反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数的优选范围为1～10块，更优选范围为2～6块，最优选范围为1～2块；所述的塔板包括浮阀、筛孔、泡罩、导向筛孔、旋转塔板中的至少一种；所述的填料包括格栅、规整波纹填料、拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍填料中的至少一种；在中和液入口设置的液体分布器包括管槽式、孔槽式、槽盘式、树枝状多孔管式液体分布器、由喷头按几何形状排布组成的喷淋层中的至少一种。

上述技术方案中，优选的技术方案为，多层喷淋层之间的距离从下到上为逐步增加，上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1-1.5倍，优选范围为1.05-1.4倍，更优选范围为1.1-1.2倍；以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.5-1倍，优选范围为0.7-0.99倍，更优选范围为0.8-0.9倍。

上述技术方案中，优选的技术方案为，所述的由喷头按几何形状排布组成的喷淋层的优选范围为1～8层，更优选范围为2～4层，最优选范围为1～2层；每层喷淋层喷头的排布密度的优选范围为1～4个喷头/m²，更优选范围为1～2个喷头/m²；每层喷头排布的几何形状包括正方形、长方形、正三角形、同心圆环形中的至少一种；所述的喷头包括空心锥、实心锥、螺旋型、空气雾化喷头中的至少一种。

上述技术方案中，优选的技术方案为，在反应气体中和液入口上方设置除沫器，除沫器包括板式除沫器、丝网除沫器、泡罩板、筛板、填料中的至少一种；除沫器为泡罩板、筛板的理论板数的优选范围为1～5块，更优选范围为1～2块；除沫器为填料的理论板数的优选范围为1～5块，更优选范围为1～2块。

上述技术方案中，优选的技术方案为，在反应气体入口设置气体分布器，气体分布器型式包括半圆管型、管式分布器、树枝状多孔型、双列叶片式中的一种。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：采用上述所述的任意一种氨中和装置中，a)将温度为50～200℃、与反应气体的重量比为0.3～20的反应气体中和液经液体分布器后与反应气体逆流接触；b)中和后的反应气体以0.2～5m/s的速度进入液体分布器上方后去吸收塔；c)中和后的中和液从氨中和装置底部去废水处理装置。

上述技术方案中，优选的技术方案为，与反应气体接触的反应气体中和液温度的优选范围为50～150℃，更优选范围为70～120℃；反应气体中和液与反应气体重量比的优选范围为1～5，更优选范围为1.5～3；进入液体分布器上方的反应气体速度的优选范围为1～2m/s；中和液部分循环使用作为反应气体的中和液。

上述技术方案中，优选的技术方案为，所述的中和液中加入酸，酸是硫酸、醋酸、草酸、磷酸、丙烯酸、甲酸、碳酸中的至少一种，优选范围为硫酸、醋酸、草酸、磷酸中的至少一种；更优选范围为硫酸、磷酸中的至少一种；中和液pH控制值为3-6.5,，优选范围为3-5,，更优选范围为3.5-4.5。

由于本发明的反应气体中氨中和装置及方法，氨中和装置由壳体、反应气体入口和出口、反应气体中和液入口和出口组成，在氨中和装置内反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置塔板或填料，在中和液入口设置液体分布器，反应气体入口设置在氨中和装置下部，反应气体出口设置在氨中和装置顶部，反应气体中和液入口设置在于反应气体入口上方，中和液出口设置在氨中和装置底部，采用一定温度、与反应气体呈一定重量比的反应气体中和液经液体分布器后与反应气体逆流接触，并以合适的速度经过液体分布器上方，气液接触洗涤充分，有效地中和了反应气体中夹带的氨，减少了有机物的聚合损失，维持了装置较低的消耗水平，延长了装置的运行周期，减少了停车清洗的频次。而且采用本发明的氨中和装置及方法，气液接触均匀，提高了急冷效果。

本发明不仅适用于氨氧化反应装置中氨的中和，同样适用于流化床反应器出口反应气体中夹带的催化剂细粉和重组分的洗涤捕集，而且适用于流化床反应器出口反应气体的冷却。

采用本发明的氨中和装置及方法，反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置6块理论板的格栅填料，反应气体中和液入口设置孔槽式液体分布器，反应气体入口设置树枝状多孔型气体分布器，液体分布器上方设置2块理论板的泡罩板作为除沫器，经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.9％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到18个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明的氨中和装置示意图；

图1中1为氨中和装置，2为气体分布器，3为反应气体入口，4为塔板或填料，5为液体分布器，6为除沫器，7为反应气体出口，8为反应气体中和液入口，9为中和液出口。

本发明的氨中和装置工艺过程如下：流化床反应产物从反应气体入口3进入氨中和装置1下部，经气体分布器2后与从液体分布器5来的反应气体中和液8在塔板或填料层4中进行逆流接触中和，中和后的反应气体进入除沫器6后从反应气体出口7去吸收塔，中和后的中和液9去废水处理装置。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【比较例1】

氨中和装置包括壳体、反应气体入口和反应气体出口、反应气体中和液入口和反应气体中和液出口，反应气体入口设置在氨中和装置下部，反应气体出口设置在氨中和装置顶部，反应气体中和液入口设置在反应气体入口上方，中和液出口设置在氨中和装置底部，

将温度为200℃、与反应气体的重量比为20的中和液从由喷头按几何形状排布组成的中和液喷淋层中喷出，与反应气体逆流接触；中和后的反应气体以0.2m/s的速度进入喷淋层上方，经捕沫器后进入后续吸收系统。

急冷塔出口气相中氨的中和不完全，氨的去除率达到94％，未中和的氨进入到后续系统中，有机物的聚合损失增加，造成后续塔器、换热器、管线堵塞，影响装置的正常运行，缩短运行周期。

【实施例1】

一种氨中和装置，反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置6块理论板的格栅填料，反应气体中和液入口设置孔槽式液体分布器，反应气体入口设置树枝状多孔型气体分布器，液体分布器上方设置2块理论板的泡罩板作为除沫器，经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.2％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到18个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

【实施例2】

氨中和装置包括壳体、反应气体入口和反应气体出口、反应气体中和液入口和反应气体中和液出口，反应气体入口设置在氨中和装置下部，反应气体出口设置在氨中和装置顶部，反应气体中和液入口设置在反应气体入口上方，中和液出口设置在氨中和装置底部，其中在氨中和装置内反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置塔板或填料，中和液入口设置液体分布器。

所述的反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为10块；所述的塔板为泡罩板；所述的填料为格栅；在中和液入口设置的液体分布器为孔槽式液体分布器；所述的反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为6块。

经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.5％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到18个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

【实施例3】

所述的喷淋层之间的距离从下到上为逐步增加，上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1.5倍，以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.5倍。

经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.6％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到19个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

【实施例4】

所述的喷淋层上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1.4倍，以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.7倍。

【实施例5】

所述的每层喷淋层设置主管、支管、短管，其中支管直径为主管直径的0.7倍；短管直径为支管直径的0.7倍。

经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.8％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到20个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

【实施例6】

反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为2块。

在反应气体中和液入口上方设置除沫器，除沫器为板式除沫器。反应气体入口设置气体分布器，气体分布器型式为半圆管型。

【实施例7】

在氨中和装置中：将温度为200℃、与反应气体的重量比为0.3的反应气体中和液经液体分布器后与反应气体逆流接触；中和后的反应气体以5m/s的速度进入液体分布器上方后去吸收塔；中和后的中和液从氨中和装置底部去废水处理装置。

中和液加入的酸是硫酸；中和液pH控制值为6.5。经中和后反应气体中的氨的去除率达到99.7％，氨中和装置及后续系统无堵塞，换热器换热效果、系统阻力不变，有机物的聚合损失减少，装置运行周期达到18个月，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。

Claims

1.一种氨中和装置，氨中和装置包括壳体、反应气体入口和反应气体出口、反应气体中和液入口和反应气体中和液出口，反应气体入口设置在氨中和装置下部，反应气体出口设置在氨中和装置顶部，反应气体中和液入口设置在反应气体入口上方，中和液出口设置在氨中和装置底部，其中在氨中和装置内反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置塔板或填料，中和液入口设置液体分布器。

2.根据权利要求1所述的氨中和装置，其特征在于所述的反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为1～10块；所述的塔板包括浮阀、筛孔、泡罩、导向筛孔、旋转塔板中的至少一种；所述的填料包括格栅、规整波纹填料、拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍填料中的至少一种；在中和液入口设置的液体分布器包括管槽式、孔槽式、槽盘式、树枝状多孔管式液体分布器、由喷头按几何形状排布组成的喷淋层中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的氨中和装置，其特征在于所述的反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为2～6块。

4.根据权利要求2所述的氨中和装置，其特征在于所述的喷淋层之间的距离从下到上为逐步增加，上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1-1.5倍，以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.5-1倍。

5.根据权利要求4所述的氨中和装置，其特征在于所述的喷淋层上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1.05-1.4倍，以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.7-0.99倍。

6.根据权利要求5所述的氨中和装置，其特征在于所述的喷淋层上一喷淋层之间的距离是下一喷淋层之间的距离的1.1-1.2倍，以重量计上一喷淋层的喷淋量为下一喷淋层喷淋量的0.8-0.9倍。

7.根据权利要求2所述的氨中和装置，其特征在于所述的每层喷淋层设置主管、支管、短管，支管设置在主管上，短管设置在支管上；其中支管直径为主管直径的0.2-0.7倍；短管直径为支管直径的0.2-0.7倍。

8.根据权利要求7所述的氨中和装置，其特征在于所述的支管直径为主管直径的0.2-0.5倍；短管直径为支管直径的0.3-0.5倍。

9.根据权利要求8所述的氨中和装置，其特征在于所述的支管直径为主管直径的0.3-0.4倍；短管直径为支管直径的0.3-0.4倍。

10.根据权利要求3所述的氨中和装置，其特征在于所述的反应气体中和液入口下方、反应气体入口上方设置的塔板或填料的理论板数为1～2块。

11.根据权利要求1所述的氨中和装置，其特征在于所述的在反应气体中和液入口上方设置除沫器，除沫器包括板式除沫器、丝网除沫器、泡罩板、筛板、填料中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的氨中和装置，其特征在于所述的反应气体入口设置气体分布器，气体分布器型式包括半圆管型、管式分布器、树枝状多孔型、双列叶片式中的一种。

13.一种氨中和方法，在权利要求1～12所述的任意一种氨中和装置中：

a)将温度为50～200℃、与反应气体的重量比为0.3～20的反应气体中和液经液体分布器后与反应气体逆流接触；

b)中和后的反应气体以0.2～5m/s的速度进入液体分布器上方后去吸收塔；c)中和后的中和液从氨中和装置底部去废水处理装置。

14.根据权利要求13所述的氨中和方法，其特征在于所述的与反应气体接触的反应气体中和液的温度为50～150℃；反应气体中和液与反应气体的重量比为1～5，中和液加入酸。

15.根据权利要求14所述的氨中和方法，其特征在于所述的与反应气体接触的反应气体中和液的温度为70～120℃；反应气体中和液与反应气体的重量比为1.5～3；中和液加入的酸是硫酸、醋酸、草酸、磷酸、丙烯酸、甲酸、碳酸中的至少一种；中和液pH控制值为3-6.5。

16.根据权利要求13所述的氨中和方法，其特征在于所述的进入液体分布器上方的反应气体的速度为1～2m/s；中和液部分循环使用作为反应气体中和液；酸是硫酸、醋酸、草酸、磷酸中的至少一种；中和液pH控制值为3-5。