CN109939627A - 一种临氢氨化反应热量回收方法及回收装置 - Google Patents

一种临氢氨化反应热量回收方法及回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种临氢氨化反应热量回收方法，包括气液分离和热量交换步骤；所述的气液分离：控制产物分离罐内压力为70~90Kg/cm2，温度为136℃~160℃。所述的气液分离：临氢氨化反应产物的温度为152‑175℃，经过压力自调阀减压后，导入产物分离罐，气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。所述的气液分离：所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力7~8Mpa，流出气相温度为136~158℃，流量400~600cum/hr。本发明回收氨化反应热量的方法，回收热量为1134906~1234615Kcal/h，同时不影响反应的稳定性。

Description

一种临氢氨化反应热量回收方法及回收装置
技术领域
本发明属于有机胺生产技术领域，具体涉及一种临氢氨化反应热量回收方法及回收装置。
背景技术
临氢氨化反应中，在反应原料进入氨化反应器之前需要升高到一定的温度，才能达到反应的工艺要求，须采用原料加热器将反应原料的温度从35℃~49℃提至165℃~190℃，因此反应系统能耗高，同时，反应器的产物的热量散失，浪费严重。进而导致临氢氨化反应的整体能耗非常高。目前现有的回收反应器热量的方法，要么无法有效回收反应物的热量；要么回收的热量过多，反应器温度下降幅度增大，结果影响了临氢氨化反应的转化率。
现有技术存在以下缺陷：（1）无法有效回收反应物的热量；（2）回收热量的过程影响临氢氨化反应的稳定进行。（3）热量回收影响了临氢氨化反应的转化率，导致原料转化率低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种临氢氨化反应热量回收方法及装置，达到以下发明目的：
（1）有效回收氨化反应器底部产物的多余热量，减少生产能耗；（2）回收热量的同时，保证临氢氨化反应稳定进行；（3）回收热量的同时，保证原料转化率不降低。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种临氢氨化反应热量回收方法，具体操作步骤如下：
（1）气液分离
临氢氨化反应在氨化反应器内进行，产物从氨化反应器底部导出。
在氨化反应器内临氢氨化反应产物的温度为152-175℃，经过压力自调阀减压后，将其从氨化反应器导入产物分离罐，控制产物分离罐内压力为70~90（绝压）Kg/ cm2、温度为136℃~160℃。气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。
所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力7~8Mpa，流出气相温度为136~158℃，流量400~600cum/hr。
（2）热量交换
来自产物分离罐的气相经过管道进入预热器的壳程，与走预热器管程的液体原料进行换热，预热器的壳程压力70~90（绝压）Kg/ cm2，壳程内气相温度由152℃±10℃降至109℃±10℃，管程压力190~220（绝压）Kg/ cm2，加热后的液体原料进入下一步工序。液体原料进入预热器前温度为49℃±10℃，加热后温度为110℃±15℃。经过上述过程，预热器的热容由2.2-2.32KJ/Kg-k升为2.4-2.5KJ/Kg-k。
（3）加热后的液体原料与气体原料一起导入下一加热工序，然后导入氨化反应器内进行临氢氨化反应。
在预热器内换热的气相，换热后从壳程导出后进入氨气回收塔进行回收。
所述的液体原料为液氨，所述的气体原料为氢气。
一种临氢氨化反应热量回收装置，采用的装置包括氨化反应器（1）、产物分离罐（2）、预热器（3）和原料加热器（4）；所述氨化反应器（1）顶部设有原料进口（11），底部设有产物出口（12）；所述产物分离罐（2）的上部设有产物入口（21），顶部设有气相出口（22），底部设有液相出口（23）；所述氨化反应器（1）的产物出口（12）与产物分离罐（2）的产物入口（21）管道连接，上述连接的管道上设有压力自调阀（6）。
所述预热器（3）的顶部设有管程出口（31），底部设有管程入口（32），管程出口（31）和管程入口（32）分别连通预热器（3）内部的管程的两端；所述预热器（3）的上部设有壳程入口（33），下部设有壳程出口（34）；壳程入口（33）通过管道连接产物分离罐（2）顶部的气相出口（22）。
所述预热器（3）由上封头（35）、壳体（37）、列管（36）、螺旋翅片轴（38）、壳程出口（31）、下封头（39）、管程出口（31）、壳程入口（33）、固定管板（30）、管程入口（32）构成；所述的螺旋翅片轴（38）插入列管（36）内；所述上封头（35）与壳体（37）、下封头（39）与壳体（37）、螺旋翅片轴（38）与固定管板（30）均为可拆卸连接；所述上封头（35）、壳体（37）、下封头（39）为内衬不锈钢材质；螺旋翅片轴（38）为不锈钢材质。
有益效果：
（1）本发明回收氨化反应热量的方法，回收热量为1134906~1234615Kcal/h。
（2）本发明回收氨化反应热量的方法，显著降低原料加热的蒸汽消耗，可节约蒸汽3~5t/h。
（3）本发明回收热量的同时，临氢氨化反应稳定进行，产物转化率不发生降低，可保持在80%以上。
附图说明
图1为一种临氢氨化反应热量回收装置示意图；
图中： 1-氨化反应器， 2-产物分离罐，3-预热器，4-原料加热器，5-短管，6-减压自调阀，11-原料进口，12-产物出口，21-产物入口，22-气相出口，23-液相出口，31-管程出口，32-管程入口，33-壳程入口，34-壳程出口，41-加热器入口，加热器出口42，热源入口43，热源出口44，51-气体原料入口，6-压力自调阀。
图2为预热器的结构示意图；
图中：30-固定管板，35-上封头，36-列管，37-壳体，38-螺旋翅片轴，39-下封头，“←”表示流体的运动方向。
下面结合实例对本发明进一步论述，但不限制本发明范围。
具体实施方式
实施例1一种临氢氨化反应热量回收方法
（1）气液分离
临氢氨化反应在氨化反应器内进行，产物从氨化反应器底部导出。
在氨化反应器内临氢氨化反应产物的温度为160℃，经过压力自调阀减压后，将其从氨化反应器导入产物分离罐，控制产物分离罐内压力为80（绝）Kg/ cm2、温度为152℃。气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。
所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力7Mpa，流出气相温度为152℃，流量400cum/hr。
（2）热量交换
来自产物分离罐的气相经过管道进入预热器的壳程，与走预热器管程的液体原料进行换热，预热器的壳程压力80（绝压）Kg/ cm2，壳程内气相温度由152℃降至109℃，管程压力220（绝压）Kg/ cm2，加热后的液体原料进入下一步工序。液体原料进入预热器前温度为49℃，加热后温度为110℃。经过上述过程，预热器的热容由2.310KJ/Kg-k升为2.477KJ/Kg-k。
预热器采用立式混合型换热器，设备内部材质为16MnR+316L。
（3）加热后的液体原料与气体原料一起导入下一加热工序，然后导入氨化反应器内进行临氢氨化反应。
在预热器内换热的气相，换热后从壳程导出后进入氨气回收塔进行回收。
实施例2一种临氢氨化反应热量回收方法
（1）气液分离
临氢氨化反应在氨化反应器内进行，产物从氨化反应器底部导出。
在氨化反应器内临氢氨化反应产物的温度为152℃，经过压力自调阀减压后，将其从氨化反应器导入产物分离罐，控制产物分离罐内压力为72（绝）Kg/ cm2、温度为142℃。气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。
所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力7.5Mpa，流出气相温度为140℃，流量500cum/hr。
（2）热量交换
来自产物分离罐的气相经过管道进入预热器的壳程，与走预热器管程的液体原料进行换热，预热器的壳程压力72（绝压）Kg/ cm2，壳程内气相温度由140℃降至99℃，管程压力193（绝压）Kg/ cm2，加热后的液体原料进入下一步工序。液体原料进入预热器前温度为49℃，加热后温度为95℃。经过上述过程，预热器的热容由2.289KJ/Kg-k升为2.413KJ/Kg-k。
预热器采用立式混合型换热器，设备内部材质为16MnR+316L。
（3）加热后的液体原料与气体原料一起导入下一加热工序，然后导入氨化反应器内进行临氢氨化反应。
在预热器内换热的气相，换热后从壳程导出后进入氨气回收塔进行回收。
实施例3一种临氢氨化反应热量回收方法
（1）气液分离
临氢氨化反应在氨化反应器内进行，产物从氨化反应器底部导出。
在氨化反应器内临氢氨化反应产物的温度为175℃，经过压力自调阀减压后，将其从氨化反应器导入产物分离罐，控制产物分离罐内压力为86（绝）Kg/ cm2、温度为160℃。气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。
所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力8Mpa，流出气相温度为158℃，流量600cum/hr。
（2）热量交换
来自产物分离罐的气相经过管道进入预热器的壳程，与走预热器管程的液体原料进行换热，预热器的壳程压力86（绝压）Kg/ cm2，壳程内气相温度由158℃降至110℃，管程压力206（绝压）Kg/ cm2，加热后的液体原料进入下一步工序。液体原料进入预热器前温度为49℃，加热后温度为115℃。经过上述过程，预热器的热容由2.319KJ/Kg-k升为2.485KJ/Kg-k。
预热器采用立式混合型换热器，设备内部材质为16MnR+316L。
（3）加热后的液体原料与气体原料一起导入下一加热工序，然后导入氨化反应器内进行临氢氨化反应。
在预热器内换热的气相，换热后从壳程导出后进入氨气回收塔进行回收。
实施例4 一种临氢氨化反应热量回收装置
采用的装置包括氨化反应器1、产物分离罐2、预热器3和原料加热器4。
氨化反应器1顶部设有原料进口11，底部设有产物出口12；
产物分离罐2的上部设有产物入口21，顶部设有气相出口22，底部设有液相出口23；氨化反应器1的产物出口12与产物分离罐2的产物入口21管道连接，上述连接的管道上设有压力自调阀6；
预热器3的顶部设有管程出口31，底部设有管程入口32，管程出口31和管程入口32分别连通预热器3内部的管程的两端；预热器3的上部设有壳程入口33，下部设有壳程出口34；壳程入口33通过管道连接产物分离罐2顶部的气相出口22。
原料加热器4底部设有加热器入口41，顶部设有加热器出口42，原料加热器4上部设有热源入口43，下部设有热源出口44，热源入口43与热源出口44通过管道连通高温热源，不断给原料加热器4提供热量。
预热器3顶部的管程出口31与原料加热器4底部的加热器入口41通过短管5连接，所述短管5的一侧设有气体原料入口51；工作时，可以从该入口导入气体原料。
原料加热器4顶部的加热器出口42与氨化反应器1顶部的原料进口11管道连接。
所述预热器3由上封头35、壳体37、列管36、螺旋翅片轴38、壳程出口34、下封头39、管程出口31、壳程入口33、固定管板30、管程入口32构成；
所述的螺旋翅片轴38插入列管36内；
上封头35与壳体37、下封头39与壳体37、螺旋翅片轴38与固定管板30均为可拆卸连接；
上封头35、壳体37、下封头39为内衬不锈钢材质；螺旋翅片轴38为不锈钢材质。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：包括气液分离和热量交换步骤；所述的气液分离：控制产物分离罐内压力为70~90Kg/ cm2，温度为136℃~160℃。
2.根据权利要求1所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：所述的气液分离：临氢氨化反应产物的温度为152-175℃，经过压力自调阀减压后，导入产物分离罐，气相从产物分离罐顶部出来，经管道输送，进入预热器壳程。
3.根据权利要求2所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：所述的气液分离：所述气相包括有机胺、氨气、氢气，压力7~8Mpa，流出气相温度为136~158℃，流量400~600cum/hr。
4.根据权利要求1所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：
所述的热量交换：预热器的壳程压力70~90Kg/ cm2，管程压力190~220Kg/ cm2。
5.根据权利要求1所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：
所述的热量交换：壳程内气相温度由152℃±10℃降至109℃±10℃。
6.根据权利要求1所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：
所述的热量交换：液体原料进入预热器前温度为49℃±10℃，加热后温度为110℃±15℃。
7.根据权利要求1所述的一种临氢氨化反应热量回收方法，其特征在于：所述的热量交换：预热器的热容由2.2-2.32KJ/Kg-k升为2.4-2.5KJ/Kg-k。
8.一种临氢氨化反应热量回收装置，其特征在于：采用的装置包括氨化反应器、产物分离罐、预热器和原料加热器；所述氨化反应器顶部设有原料进口，底部设有产物出口；所述产物分离罐的上部设有产物入口，顶部设有气相出口，底部设有液相出口；所述氨化反应器的产物出口与产物分离罐的产物入口管道连接，上述连接的管道上设有压力自调阀。
9.根据权利要求8所述的一种临氢氨化反应热量回收装置，其特征在于：所述预热器的顶部设有管程出口，底部设有管程入口，管程出口和管程入口分别连通预热器内部的管程的两端；所述预热器的上部设有壳程入口，下部设有壳程出口；壳程入口通过管道连接产物分离罐顶部的气相出口。
10.根据权利要求8所述的一种临氢氨化反应热量回收装置，其特征在于：所述预热器由上封头、壳体、列管、螺旋翅片轴、壳程出口、下封头、管程出口、壳程入口、固定管板、管程入口构成；所述的螺旋翅片轴插入列管内；所述上封头与壳体、下封头与壳体、螺旋翅片轴与固定管板均为可拆卸连接；所述上封头、壳体、下封头为内衬不锈钢材质；螺旋翅片轴为不锈钢材质。
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