CN109939627A - 一种临氢氨化反应热量回收方法及回收装置 - Google Patents
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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
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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GR01 | Patent grant | ||
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