CN110066219B - 一种羰化给料系统及草酸二甲酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种羰化给料系统及草酸二甲酯的制备方法，包括换热器，所述换热器的第一冷气出口与羰化反应器的原料进口连通，还包括预热器，预热器的第二冷气进口供原料通入，所述预热器的第二冷气出口与换热器的第一冷气进口连通，所述换热器的第一产物进口与羰化反应器的第二产物出口连通，预热器的热流体通道供高温介质通入，额外增加预热器的布置，使得低温的原料气通入预热器内进行预热后再通入换热器内，升温后的原料气再与高温羰化产物在换热器内换热，使得高温羰化产物热交换后温度保持在熔点以上，避免羰化产物结晶产生并附着在换热管的内壁上。
Description
技术领域
本申请涉及羰化反应设备领域，具体为一种羰化给料系统及草酸二甲酯的制备方法。
背景技术
在草酸二甲酯的制备技术中，所需的反应原料包括亚硝酸甲酯气体，亚硝酸甲酯气体又称为酯化气，CO与低温酯化气混合形成原料气，原料气供应至反应设备前的温度较低，一般在10℃左右，原料气需要升温至115℃左右后通入羰化反应器内，现有技术中，10℃左右的原料气是与羰化产物(130℃左右的草酸二甲酯)在换热器内直接进行热交换，以使原料气的温度由10℃升温至115℃左右，这个过程中，由于草酸二甲酯熔点在54℃，换热管内局部位置处的草酸二甲酯的温度由130℃快速降低至熔点以下，会出现草酸二甲酯在换热器的换热管内结晶的现象，随着换热管内草酸二甲酯的结晶量增加，造成草酸二甲酯在换热管内的流阻增加，再加上草酸二甲酯结晶附着在换热管内壁上，直接导致换热器的换热效率大幅降低，进而导致原料气无法升温至设计温度，严重影响羰化反应器内反应的正常进行，这就需要停机后，检修换热器，对换热管拆卸，进行换热管的清理或更换，不仅羰化反应无法进行，严重影响生产节奏，并且清理或更换换热管十分麻烦，额外增加了生产设备的检修成本。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种确保羰化反应器内反应能够持续稳定进行的羰化给料系统。
为了实现上述目的，采用的技术方案为：一种羰化给料系统，包括换热器，所述换热器的第一冷气出口与羰化反应器的原料进口连通，还包括预热器，预热器的第二冷气进口供原料通入，所述预热器的第二冷气出口与换热器的第一冷气进口连通，所述换热器的第一产物进口与羰化反应器的第二产物出口连通，预热器的热流体通道供高温介质通入。
所述换热器的第一产物进口与羰化反应器的第二产物出口连通，换热器的第一产物出口与冷却器的第三产物进口连通，冷却器的第三产物出口与产物收集系统连通，冷却器的冷流体通道均供低温介质通入。
所述预热器的热流进口与热水罐的出水口连通，预热器的热流出口与冷却器的冷水进口连通，冷却器的冷水出口与热水罐的进水口连通，羰化反应器的蒸汽出口与热水罐的蒸汽进口连通。
产物收集系统包括气液分离器和吸收塔，冷却器的第三产物出口与气液分离器的进口连通，气液分离器的液相出口与吸收塔的进口连通。
吸收塔的凝液出口与热水罐的凝液进口连通。
热水罐的出水口与预热器的热流进口之间的管路上并联有第一、二泵，第一、二泵通过支管与热水罐的回流口连通。
与现有技术相比，本申请的技术效果为：额外增加预热器的布置，使得低温的原料气通入预热器内进行预热后再通入换热器内，升温后的原料气再与高温羰化产物在换热器内换热，使得高温羰化产物热交换后温度保持在熔点以上，避免羰化产物结晶产生并附着在换热管的内壁上，一方面，能够保持换热器的换热效率，从而使得原料气能够保持在115℃的设计温度，确保羰化反应器内反应的高效进行；另一方面，大幅降低换热器的检修频以及生产设备的检修成本，确保生产设备稳定地生产节奏。
本申请的另一个目的是提供一种能够稳定高效地制备草酸二甲酯的方法。
为了实现上述目的，采用的技术方案为：CO与低温酯化气混合形成原料气，原料气经预热器20预热后升温至35-45℃，35-45℃的原料气经换热器热交换后升温至110-120℃，原料气通入羰化反应器内经催化剂催化制得草酸二甲酯。
原料气经预热器预热后升温至39-41℃。
羰化反应器的125-135℃的羰化产物在换热器内与35-45℃的原料气热交换，125-135℃的羰化产物降温至75-85℃后通入冷却器，75-85℃的羰化产物与55-65℃的热水热交换后，75-85℃的羰化产物降温至65-70℃后通入气液分离器内，55-65℃的热水回流至热水罐内。
换热器和预热器的壳程均为0.23-0.27MPa、管程均为0.35-0.39MPa。
与现有技术相比，本申请的技术效果为：将10℃左右的低温原料气升温后的温度控制在35-45℃，这样35-45℃的原料气与130℃的草酸二甲酯换热后，既使得35-45℃的原料气升温至110-120℃，又实现了125-135℃的羰化产物的初步降温，避免换热器内的换热管管内壁有产物结晶，能够保持换热器的换热效率，从而使得原料气能够保持在设计温度范围，确保羰化反应器内反应的高效进行。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
参见图1所示，一种羰化给料系统，包括换热器10，所述换热器10的第一冷气出口12与羰化反应器40的原料进口41连通，还包括预热器20，预热器20的第二冷气进口21供原料通入，所述预热器20的第二冷气出口22与换热器10的第一冷气进口11连通，所述换热器10的第一产物进口13与羰化反应器40的第二产物出口42连通，预热器20的热流体通道供高温介质通入。
上述方案中，通过将预热器20的第二冷气出口22与换热器10的第一冷气进口11连通，CO与酯化气混合形成原料气，使得10℃左右的原料气先通入预热器20内进行预热后再通入换热器10内，这样升温后的原料气再与130℃左右的高温羰化产物在换热器10内换热，使得130℃左右高温羰化产物热交换后温度保持在熔点以上，避免羰化产物结晶产生并附着在换热器10的换热管内壁上，一方面，能够保持换热器10的换热效率，从而使得原料气吸热后能够维持在稳定的设计温度范围，确保羰化反应器40内反应的稳定地进行；另一方面，本申请能够大幅降低换热器10的检修频率，进而生产设备的检修成本能够得到大幅降低，确保生产设备稳定地生产节奏。
需要说明的是，换热设备是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的设备，根据换热介质种类、实际工况、介质温度、工作压力来选取换热设备，本申请中换热器10和预热器20选用管壳式热交换器。
本申请中需要先降低高温羰化产物的温度再进行收集，因此，本申请换热器10的第一产物出口14与冷却器30的第三产物进口31连通，冷却器30的第三产物出口32与产物收集系统连通，冷却器30的冷流体通道供低温介质通入。
其中，预热器20的热流体通道供高温介质通入，以及冷却器30的冷流体通道供低温介质通入，根据实际的工况，设置介质的温度及介质的种类，在预热器20内只要能够将10℃左右的原料气升温至设计温度即可，同样地，在冷却器30内只要将高温羰化产物降温至设计温度即可。
本申请采用水作为预热器20内的高温介质及冷却器30的低温介质，具体地，本申请采用如下热水循环系统。
所述预热器20的热流进口23与热水罐50的出水口52连通，预热器20的热流出口24与冷却器30的冷水进口33连通，冷却器30的冷水出口34与热水罐50的进水口51连通，羰化反应器40的蒸汽出口43与热水罐50的蒸汽进口53连通。
热水罐50内80℃左右的热水先通入预热器20内，预热10℃左右的原料气，原料气升温至40℃左右，而80℃的热水降温至60℃左右；将60℃左右的热水再通入冷却器30内作为低温介质，60℃左右的热水与80℃左右的羰化产物进行热交换，60℃左右的热水升温至65℃左右回流至热水罐50内，而80℃左右的羰化产物降温至70℃通入产物收集系统，羰化反应器40的蒸汽包内0.11-0.12mpa、130℃左右的蒸汽再通入至热水罐50内，对热水罐50内的热水进行加热，使热水罐50内的热水保持在80℃左右。
第一，仅通过一套热水的循环系统就能够同时供给介质至预热器20和冷却器30，预热器20和冷却器30无需分别独立布置介质供给系统，降低了设备的购置成本；
第二，本申请利用羰化反应器40的蒸汽包内0.11-0.12mpa、130℃左右的蒸汽，一方面，可以加热热水罐50内的热水，无需额外布设热水的加热设备，降低设备的购置成本；另一方面，蒸汽能够额外补充热水罐50内损失的水。本申请上述循环系统实现了热水的闭式循环，给草酸二甲酯的生产带来了极大的便利。
作为本申请草酸二甲酯的收集方案，产物收集系统包括气液分离器70和吸收塔60，冷却器30的第三产物出口32与气液分离器70的进口连通，气液分离器70的液相出口与吸收塔60的进口连通。
由于会出现羰化反应器40副产的蒸汽作为热水罐50水源的补充量小于热水在循环过程中损耗量的情况，将吸收塔60的凝液出口与热水罐50的凝液进口54连通，根据实际的需要，利用吸收塔60吸收蒸发器的蒸汽而产生的凝液适时对热水罐50内的水作额外地补充。
热水罐50的出水口52与预热器20的热流进口23之间的管路上并联有第一、二泵81、82，第一、二泵81、82通过支管与热水罐50的回流口55连通。热水供给时，第一、二泵81、82中的一个工作，另外一个作为备用泵，若工作泵损坏，备用泵能够使热水仍然正常循环，保证草酸二甲酯生产正常进行。其中第一、二泵81、82通过支管与热水罐50的回流口55连通，当热水无法供给至预热器20时，工作泵工作并仍然可以将热水通过支管重新泵入热水罐50内，起到保护工作泵的作用。
一种草酸二甲酯的制备方法，CO与低温酯化气混合形成原料气，低温原料气经预热器20预热后升温至35-45℃，35-45℃的原料气经换热器10热交换后升温至110-120℃，原料气通入羰化反应器40内经催化剂催化制得草酸二甲酯。
将10℃左右的低温原料气在预热器20内升温，将10℃左右的低温原料气升温后的温度控制在35-45℃，这样35-45℃的原料气与130℃的草酸二甲酯换热后，既使得35-45℃的原料气升温至110-120℃，又实现了125-135℃的羰化产物的初步降温，充分利用了羰化产物的热能，提高了生产设备的热能利用率。
进一步地，原料气经预热器20预热后升温至39-41℃。
其中10℃左右的低温原料气在预热器20内升温后的温度可以控制在38℃或40℃或42℃。
羰化反应器40的125-135℃的羰化产物在换热器10内与35-45℃的原料气热交换，125-135℃的羰化产物降温至75-85℃后通入冷却器30，75-85℃的羰化产物与55-65℃的热水热交换后，75-85℃的羰化产物降温至65-70℃后通入气液分离器70内，65-70℃的热水回流至热水罐50内。
75-85℃的羰化产物能够对55-65℃的热水进行加热后再供给到热水罐50内，而75-85℃的羰化产物能够得到进一步的降温后能够通入气液分离器70中。
换热器10和预热器20的壳程均为0.23-0.27MPa、管程均为0.35-0.39MPa。管程是换热管之内及其相连接的部分的统称。壳程是换热管之外、壳体之内的部分。
需要说明的是，本申请说明书附图中给出的各部件进出口处物质的具体温度，仅作为本申请的一种具体实施方式。
上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种羰化给料系统，其特征在于：包括换热器(10)，所述换热器(10)的第一冷气出口(12)与羰化反应器(40)的原料进口(41)连通，还包括预热器(20)，预热器(20)的第二冷气进口(21)供原料通入，所述预热器(20)的第二冷气出口(22)与换热器(10)的第一冷气进口(11)连通，所述换热器(10)的第一产物进口(13)与羰化反应器(40)的第二产物出口(42)连通，预热器(20)的热流体通道供高温介质通入；
所述预热器(20)的热流进口(23)与热水罐(50)的出水口(52)连通，预热器(20)的热流出口(24)与冷却器(30)的冷水进口(33)连通，冷却器(30)的冷水出口(34)与热水罐(50)的进水口(51)连通，羰化反应器(40)的蒸汽出口(43)与热水罐(50)的蒸汽进口(53)连通。
2.根据权利要求1所述的羰化给料系统，其特征在于：所述换热器(10)的第一产物进口(13)与羰化反应器(40)的第二产物出口(42)连通，换热器(10)的第一产物出口(14)与冷却器(30)的第三产物进口(31)连通，冷却器(30)的第三产物出口(32)与产物收集系统连通，冷却器(30)的冷流体通道均供低温介质通入。
3.根据权利要求2所述的羰化给料系统，其特征在于：所述产物收集系统包括气液分离器(70)和吸收塔(60)，冷却器(30)的第三产物出口(32)与气液分离器(70)的进口连通，气液分离器(70)的液相出口与吸收塔(60)的进口连通。
4.根据权利要求3所述的羰化给料系统，其特征在于：所述吸收塔(60)的凝液出口与热水罐(50)的凝液进口(54)连通。
5.一种基于权利要求1至4任一项所述羰化给料系统的草酸二甲酯的制备方法，其特征在于：
CO与低温酯化气混合形成原料气；
原料气经预热器(20)预热后升温至35-45℃；
35-45℃的原料气经换热器(10)热交换后升温至110-120℃；
原料气通入羰化反应器(40)内经催化剂催化制得草酸二甲酯。
6.根据权利要求5所述的草酸二甲酯的制备方法，其特征在于：所述原料气经预热器(20)预热后升温至39-41℃。
7.根据权利要求5所述的草酸二甲酯的制备方法，其特征在于：所述羰化反应器(40)的125-135℃的羰化产物在换热器(10)内与35-45℃的原料气热交换，125-135℃的羰化产物降温至75-85℃后通入冷却器(30)，75-85℃的羰化产物与55-65℃的热水热交换后，75-85℃的羰化产物降温至65-70℃后通入气液分离器(70)内，55-65℃的热水回流至热水罐(50)内。
8.根据权利要求5所述的草酸二甲酯的制备方法，其特征在于：所述换热器(10)和预热器(20)的壳程均为0.23-0.27MPa、管程均为0.35-0.39MPa。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0832872A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-01 | Ube Industries, Ltd. | Process for producing diaryl carbonate |
| CN102850216A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-02 | 安徽淮化股份有限公司 | 草酸二甲酯生产设备 |
| CN202671463U (zh) * | 2012-05-28 | 2013-01-16 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | Co气相偶联制备草酸酯的装置 |
| CN202912869U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-05-01 | 安徽淮化股份有限公司 | 草酸二甲酯生产设备 |
| CN204385106U (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-10 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种新型草酸酯冷却回收装置 |
| CN204897791U (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种在合成气制乙二醇工艺中保护羰化催化剂的装置 |
| CN107118100A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-01 | 四川天科技股份有限公司 | 一种一氧化碳深度偶联催化反应合成草酸酯的方法 |
-
2019
- 2019-04-24 CN CN201910335343.6A patent/CN110066219B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0832872A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-01 | Ube Industries, Ltd. | Process for producing diaryl carbonate |
| CN202671463U (zh) * | 2012-05-28 | 2013-01-16 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | Co气相偶联制备草酸酯的装置 |
| CN102850216A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-02 | 安徽淮化股份有限公司 | 草酸二甲酯生产设备 |
| CN202912869U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-05-01 | 安徽淮化股份有限公司 | 草酸二甲酯生产设备 |
| CN204385106U (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-10 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种新型草酸酯冷却回收装置 |
| CN204897791U (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种在合成气制乙二醇工艺中保护羰化催化剂的装置 |
| CN107118100A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-01 | 四川天科技股份有限公司 | 一种一氧化碳深度偶联催化反应合成草酸酯的方法 |
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