CN110394017A - 一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通，多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。本发明应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统具有运行稳定性高、环保节能和维护成本低的特点。

Description

一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统
技术领域
本发明涉及丙烯酸和丙烯酸酯制备工艺技术领域，特别是一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统。
背景技术
丙烯酸和丙烯酸酯类系列单体是现代化学工业合成聚合物的一种重要单体。其本身在常温下是易燃、性质活泼和具挥发性的液体，因其α和β位置上有不饱和的双键结构和分子中羰基的存在，决定了其可经乳液聚合、溶液聚合等聚合方法及交联方法生成成千上万种各具特色的稳定聚合物。主链的碳链和各种各样的酯键为聚合物提供多种优良性能，如化学稳定性、耐候性、耐久性、硬度、柔韧性、溶解性和混溶性等，使以丙烯酸和丙烯酸酯为基础的制成品在许多领域得到了广泛应用。丙烯酸主要用于合成丙烯酸酯和聚丙烯酸，聚丙烯酸可用于卫生材料、洗涤剂、分散剂、絮凝剂和增稠剂等。丙烯酸酯则主要用于合成涂料、胶粘剂、纺织、造纸、皮革和塑料助剂等。
由于丙烯酸及酯含有乙烯基这一物性，当出现温度升高、存放时间过长、浓度上升、相变等情况时非常容易发生聚合，其中温度升高最易引发聚合。根据沸点降低能有效抑制聚合的原理，丙烯酸及酯装置的精制系统均采用减压精馏，如常压下丙烯酸的沸点为141℃，而 2.3 kPaA 时为 53 ℃。现有装置多采用单级或多级蒸汽喷射真空泵+水环真空泵作为抽真空设备，以满足丙烯酸及酯生产中对真空的要求。
蒸汽喷射真空泵是采用高压、高温水蒸汽作为抽气动力源，依靠从拉瓦尔喷嘴中喷出的高速水蒸汽流来携带被抽气体的，水蒸汽与被抽气体混合后在喷射泵的冷凝器内被冷却，冷凝液去回收塔处理，不凝性气体继续进入水环真空泵抽吸。该工艺主要存在以下几方面的问题：1）蒸汽用量比较大，装置生产运行费用较高；2）蒸汽压力不稳定时，真空易波动造成生产不稳定；3）蒸汽喷射真空泵维修保养麻烦，经常容易坏，特别是喷嘴需要定期拆开检查维修。
发明内容
本发明的最主要目的在于提供了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，具有运行稳定性高、环保节能和维护成本低的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
进一步地，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。
进一步地，尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。
进一步地，气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。
进一步地，气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。
进一步地，级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度10m以上。
进一步地，气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
本发明应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统具有如下有益的技术效果：
针对丙烯酸及酯物料易聚合的特性，本发明的真空系统增加了级后冷凝器和气液分离罐，少量未冷凝的丙烯酸及酯尾气在气液分离罐中的挡板处粘附聚合，避免了丙烯酸及丙烯酸酯酯类尾气在后续的水环真空泵泵腔内聚合，从而影响到水环真空泵的稳定运行。气液分离罐上封头可拆卸，每次生产停车后可拆除并清理罐里粘附的聚合物。罗茨真空机组的抽吸能力比蒸汽喷射泵快，该真空系统吸气均匀，工作平稳可靠；同样的真空要求下，罗茨泵用电比蒸汽喷射泵用汽节能，从而降低了装置的运行成本。
附图说明
图1为传统的单级或多级蒸汽喷射真空泵+水环真空泵组成的真空工艺示意图；
图2为本发明一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统的单级或多级罗茨真空机组+水环真空泵组成的真空工艺示意图；
附图中的标记包括：1—塔顶缓冲槽；2—尾气冷凝器；3—罗茨真空泵；4—级间冷凝器；5—级后冷凝器；6—气液分离罐；7—止回阀；8—水环真空泵机组。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
进一步地，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。
进一步地，尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。
进一步地，气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。
进一步地，气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。
进一步地，级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度10m以上。
进一步地，气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
实施例1
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
在本实施例中，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度20m。气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
实施例2
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
在本实施例中，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度17m。气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
实施例3
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
在本实施例中，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度13m以上。气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
实施例4
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
在本实施例中，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度12m。气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
实施例5
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，气液分离器出气端与水环真空泵连通。
在本实施例中，多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度15m。气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
应用实施例1
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，为了便于比较本发明的技术效果，通过与现有技术的真空系统进行对比如下：
如图1所示，原有一套8万吨/年的丙烯酸丁酯生产装置，脱轻塔的塔顶缓冲槽需控制压力在5kpaA左右，尾气从塔顶缓冲槽经尾气冷凝器部分冷凝，不凝性气体继续通往一级蒸汽喷射器，采用1.0MpaG的蒸汽抽吸尾气，蒸汽和尾气混合后在配套的冷凝器中冷凝，冷凝液收集排往回收罐处理，不凝性尾气继续通往二级蒸汽喷射器，经二次抽吸后不凝性尾气继续通往水环真空泵机组抽吸，蒸汽总用量约0.6t/h。
如图2所示，该8万吨/年的丙烯酸丁酯生产装置通过技改，脱轻塔的塔顶缓冲槽1需控制压力在5.0kpaA左右，尾气从塔顶缓冲槽1经尾气冷凝器2部分冷凝，不凝性气体继续通往一级罗茨真空泵3，出口尾气经级间冷凝器4部分冷凝后继续通往二级罗茨真空泵3，出口尾气经级后冷凝器5部分冷凝，不凝性尾气继续从中部通入气液分离罐6，气液分离罐6内置挡板，尾气绕过挡板上下两端从中部离开气液分离罐进入水环真空泵机组8，气液分离罐6和水环真空泵机组间安装有止回阀7。其中一级罗茨真空泵额定功率11KW，二级罗茨真空泵额定功率5.5KW，水环真空泵机组功率增加55KW。不计算冷却水等费用，粗略计算装置运行成本，装置按7200h/年运行时间计算，蒸汽单价按200元/t，电按0.7元/KWh计算。传统工艺运行成本为0.6*7200*200=86.4万元，本发明节能真空工艺运行成本为（11+5.5+55）*7200*0.7=36.036万元，年运行成本节省约50万元左右。
应用实施例2
本发明公开了一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，为了便于比较本发明的技术效果，通过与现有技术的真空系统进行对比如下：
如图1所示，原有一套8万吨/年的丙烯酸丁酯生产装置，脱重塔的塔顶缓冲槽需控制压力在2.0kpaA左右，尾气从塔顶缓冲槽经尾气冷凝器部分冷凝，不凝性气体继续通往一级蒸汽喷射器，采用1.0MpaG的蒸汽抽吸尾气，蒸汽和尾气混合后在配套的冷凝器中冷凝，冷凝液收集排往回收罐处理，不凝性尾气继续通往二级蒸汽喷射器，经二次抽吸后不凝性尾气继续通往水环真空泵机组抽吸，蒸汽总用量约1.0t/h。
如图2所示，该8万吨/年的丙烯酸丁酯生产装置通过技改，脱重塔的塔顶缓冲槽1需控制压力在2.0kpaA左右，尾气从塔顶缓冲槽1经尾气冷凝器2部分冷凝，不凝性气体继续通往一级罗茨真空泵3，出口尾气经级间冷凝器4部分冷凝后继续通往二级罗茨真空泵3，出口尾气经级后冷凝器5部分冷凝，不凝性尾气继续从中部通入气液分离罐6，气液分离罐6内置挡板，尾气绕过挡板上下两端从中部离开气液分离罐进入水环真空泵机组8，气液分离罐6和水环真空泵机组间安装有止回阀7。其中一级罗茨真空泵额定功率18.5KW，二级罗茨真空泵额定功率11KW，水环真空泵机组功率增加75KW。不计算冷却水等费用，粗略计算装置运行成本，装置按7200h/年运行时间计算，蒸汽单价按200元/t，电按0.7元/KWh计算。传统工艺运行成本为1.0*7200*200=144万元，本发明节能真空工艺运行成本为（18.5+11+75）*7200*0.7=52.668万元，年运行成本节省约91万元左右。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于: 所述真空系统包括塔顶缓冲槽、尾气冷凝器、多级罗茨真空机组、级后冷凝器、气液分离罐和水环真空泵；
塔顶缓冲槽与尾气冷凝器的顶部进气口连通排放尾气进入尾气冷凝器，所述尾气冷凝器的下部侧方出气口与多级罗茨真空机组的进气端连通， 多级罗茨真空机组出气端与级后冷凝器连通，所述级后冷凝器与气液分离罐进气端连通，所述气液分离器出气端与水环真空泵连通。
2.根据权利要求1所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：多级罗茨真空机组由多个罗茨真空泵相互串联构成，所述多个罗茨真空泵之间连接有级间冷凝器。
3.根据权利要求1或2所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：所述尾气冷凝器的底部出液口与塔顶缓冲槽连通。
4.根据权利要求3所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：所述气液分离罐内置有竖向挡板，尾气从侧方进入气液分离罐后，自上下两端绕过挡板从另一侧方出来。
5.根据权利要求4所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：所述气液分离罐上封头为可拆卸封头，方便清理气液分离罐内部的聚合物。
6.根据权利要求5所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：所述级间冷凝器、级后冷凝器、气液分离罐的底部出液口分别连通至冷凝液回收罐液面以下，且底部出液口的安装高度大于冷凝液回收罐的安装高度10m以上。
7.根据权利要求6所述的应用于丙烯酸和丙烯酸酯类生产的真空系统，其特征在于：所述气液分离器和水环真空泵之间安装有止回阀。
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