CN112439309A - 一种丙烯腈装置急冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯腈装置急冷系统,包括急冷塔和与所述急冷塔相连的急冷后冷却器,所述急冷塔与所述急冷后冷却器之间设有急冷塔除沫器;所述急冷塔中由上至下依次设有第一层气液分离塔内件、第二层气液分离塔内件和液体分布器。本发明的丙烯腈急冷系统可以将急冷塔塔顶气相物流中的酸性液体进行去除。
Description
技术领域
本发明属于丙烯腈生产装置,尤其涉及一种丙烯腈生产工艺。
背景技术
丙烯腈装置中,反应气体经反应气体冷却器进入到急冷塔中,经过循环液的喷淋将反应气体骤冷。同时将硫酸连续加入到急冷塔中用于中和未反应的氨,塔釜的稀硫铵液经过急冷塔循环泵送至催化剂沉降单元。
在急冷塔中,反应气体由下向上与急冷水接触,并由塔顶气相管线出急冷塔送至急冷后冷却器中。而在急冷塔中,塔顶气相会夹带大量的液沫,液沫中含有硫酸铵,硫酸铵在高温下具有较强的腐蚀性,若硫酸铵进入到后续的装置中(如急冷后冷却器),会大大影响后续装置设备的使用寿命。并且,硫酸铵在后续的装置中不能去除,最终经四效蒸发单元进入废液焚烧炉后,会出现焚烧尾气不符合环保标准的问题。
此外,急冷塔内部一般设有层液体分布器,每层分布器带有若干喷嘴,分布器主要是捕获反应气当中的氨气和降低反应气体的温度,获得最大丙烯腈收率的目的。分布器的结构是否合理有效,是维持丙烯腈生产装置良好运行的有效保障。现有的急冷塔中的液体分布器结构不能使硫铵循环液和硫酸与反应气更加均匀的相接触,不能使反应气中的氨气更加充分的被捕捉,使得反应气聚冷的效果不好,不能确保丙烯腈的收率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙烯腈装置急冷系统,去除急冷塔塔顶气相中的酸性液体。
为实现上述目的,本发明提供一种丙烯腈装置急冷系统,包括急冷塔和与所述急冷塔相连的急冷后冷却器,所述急冷塔与所述急冷后冷却器之间设有急冷塔除沫器;
所述急冷塔中由上至下依次设有第一层气液分离塔内件、第二层气液分离塔内件和液体分布器。
根据本发明的一个方面,所述液体分布器进料主管,与所述进料主管相连通的进料支管,与所述进料支管相连通的进料小管,以及安装在所述进料小管端部的喷嘴;
沿所述进料主管的轴向,所述进料支管相互平行地并列设置在所述进料主管相对的两侧;
沿所述进料支管的轴向,所述进料小管相互平行地并列设置在所述进料支管的一侧和/或相对的两侧。
根据本发明的一个方面,所述喷嘴为空锥直角型喷嘴。
根据本发明的一个方面,所述喷嘴的压降为0.2MPaG,单只流量为2.2-3.9m3/h,角度为70°-90°,材料采用S31603。
根据本发明的一个方面,所述进料主管、所述进料支管和所述进料小管相互焊接连接;
所述喷嘴与所述进料小管螺纹连接。
根据本发明的一个方面,所述液体分布器还包括:多个平行设置的连接支承;
所述进料支管支承在所述连接支承上。
7.根据权利要求6所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述进料支管采用U型螺栓固定在所述连接支承上。
根据本发明的一个方面,所述第一层气液分离塔内件和所述第二层气液分离塔内件均为升气帽。
根据本发明的一个方面,所述升气帽包括塔盘和正交方式排布在所述塔盘上的升气帽通道,升气帽通道上安装有气帽。
根据本发明的一个方面,所述急冷塔除沫器为旋转式气液分离除沫器;
所述塔顶气相经所述急冷塔除沫器分离后的气相部分送至所述急冷后冷却器,液相部分经管线与由所述急冷塔塔釜流出的富水溶液混合后送至后续单元。
根据本发明的一个方案,通过在急冷塔内设有分别设置第一层气液分离塔内件和第二气液分离塔内件,对急冷塔内的上升的物流进行气液分离,将液体部分留在急冷塔内,使得通过急冷塔塔顶气相出口流出的气相中的液体含量大大减小。同时,本发明还在急冷塔塔顶气相送至急冷后冷却器设置急冷塔除沫器,使急冷塔塔顶气相先经过急冷塔除沫器在送至急冷后冷却器中,从而可以利用急冷塔除沫器对塔顶气相进行进一步的气液分离,再进一步分离出其中的液体部分,只将气体部分送至急冷后冷却器中。
根据本发明的一个方案,本发明的液体分布器内主要是硫铵循环液以及定量注入的硫酸来中和反应气体当中的氨气,循环液和硫酸通过分布器喷嘴喷出后与反应气均匀接触,不但可以消除丙烯腈在碱环境中容易产生聚合反应的不良影响,获得最大丙烯腈收率的目的,还可以使反应气与循环液直接接触聚冷效果更好,便于后续产品的回收。
根据本发明的一个方案,依照本发明液体分布器A、B两种型式共同作用,使硫铵循环液和硫酸通过喷嘴可以无喷射盲区的覆盖整个急冷塔截面,这样可以使硫铵循环液和硫酸与反应气更加均匀的相接触,使反应气中的氨气更加充分的被捕捉,以及使反应气聚冷的效果更明显,能确保丙烯腈收率的最大化。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的丙烯腈装置急系统的机构图;
图2示意性表示根据本发明的急冷塔内的A型液体分布器结构图;
图3示意性表示根据本发明的急冷塔内的B型液体分布器结构图。
图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的进料主管的安装剖视图;
图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的进料小管的安装剖视图;
图6示意性表示根据本发明的一种实施方式的喷嘴与进料小管的组合安装剖视图;
图7示意性表示根据本发明一种实施方式的第一层气液分离塔内件和第二层气液分离塔内件的结构图;
图8示意性表示根据本发明一种实施方式的升气帽的结构图;
图9示意性表示根据本发明一种实施方式的气帽的结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述,实施方式不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1所示,本发明的丙烯腈装置急冷系统包括急冷塔1和与急冷塔1相连的急冷后冷却器2,急冷塔1与急冷后冷却器2之间设有急冷塔除沫器3。急冷塔1中由上至下依次设有第一层气液分离塔内件4、第二层气液分离塔内件5和液体分布器6。
本发明的急冷塔1包括多个沿着急冷塔内部从上至下依次设置的多个液体分布器6,各个液体分布器6之间是相互平行布置的,并且重要的是,在本发明中,上下两个相邻的液体分布器6上用于喷射与氨气接触反应或者吸收氨气的硫酸和硫铵循环液的喷嘴和/或支承连通喷嘴的管路在水平方向上构成错位排布设置,即上下两个相邻的液体分布器上的结构在空间上交错布置,不会产生干扰影响。根据本发明的技术构思,本发明包括两种类型的液体分布器,具体如下所述:
结合图1、图2和图3所示,在本发明中,A型液体分布器和B型液体分布器在急冷塔1内从上至下依次交替布置。根据本发明的一种实施方式,如图2和图3所示,A型液体分布器和B型液体分布器均包括进料主管61、与进料主管61相连通的进料支管62、与进料支管62相连通的进料小管63以及安装在进料小管63端部的喷嘴64。
在本实施方式中,沿着进料主管61的轴向,多根进料支管62彼此之间相互平行地并列设置在进料主管61的两侧,即进料支管62与进料主管61垂直。沿着进料支管62的轴向,进料小管63相互平行地并列设置在进料支管62的一侧和/或两侧,即进料小管63垂直地连接在进料支管62上。
如图2和3所示,A型液体分布器和B型液体分布器的区别在于进料支管62及其上布置的进料小管63的位置不同,由图2和图3的示出的结构可以明确,当A型液体分布器和B型液体分布器上下组合时,A型液体分布器和B型液体分布器上的进料支管62和进料小管63在空间上构成错位排布,如此布置使得A型液体分布器和B型液体分布器共同作用时,能够使硫铵循环液和硫酸通过喷嘴可以无喷射盲区的覆盖整个急冷塔截面。这样可以使硫铵循环液和硫酸与反应气更加均匀的相接触,使反应气中的氨气更加充分的被捕捉,以及使反应气聚冷的效果更明显,能确保丙烯腈收率的最大化。
图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的进料主管的安装剖视图;图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的进料小管的安装剖视图;图6示意性表示根据本发明的一种实施方式的喷嘴与进料小管的组合安装剖视图。
在本实施方式中,喷嘴64为空锥直角型喷嘴,喷嘴64的压降为0.2MPaG,单只流量为2.2-3.9m3/h,角度为70°-90°,材料采用S31603。
在本实施方式中,进料主管61、进料支管62和进料小管63相互焊接连接;喷嘴14与进料小管13螺纹连接。
此外,如图2、图3和图5所示,本发明的液体分布器上还设有多个平行设置的连接支承65,进料支管62支承在连接支承65上。在本实施方式中,进料支管62采用U型螺栓固定在连接支承65上。
根据本发明的上述设置,循环液和硫酸经过进料主管61进入进料支管62,由进料支管62进入进料小管63,最终由喷嘴64喷出。本发明的液体分布器内主要是硫铵循环液以及定量注入的硫酸来中和反应气体当中的氨气,循环液和硫酸通过分布器喷嘴喷出后与反应气均匀接触,不但可以消除丙烯腈在碱环境中容易产生聚合反应的不良影响,获得最大丙烯腈收率的目的,还可以使反应气与循环液直接接触聚冷效果更好,便于后续产品的回收。
依照本发明结构分布器A、B两种型式共同作用,使硫铵循环液和硫酸通过喷嘴可以无喷射盲区的覆盖整个急冷塔截面,这样可以使硫铵循环液和硫酸与反应气更加均匀的相接触,使反应气中的氨气更加充分的被捕捉,以及使反应气聚冷的效果更明显,能确保丙烯腈收率的最大化。
在本发明中,通过在急冷塔1内设有分别设置第一层气液分离塔内件2和第二气液分离塔内件3,对急冷塔内的上升的物流进行气液分离,将液体部分留在急冷塔1内,使得通过急冷塔塔顶气相出口流出的气相中的液体含量大大减小。同时,本发明还在急冷塔塔顶气相送至急冷后冷却器设置急冷塔除沫器,使急冷塔塔顶气相先经过急冷塔除沫器在送至急冷后冷却器中,从而可以利用急冷塔除沫器对塔顶气相进行进一步的气液分离,再进一步分离出其中的液体部分,只将气体部分送至急冷后冷却器2中。
如图7所示,根据本发明的一种实施方式,在急冷塔1内,沿着由上到下的方向,本发明的第一层气液分离塔内件4和第二层气液分离塔内件5依次排布,并位于液体分布器6的上方。在本实施方式中,第一层气液分离塔内件4和第二层气液分离塔内件5均设置为升气帽7。
当然,根据本发明的构思,本发明的第一层气液分离塔内件4和第二层气液分离塔内件5还可以有其他实施方式,例如,均设置为丝网除沫器,或者沿着由上到下的方向,依次设置为升气帽和丝网除沫器。再或者,沿着由上到下的方向,依次设置为丝网除沫器和升气帽。
在本发明中,急冷塔1内的第一层气液分离塔内件4和第二层气液分离塔内件5无论采用上述哪一种实施方式,第一层气液分离塔内件4与急冷塔5塔顶风头切线的距离为200-1000mm。优选地,第一层气液分离塔内件4与急冷塔塔顶风头切线的距离为400-800mm。在本发明中,第二层气液分离塔内件5与第一层气液分离塔内件4的距离为1100-2000mm。优选地,本发明的第二层气液分离塔内件5与第一层气液分离塔内件4的距离为1300-1800mm。
将第一层气液分离塔内件4与急冷塔1的风头切线的距离设置在上述范围内,第二层气液分离塔内件5与第一层气液分离塔内件4的距离设置在上述范围,可以提升第一层气液分离塔内件4和第二层气液分离塔内件5对于气液分离的效果,确保酸性液体被留在急冷塔1内。
结合图8和图9所示,本发明的升气帽7包括塔盘72和以正交方式排布在塔盘72上的升气帽通道72,升气帽通道72上安装有气帽73。
在丙烯腈生产中,反应气体进入到急冷塔1中由下向上上升,反应气体上升至塔盘71附近,穿过塔盘71上的升气帽通道72继续上升,当反应气体上升至气帽73处时,气相绕过气帽73的帽檐继续上升,而反应气体中夹带的液体则被气帽73挡住,沿着气帽73的帽檐滴落到塔盘71上。塔盘71上还设有漏液孔74,滴落在塔盘71上的液滴沿着漏液孔74流回到急冷塔内。
结合图8和图9所示,根据本发明的一种实施方式,塔盘上的升气帽通道之间的间距为350mm,在塔盘圆周边缘均匀设置有个漏液孔,漏液孔的直径为100mm,并且漏液孔位于两个升气帽通道之间。
在本实施方式中,升气帽通道的直径为200mm,高度为200mm,气帽的直径为300mm,气帽最顶点距离气帽帽檐的垂直距离为75mm。在本实施方式中,气帽通过四块固定板固定连接在升气帽通道上。
在本发明中,急冷塔内的气体依次穿过第二层气液分离塔内件5和第一层气液分离塔内件4之后,流出塔顶,沿着塔顶出口管线进入到本发明的急冷塔除沫器3中。在本发明中,急冷塔除沫器3采用旋转离心式气液分离除沫器,利用气体和液体的密度不同,液体与气体混合后一起旋转流动时,液体受到的离心力大于气体,因此液体经离心后与气体相脱离,液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起形成液相产物,由液相产物出口管线排出后,与由急冷塔塔釜流出的塔釜液混合侯松治后续单元进行处理。分离出的气体形成气相产物进入急冷后冷却器2进行进一步冷却。至此,反应气体中夹带的99.9%液滴已被回收至急冷塔内。
以上所述仅为本发明的一个方案而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种丙烯腈装置急冷系统,包括急冷塔和与所述急冷塔相连的急冷后冷却器,其特征在于,所述急冷塔与所述急冷后冷却器之间设有急冷塔除沫器;
所述急冷塔中由上至下依次设有第一层气液分离塔内件、第二层气液分离塔内件和液体分布器。
2.根据权利要求1所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述液体分布器进料主管,与所述进料主管相连通的进料支管,与所述进料支管相连通的进料小管,以及安装在所述进料小管端部的喷嘴;
沿所述进料主管的轴向,所述进料支管相互平行地并列设置在所述进料主管相对的两侧;
沿所述进料支管的轴向,所述进料小管相互平行地并列设置在所述进料支管的一侧和/或相对的两侧。
3.根据权利要求2所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述喷嘴为空锥直角型喷嘴。
4.根据权利要求3所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述喷嘴的压降为0.2MPaG,单只流量为2.2-3.9m3/h,角度为70°-90°,材料采用S31603。
5.根据权利要求4所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述进料主管、所述进料支管和所述进料小管相互焊接连接;
所述喷嘴与所述进料小管螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述液体分布器还包括:多个平行设置的连接支承;
所述进料支管支承在所述连接支承上。
7.根据权利要求6所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述进料支管采用U型螺栓固定在所述连接支承上。
8.根据权利要求1所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述第一层气液分离塔内件和所述第二层气液分离塔内件均为升气帽。
9.根据权利要求8所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述升气帽包括塔盘和正交方式排布在所述塔盘上的升气帽通道,升气帽通道上安装有气帽。
10.根据权利要求1所述的丙烯腈装置急冷系统,其特征在于,所述急冷塔除沫器为旋转式气液分离除沫器;
所述塔顶气相经所述急冷塔除沫器分离后的气相部分送至所述急冷后冷却器,液相部分经管线与由所述急冷塔塔釜流出的富水溶液混合后送至后续单元。
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