CN113121305B - 氯丁二烯提浓系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提浓技术领域，尤其涉及氯丁二烯提浓系统，包括反应提浓装置和冷凝装置，冷凝装置包括初凝器和分凝器，反应提浓装置、初凝器和分凝器的气体通路依次连通，初凝器的冷媒进口与分凝器的冷媒出口连通。本发明采用初凝器与分凝器的冷媒通路串联代替独立用冷，解决了初凝器采用冷冻盐水作为冷媒独立用冷时，由于冷冻盐水与系统换热物流温差较大，容易结冰的问题，避免频繁消冰，保证高效稳定生产，减少冷媒用量，起到节能降耗的目的。还可防止初凝器内部结冰，无需对初凝器进行消冰处理，保证提浓系统运行的稳定性，进一步提高生产效率，当初凝器内部出现结冰情况时，实现在线消冰，避免原消冰工艺中引入CaCl₂盐水污染物料体系的问题。

Description

氯丁二烯提浓系统

技术领域

本发明涉及提浓技术领域，尤其涉及氯丁二烯提浓系统。

背景技术

氯丁二烯是生产氯丁橡胶的专用单体，常用的生产氯丁二烯所采用的工艺是乙炔法，主要包括了电石生成乙炔、乙烯基乙炔(MVA)合成和氯丁二烯合成等工序。在其生产过程中，氯丁二烯合成塔中出来的反应气通过提浓塔分离大部分未反应的MVA，从提浓塔的塔顶出来的MVA气体经初凝器、分凝器和全凝器冷凝后，进入MVA气液分离器分离酸水后循环使用，而提浓塔的塔底得到粗氯丁二烯，经过精馏塔精馏得到精氯丁二烯。

在冷凝过程中所使用的冷媒是冷冻盐水，由于初凝器中冷冻盐水与系统换热物流温差较大，物料侧容易结冰，影响换热效率，造成换热效率低、冷冻盐水流量大、能耗较高的问题；同时造成在实际生产过程中初凝器底部需进行频繁消冰，大大降低了实际生产的效率，既影响装置运行又会导致消冰时所用CaCl₂盐水进入物料体系；此外，MVA气体从初凝器进入后续分凝器、甚至全凝器过程中，未去除干净的水分容易与氯化氢气体形成盐酸严重腐蚀后续的换热器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有技术的氯丁二烯提浓系统内部易结冰、冷媒用量大、能耗较高，传统消冰方法引入CaCl₂盐水污染物料体系，对系统运行的稳定性和生产效率造成不良影响的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氯丁二烯提浓系统，包括反应提浓装置和冷凝装置，所述冷凝装置包括初凝器和分凝器，所述反应提浓装置、所述初凝器和所述分凝器的气体通路依次连通，所述初凝器的冷媒进口与所述分凝器的冷媒出口连通。

其中，所述初凝器的冷媒进口与所述分凝器的冷媒出口连通的管路上设有换热器。

其中，所述冷凝装置还包括全凝器，所述初凝器、所述分凝器和所述全凝器的气体通路依次连通。

其中，所述全凝器为多个，多个所述全凝器的气体通路依次连通。

其中，多个所述全凝器的冷媒通路依次连通，且所述全凝器内冷媒流向与气体流向的方向相反，或多个所述全凝器的冷媒通路相互独立。

其中，所述初凝器的气体出口与所述分凝器的气体进口连通的管路上设有脱水装置。

其中，还包括控制装置，所述控制装置与所述初凝器连接。

其中，所述控制装置包括传感器和控制器，所述传感器设置于所述初凝器中，所述传感器与所述控制器连接，以将检测到的所述初凝器内的温度信号发送至控制器，所述初凝器的冷媒出口处设有阀体，所述控制器与所述阀体连接，以根据所述温度信号控制所述冷媒出口的流量。

其中，所述反应提浓装置包括反应器和提浓塔，所述反应器的气体出口与所述提浓塔的气体进口连通，所述提浓塔的气体出口与所述初凝器的气体进口连通。

其中，还包括气液分离器，所述初凝器、所述分凝器和所述全凝器的出液口均与所述气液分离器的进料口连通，所述气液分离器的出料口与所述反应器连通。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明实施例的氯丁二烯提浓系统，用于氯丁二烯在生产过程中的提浓工艺。氯化氢气体与MVA进入反应提浓装置，反应后通过反应提浓装置的顶端的气体出口排出大部分未反应的混合气体，未反应的混合气体通过初凝器的顶端的气体进口进入初凝器，在初凝器中进行初步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由初凝器的底部的气体出口排出，由分凝器的顶端的气体进口进入分凝器，在分凝器中进行进一步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由分凝器的底部的气体出口排出。冷媒由分凝器的底部的冷媒进口进入分凝器，与分凝器内的混合气体进行热交换后，再由分凝器的顶部的冷媒出口流出进入初凝器的底部的冷媒进口，由初凝器的冷媒进口进入初凝器内，与初凝器内的混合气体进行热交换后，再由初凝器的顶部的冷媒出口流出。

本发明实施例的初凝器与分凝器的冷媒通路串联，代替传统的初凝器和分凝器分别独立用冷，解决了换热过程中采用的冷冻盐水作为冷媒时，由于初凝器中冷冻盐水与系统换热物流温差较大，容易结冰，影响换热效率，造成换热效率低、冷冻盐水流量大、能耗较高的问题，减少了冷媒的用量，提高资源利用率，起到节能降耗的目的。同时，冷媒在分凝器中与混合气体热交换后，相比于传统的初凝器独立用冷，冷媒温度有一定程度的升高，冷媒流入初凝器底部后，由于冷媒已经升温，不会造成初凝器的底部温度过低，能够避免初凝器内部结冰的情况发生，无需对初凝器进行消冰处理，可有效保证提浓系统运行的稳定性，能够进一步提高生产效率。进一步的，当初凝器内部出现结冰情况时，可以通过提高进入初凝器冷媒的温度，实现在线消冰，避免产生原消冰操作中引入CaCl₂盐水污染物料体系的问题。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例氯丁二烯提浓系统的结构示意图。

图中：

1：反应提浓装置；11：反应器；12：提浓塔；

2：冷凝装置；21：初凝器；22：分凝器；23：全凝器；211：阀体；231：第一全凝器；232：第二全凝器；

3：换热器；

4：脱水装置；

5：控制装置；

6：气液分离器；

a：气体进口；b：气体出口；c：冷媒进口；d：冷媒出口；e：出液口；f：进料口；g：出料口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本发明实施例提供的氯丁二烯提浓系统，包括反应提浓装置1和冷凝装置2，冷凝装置2包括初凝器21和分凝器22，反应提浓装置1、初凝器21和分凝器22的气体通路依次连通，初凝器21的冷媒进口c与分凝器22的冷媒出口d连通。

本发明实施例的氯丁二烯提浓系统，用于氯丁二烯在生产过程中的提浓工艺。氯化氢气体与MVA进入反应提浓装置1，反应后通过反应提浓装置1的顶端的气体出口b排出大部分未反应的混合气体，未反应的混合气体通过初凝器21的顶端的气体进口a进入初凝器21，在初凝器21中进行初步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由初凝器21的底部的气体出口b排出，由分凝器22的顶端的气体进口a进入分凝器22，在分凝器22中进行进一步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由分凝器22的底部的气体出口b排出。冷媒由分凝器22的底部的冷媒进口c进入分凝器22，与分凝器22内的混合气体进行热交换后，再由分凝器22的顶部的冷媒出口d流出进入初凝器21的底部的冷媒进口c，由初凝器21的冷媒进口c进入初凝器21内，与初凝器21内的混合气体进行热交换后，再由初凝器21的顶部的冷媒出口d流出。

本发明实施例的初凝器21与分凝器22的冷媒通路串联，代替传统的初凝器21和分凝器22分别独立用冷，解决了换热过程中采用的冷冻盐水作为冷媒时，由于初凝器21中冷冻盐水与系统换热物流温差较大，容易结冰，影响换热效率，造成换热效率低、冷冻盐水流量大、能耗较高的问题，减少了冷媒的用量，提高资源利用率，起到节能降耗的目的。同时，冷媒在分凝器22中与混合气体热交换后，相比于传统的初凝器21独立用冷，冷媒温度有一定程度的升高，冷媒流入初凝器21底部后，由于冷媒已经升温，不会造成初凝器21的底部温度过低，能够避免初凝器21内部结冰的情况发生，无需对初凝器21进行消冰处理，可有效保证提浓系统运行的稳定性，能够进一步提高生产效率。进一步的，当初凝器21内部出现结冰情况时，可以通过提高进入初凝器21冷媒的温度，实现在线消冰，避免产生原消冰操作中引入CaCl₂盐水污染物料体系的问题。

本实施例中，进入初凝器21和分凝器22的冷媒通路中的冷媒为-15℃冷冻盐水。

其中，初凝器21的冷媒进口c与分凝器22的冷媒出口d连通的管路上设有换热器3。冷媒由分凝器22的顶部的冷媒出口d流入换热器3，冷媒在换热器3内进行热交换必要的升温后，流入初凝器21的底部的冷媒进口c，以此对进入初凝器21的冷媒加热，实现对初凝器21内温度的控制，使初凝器21既能够实现对混合气体中的MVA和大部分水分的冷凝，又不至于结冰，可保证系统运行稳定，所以能够进一步提高生产效率，并且当初凝器21内部出现结冰情况时，可以通过换热器3提高进入初凝器21冷媒的温度，实现在线消冰，避免了原消冰工艺中引入CaCl₂盐水污染物料体系的问题，有效保障产品质量。

其中，冷凝装置2还包括全凝器23，初凝器21、分凝器22和全凝器23的气体通路依次连通。氯化氢气体与MVA进入反应提浓装置1，反应后通过反应提浓装置1的顶端的气体出口b排出大部分未反应的混合气体，未反应的混合气体通过初凝器21的顶端的气体进口a进入初凝器21，在初凝器21中进行初步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由初凝器21的底部的气体出口b排出，由分凝器22的顶端的气体进口a进入分凝器22，在分凝器22中进行进一步冷凝液化，而后未冷凝的混合气体再由分凝器22的底部的气体出口b排出进入全凝器23，由全凝器23的顶端的气体进口a进入全凝器23，在全凝器23中进行进一步冷凝液化后由全凝器23的底部的气体出口b排出。

其中，全凝器23为多个，多个全凝器23的气体通路依次连通。分凝器22后设置多个全凝器23，根据不同的工艺加工需要，全凝器23的设置数量可变化，以满足氯丁二烯提浓的最终浓度要求。分凝器22的底部的气体出口b与第一个全凝器23的顶端的气体进口a连通，第一个全凝器23的底部的气体出口b与第二个全凝器23的顶端的气体进口a连通，以此类推，直至将所有全凝器23的气体通路串联。

其中，多个全凝器23的冷媒通路依次连通，且全凝器23内冷媒流向与气体流向的方向相反，或多个所述全凝器的冷媒通路相互独立。全凝器23中冷媒流向与气体流向相反，以本实施例说明，按照气体流向依次设置第一全凝器231和第二全凝器232，冷媒由第二全凝器232的底部的冷媒进口c进入第二全凝器232，冷媒与第二全凝器232内的混合气体进行热交换后，再由第二全凝器232的顶部的冷媒出口d流出并进入第一全凝器231的底部的冷媒进口c，并由第一全凝器231的冷媒进口c进入第一全凝器231内，与第一全凝器231内的混合气体进行热交换后，再由第一全凝器231的顶部的冷媒出口d流出。

本实施例中，全凝器23还可采用独立用冷，即每个全凝器23的冷媒通路独立设置，互不连通或并联设置，也可与初凝器21和/或分凝器22进行串联用冷。全凝器23与初凝器21和/或分凝器22串联用冷时，全凝器23的冷媒出口d与初凝器21的冷媒进口c连通，或全凝器23的冷媒出口d与分凝器22的冷媒进口c连通，或全凝器23、分凝器22和初凝器21的冷媒通路依次连通。

本发明实施例中，第一全凝器231和第二全凝器232的冷媒通路为串联形式，即由传统的第一全凝器231和第二全凝器232分别独立用冷改为串联用冷，可进一步降低冷媒的用量，提高资源利用率，起到节能降耗的目的。

本实施例中，进入全凝器23的冷媒通路中的冷媒为-30℃冷冻盐水。

其中，初凝器21的气体出口b与分凝器22的气体进口a连通的管路上设有脱水装置4。由于初凝器21无法将混合气体内水分去除干净，未去除干净的水分容易与氯化氢气体形成盐酸严重腐蚀后续的换热器。在初凝器21与分凝器22之间的气体通路上增设脱水装置4，用于去除进入分凝器22的混合气体中的水分，可以解决后续换热器盐酸腐蚀问题，保证氯丁二烯生产操作以及产品稳定性，还可以降低安全风险。

其中，本发明实施例的氯丁二烯提浓系统还包括控制装置5，控制装置5与初凝器21连接。控制装置主要用于控制初凝器21内的温度，以防止初凝器21的底温过低，造成物料结冰的问题产生。可通过检测初凝器21内部温度从而控制初凝器21中冷媒的进量，或者控制进入初凝器21时冷媒的温度，均可实现对初凝器21中温度的调控，能够有效保障产品质量。

其中，控制装置5包括传感器和控制器，传感器设置于初凝器21中，传感器与控制器连接，以将检测到的初凝器21内的温度信号发送至控制器，初凝器21的冷媒出口d处设有阀体211，控制器与阀体211连接，以根据温度信号控制冷媒出口d的流量。本实施例中，控制装置5的传感器安装在初凝器21的内部，起到检测初凝器21内部温度的作用，并将检测结果发送至控制装置5的控制器，控制器5对检测结果进行分析处理，初凝器21顶部的冷媒出口d处安装管路，冷媒通过管路排出初凝器21，在管路上设置阀体211，控制器根据分析处理结果对阀体211发出控制指令，控制阀体211开关的大小，从而控制冷媒流出初凝器21时的流量，初凝器21内冷媒的输入量发生变化，会直接导致初凝器21内部的温度改变，同时结合换热器3的操作实现对初凝器21内部的温度控制。

其中，反应提浓装置1包括反应器11和提浓塔12，反应器11的气体出口b与提浓塔12的气体进口a连通，提浓塔12的气体出口b与初凝器21的气体进口a连通。反应器11的底部具有气体进口a，顶部具有气体出口b，氯化氢气体与MVA通过气体进口a进入反应器11，在催化剂作用下合成氯丁二烯，并生成氯丁二烯二聚体等副产物，并由气体出口b排出混合气体(MVA、氯丁二烯、二氯化物、水、少量氯化氢)进入提浓塔12的底部的气体进口a，混合气体在提浓塔12内进行分离，分离后得到的具有大部分未反应的MVA的混合气体通过提浓塔12的顶部的气体出口b排出至初凝器21内，得到粗氯丁二烯留在提浓塔12的塔底，经过精馏塔精馏得到精氯丁二烯。

其中，本发明实施例的氯丁二烯提浓系统还包括气液分离器6，初凝器21、分凝器22和全凝器23的出液口e均与气液分离器6的进料口f连通，气液分离器6的出料口g与反应器11连通。通过提浓塔12排出的混合气体经过初凝器21、分凝器22和全凝器23的冷凝后，初凝器21、分凝器22和全凝器23内的气液混合物料通过其底端的出液口e进入气液分离器6的进料口f，由此进入气液分离器6进行分离，冷凝得到的MVA物料以供其他设备循环使用，MVA通过出料口g进入MVA总管，与新的MVA一起进入反应器11内，以此对氯丁二烯生产过程中未反应的MVA的循环利用，节省资源，降低生产成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种氯丁二烯提浓系统，其特征在于：包括反应提浓装置和冷凝装置，所述冷凝装置包括初凝器和分凝器，所述反应提浓装置、所述初凝器和所述分凝器的气体通路依次连通，所述初凝器的冷媒进口与所述分凝器的冷媒出口连通；所述初凝器的冷媒进口与所述分凝器的冷媒出口连通的管路上设有换热器。

2.根据权利要求1所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：所述冷凝装置还包括全凝器，所述初凝器、所述分凝器和所述全凝器的气体通路依次连通。

3.根据权利要求2所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：所述全凝器为多个，多个所述全凝器的气体通路依次连通。

4.根据权利要求3所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：多个所述全凝器的冷媒通路依次连通，且所述全凝器内冷媒流向与气体流向的方向相反，或多个所述全凝器的冷媒通路相互独立。

5.根据权利要求2所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：所述初凝器的气体出口与所述分凝器的气体进口连通的管路上设有脱水装置。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置与所述初凝器连接。

7.根据权利要求6所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：所述控制装置包括传感器和控制器，所述传感器设置于所述初凝器中，所述传感器与所述控制器连接，以将检测到的所述初凝器内的温度信号发送至控制器，所述初凝器的冷媒出口处设有阀体，所述控制器与所述阀体连接，以根据所述温度信号控制所述冷媒出口的流量。

8.根据权利要求2至5任意一项所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：所述反应提浓装置包括反应器和提浓塔，所述反应器的气体出口与所述提浓塔的气体进口连通，所述提浓塔的气体出口与所述初凝器的气体进口连通。

9.根据权利要求8所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：还包括气液分离器，所述初凝器、所述分凝器和所述全凝器的出液口均与所述气液分离器的进料口连通，所述气液分离器的出料口与所述反应器连通。

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