CN113121306B - 氯丁二烯提浓系统及其冷媒控制方法 - 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及其冷媒控制方法。氯丁二烯提浓系统包括提浓塔和冷凝装置，冷凝装置包括初凝器和冷媒通路，提浓塔和初凝器的气体通路连通，初凝器的冷媒进口与冷媒通路连通，冷媒通路上设有换热器，换热器上还设有传热介质进管和传热介质出管，传热介质进管上还设有第一流量控制阀，初凝器的冷媒出口连通的管路上设有第二流量控制阀。当初凝器的底部温度小于第一预设温度，开大第一流量控制阀和/或关小第二流量控制阀，防止初凝器底温过低，造成物料结冰的问题；当初凝器的底部温度大于第二预设温度时，关小第一流量控制阀和/或开大第二流量控制阀，实现对初凝器内部温度的稳定控制。

Description

氯丁二烯提浓系统及其冷媒控制方法

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及其冷媒控制方法。

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，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中初凝器由于其底部的温度控制过低，容易造成其内部物料结冰，对系统运行的稳定性带来不良影响的问题。

(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，包括提浓塔和冷凝装置，所述冷凝装置包括初凝器和冷媒通路，所述提浓塔和所述初凝器的气体通路连通，所述初凝器的冷媒进口与所述冷媒通路连通，所述冷媒通路上设有换热器，所述换热器上还设有传热介质进管和传热介质出管，所述传热介质进管上还设有第一流量控制阀，所述初凝器的冷媒出口连通的管路上设有第二流量控制阀；当所述初凝器的底部温度小于第一预设温度，所述第一流量控制阀开大和/或所述第二流量控制阀关小；当所述初凝器的底部温度大于第二预设温度，所述第一流量控制阀关小和/或所述第二流量控制阀开大。

其中，还包括第一控制装置，所述第一控制装置与所述第一流量控制阀连接。

其中，还包括第二控制装置，所述第二控制装置与所述第二流量控制阀连接。

其中，所述冷凝装置还包括分凝器，所述初凝器与所述分凝器的气体通路连接，所述初凝器的冷媒进口通过所述冷媒通路与所述分凝器的冷媒出口连通。

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，还包括气液分离器，所述初凝器和所述分凝器的出液口均与所述气液分离器的进料口连通。

本发明还提供了一种如上所述的氯丁二烯提浓系统的冷媒控制方法，包括：

第一控制装置和第二控制装置运行基于初凝器的底部温度；

若所述初凝器的底部温度小于第一预设温度，则所述第一控制装置发送开大指令至第一流量控制阀，和/或所述第二控制装置发送关小指令至第二流量控制阀；

若所述初凝器的底部温度大于第一预设温度，则所述第一控制装置发送关小指令至第一流量控制阀，和/或所述第二控制装置发送开大指令至第二流量控制阀。

(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形成混合气体，混合气体由气体进口排入提浓塔的底部，混合气体在提浓塔内进行分离，分离后得到的具有大部分未反应的MVA的混合气体，通过提浓塔的顶端的气体出口排出混合气体，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。冷媒通过冷媒通路流至换热器的底端的冷媒进口，由换热器的底端的冷媒进口进入换热器，在换热器内进行适当热交换升温后，由换热器的顶端的冷媒出口流出，通过冷媒通路进入初凝器的底部的冷媒进口，冷媒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，再由初凝器顶部的冷媒出口流出。

本发明实施例中，传热介质由传热介质进管进入换热器，在换热器内与冷媒进行热交换后，再由传热介质出管排出换热器。传热介质进管上的第一流量控制阀可调节进入换热器的传热介质的流量，当初凝器的底部温度小于第一预设温度，第一流量控制阀开大；当初凝器的底部温度大于第二预设温度，第一流量控制阀关小，控制第一流量控制阀的开度，从而控制传热介质进入换热器内的流量，实现对换热器的冷媒出口排出的冷媒温度的控制，以防止初凝器的底温过低，造成物料结冰的问题产生；同理，通过调节第二流量控制阀开度也可以对初凝器底部温度进行控制；并且，通过同时调节第一流量控制阀和第二流量控制阀也可以实现对初凝器底部温度的控制。而且，当初凝器底部出现结冰情况时，也可以通过冷媒通路上的换热器对冷媒升温，从而实现对初凝器中温度的调控，可消除或减少结冰情况，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和产品质量。

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2是本发明实施例氯丁二烯提浓系统的冷媒通路的结构示意图。

图中：

1：提浓塔；

2：冷凝装置；21：初凝器；22：分凝器；23：第二流量控制阀；

3：第一控制装置；

4：脱水装置；

5：第二控制装置；

6：气液分离器；

8：冷媒通路；81：换热器；82：传热介质进管；83：传热介质出管；84：第一流量控制阀；

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和图2所示，本发明实施例提供的氯丁二烯提浓系统，包括提浓塔1和冷凝装置2，冷凝装置2包括初凝器21和冷媒通路8，提浓塔1和初凝器21的气体通路连通，初凝器21的冷媒进口c与冷媒通路8连通，冷媒通路8上设有换热器81，换热器81上还设有传热介质进管82和传热介质出管83，传热介质进管82上还设有第一流量控制阀84，初凝器21的冷媒出口d连通的管路上设有第二流量控制阀23；当初凝器21的底部温度小于第一预设温度，第一流量控制阀84开大和/或第二流量控制阀23关小；当初凝器21的底部温度大于第二预设温度，第一流量控制阀84关小和/或第二流量控制阀23开大。

本发明实施例中，第一预设温度为初凝器21底部不出现结冰的控制温度；第二预设温度为高于第一预设温度，且此时未冷凝水分可以被后系统接受的控制温度。

本发明实施例中，传热介质由传热介质进管82进入换热器81，在换热器81内与冷媒进行热交换后，再由传热介质出管83排出换热器81。传热介质进管82上的第一流量控制阀84可调节进入换热器81的传热介质的流量，当初凝器21的底部温度小于第一预设温度，第一流量控制阀84开大，当初凝器21的底部温度大于第二预设温度，第一流量控制阀84关小，从而控制传热介质进入换热器81内的流量，实现对换热器81的冷媒出口d排出的冷媒温度的控制，以实现对初凝器21底温的控制。同理，通过调节第二流量控制阀23开度也可以对初凝器21底部温度进行控制；并且，通过同时调节第一流量控制阀84和第二流量控制阀23也可以实现对初凝器21底部温度的控制。而且，当初凝器21内部出现结冰现象时，也可通过冷媒通路8上的换热器81对冷媒升温，从而实现对初凝器21中温度的调控，可消除或减少结冰情况，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和产品质量。

本发明的初凝器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，避免初凝器21的底温控制过低，从而造成物料结冰，导致消冰频繁，既影响装置运行又容易使消冰所用CaCl₂盐水进入初凝器21内污染物料，能够有效保障产品质量，无需停车对初凝器21进行消冰处理，同时又可实现在线消冰处理，进一步提高生产效率。

本实施例中，换热器81采用立式固定列管式换热器，使用循环水作为换热器81的传热介质，传热介质走换热器81的壳程；使用-15℃冷冻盐水作为冷媒，冷媒走换热器81的管程。

本发明实施例的氯丁二烯提浓系统还包括第一控制装置3，第一控制装置3与第一流量控制阀84连接。通过控制第一流量控制阀84的开度，可调节进入换热器81的传热介质的流量，实现对换热器81的冷媒出口d排出的冷媒温度的控制，以实现对初凝器21底部温度的控制。第一控制装置3也可以通过检测初凝器21的底部温度，从而控制第一流量控制阀84的开度，可实现对初凝器21中温度的调控，来消除或减少结冰情况，能够有效保障产品质量。

本发明实施例的氯丁二烯提浓系统还包括第二控制装置5，第二控制装置5与第二流量控制阀23连接。第二控制装置5主要用于控制初凝器21的底部温度，可进一步防止由于初凝器21的底温过低产生物料结冰的问题。可通过检测初凝器21内部温度，调整第二流量控制阀23的开度，实现对初凝器21中温度的调控，来消除或减少结冰情况，能够有效保障产品质量。

本实施例中，第二控制装置5包括第二传感器和第二控制器，第二传感器设置于初凝器21的底部，起到检测初凝器21底部温度的作用，第二传感器与第二控制器连接，将检测到的初凝器21内的温度信号发送至第二控制器，第二控制器对检测结果进行分析处理，初凝器21的冷媒出口d处设有第二流量控制阀23，第二控制器与第二流量控制阀23连接，第二控制器根据分析处理结果对第二流量控制阀23发出控制指令，控制第二流量控制阀23的开度，从而控制冷媒流经初凝器21的流量，初凝器21内冷媒的输入量发生变化，会导致初凝器21底部的温度改变，以此实现对初凝器21底部的温度控制。

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形成混合气体，混合气体由气体进口a排入提浓塔1的底部，混合气体在提浓塔1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1的顶端的气体出口b排出混合气体，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。冷媒通过冷媒通路8流至换热器81的底端的冷媒进口c，由换热器81的底端的冷媒进口c进入换热器81，在换热器81内进行适当热交换升温后，由换热器81的顶端的冷媒出口d流出，通过冷媒通路8进入初凝器21的底部的冷媒进口c，冷媒由初凝器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。

其中，冷凝装置2还包括分凝器22，初凝器21与分凝器22的气体通路连接，初凝器21的冷媒进口c通过冷媒通路8与分凝器22的冷媒出口d连通。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，再由分凝器22的底部的气体出口b排出。冷媒则由分凝器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。

初凝器21和分凝器22通过冷媒通路8串联，即由传统的初凝器21和分凝器22分别独立用冷改为串联用冷，提高资源利用率，减少了冷媒的用量，起到节能降耗的目的。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，并经换热器81进一步控制流入初凝器21底部的冷媒温度，避免初凝器21底部温度过低，从而消除或减少初凝器21内部结冰的情况发生，可保证提浓系统运行稳定。

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，混合气体在进入后续换热设备时会出现盐酸腐蚀问题。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81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。本实施例中，使用分子筛干燥剂作为脱水装置4的干燥剂。

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与反应器连通。通过提浓塔1排出的混合气体经过初凝器21、分凝器22的冷凝后，初凝器21、分凝器22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，冷凝得到的物料通过出料口g进入MVA总管，与新的MVA一起进入反应器内，以此循环利用氯丁二烯生产过程中未反应的MVA，节省资源，降低生产成本。

本发明实施例还提供了如上述实施例的氯丁二烯提浓系统的冷媒控制方法，包括：

第一控制装置3和第二控制装置5运行基于初凝器21的底部温度；

若初凝器21的底部温度小于第一预设温度，则第一控制装置3发送开大指令至第一流量控制阀84，和/或第二控制装置5发送关小指令至第二流量控制阀23；

若初凝器21的底部温度大于第二预设温度，则第一控制装置发送关小指令至第一流量控制阀84，和/或第二控制装置5发送开大指令至第二流量控制阀23。

当第一控制装置3检测到初凝器21的底部温度小于第一预设温度时，即初凝器21内已经达到结冰温度，第一控制装置3控制第一流量控制阀84的开度变大，或第二控制装置5控制第二流量控制阀23的开度变小，或第一控制装置3与第二控制装置5同时对第一流量控制阀84和第二流量控制阀23进行控制调整，使经过换热器81的冷媒温度升高或进入初凝器21冷媒的流量减少，冷媒再进入冷媒通路8直接流入初凝器21内，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，同时，当出现结冰情况时，可在生产过程中对初凝器21进行在线消冰处理，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。当第一控制装置3检测到初凝器21的底部温度大于第二预设温度时，即初凝器21内部温度过高，使得未经凝结而进入脱水装置4的水分增加，影响后系统运行，此时第一控制装置3控制第一流量控制阀84的开度变小，或第二控制装置5控制第二流量控制阀23的开度变大，或二者同时调整，使经过换热器81的冷媒温度降低或进入初凝器21冷媒的流量增大，冷媒再进入冷媒通路8直接流入初凝器21内，保证初凝器21内的冷凝温度稳定。

本实施例中，第一预设温度为2℃，第二预设温度为5℃。

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 (6)

1.一种氯丁二烯提浓系统，其特征在于：包括提浓塔和冷凝装置，所述冷凝装置包括初凝器和冷媒通路，所述提浓塔和所述初凝器的气体通路连通，所述初凝器的冷媒进口与所述冷媒通路连通，所述冷媒通路上设有换热器，所述换热器上还设有传热介质进管和传热介质出管，所述传热介质进管上还设有第一流量控制阀，所述初凝器的冷媒出口连通的管路上设有第二流量控制阀；所述冷凝装置还包括分凝器，所述初凝器与所述分凝器的气体通路连接，所述初凝器的冷媒进口通过所述冷媒通路与所述分凝器的冷媒出口连通；当所述初凝器的底部温度小于第一预设温度，所述第一流量控制阀开大和/或所述第二流量控制阀关小；当所述初凝器的底部温度大于第二预设温度，所述第一流量控制阀关小和/或所述第二流量控制阀开大。

2.根据权利要求1所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：还包括第一控制装置，所述第一控制装置与所述第一流量控制阀连接。

3.根据权利要求1或2所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：还包括第二控制装置，所述第二控制装置与所述第二流量控制阀连接。

4.根据权利要求3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。

5.根据权利要求4所述的氯丁二烯提浓系统，其特征在于：还包括气液分离器，所述初凝器和所述分凝器的出液口均与所述气液分离器的进料口连通。

6.一种如权利要求1至5任意一项所述的氯丁二烯提浓系统的冷媒控制方法，其特征在于：包括：

第一控制装置和第二控制装置运行基于初凝器的底部温度；

若所述初凝器的底部温度小于第一预设温度，则所述第一控制装置发送开大指令至第一流量控制阀，和/或所述第二控制装置发送关小指令至第二流量控制阀；

若所述初凝器的底部温度大于第一预设温度，则所述第一控制装置发送关小指令至第一流量控制阀，和/或所述第二控制装置发送开大指令至第二流量控制阀。

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