CN113413626A - 一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，涉及化工设备技术领域，包括罐体、进液管、塔盘、水合器、电机、传动部件、转筒和加热管，进液管固连在罐体一侧，若干个塔盘沿罐体轴线方向间隔固连在罐体内，若干个水合器间隔固连在最高位的塔盘顶端面，两个电机间隔固连在罐体外侧底部，传动部件转动连接在电机的输出端，转筒转动连接在传动部件上，转筒伸入罐体内，转筒上间隔固连有若干个桨叶，加热管插入在转筒内，本发明具有既能防止丙烯酸聚合又能提高产品收率的优点。

Description

一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔。

背景技术

近年来，随着高吸水性树脂新材料、洗涤助剂等日用化工用品销量的增长刺激了丙烯酸产品的市场需求，激发了厂家扩大生产规模的热情，促进了丙烯酸工业生产方法及工艺的更新发展。丙烯酸的生产方法经历了氰乙醇法、雷普（REPPE）法（羰基合成法）、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法，前面4种工艺因技术和经济原因已经逐步被淘汰。20世纪80年代后新建和扩建的丙烯酸装置均采用丙烯氧化法。丙烯氧化法原料（丙烯、空气和水蒸气）来源充足，其核心是催化剂组分的选择与工艺的优化组合。丙烯氧化生产丙烯酸主要有一步法和两步法，由于两步法技术上可靠、产品收率高、产品质量稳定、经济效益高而成为目前主要的丙烯酸生产方法。

现在两步法丙烯氧化生产丙烯酸主要是用两个反器进行生产，先在一个反应器里生成丙烯醛及少量丙烯酸，再到第二个反应器里将丙烯醛氧化生产丙烯酸。现在的问题是由第二反应器进入精馏阶段时，急冷吸收塔塔顶气通常进尾气处理系统进行处理，不再参与反应，这些气也含有未反应尽的丙烯醛及丙烯酸蒸气，影响整个装置5%至8%左右的收率。

因此，针对以上不足，需要提供一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔。

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解决现有的急冷吸收塔产品收率较低的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，包括罐体、进液管、塔盘、水合器、电机、传动部件、转筒和加热管，进液管固连在罐体一侧，若干个塔盘沿罐体轴线方向间隔固连在罐体内，若干个水合器间隔固连在最高位的塔盘顶端面，两个电机间隔固连在罐体外侧底部，传动部件转动连接在电机的输出端，转筒转动连接在传动部件上，转筒伸入罐体内，转筒上间隔固连有若干个桨叶，加热管插入在转筒内。

作为对本发明的进一步说明，优选地，罐体顶部固连有排气管，罐体底部固连有排料管，排气管与排料管均与罐体相通；罐体底部一侧固连有回流管，罐体底部另一侧固连有阻聚剂线，回流管和阻聚剂线均与罐体相通。

作为对本发明的进一步说明，优选地，塔盘为半圆盘状结构，塔盘圆弧面固连在罐体内部上，相邻塔盘的平面端朝向相反，塔盘上间隔开设有若干个气孔，气孔贯穿塔盘，相邻塔盘之间的气孔轴线不重合。

作为对本发明的进一步说明，优选地，塔盘平面端固连有挡液杆，挡液杆两端固连在罐体内壁上，挡液杆高度高于塔盘顶端面高度。

作为对本发明的进一步说明，优选地，水合器包括套筒、支杆和嵌管，嵌管固连在顶部塔盘的气孔上，若干个支杆呈环状间隔固连在嵌管四周，支杆长度小于嵌管长度，套筒固连在支杆顶部，套筒覆盖嵌管。

作为对本发明的进一步说明，优选地，进液管高度高于塔盘的最高高度，进液管伸入罐体一端固连有喷头。

作为对本发明的进一步说明，优选地，罐体外壁面固连有门字形的支架，电机固连在支架上，支架下方的罐体上固连有管状的固定套，转筒转动连接在固定套内。

作为对本发明的进一步说明，优选地，传动部件为直齿圆柱齿轮啮合的传动件，其中一个齿轮与电机输出端相连，另一个齿轮与转筒固连。

作为对本发明的进一步说明，优选地，转筒为空心管状，转筒伸出罐体外的一端及转筒内均设有限位轴承，加热管嵌入限位轴承内，加热管与转筒之间的空腔为容腔，容腔内填充有润滑油脂。

作为对本发明的进一步说明，优选地，罐体内壁上固连有管状的限位座，限位座内插接有抵位轴承，转筒伸入罐体的一端抵接在抵位轴承内圈中。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：（连接关系）

本发明通过在急冷吸收塔内加装水合器和带有加热管的转筒，既能吸收气化的丙烯酸，又能将中间产物分离出来，使流出急冷吸收塔内的液体丙烯酸含量更高，便于后期进一步提纯丙烯酸。

附图说明

图1是本发明的总装效果图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的截面图；

图4是本发明的侧视图；

图5是本发明的水合器安装位置图；

图6是本发明的水合器结构图；

图7是本发明的加热管安装位置图；

图8是图7中A的放大图。

图中：1、罐体；11、排气管；12、排料管；13、回流管；14、阻聚剂线；15、未反应气线；16、支架；17、固定套；18、限位座；2、进液管；21、喷头；3、塔盘；31、气孔；32、挡液杆；4、水合器；41、套筒；42、支杆；43、嵌管；44、气隙；5、电机；6、传动部件；7、转筒；71、桨叶；72、限位轴承；73、容腔；74、抵位轴承；8、加热管。

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。

一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，结合图1、图3和图7，包括罐体1、进液管2、塔盘3、水合器4、电机5、传动部件6、转筒7和加热管8，进液管2固连在罐体1一侧，若干个塔盘3沿罐体1轴线方向间隔固连在罐体1内，若干个水合器4间隔固连在最高位的塔盘3顶端面，两个电机5间隔固连在罐体1外侧底部，传动部件6转动连接在电机5的输出端，转筒7转动连接在传动部件6上，转筒7伸入罐体1内，加热管8插入在转筒7内。

结合图2、图3，罐体1为立式柱状罐，罐体1顶部固连有排气管11，用于将水、醋酸和甲苯的共沸气体导出罐体1外。罐体1底部固连有排料管12，用于将成品液体反应物导出罐体1外。排气管11与排料管12均与罐体1相通。罐体1底部一侧固连有回流管13，回流管13一端与进液管2相通，回流管13上连接有泵体和冷却器，用于罐体1内液体的内循环。罐体1底部另一侧固连有阻聚剂线14，阻聚剂线14内通有阻聚剂，优选铜盐、吩噻嗪、对苯二酚、苯加醚和氧气的混合物。回流管13和阻聚剂线14均与罐体1相通。罐体1顶部固连有未反应气线15，未反应气线15内通有新鲜除盐水。罐体1外壁面固连有门字形的支架16，电机5固连在支架16上，支架16下方的罐体1上固连有管状的固定套17，转筒7转动连接在固定套17内。

结合图3、图4，进液管2高度高于塔盘3的最高高度，进液管2伸入罐体1一端固连有喷头21，进液管2伸出罐体1外通过三通阀门分别与回流管13和喷淋冷凝器相连，用于向罐体1内注入液体反应物。塔盘3为半圆盘状结构，塔盘3圆弧面固连在罐体1内部上，相邻塔盘3的平面端朝向相反，塔盘3上间隔开设有若干个气孔31，气孔31贯穿塔盘3，相邻塔盘3之间的气孔31轴线不重合。塔盘3平面端固连有挡液杆32，挡液杆32两端固连在罐体1内壁上，挡液杆32高度高于塔盘3顶端面高度。

结合图5、图6，水合器4包括套筒41、支杆42和嵌管43，嵌管43固连在顶部塔盘3的气孔31上，若干个支杆42呈环状间隔固连在嵌管43四周，支杆42长度小于嵌管43长度，套筒41固连在支杆42顶部，套筒41覆盖嵌管43，以使支杆42与套筒41的空腔之间形成气隙44。

结合图7、图8，传动部件6为直齿圆柱齿轮啮合的传动件，其中一个齿轮与电机5输出端相连，另一个齿轮与转筒7固连。转筒7为空心管状，转筒7外壁上间隔固连有若干个桨叶71，转筒7伸出罐体1外的一端及转筒7内均设有限位轴承72，加热管8选用红外线加热管，加热管8嵌入限位轴承72内，加热管8与转筒7之间的空腔为容腔73，容腔73内填充有润滑油脂。罐体1内壁上固连有管状的限位座18，限位座18内插接有抵位轴承74，转筒7伸入罐体1的一端抵接在抵位轴承74的内圈中。

结合图3-图8，当初阶段的反应完成后，产生了所需的丙烯酸，以及醋酸等中间产物，此时混合液通过中水冷却到150～180℃时分别通过回流管13和进液管2进入罐体1内。当回流管13向罐体1内注入液体反应物时，电机5驱动转筒7转动，此时向加热管8通电使罐体1底部温度维持在98℃左右，随后打开阻聚剂线14上的阀门向罐体1内注入阻聚剂，防止丙烯酸聚合。此后，由进液管2和喷头21喷入的液体流经塔盘3，除带有水合器4的第一层的塔盘3是需要通过挡液板32流向下一层塔盘3外，其余流经塔盘3上的液体则直接通过气孔31流向下一层塔盘3，直至流到罐体1底部。

待罐体1内不再有丙烯酸气体产生后，通过未反应气线15内注入甲苯，使甲苯与罐体1底部的液体进行共沸作用，此时在加热管8的稳定供热以及转筒7的搅拌下，液体反应物内的醋酸、水和甲苯在减压蒸馏的环境下蒸发成气体通过气孔31以及塔盘3与罐体1之间的空间流向罐体1顶部，此时排气管11上的泵体开启，将罐体1内的气体抽走，以使罐体1内液体中丙烯酸含量增加，提高丙烯酸的收率。

待罐体1内不再产生气体后，关闭未反应气线15使甲苯不再注入罐体1内，调节加热管8的温度，使罐体1底部温度达到120～140℃，此时将过量的水和甲苯蒸发成气体通过排气管11排出罐体1外。最后待气体不再产生后，再调节加热管8的温度，使罐体1底部温度达到150～180℃，只将丙烯酸气化成气体由排气管11排出罐体1外进行收集。

在整个气体回收过程中，回流管13和进液管2以及转筒7持续工作，使得液体反应物既在转筒7的搅拌下反应，又在以喷头21和塔盘3的分散作用下反应，使反应物之间接触面积增大，提高反应效率，使气体更快析出，此外仅在顶部设置水合器4，既能使液体向下流动通畅，又能使气体向上流动通畅，避免罐体1内气压局部过大影响安全性。而且还可在析出气体初期，含有过量甲苯的气体还可通过水合器4的气隙44进入液体内，通过热交换将进液管2喷出的液体内的醋酸带出蒸发，还能起到初步提纯的作用，此外将过量的甲苯气体进行二次利用，提高甲苯的使用率。通过上述装置和方法，可将现有的丙烯酸液化和脱醋酸工时缩短3-4h，而且同时对500kg的物料进行反应，本发明最终抽离液化的丙烯酸相比现有的多出12kg，明显提高了丙烯酸的收率，而且纯度均接近99%，此外电能消耗还缩减了约15%，大批量生产时产生的经济效益更高。

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 (10)

1.一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，包括罐体（1）、进液管（2），进液管（2）固连在罐体（1）一侧，其特征在于：还包括塔盘（3）、水合器（4）、电机（5）、传动部件（6）、转筒（7）和加热管（8），若干个塔盘（3）沿罐体（1）轴线方向间隔固连在罐体（1）内，若干个水合器（4）间隔固连在最高位的塔盘（3）顶端面，两个电机（5）间隔固连在罐体（1）外侧底部，传动部件（6）转动连接在电机（5）的输出端，转筒（7）转动连接在传动部件（6）上，转筒（7）伸入罐体（1）内，转筒（7）上间隔固连有若干个桨叶（71），加热管（8）插入在转筒（7）内。

2.根据权利要求1所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：罐体（1）顶部固连有排气管（11），罐体（1）底部固连有排料管（12），排气管（11）与排料管（12）均与罐体（1）相通；罐体（1）底部一侧固连有回流管（13），罐体（1）底部另一侧固连有阻聚剂线（14），回流管（13）和阻聚剂线（14）均与罐体（1）相通。

3.根据权利要求1所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：塔盘（3）为半圆盘状结构，塔盘（3）圆弧面固连在罐体（1）内部上，相邻塔盘（3）的平面端朝向相反，塔盘（3）上间隔开设有若干个气孔（31），气孔（31）贯穿塔盘（3），相邻塔盘（3）之间的气孔（31）轴线不重合。

4.根据权利要求3所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：塔盘（3）平面端固连有挡液杆（32），挡液杆（32）两端固连在罐体（1）内壁上，挡液杆（32）高度高于塔盘（3）顶端面高度。

5.根据权利要求4所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：水合器（4）包括套筒（41）、支杆（42）和嵌管（43），嵌管（43）固连在顶部塔盘（3）的气孔（31）上，若干个支杆（42）呈环状间隔固连在嵌管（43）四周，支杆（42）长度小于嵌管（43）长度，套筒（41）固连在支杆（42）顶部，套筒（41）覆盖嵌管（43）。

6.根据权利要求5所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：进液管（2）高度高于塔盘（3）的最高高度，进液管（2）伸入罐体（1）一端固连有喷头（21）。

7.根据权利要求1所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：罐体（1）外壁面固连有门字形的支架（16），电机（5）固连在支架（16）上，支架（16）下方的罐体（1）上固连有管状的固定套（17），转筒（7）转动连接在固定套（17）内。

8.根据权利要求7所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：传动部件（6）为直齿圆柱齿轮啮合的传动件，其中一个齿轮与电机（5）输出端相连，另一个齿轮与转筒（7）固连。

9.根据权利要求8所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：转筒（7）为空心管状，转筒（7）伸出罐体（1）外的一端及转筒（7）内均设有限位轴承（72），加热管（8）嵌入限位轴承（72）内，加热管（8）与转筒（7）之间的空腔为容腔（73），容腔（73）内填充有润滑油脂。

10.根据权利要求9所述的一种塔顶气再循环制丙烯酸的急冷吸收塔，其特征在于：罐体（1）内壁上固连有管状的限位座（18），限位座（18）内插接有抵位轴承（74），转筒（7）伸入罐体（1）的一端抵接在抵位轴承（74）内圈中。

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