CN113559540A - 一种环氧乙烷的汽提方法和汽提装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环氧乙烷的汽提方法和汽提装置。所述方法包括如下步骤：将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液进行绝热闪蒸，得到气相物流和吸收剂贫液；所述闪蒸至少在两个压力等级下进行闪蒸，例如在两个、三个、四个或更多个压力等级下进行闪蒸。通过采出高温吸收剂贫液(高温水)的闪蒸气，将得到的水蒸汽增压后送入汽提塔，降低汽提塔的能耗。
Description
技术领域
本发明属于化工节能领域，具体涉及一种环氧乙烷的汽提方法和汽提装置。
背景技术
乙烯氧化产物环氧乙烷是一种重要的有机化合物，广泛应用于洗涤、制药、印染、医疗等行业，用于制作抗冻剂、合成洗涤剂、乳化剂、塑料等，也可以用作仓库熏蒸剂，其主要用途是作为原料制备乙二醇。
乙烯氧化工艺包括氧化反应单元，和环氧乙烷吸收/汽提、二氧化碳吸收/汽提、环氧乙烷精馏等分离单元。银基催化剂催化乙烯和氧气反应生成环氧乙烷，由于催化剂的选择性限制以及安全因素的考虑，反应体系中加入氮气或甲烷作为稀释气体，含有环氧乙烷的反应产物气体经过低温水吸收其中的环氧乙烷，剩余的气体中含有没有转化的乙烯及二氧化碳等副产物，脱除部分二氧化碳后返回反应器，吸收环氧乙烷的水称作吸收富液，其中含2wt％左右的环氧乙烷，吸收富液经高温汽提，分离得到环氧乙烷粗品和高温吸收贫液，高温吸收贫液经换热降温返回吸收塔循环使用。
乙烯氧化反应过程中放出大量的热，反应热由水或导热油导出，用于生成装置运行所需的高、中压蒸汽，尽管如此，分离单元仍然需要大量的外援蒸汽提供能量，其中吸收富液汽提操作耗能最多，是乙烯氧化装置节能降耗的重点实施区域。
发明内容
本发明提供一种环氧乙烷的汽提方法，所述方法包括如下步骤：将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液进行绝热闪蒸，得到气相物流和吸收剂贫液；
所述闪蒸至少在两个压力等级下进行闪蒸，例如可以在两个、三个、四个或更多个压力等级下进行闪蒸。
根据本发明的实施方案，分别对每级闪蒸得到的气相物流进行增压，增压后直接或间接送入环氧乙烷汽提塔。优选地，若闪蒸等级为N级，N≥2，除第N级外，每级闪蒸增压后的流股与下一级闪蒸待增压的气相物流混合，一同增压；第N级得到的气相物流经增压后送入环氧乙烷汽提塔。示例性地，当N＝2时，由第一级闪蒸得到的气相物流增压后，与第二级闪蒸得到的气相物流混合，一同增压后，送入环氧乙烷汽提塔。
根据本发明的实施方案，所述吸收剂贫液直接或间接送入环氧乙烷吸收塔的上部。优选地，除第N级外，前一级闪蒸得到的吸收剂贫液作为下一级闪蒸的进料；第N级闪蒸得到的吸收剂贫液送入环氧乙烷吸收塔的上部。示例性地，当N＝2时，由第一级闪蒸得到的吸收剂贫液作为第二级闪蒸的进料，第二级闪蒸得到的吸收剂贫液送入环氧乙烷吸收塔的上部。优选地，第N级闪蒸得到的吸收剂贫液进行换热后再送入环氧乙烷吸收塔的上部。
根据本发明的实施方案，所述环氧乙烷的汽提方法包括如下步骤：
将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液在两个压力等级下进行绝热闪蒸，每次闪蒸均得到气相物流和吸收剂贫液；
闪蒸得到的气相物流增压后直接或间接送入环氧乙烷汽提塔，吸收剂贫液直接或间接送入环氧乙烷吸收塔的上部；
优选地，第一级闪蒸得到的气相物流增压后，与第二级闪蒸得到的气相物流混合，一同增压后，送入环氧乙烷汽提塔；
第一级闪蒸得到的吸收剂贫液作为第二级闪蒸的进料，第二级闪蒸得到的吸收剂贫液送入环氧乙烷吸收塔的上部。
根据本发明的实施方案，所述环氧乙烷是由乙烯催化氧化法制备，氧化反应产物中含有环氧乙烷、氮气或甲烷、未反应的乙烯、氧气等。进一步地，所述氧化反应产物经过吸收、汽提、精馏等分离步骤，分离出含乙烯的气体及环氧乙烷，含乙烯的气体返回乙烯催化氧化反应器再反应。
根据本发明的实施方案，所述的环氧乙烷汽提塔用于对吸收了反应产物中环氧乙烷的吸收剂富液进行加热汽提分离，塔顶得到环氧乙烷，塔釜采出所述高温吸收剂贫液。其中，所述高温吸收剂贫液中不含环氧乙烷。进一步地，所述塔顶得到的环氧乙烷，一部分回流至环氧乙烷汽提塔塔顶，一部分采出。
根据本发明的实施方案，所述的吸收剂为水。
根据本发明的实施方案，所述气相物流可以通过离心式压缩机、螺杆式压缩机或罗茨风机实现增压。
本发明还提供一种环氧乙烷的汽提装置，包括：环氧乙烷汽提塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元与所述环氧乙烷汽提塔的塔底连接；所述增压单元的一端与闪蒸单元的气体出口连接，另一端与环氧乙烷汽提塔连接；所述闪蒸单元的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接；
所述闪蒸单元包括至少两个闪蒸器。
优选地，所述增压单元包括至少两个压缩机。
优选地，所述闪蒸器的数量与压缩机的数量相同或不同，优选相同。
根据本发明的实施方案，所述闪蒸单元中的闪蒸器串联。具体地，除最后一级闪蒸器外，前一个闪蒸器的液体出口与下一个闪蒸器的物料入口连接；最后一级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接。
优选地，在最后一级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔上部的连接管路上，还可以设置换热器。
根据本发明的实施方案，所述增压单元中的压缩机，除最后一级压缩机外，前一级压缩机的增压物流出口与环氧乙烷汽提塔连接或与下一级压缩机的物料入口连接；最后一级压缩机的增压物流出口与环氧乙烷汽提塔连接。
根据本发明的实施方案，所述第一级闪蒸器的气体出口与最后一级压缩机的物料入口连接，第二级闪蒸器的气体出口与倒数第二级压缩机的物料入口连接，以此类推，最后一级闪蒸器的气体出口与第一级压缩机的物料入口连接。
根据本发明的实施方案，所述环氧乙烷汽提塔的塔顶设置冷凝器，冷凝器的冷凝液出口分别与外接管路和环氧乙烷汽提塔的塔顶连接。
根据本发明的实施方案，所述环氧乙烷汽提塔的塔底设置再沸器，用于为塔底提供热源。
根据本发明的实施方案，所述环氧乙烷的汽提装置包括：环氧乙烷汽提塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元包括第一级闪蒸器和第二级闪蒸器，所述增压单元包括第一级压缩机和第二级压缩机；
所述环氧乙烷汽提塔的塔底与第一级闪蒸器的物料入口连接，所述第一级闪蒸器的液体出口与第二级闪蒸器的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接；
所述第一级闪蒸器的气体出口与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的气体出口与第一级压缩机的物料入口连接，所述第一级压缩机的增压物流出口与所述环氧乙烷汽提塔连接或与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级压缩机的增压物流出口与所述环氧乙烷汽提塔连接。
本发明的有益效果：
将环氧乙烷汽提塔底采出的高温吸收剂贫液的部分或全部进行绝热闪蒸，将至少两级闪蒸后得到的气相物流增压后送入环氧乙烷汽提塔，将闪蒸后得到的吸收剂贫液经过换热后送入环氧乙烷吸收塔上部。通过采出高温吸收剂贫液(通常为高温水)的至少两级闪蒸气，将得到的蒸汽增压后送入环氧乙烷汽提塔塔釜，有助于降低环氧乙烷汽提塔的能耗。
附图说明
图1为实施例1提供的环氧乙烷汽提装置的结构示意图。
附图标记：A、汽提塔，B、再沸器，C、冷凝器，V1、闪蒸器I，V2、闪蒸器II，E1、第一级压缩机，E2、第二级压缩机，1、吸收剂富液，2、回流液，3、环氧乙烷粗品，4、高温吸收剂贫液，5、闪蒸后吸收剂贫液I，6、闪蒸蒸汽I，7、闪蒸后吸收剂贫液II，8、闪蒸蒸汽II，9、第一级压缩机入口，10、第二级压缩机入口，11、第一级压缩机出口，12、第二级压缩机增压物料入口，13、增压后闪蒸蒸汽。
具体实施方式
如前所述，环氧乙烷的汽提方法，所述方法包括如下步骤：将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液进行绝热闪蒸，得到气相物流和吸收剂贫液；所述气相物流经增压后送入环氧乙烷汽提塔，所述吸收剂贫液送入环氧乙烷吸收塔的上部；
所述闪蒸至少在两个压力等级下进行闪蒸，例如可以在两个、三个、四个或更多个压力等级下进行闪蒸。
根据本发明的实施方案，环氧乙烷汽提塔的塔顶操作温度为70-110℃，例如95-105℃，示例性为90℃，93℃，95℃，98℃，100℃，105℃，110℃。进一步地，塔顶操作压力为0.15-0.5MPa，例如0.3-0.4MPa，示例性为0.3MPa，0.31MPa，0.32MPa，0.33MPa，0.35MPa，0.37MPa，0.4MPa。
根据本发明的实施方案，环氧乙烷汽提塔的塔釜操作温度为130-150℃，例如135-145℃，示例性为130℃，133℃，135℃，138℃，140℃，145℃，150℃。进一步地，塔釜操作压力为0.3-0.5MPa，例如0.35-0.42MPa，示例性为0.34MPa，0.35MPa，0.36MPa，0.37MPa，0.40MPa，0.42MPa，0.45MPa。
根据本发明的实施方案，进入环氧乙烷汽提塔的增压后气相物流的压力为0.31-0.5MPa，例如0.35-0.42MPa，示例性为0.34MPa，0.35MPa，0.36MPa，0.37MPa，0.40MPa，0.42MPa，0.45MPa。压力大于等于塔釜操作压力。
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
如图1所示的环氧乙烷汽提装置，包括：环氧乙烷汽提塔A、闪蒸单元和增压单元；闪蒸单元包括闪蒸器I V1和闪蒸器II V2，增压单元包括第一级压缩机E1和第二级压缩机E2；
环氧乙烷汽提塔A的塔底与闪蒸器I V1的物料入口连接，闪蒸器I V1的液体出口与闪蒸器II V2的物料入口连接，闪蒸器II V2的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接；
闪蒸器I V1的气体出口与第二级压缩机E2的物料入口连接，闪蒸器II V2的气体出口与第一级压缩机E1的物料入口连接，第一级压缩机E1的增压物流出口与第二级压缩机E2的物料入口连接，第二级压缩机E2的增压物流出口与环氧乙烷汽提塔A连接。
环氧乙烷汽提塔A的塔顶设置冷凝器C，冷凝器C的冷凝液出口分别与外接管路和环氧乙烷汽提塔A的塔顶连接。
环氧乙烷汽提塔A的塔底设置再沸器B，用于为塔底提供热源。
来自环氧乙烷吸收塔釜的吸收剂富液，经过换热后升温，自中部进入环氧乙烷汽提塔A；环氧乙烷汽提塔塔顶采出的气相经冷凝器C冷凝，粗品环氧乙烷部分作为回流液2回流，部分环氧乙烷粗品3采出，去进一步处理。环氧乙烷汽提塔塔釜由再沸器B供热；塔釜采出的高温塔釜液4进闪蒸器I V1闪蒸，得到闪蒸蒸汽I 6；闪蒸蒸汽I 6进第二级压缩机E1的入口10；从闪蒸器I V1采出的吸收剂贫液5进闪蒸器II V2闪蒸，得到闪蒸蒸汽II 8，闪蒸蒸汽II 8进第一级压缩机入口9，第一级压缩机出口11和第二级压缩机增压物料入口12相连；第一级压缩后的闪蒸蒸汽II 8与闪蒸蒸汽I 6进第二级压缩机E2中加压，得到增压后闪蒸蒸汽13，送入环氧乙烷汽提塔塔釜，与再沸器B共同为塔釜供热。
实施例2
来自环氧乙烷吸收塔釜的吸收剂(吸收剂为水)富液330t/h，其中含环氧乙烷2.45wt％，经过换热后，温度提高到约105℃，自中部进入实施例1所示的环氧乙烷汽提装置中的环氧乙烷汽提塔A。环氧乙烷汽提塔塔顶操作温度98℃，操作压力0.33MPa，塔顶气相经冷凝器C冷凝，粗品环氧乙烷部分作为回流液2回流，部分环氧乙烷粗品3采出，去进一步处理。汽提塔塔釜操作温度140℃，操作压力0.37MPa，再沸器B由0.5MPa蒸汽加热控制塔温度。320t/h、140℃塔釜液为高温吸收剂贫液4，进闪蒸器V1闪蒸，得到约120℃，0.2MPa的闪蒸蒸汽13.8t/h，经第二级入口进入压缩机第二级压缩；120℃闪蒸后剩余吸收贫液进入闪蒸器V2再闪蒸，得到的102℃，0.11MPa的闪蒸蒸汽11.2t/h，经第一级压缩机入口进压缩机，经第一级增压后，压力增长到0.2MPa，自第一级压缩机出口出，再由第二级增压物流入口进入压缩机，第二级压缩机出口得到0.37MPa蒸汽，送入塔釜。
本实施例汽提方法，相较于背景技术中提及的方式，可节约水蒸汽25t/h，节约水蒸汽费用3750元/h；增加压缩机功率1742kW，电费消耗1132元/h；节约费用2618元/h。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环氧乙烷的汽提方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液进行绝热闪蒸，得到气相物流和吸收剂贫液；
所述闪蒸至少在两个压力等级下进行闪蒸，例如在两个、三个、四个或更多个压力等级下进行闪蒸。
2.根据权利要求1所述的汽提方法，其特征在于，分别对每级闪蒸得到的气相物流进行增压，增压后直接或间接送入环氧乙烷汽提塔。优选地，若闪蒸等级为N级，N≥2，除第N级外，每级闪蒸增压后的流股与下一级闪蒸待增压的气相物流混合，一同增压；第N级得到的气相物流经增压后送入环氧乙烷汽提塔。
3.根据权利要求1或2所述的汽提方法，其特征在于，除第N级外，前一级闪蒸得到的吸收剂贫液作为下一级闪蒸的进料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的汽提方法，其特征在于，所述环氧乙烷的汽提方法包括如下步骤：
将环氧乙烷汽提塔塔底采出的部分或全部高温吸收剂贫液在两个压力等级下进行绝热闪蒸，每次闪蒸均得到气相物流和吸收剂贫液；
闪蒸气相物流增压后直接或间接送入环氧乙烷汽提塔，吸收剂贫液直接或间接送入环氧乙烷吸收塔的上部；
优选地，第一级闪蒸得到的气相物流增压后，与第二级闪蒸得到的气相物流混合，一同增压后，送入环氧乙烷汽提塔；
第一级闪蒸得到的吸收剂贫液作为第二级闪蒸的进料，第二级闪蒸得到的吸收剂贫液送入环氧乙烷吸收塔的上部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的汽提方法，其特征在于，所述环氧乙烷是由乙烯催化氧化法制备，氧化反应产物中含有氮气或甲烷、环氧乙烷、未反应的乙烯、氧气等。
优选地，所述的吸收剂为水。
优选地，所述气相物流通过离心式压缩机、螺杆式压缩机或罗茨风机实现增压。
6.一种环氧乙烷的汽提装置，其特征在于，所述汽提装置包括：环氧乙烷汽提塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元与所述环氧乙烷汽提塔的塔底连接；所述增压单元的一端与闪蒸单元的气体出口连接，另一端与环氧乙烷汽提塔连接；所述闪蒸单元的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接；
所述闪蒸单元包括至少两个闪蒸器。
7.根据权利要求6所述的汽提装置，其特征在于，所述闪蒸单元中的闪蒸器串联。优选地，除最后一级闪蒸器外，前一个闪蒸器的液体出口与下一个闪蒸器的物料入口连接；最后一级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接。
优选地，在最后一级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔上部的连接管路上，还设置换热器。
8.根据权利要求6或7所述的汽提装置，其特征在于，所述增压单元中含有压缩机。
优选地，所述增压单元中的压缩机，除最后一级压缩机外，前一级压缩机的增压物流出口与环氧乙烷汽提塔连接或与下一级压缩机的物料入口连接；最后一级压缩机的增压物流出口与环氧乙烷汽提塔连接。
9.根据权利要求6-8任一项所述的汽提装置，其特征在于，所述第一级闪蒸器的气体出口与最后一级压缩机的物料入口连接，第二级闪蒸器的气体出口与倒数第二级压缩机的物料入口连接，以此类推，最后一级闪蒸器的气体出口与第一级压缩机的物料入口连接。
优选地，所述环氧乙烷汽提塔的塔顶设置冷凝器，冷凝器的冷凝液出口分别与外接管路和环氧乙烷汽提塔的塔顶连接。
优选地，所述环氧乙烷汽提塔的塔底设置再沸器，用于为塔底提供热源。
10.根据权利要求6-9任一项所述的汽提装置，其特征在于，所述环氧乙烷的汽提装置包括：环氧乙烷汽提塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元包括第一级闪蒸器和第二级闪蒸器，所述增压单元包括第一级压缩机和第二级压缩机；
所述环氧乙烷汽提塔的塔底与第一级闪蒸器的物料入口连接，所述第一级闪蒸器的液体出口与第二级闪蒸器的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的液体出口与环氧乙烷吸收塔的上部连接；
所述第一级闪蒸器的气体出口与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的气体出口与第一级压缩机的物料入口连接，所述第一级压缩机的增压物流出口同环氧乙烷汽提塔或与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级压缩机的增压物流出口与所述环氧乙烷汽提塔连接。
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