CN206570246U - 煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤制乙二醇化工领域，尤其涉及一种煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，该回收系统主要包括亚硝酸甲酯的前气提系统、硝酸还原系统和后气提系统；所述前气提系统设有液相预热器、前气提塔及液相出料离心泵；所述硝酸还原设液相进料预热器及硝酸还原塔；后气提设闪蒸罐、液相进料离心泵及后气提塔。该系统主要是在煤制乙二醇羰化合成系统中通过气提、闪蒸、硝酸还原相结合的方法达到有效回收亚硝酸甲酯气体的目的。本实用新型的目的在于通过物理过程及化学反应相结合的方法，来确保合成系统气相组分中一氧化氮和亚硝酸甲酯含量稳定，极大程度避免一氧化氮和亚硝酸甲酯的损失，变废为宝、减少资源浪费及水源污染。

Description

煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统

技术领域

本实用新型涉及煤制乙二醇化工领域，尤其涉及一种煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统。

背景技术

乙二醇是一种重要的化工原料，主要用作溶剂、防冻剂以及合成聚酯树脂等的原料。目前，乙二醇主要采用环氧乙烷直接水合法制备。由于环氧乙烷的制备是以乙烯为原料，大量生产主要依赖于石油资源。而我国总的能源特征为富煤、有气、少油，因此将煤高效转化为乙二醇等化工原料，减少化工原料对石油资源的依赖，有利于优化能源、资源结构，具有重要的意义。

近几年来，随着煤制乙二醇技术的逐步成熟，国内兴建了一大批煤制乙二醇企业。据可靠统计，未来几年内，我国煤制乙二醇的产能将达到500万吨以上。在煤制乙二醇生产过程中，会产生大量的稀硝酸废液。目前的处理方法为，加入计量的 NaOH 中和，然后将含有大量硝酸钠的废液直接排放，造成水资源的污染。虽然硝酸盐本身对人体没有危害，但硝酸盐摄入人体后在还原性细菌的作用下部分被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐容易与血液中的血红蛋白反应形成高铁血红蛋白，从而影响血液对氧的传输能力。因此，如何将稀硝酸废液合理利用，是煤制乙二醇过程中，关乎民生饮水安全的重要工程。

将稀硝酸还原为亚硝酸甲酯，可以进一步参与到煤制乙二醇的过程中去，不仅能变废为宝，提高经济效益，而且能有效降低含有硝酸钠废液的排放，减少对水资源的污染，同时减少煤制乙二醇工艺生产过程中的成本，减少资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的煤制乙二醇生产过程中由于大量硝酸钠的废液直接排放而造成水资源的污染的问题而提供一种变废为宝、减少资源浪费及水源污染的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了这样的技术方案：一种煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，包括前气提单元、硝酸还原单元及后气提单元，所述前气提单元包括前气提塔液相预热器、前气提塔及前气提塔釜液出料离心泵，前气提塔下端设置有气相入口；硝酸还原单元包括硝酸还原液相加热器及硝酸还原反应器，硝酸还原反应器上端设置有气相入口；后气提单元包括后气提塔液相进料泵及后气提塔；所述前气提塔液相预热器通过前气提塔的液相入口管道与前气提塔上端入口连接，前气提塔下端液相出口连接有前气提塔釜液出料离心泵，前气提塔釜液出料离心泵连接至硝酸还原液加热器上，硝酸还原液加热器连接在硝酸还原反应器的入口处，硝酸还原反应器的下端出口连接后气提塔液相进料泵，后气提塔液相进料泵连接在后气提塔上，后气提塔的塔顶气相连接至煤制乙二醇合成系统上。

所述后气提单元还包括一闪蒸罐，闪蒸罐的液相入口通过管道连接在硝酸还原反应器的液相出口处，闪蒸罐的液相出口处连接后气提塔液相进料泵，后气提塔液相进料泵连接在后气提塔上。

所述前气提塔的液相入口管道上设有温度调节阀，前气提塔的气相入口管道上设有流量调节阀。

所述硝酸还原液相加热器液相出口连接0.5MPa蒸汽管道，在该0.5MPa蒸汽管道上设有温度调节阀。

所述硝酸还原反应器气相入口管道上设有流量调节阀。

所述闪蒸罐上连接有抽真空设备，用于闪蒸罐内闪蒸的亚酯组分回收至合成系统中，抽真空设备的入口设置有压力调节阀，用于稳定闪蒸罐压力。

所述后气提塔气相入口管道上设有流量调节阀。

所述前气提塔规格为直径1～2米，高度10～25米，塔板层数10～30层，塔盘形式为泡罩式、浮阀式或者筛板式。

所述后气提塔规格为直径0.5～2米，高度6～15米，散装填料高度3～5米，填料类型为拉西环、鲍尔环、矩鞍型或者波纹填料。

一种煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的方法，该方法包括：乙二醇生产过程中的酯化反应液经管道被送入前气提塔液相预热器中，预热至60～80℃后的液体经管道通过前气提塔的上端入口进入前气提塔的塔顶进行喷淋，与前气提塔底部补入的气相在填料层进行逆向接触；接触后的液体经前气提塔釜液出料离心泵进入硝酸还原液相加热器中，经过加热后送往硝酸还原反应器塔顶，与硝酸还原反应器塔顶补入的气相进行顺流接触，50～90℃时在硝酸还原催化剂床层硝酸与甲醇和气体一氧化氮还原生成亚硝酸甲酯；生成的亚硝酸甲酯在硝酸还原反应器塔釜液相经后气提塔液相进料泵送往后气提塔，与后气提塔底部补入的气相在填料层进行逆向接触，气提后的亚硝酸甲酯通过气相出口被送回到煤制乙二醇合成系统中。

生成的亚硝酸甲酯在硝酸还原反应器塔釜液相利用压差被送往闪蒸罐，在闪蒸罐内发生闪蒸的物理过程；闪蒸罐釜液经后气提塔液相进料泵送往后气提塔。

所述煤制乙二醇酯化反应液相量为40～60吨/h，硝酸浓度为1～5wt%。

所述硝酸还原反应方程式为。

所述前气提塔预热器采用0.5MPa蒸汽预热；所述硝酸还原液相加热器采用0.5MPa蒸汽加热。

所述硝酸还原反应器内热点温度优选控制为75～90℃。

本实用新型的技术方案产生的积极效果如下：本实用新型的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统结合了物理闪蒸、物理气提、硝酸还原化学反应的一种新型新方法，将酯化反应液相中溶解的亚硝酸甲酯气体先通过气提，再将酯化反应液相组分硝酸于固定床反应器中连续进行还原化学反应，在催化剂的作用下，50～90℃将硝酸与甲醇和气体一氧化氮还原生成亚硝酸甲酯，返回合成系统，最后在酯化反应液相送出合成系统之前经闪蒸和气提，将闪蒸和气提的亚硝酸甲酯返回到煤制乙二醇合成系统中予以补充，减少亚硝酸甲酯通过溶解在酯化反应液相带出煤制乙二醇合成系统放空，有效将其回收利用，节约生产成本，提高经济效益，减少废液污染。

本实用新型的回收亚硝酸甲酯的系统经过试验投产运行，极大的解决了煤制乙二醇生产工艺中亚硝酸甲酯消耗大的问题，以日产550吨乙二醇为例，减少硝酸排放12吨/天，中和碱液量7.5吨/天，同时将硝酸进行还原为煤制乙二醇工艺中有效气体组分亚硝酸甲酯，极大程度降低羰化合成系统中补入亚硝酸甲酯的量，根据计算每年可节约成本超过1400万元。

附图说明

图1为本实用新型煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统的连接示意图。

图中标注为：1.前气提塔液相预热器；2.前气提塔；3.前气提塔釜液出料离心泵；4.硝酸还原液相加热器；5.硝酸还原反应器；6.闪蒸罐；7.后气提塔液相进料泵；8.抽真空设备；9.后气提塔；10.第一流量调节阀；11.第二流量调节阀；12.第三流量调节阀；13.第一温度调节阀；14. 第二温度调节阀；15.压力调节阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本实用新型进行进一步阐述和说明。

实施例一

煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，如图1所示，包括前气提单元、硝酸还原单元及后气提单元，所述前气提单元包括前气提塔液相预热器1、前气提塔2及前气提塔釜液出料离心泵3，所述前气提塔上端设置有气相出口；硝酸还原单元包括硝酸还原液相加热器4及硝酸还原反应器5，硝酸还原反应器上端设置有气相入口；后气提单元包括闪蒸罐6、后气提塔液相进料泵7及后气提塔9；所述前气提塔液相预热器通过前气提塔的液相入口管道与前气提塔上端入口连接，前气提塔下端设置有气相入口，前气提塔下端液相出口连接有前气提塔釜液出料离心泵，前气提塔釜液出料离心泵连接至硝酸还原液加热器上，硝酸还原液加热器连接在硝酸还原反应器的入口处，硝酸还原反应器的下端出口连接闪蒸罐的液相入口处，闪蒸罐的液相出口处连接后气提塔液相进料泵，后气提塔液相进料泵连接在后气提塔上，后气提塔的塔顶气相连接至煤制乙二醇合成系统上。

所述前气提塔的液相入口管道上设有第一温度调节阀13，通过调整蒸汽开度控制入口温度恒定。前气提塔的气相入口管道上设有第一流量调节阀10，通过调整调节阀开度控制气提气量，保证亚酯气提量的稳定，同时稳定合成反应气相组分。

所述硝酸还原液相加热器采用0.5MPa蒸汽进行液相预热，在该0.5MPa蒸汽管道上设有第二温度调节阀14，通过调整蒸汽开度控制硝酸还原塔顶温度恒定。

所述硝酸还原反应器气相出口管道上设有第二流量调节阀11。入口管道上设置流量计，第二流量调节阀与入口管道流量计采用联动调节方式，设定入口流量计范围为2000～5000Nm³/h，根据系统负荷变化进行调整，系统负荷80%以下时，流量调节范围2000～3000Nm³/h，负荷大于80%时，流量调节范围3000～5000Nm³/h。

所述闪蒸罐上连接有抽真空设备8，用于闪蒸罐内闪蒸的亚酯组分回收至合成系统中，抽真空设备的入口设置有压力调节阀15，用于稳定闪蒸罐压力。闪蒸罐压力控制尽可能低，亚酯闪蒸量更多。所述闪蒸罐压力控制范围-10～10KPa，根据乙二醇生产装置大小，通过抽真空设备8处理量控制闪蒸罐压力恒定，保证亚酯闪蒸量的稳定，同时稳定合成反应气相组分。所述闪蒸罐压力与真空设备负荷采用联动调节。

所述后气提塔气相入口管道上设有第三流量调节阀12，通过调整调节阀开度控制气提气量，保证亚酯闪蒸量的稳定，同时稳定合成反应气相组分。

所述前气提塔规格为直径1～2米，高度10～25米，塔板层数10～30层，塔盘形式为泡罩式，浮阀式或者筛板式也可以。

所述后气提塔规格为直径0.5～2米，高度6～15米，散装填料高度3～5米，填料类型为拉西环，鲍尔环、矩鞍型或者波纹填料也可以满足。

所述硝酸还原反应器采用煤制乙二醇合成系统循环气，其中的硝酸还原催化剂无需升温还原和钝化。

所述硝酸还原反应器规格为直径1～3米，高度20～30米。

所述前气提塔和后气提塔气相采用纯净一氧化碳。

实施例二

煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的方法，该方法包括：乙二醇生产过程中的酯化反应液经管道被送入前气提塔液相预热器中，预热至60～80℃后的液体经管道通过前气提塔的上端入口进入前气提塔的塔顶进行喷淋，与前气提塔底部补入的气相在填料层进行逆向接触，前气提塔顶含亚硝酸甲酯气相返回合成系统，作为补充；接触后的液体经前气提塔釜液出料离心泵进入硝酸还原液相加热器中，经过加热后送往硝酸还原反应器塔顶，与硝酸还原反应器塔顶补入的气相进行顺流接触，50～90℃时在硝酸还原催化剂床层硝酸与甲醇和气体一氧化氮还原生成亚硝酸甲酯；生成的亚硝酸甲酯在硝酸还原反应器塔釜液相利用压差被送往闪蒸罐，在闪蒸罐内发生闪蒸的物理过程；闪蒸罐釜液经后气提塔液相进料泵送往后气提塔，与后气提塔底部补入的气相在填料层进行逆向接触，气提后的亚硝酸甲酯通过气相出口被送回到煤制乙二醇合成系统中，液相返回甲醇精馏系统循环使用。

所述煤制乙二醇酯化反应液相量为40～60吨/h，硝酸浓度为1～5wt%。

所述硝酸还原反应方程式为。

所述前气提塔预热器采用0.5MPa蒸汽预热；所述硝酸还原液相加热器采用0.5MPa蒸汽加热。

所述硝酸还原反应器内热点温度优选控制为75～90℃。

利用实施例二中的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的方法进行亚硝酸甲酯回收，记录了三组生产回收过程，其中前两组是针对单独气提系统做出的数据分析，主要说明其气提效果。三组数据如下：

第一组各个阶段数据：前气提塔气量为1000Nm³/h，组分一氧化碳含量99%，亚硝酸甲酯含量为0%，酯化液相流量55吨/h，组分甲醇含量60%，前气提塔液相预热器控制温度60℃，前气提塔气相入口压力0.35MPa，塔顶气相出口压力0.15MPa，得到气相出口组分分析数据为CO含量75%，亚硝酸甲酯含量18%。经计算，前气提塔气相出口亚硝酸甲酯量为237.6Nm³/h，也就是从酯化反应液相中气提和闪蒸出来237.6Nm³/h亚硝酸甲酯气体。硝酸还原液相加热器控制塔顶温度为70℃，硝酸还原反应器入口气量为4000Nm³/h，组分一氧化碳含量40%，亚硝酸甲酯含量6%，液相硝酸含量为3%，得到出口液相分析数据硝酸含量0.5%。经计算，硝酸还原转化为亚硝酸甲酯量为489Nm³/h。后气提塔入口气量1000Nm³/h，组分一氧化碳含量99%，亚硝酸甲酯含量为0%，后气提塔气相入口压力0.35MPa，塔顶气相出口压力0.15MPa，得到气相出口组分分析数据为CO含量95%，亚硝酸甲酯含量3%。经计算，后气提塔气相出口亚硝酸甲酯量为31Nm³/h。

第二组各个阶段数据：前气提塔气量为1000Nm³/h，组分一氧化碳含量99%，亚硝酸甲酯含量为0%，酯化液相流量55吨/h，组分甲醇含量60%，前气提塔液相预热器控制温度70℃，前气提塔气相入口压力0.35MPa，塔顶气相出口压力0.15MPa，得到气相出口组分分析数据为CO含量70%，亚硝酸甲酯含量22%。经计算，前气提塔气相出口亚硝酸甲酯量为311Nm³/h，也就是从酯化反应液相中气提和闪蒸出来311Nm³/h亚硝酸甲酯气体。硝酸还原液相加热器控制塔顶温度为80℃，硝酸还原反应器入口气量为4000Nm³/h，组分一氧化碳含量40%，亚硝酸甲酯含量6%，液相硝酸含量为3%，得到出口液相分析数据硝酸含量0.3%。经计算，硝酸还原转化为亚硝酸甲酯量为528Nm³/h。后气提塔入口气量2000Nm³/h，组分一氧化碳含量99%，亚硝酸甲酯含量为0%，后气提塔气相入口压力0.35MPa，塔顶气相出口压力0.15MPa，得到气相出口组分分析数据为CO含量90%，亚硝酸甲酯含量6%。经计算，后气提塔气相出口亚硝酸甲酯量为132Nm³/h。

第三组各个阶段数据：前气提塔气量为1500Nm³/h，组分一氧化碳含量99%，亚硝酸甲酯含量为0%，酯化液相流量55吨/h，组分甲醇含量60%，前气提塔液相预热器控制温度70℃，前气提塔气相入口压力0.35MPa，塔顶气相出口压力0.15MPa，得到气相出口组分分析数据为CO含量66%，亚硝酸甲酯含量25%。经计算，前气提塔气相出口亚硝酸甲酯量为562.5Nm³/h，也就是从酯化反应液相中气提和闪蒸出来562.5Nm³/h亚硝酸甲酯气体。闪蒸罐压力控制为0KPa，气相出口流量360Nm³/h，气相分析数据，组分亚硝酸甲酯含量为75%。经计算，闪蒸罐硝酸还原液相中闪蒸出亚硝酸甲酯量为270Nm³/h。

本实用新型通过上述实施例进行说明，而非对实用新型保护范围的限制，可以理解以上关于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足实用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：该系统包括前气提单元、硝酸还原单元及后气提单元，所述前气提单元包括前气提塔液相预热器、前气提塔及前气提塔釜液出料离心泵，前气提塔下端设置有气相入口；硝酸还原单元包括硝酸还原液相加热器及硝酸还原反应器，硝酸还原反应器上端设置有气相入口；后气提单元包括后气提塔液相进料泵及后气提塔；所述前气提塔液相预热器通过前气提塔的液相入口管道与前气提塔上端入口连接，前气提塔下端液相出口连接有前气提塔釜液出料离心泵，前气提塔釜液出料离心泵连接至硝酸还原液加热器上，硝酸还原液加热器连接在硝酸还原反应器的入口处，硝酸还原反应器的下端出口连接后气提塔液相进料泵，后气提塔液相进料泵连接在后气提塔上，后气提塔的塔顶气相连接至煤制乙二醇合成系统上。

2.根据权利要求1所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述后气提单元还包括一闪蒸罐，闪蒸罐的液相入口通过管道连接在硝酸还原反应器的液相出口处，闪蒸罐的液相出口处连接后气提塔液相进料泵，后气提塔液相进料泵连接在后气提塔上。

3.根据权利要求1所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述前气提塔的液相入口管道上设有温度调节阀，前气提塔的气相入口管道上设有流量调节阀；所述硝酸还原液相加热器液相出口连接0.5MPa蒸汽管道，在该0.5MPa蒸汽管道上设有温度调节阀。

4.根据权利要求1所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述硝酸还原反应器气相入口管道上设有流量调节阀；所述后气提塔气相入口管道上设有流量调节阀。

5.根据权利要求1所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述前气提塔规格为直径1～2米，高度10～25米，塔板层数10～30层，塔盘形式为泡罩式、浮阀式或者筛板式。

6.根据权利要求1所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述后气提塔规格为直径0.5～2米，高度6～15米，散装填料高度3～5米，填料类型为拉西环、鲍尔环、矩鞍型或者波纹填料。

7.根据权利要求2所述的煤制乙二醇羰化合成系统回收亚硝酸甲酯的系统，其特征在于：所述闪蒸罐上连接有抽真空设备，用于闪蒸罐内闪蒸的亚酯组分回收至合成系统中，抽真空设备的入口设置有压力调节阀，用于稳定闪蒸罐压力。