CN206767972U - 液相法生产环氧丙烷的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种液相法生产环氧丙烷的系统，包括PO反应单元、PO分离单元、甲醇‑水分离单元、丙烯再循环单元，PO反应单元包括列管式固定床反应器，列管式固定床反应器的列管内装填钛硅分子筛作为催化剂，列管式固定床反应器进料端连接第二混合器，第二混合器连接丙烯进料管线及第一混合器，第一混合器连接甲醇储罐、H₂O₂储罐和循环甲醇储罐，列管式固定床反应器输出端连接PO分离单元，本实用新型采用的催化剂选择性高、产品质量高，双氧水转化率98％以上，环氧丙烷选择性98％以上，环氧丙烷纯度可达99.95％。

Description

液相法生产环氧丙烷的系统

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种液相法生产环氧丙烷的系统。

背景技术

环氧丙烷是丙烯的第三大衍生物，主要用于生产聚醚多元醇、1,2-丙二醇等，也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料，它的衍生产品还广泛用于建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业，是精细化工的重要原料。

环氧丙烷的生产工艺目前主要是氯醇法、共氧化法和丙烯液相环氧化法。受环保政策制约，新建环氧丙烷装置不再会使用氯醇法工艺。共氧化法受联产品和原料限制，市场份额不会太大。丙烯液相环氧化法在环保、能耗等方面具有竞争优势，而且生产的环氧丙烷产品纯度高，无联产品压力。此外2015年11月10日，商务部及海关总署发布2015年第59号公告，将《商务部海关总署2014年第90号公告》加工贸易禁止类商品目录中符合国家产业政策，不属于高耗能、高污染的产品以及具有较高技术含量的产品剔除。公告中指出，自2015年11月10日起，国家允许丙烯液相环氧化(HPPO工艺)生产出口环氧丙烷办理加工贸易出口手续，但其他工艺环氧丙烷仍按禁止类管理。可以看出，以丙烯液相环氧化工艺生产的环氧丙烷在国际和国内市场将更具市场竞争力。

目前国内外同类液相环氧化技术存在以下不足之处：

1、催化剂选择性低，寿命短，双氧水的转化率较低，环氧丙烷的纯度较低；

2、原料丙烯的消耗量较大，并且分离流程繁琐，需要大量蒸汽，成本高，不环保；

3、生产反应后的“三废”量大，对环境影响大。

实用新型内容

为了解决上述不足之处，本实用新型提供一种液相法生产环氧丙烷的系统，利用该系统生产环氧丙烷，可达到较高的环保水平，并且整体结构更加优化。

本实用新型采用如下技术方案：

一种液相法生产环氧丙烷的系统，包括PO反应单元、PO分离单元、甲醇-水分离单元、丙烯再循环单元。

PO反应单元包括列管式固定床反应器，列管式固定床反应器的列管内装填钛硅分子筛作为催化剂，列管式固定床反应器进料端连接第二混合器，第二混合器连接丙烯进料管线及第一混合器，第一混合器连接甲醇储罐、H₂O₂储罐和循环甲醇储罐，列管式固定床反应器输出端连接PO分离单元。

PO分离单元包括粗分塔，粗分塔连接丙烯分离塔，丙烯分离塔的塔底输出端连接萃取精馏塔，萃取精馏塔的塔顶输出端连接PO精制塔，PO精制塔连接PO储罐，丙烯分离塔通过气液分离器连接丙烯再循环单元。

丙烯再循环单元包括丙烯精制塔及丙烯吸收塔，丙烯精制塔进料端连接丙烯分离塔，丙烯精制塔的塔顶连接丙烯进料管线，丙烯吸收塔进料端连接粗分塔及丙烯分离塔，丙烯吸收塔出料端连接丙烯进料管线。

所述粗分塔及萃取精馏塔均连接甲醇-水分离单元，甲醇-水分离单元包括依次设置的膜分离器、甲醇提纯塔、甲醇分离塔，甲醇分离塔的塔顶连接循环甲醇储罐，塔底连接副产品分离塔。

所述副产品分离塔的塔顶连接丙二醇甲醇分离塔，塔底连接丙二醇精制塔，丙二醇精制塔的塔底连接丙二醇储罐，丙二醇甲醇分离塔连接丙二醇甲醚精制塔，丙二醇甲醚精制塔的塔底连接丙二醇甲醚储罐。

所述列管式固定床反应器包括近万根并列设置的反应管，反应管内装填催化剂，反应管外设置循环水提供反应所需热量。

利用本系统进行环氧丙烷生产的工艺过程为：

1)PO反应单元

过量甲醇、丙烯及H₂O₂的反应混合物在列管式固定床反应器的列管内进行环氧化反应，反应器为管束式，具有较高的换热能力，反应温度通过使用二次冷却水系统控制。反应后，经过粗分塔及丙烯分离塔分离，除含少量环氧丙烷和甲醇外，主要含有丙烯的轻组分进入丙烯精制塔，而含有大量环氧丙烷、甲醇和水的重组分则先通过汽提塔，利用氮气汽提溶解的氧，脱氧后送PO分离单元进一步精制。TS-1催化剂，即钛硅分子筛催化剂在使用过程中会慢慢失活，虽然提高反应温度可以进行部分失活补偿，当使用1500h后，活性会降低到临界值，需要进行再生，催化剂在100-150℃条件下通过甲醇洗涤来恢复活性。

2)PO分离单元

来自汽提塔的环氧丙烷含有甲醇、水及少量丙烯丙烷，此物流在萃取精馏塔中分离甲醇和水，含有少量甲醇的环氧丙烷从塔顶采出，甲醇、水从塔底流出，需要进一步脱出丙烯和环氧丙烷。萃取精馏塔的塔顶物流含有生产的所有环氧丙烷，通过以下步骤提纯为纯度≥99.97％(wt)的环氧丙烷产品：1)以水作为萃取溶剂，利用萃取蒸馏除去甲醇(用水萃取环氧丙烷-甲醇共沸混合物)；2)通过与肼发生掩蔽作用除去溶解的醛、通过与氢氧化钠反应去除甲酸甲酯；3)通过精馏将水、甲醇和环氧丙烷分离，得到环氧丙烷产品。上述三个步骤在PO精制塔内同时完成。

3)氢化/甲醇-水分离单元

来自粗分塔和萃取精馏塔的甲醇、水和反应副产物首先通过氢化作用去除过氧化物，再经过甲醇提纯塔、甲醇分离塔后回收甲醇，回收甲醇通过离子交换树脂脱出痕量的胺(催化剂毒物)，甲醇分离塔塔底的水和反应副产物进副产品分离塔进一步回收副产物。

4)丙烯再循环单元

来自PO反应单元的轻组分在丙烯精制塔内脱出环氧丙烷和甲醇后，再通过丙烯吸收塔脱出丙烷返回反应单元回收利用。

本实用新型的优点及有益效果为：

(1)本实用新型采用的催化剂选择性高、产品质量高，双氧水转化率98％以上，环氧丙烷选择性98％以上，环氧丙烷纯度可达99.95％。

(2)本实用新型采用的催化剂单程寿命2000小时以上，使用寿命2年，单位催化剂处理的原料量是国内同类技术的1.2-1.5倍。

(3)本实用新型的原料丙烯消耗量比其它工艺少，分离流程简化，蒸汽需求量低，比氯醇法工艺节能20％左右(对于落后产能，节能效果可达40％左右)，比乙苯共氧化法节能60％左右，综合成本低。

(4)本实用新型“三废”排放量小且易处理，每吨产品较传统工艺减排40吨废水和废渣，克服了传统工艺设备腐蚀严重的缺点，对环境影响小。

(5)本实用新型采用自主开发的并联多管固定床反应器工艺，操作灵活，安全性更好。

(6)本实用新型所需基础设施配套条件要求较低，建设和运行管理相对容易。

附图说明

图1为本实用新型的设备流程图；

图2为利用本实用新型生产环氧丙烷的工艺流程图。

其中，1-第一混合器，2-第二混合器，3-列管式固定床反应器，4-粗分塔，5-丙烯分离塔，6-气液分离器，7-丙烯精制塔，8-丙烯吸收塔，9-膜分离器，10-甲醇提纯塔，11-甲醇分离塔，12-副产品分离塔，13-丙二醇精制塔，14-丙二醇甲醇分离塔，15-丙二醇甲醚精制塔，16-萃取精馏塔，17-PO精制塔。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种液相法生产环氧丙烷的系统，包括PO反应单元、PO分离单元、甲醇-水分离单元、丙烯再循环单元。

PO反应单元包括列管式固定床反应器3，列管式固定床反应器3的列管内装填钛硅分子筛作为催化剂，列管式固定床反应器3进料端连接第二混合器2，第二混合器2连接丙烯进料管线及第一混合器1，丙烯进料管线连接丙烯储罐及循环丙烯。第一混合器1连接甲醇储罐、H₂O₂储罐和循环甲醇储罐，列管式固定床反应器3输出端连接PO分离单元。

PO分离单元包括粗分塔4，粗分塔4的塔顶通过两级气液分离器及冷凝器连接丙烯分离塔5，粗分塔4的塔底输出循环甲醇，循环甲醇进入甲醇-水分离单元。丙烯分离塔5的塔底输出端输出环氧丙烷及甲醇，进入萃取精馏塔16，萃取精馏塔16的塔顶输出端连接PO精制塔17，PO精制塔17连接PO储罐，萃取精馏塔16的塔底输出循环甲醇，循环甲醇进入甲醇-水分离单元。

丙烯分离塔5的塔顶输出丙烯，通过气液分离器6进入丙烯再循环单元。丙烯再循环单元包括丙烯精制塔7及丙烯吸收塔8，丙烯精制塔7进料端连接丙烯分离塔5，丙烯精制塔7的塔顶连接丙烯进料管线，丙烯吸收塔8进料端连接粗分塔4及丙烯分离塔5，接收粗分塔4及丙烯分离塔5分离出的氧气，丙烯吸收塔8出料端连接丙烯进料管线。

所述甲醇-水分离单元包括依次设置的膜分离器9、甲醇提纯塔10、甲醇分离塔11，甲醇分离塔11的塔顶连接循环甲醇储罐，将分离后的甲醇送至甲醇储罐，甲醇分离塔11的塔底连接副产品分离塔12。

所述副产品分离塔12的塔顶连接丙二醇甲醇分离塔14，塔底连接丙二醇精制塔13，丙二醇精制塔13的塔底连接丙二醇储罐，丙二醇甲醇分离塔14连接丙二醇甲醚精制塔15，丙二醇甲醚精制塔15的塔底连接丙二醇甲醚储罐。

所述列管式固定床反应器3包括近万根并列设置的反应管，反应管内装填催化剂，反应管外设置循环水提供反应所需热量。

利用本实用新型进行环氧丙烷的生产，克服了传统氯醇法设备腐蚀严重，废液废渣多等劣势，也不存在共氧化法的联产物多的不足。其技术路线简单，基本没有副产物，对环境影响小，是国际公认的环境友好生产技术。从世界环氧丙烷生产发展趋势来看，在经济、环境、节能以及未来的发展等方面将发挥重要作用。

另外，利用本实用新型生产环氧丙烷，每家项目合作企业可新增就业人数50人，平均每年增加就业人数150-200人。

Claims (4)

1.一种液相法生产环氧丙烷的系统，其特征是，包括PO反应单元、PO分离单元、甲醇-水分离单元、丙烯再循环单元，PO反应单元包括列管式固定床反应器，列管式固定床反应器的列管内装填钛硅分子筛作为催化剂，列管式固定床反应器进料端连接第二混合器，第二混合器连接丙烯进料管线及第一混合器，第一混合器连接甲醇储罐、H₂O₂储罐和循环甲醇储罐，列管式固定床反应器输出端连接PO分离单元，PO分离单元包括粗分塔，粗分塔连接丙烯分离塔，丙烯分离塔的塔底输出端连接萃取精馏塔，萃取精馏塔的塔顶输出端连接PO精制塔，PO精制塔连接PO储罐，丙烯分离塔通过气液分离器连接丙烯再循环单元，丙烯再循环单元包括丙烯精制塔及丙烯吸收塔，丙烯精制塔进料端连接丙烯分离塔，丙烯精制塔的塔顶连接丙烯进料管线，丙烯吸收塔进料端连接粗分塔及丙烯分离塔，丙烯吸收塔出料端连接丙烯进料管线。

2.根据权利要求1所述的液相法生产环氧丙烷的系统，其特征是，所述粗分塔及萃取精馏塔均连接甲醇-水分离单元，甲醇-水分离单元包括依次设置的膜分离器、甲醇提纯塔、甲醇分离塔，甲醇分离塔的塔顶连接循环甲醇储罐，塔底连接副产品分离塔。

3.根据权利要求2所述的液相法生产环氧丙烷的系统，其特征是，所述副产品分离塔的塔顶连接丙二醇甲醇分离塔，塔底连接丙二醇精制塔，丙二醇精制塔的塔底连接丙二醇储罐，丙二醇甲醇分离塔连接丙二醇甲醚精制塔，丙二醇甲醚精制塔的塔底连接丙二醇甲醚储罐。

4.根据权利要求1、2或3所述的液相法生产环氧丙烷的系统，其特征是，所述列管式固定床反应器包括多根并列设置的反应管，反应管内装填催化剂，反应管外设置循环水。