CN208345791U - 一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油化工生产领域，具体涉及一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统。该系统包括一次倾析器、废水汽提塔、脱水塔、二次倾析器和废水汽提塔入口换热器，该系统还包括废水汽提塔顶出口换热器和分液罐，所述废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器串联设置，所述分液罐设置于废水汽提塔顶出口换热器下游。通过增加废水汽提塔入口换热器和分液罐的设计，待处理物料依次进入所述废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器的串联设置，有效改善了废水汽提塔的操作。将原流程中水汽提塔塔顶汽合理冷却，节能降耗，提高了废水气体塔入口换热器使用效率，减少其设备台数，减少下游冷却水耗用量。
Description
技术领域
本实用新型属于石油化工生产领域，具体涉及一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统。
背景技术
醋酸乙烯(VAM)是重要的有机化工原料之一，主要用途是生产聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯乳液和树脂等。我国醋酸乙烯主要用来生产聚乙烯醇，进而生产维尼纶纤维。
醋酸乙烯工业生产技术路线目前世界上主要有两种：乙炔-醋酸气相合成法(乙炔法)和乙烯-氧气-醋酸气相合成法(乙烯法)。据不完全统计，世界上采用乙烯法生产VAM的生产商占72％以上，乙烯法已成为VAM生产方法的主流。目前世界上最为先进的VAM生产工艺技术是BP的Leap Process(1998)和Celanese的Vantage Process(2001)。
BPAmoco公司开发的流化床乙烯气相法Leap工艺于2001年在英国 Hull地区采用该工艺建设了一套250 kt/a的生产装置。我国首套VAc装置是1963年由原北京有机化工厂从日本可乐丽公司引进，采用电石乙炔法。随后该技术实现了国产化，先后建设了10余套装置。1973年，上海石油化工股份有限公司从日本可乐丽公司引进了乙烯气相法装置。1974年，四川维尼纶厂从法国斯贝西姆公司引进了天然气乙炔法装置。1994年，北京东方石油化工股份有限公司(原北京有机化工厂)引进技术将乙炔法改造为乙烯气相法。目前全国VAc生产装置有14家，总产能为1160 kt/a。
乙烯法VAM装置主要工艺流程大同小异，包括VAM氧化反应和循环。
回路系统、二氧化碳脱除、醋酸乙烯分离和精制等主要单元，以及必要的相关辅助系统如废水汽提、火炬、制冷系统等。
乙烯法生产醋酸乙烯工艺中对粗醋酸乙烯进行精制的过程中需要脱醛脱水，其中对废水的处理方式如下：对粗产品一次倾析分离出来的含醛废水通常采用废水汽提塔汽提，塔釜高浓度废水去废水收集总管，塔顶汽提的含少量醛及醋酸乙烯和大量水的工艺流体(107℃)与产品脱水塔塔顶汽 (含醋酸乙烯和水)(80℃)会合后冷却到45℃，之后去二次倾析分离。在倾析器中油水分离。油相主要为产品醋酸乙烯，水相含少量有机组分去废水总管。这样的设计有如下不足：
1、正常工况时废水汽提塔顶气温度100-110℃，与水汽提塔塔顶约80℃的汽提水会合，需要耗用33℃的冷却水降温到45℃后再去二次倾析分离。但提高了混合水的温度，使冷却水耗量增大。
2、废水汽提塔的输入物料是倾析分离后的水相，温度40-55℃，进入废水汽提塔前要预热到接近塔温。通常的节能设计是用废水汽提塔釜的高浓废水与之热交换，但是为达到98℃以上的塔入口操作温度，换热量大，热端由于温度很接近，换热效率低下，该换热器现有设计为5台换热器并联操作，设备台数多。
3、现有设计物料入塔温度约为94-98℃，重沸器耗用蒸汽加热量约为 0.725MW。实际运行的物料入塔温度随着装置的运行还会降低，换热效率也会降低。为维持105-112℃的塔温，重沸器的热负荷还会不断增加。能耗越来越大。
实用新型内容
为改善废水汽提塔入口物料的预热不充分、塔顶出口物流又需要引入大量冷却水冷却，热能利用不合理，废水汽提塔入口换热器设备投资过大的状况，本实用新型提供了一种简便的新型流程，合理利用原流程中水汽提塔塔顶汽和重沸器塔釜液热能，既节省重沸器加热蒸汽，又节省了用于冷却塔顶汽耗用的冷却水，并且保证了废水进料充分换热，容易达到废水汽提塔的操作温度要求。
本实用新型提供一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统，该系统包括一次倾析器、废水汽提塔、脱水塔、二次倾析器和废水汽提塔入口换热器，该系统还包括废水汽提塔顶出口换热器和分液罐，所述废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器串联设置，所述分液罐设置于废水汽提塔顶出口换热器下游。
优选地，所述废水汽提塔顶出口换热器靠近废水汽提塔设置。
优选地，所述分液罐靠近废水汽提塔顶出口换热器设置。
优选地，所述一次倾析器出料管线依次连接废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器，然后连接至废水汽提塔上部。
优选地，所述一次倾析器与废水汽提塔入口之间设置有带调节阀的旁路管线以调节废水汽提塔入口温度。
优选地，所述废水汽提塔塔顶出料管线连接废水汽提塔顶出口换热器后连接分液罐。
优选地，所述废水汽提塔塔釜出料管线连接废水汽提塔入口换热器后连接废水池。
优选地，所述分液罐罐顶出料管线与脱水塔塔顶出料管线汇合后连接脱水塔顶换热器，然后连接二次倾析器。
优选地，所述分液罐罐底出料管线连接二次倾析器。
优选地，所述二次倾析器出料管线与一次倾析器出料管线合并后连接废水汽提塔顶出口换热器。
相对现有流程，本实用新型的系统新增废水汽提塔顶出口换热器待处理物料依次进入所述废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器的串联设置，先预热倾析器来的水相物料，有效改善了废水汽提塔的操作，最大限度地利用其热能，将原流程中汽提塔塔顶汽合理冷却，使冷侧流体下游的废水汽提塔入口换热器减少换热负荷，提高了换热效率，减少其设备台数，合理充分地利用了热能。
废水汽提塔顶汽经分液罐分离，不凝气温度为60-80℃，与脱水塔顶气混合后用冷却水冷却，与原来的100-110℃相比，降低了热负荷，还减少了下游冷却水用量，分液罐的设置防止废水汽提塔顶汽部分冷凝后管线中产生气液两相流，有利于减少振动发生。
本实用新型中，由于塔顶汽热能的充分应用，使得换热器冷侧的物料进入废水汽提塔的入口温度提高了2℃，减小了重沸器热负荷，经过模拟计算验证，节省了重沸器19％的能量。
根据模拟计算，原设计的重沸器热负荷为0.692MW，废水汽提塔入口换热器和废水汽提塔顶出口换热器并联设计时，重沸器热负荷0.61MW，串联设计时重沸器热负荷0.59MW，串联设计是优选的节能方式。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为现有技术的工艺流程图。
图2为本实用新型一种实施方式的工艺流程图。
附图标记说明
1、一次倾析器；2、废水汽提塔；3、脱水塔；4、二次倾析器；5、废水汽提塔入口换热器；6、废水汽提塔顶出口换热器；7、分液罐；8、脱水塔顶换热器。
具体实施方式
本实用新型提供一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统，如图2所示，该系统包括一次倾析器1、废水汽提塔2、脱水塔3、二次倾析器4和废水汽提塔入口换热器5，该系统还包括废水汽提塔顶出口换热器6和分液罐7，所述废水汽提塔顶出口换热器6和废水汽提塔入口换热器5串联设置，所述分液罐7设置于废水汽提塔顶出口换热器6下游。
根据本实用新型，所述废水汽提塔顶出口换热器6尽可能靠近废水汽提塔2设置。所述分液罐7尽可能靠近废水汽提塔顶出口换热器6设置。从而进一步节省能耗。本领域技术人员能够理解靠近设置的含义并根据实际情况实现该方案。
根据本实用新型，优选地，所述一次倾析器1出料管线依次连接废水汽提塔顶出口换热器6和废水汽提塔入口换热器5，然后连接至废水汽提塔 2上部。
根据本实用新型，优选地，所述一次倾析器1与废水汽提塔2入口之间设置有带调节阀的旁路管线以调节废水汽提塔2入口温度。可以更加灵活的调整进入废水汽提塔顶出口换热器6的物流量。
根据本实用新型，优选地，所述废水汽提塔2塔顶出料管线连接废水汽提塔顶出口换热器6后连接分液罐7。所述废水汽提塔2塔釜出料管线连接废水汽提塔入口换热器5后连接废水池(未示出)。
根据本实用新型，优选地，所述分液罐7罐顶出料管线与脱水塔3塔顶出料管线汇合后连接脱水塔顶换热器8，然后连接二次倾析器4。所述分液罐7罐底出料管线连接二次倾析器4。
根据本实用新型，优选地，所述二次倾析器4出料管线与一次倾析器1 出料管线合并后连接废水汽提塔顶出口换热器6。
具体实施如下：在废水汽提塔顶部气相管线出口增加出口换热器和分液罐，塔顶汽作为热侧流体，预热来自倾析器的水相物料(冷侧流体)，塔顶汽被冷凝下来的凝液，在分液罐7中分离，分液罐7底部液相45-65℃，可自流去往二次倾析器4(45-47℃)或二次倾析前的冷冻水换热器上游 (48℃-65℃)。
更具体地，来自一次倾析器1的物料依次通过废水汽提塔顶出口换热器6、废水汽提塔入口换热器5、废水汽提塔2；废水汽提塔顶汽进入废水汽提塔顶出口换热器6与来自一次倾析器1和二次倾析器4的物料换热，然后进入分液罐7；废水汽提塔釜液进入废水汽提塔入口换热器5与来自废水汽提塔顶出口换热器6的物料进行换热，然后进入废水池。进入分液罐7 的物流进行汽液分离，液相进入二次倾析器4或二次倾析前的冷冻水换热器上游，气相与脱水塔顶气混合后经脱水塔顶换热器8冷凝，进入二次倾析器4。醋酸乙烯物料中水的摩尔含量大于30％。废水汽提塔2操作温度可为95-105℃。来自一次倾析器1的物流经废水汽提塔顶出口换热器6由 40-55℃加热至70-90℃，经废水汽提塔顶入口换热器5进一步加热至 100-110℃，废水汽提塔顶汽由100-110℃冷却至50-80℃。
下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行进一步说明。
对比例1
现有技术的方案如图1所示，来自一次倾析器1的水和来自二次倾析器4的水通过废水汽提塔入口换热器5，与废水汽提塔2塔釜出来的废水进行热交换，设计了5台换热器并联，将倾析器的水从45℃加热到废水汽提塔2入口温度107℃。废水汽提塔顶蒸出的水与脱水塔汽提水管线会合后去往脱水塔顶换热器8，在脱水塔顶换热器8中被冷却水冷却后，去往二次倾析器4。
通过模拟得到废水汽提塔顶出料含60％(kg)的水，其组成和流量如下表1所示：
表1
| 分子式 | 介质组分 | 摩尔分率 | 质量分率 | 质量流量(kg/h) |
| CH<sub>3</sub>COOH | 醋酸 | 0 | 0 | 0 |
| H<sub>2</sub>O | 水 | 0.85072 | 0.59847 | 735.28 |
| CH<sub>3</sub>COOCH＝CH<sub>2</sub> | 醋酸乙烯 | 8.80E-02 | 0.29576 | 363.37 |
| CH<sub>3</sub>COOCH<sub>3</sub> | 醋酸甲酯 | 5.07E-04 | 1.47E-03 | 1.80 |
| CH<sub>3</sub>COOCH<sub>2</sub>H<sub>3</sub> | 乙酸乙酯 | 2.69E-05 | 9.26E-05 | 0.11 |
| CH<sub>2</sub>O | 甲醛 | 5.77E-02 | 9.92E-02 | 121.90 |
| C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> | 乙烯 | 4.84E-04 | 5.30E-04 | 0.65 |
| CO<sub>2</sub> | CO2 | 2.60E-03 | 4.46E-03 | 5.48 |
| N<sub>2</sub> | N2 | 3.08E-07 | 3.36E-07 | 4.13E-04 |
| O<sub>2</sub> | O2 | 8.85E-07 | 1.11E-06 | 1.36E-03 |
| AR | 氩气 | 1.20E-06 | 1.87E-06 | 2.30E-03 |
对于年产30万吨的醋酸乙烯生产装置，废水汽提塔顶汽的质量流量约为1200kg/h，其中水的流量约735kg/h，为达到下游45℃的倾析器工作温度，采用冷却水冷却。
实施例1
采用如图2所示的系统，该系统包括一次倾析器1、废水汽提塔2、脱水塔3、二次倾析器4和废水汽提塔入口换热器5，该系统还包括废水汽提塔顶出口换热器6和分液罐7，所述废水汽提塔顶出口换热器6和废水汽提塔入口换热器5串联设置，所述分液罐7设置于废水汽提塔顶出口换热器6 下游。所述废水汽提塔顶出口换热器6尽可能靠近废水汽提塔2设置。所述分液罐7尽可能靠近废水汽提塔顶出口换热器6设置。
一次倾析器1出来的水和二次倾析器4出来的水混合后，先与废水汽提塔顶出口换热器6换热，由45℃被加热至70-90℃，再经过废水汽提塔入口换热器5被废水汽提塔釜液继续加热至100-110℃后去往废水汽提塔2，废水汽提塔顶气在废水汽提塔顶出口换热器6中与来自倾析器的水相介质换热，废水汽提塔顶汽由100-110℃被冷却至约60℃。冷凝下来的水在分液罐7中自流进入二次倾析器4或废水总管，气相介质及不凝气并入脱水塔汽提水管线后，在脱水塔顶换热器8中被冷却水冷却，随后去往二次倾析器4。
这样脱水塔顶换热器8出口温度由107℃被冷却到60℃左右，温度降低44％，废水汽提塔入口换热器5热负荷可减小，操作台数降低，仅用两开一备足够，且换热效率大大提高。废水汽提塔重沸器负荷节省19％，减少了操作强度，提高了装置的经济效益。
以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种醋酸乙烯生产装置的废水汽提塔系统，其特征在于，该系统包括一次倾析器、废水汽提塔、脱水塔、二次倾析器和废水汽提塔入口换热器，该系统还包括废水汽提塔顶出口换热器和分液罐，所述废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器串联设置，所述分液罐设置于废水汽提塔顶出口换热器下游。
2.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述废水汽提塔顶出口换热器靠近废水汽提塔设置。
3.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述分液罐靠近废水汽提塔顶出口换热器设置。
4.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述一次倾析器出料管线依次连接废水汽提塔顶出口换热器和废水汽提塔入口换热器，然后连接至废水汽提塔上部。
5.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述一次倾析器与废水汽提塔入口之间设置有带调节阀的旁路管线以调节废水汽提塔入口温度。
6.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述废水汽提塔塔顶出料管线连接废水汽提塔顶出口换热器后连接分液罐。
7.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述废水汽提塔塔釜出料管线连接废水汽提塔入口换热器后连接废水池。
8.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述分液罐罐顶出料管线与脱水塔塔顶出料管线汇合后连接脱水塔顶换热器，然后连接二次倾析器。
9.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述分液罐罐底出料管线连接二次倾析器。
10.根据权利要求1所述的废水汽提塔系统，其特征在于，所述二次倾析器出料管线与一次倾析器出料管线合并后连接废水汽提塔顶出口换热器。
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