CN211120807U - 甲苯生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种甲苯生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置，由连续化催化氧化塔顶部出来的混合气体依次经过第一热交换器、第一油水分离器、第二热交换器、第二油水分离器、第三热交换器、第三油水分离器、第四热交换器、第四油水分离器、多通道热交换器、第五油水分离器、第五热交换器、蜗轮发电机组、多通道热交换器、吸附器后排出到室外大气中。本实用新型实现了全工艺的节能减排，每年产生经济效益上千万。

Description

甲苯生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置

技术领域

本实用新型属于节能环保领域，涉及甲苯连续催化氧化生产苯甲酸的热能利用技术和原料回收技术，尤其是甲苯连续催化氧化生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置。

背景技术

甲苯连续催化氧化生产苯甲酸生产工艺，在反应塔的顶部将会产生混合气体，主要是由空气氧化，夹带有大量没有消耗掉的氧气、氮气、反应产生的水蒸气以及未能转化的甲苯所组成，这部分混合气体具有很高的热值，是一个很有利用价值的能源，其中甲苯气体是生产苯甲酸产品的原料，其量可观，必须分离再利用，因此需要通过很好的能量转换工艺和分步冷凝，将热能转化为可以利用的再生能源和低成本分离出有价值的生产原料。以往甲苯非连续催化氧化生产苯甲酸工艺，由于工艺的不连续性，即使对生产过程有价值的混合气体作了一些合理化的利用，但终究不连续生产工艺，很难将这部分热能用于其他连续化工艺，使得生产成本很高，节能减排上存在很大的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置，实现全工艺的节能减排。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种甲苯生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置，包括依次连接的第一热交换器、第一油水分离器、第二热交换器、第二油水分离器、第三热交换器、第三油水分离器、第四热交换器、第四油水分离器、多通道热交换器、第五油水分离器、第五热交换器、蜗轮发电机组以及吸附器；

第一热交换器的热媒进口连接苯甲酸反应塔顶部混合气出口管线，第一热交换器的热媒出口通过管线连接第一油水分离器的混合气进口，第一热交换器的冷媒进口连接精馏再沸器冷却水汇流管线，第一热交换器的冷媒出口通过管线连接气液分离器的进口，气液分离器的出口通过管线连接压缩机，压缩机通过管线连接至锅炉；

第二热交换器的热媒出口通过管线连接第二油水分离器的混合气进口，第二热交换器的冷媒进口连接第五热交换器的热媒出口，第二热交换器的冷媒出口通过管线连接至第五热交换器的热媒进口；

第三热交换器的热媒出口通过管线连接第三油水分离器的混合气进口，第三热交换器的冷媒进口连接甲苯原料输入管线，第三热交换器的冷媒出口连接预热甲苯原料输出管线；

第四热交换器的热媒出口通过管线连接第四油水分离器的混合气进口，第四热交换器的冷媒进口连接冷却水输入管线，第四热交换器的冷媒出口连接冷却水输出管线；

第四油水分离器的混合气出口通过管线连接多通道热交换器的第一热媒进口，

多通道热交换器的第一热媒出口通过管线连接第五油水分离器的混合气进口，第五油水分离器的混合气出口通过管线连接多通道热交换器的第一冷媒进口，多通道热交换器的第一冷媒出口通过管线连接第五热交换器的冷媒进口，第五热交换器的热媒进口连接至第二热交换器的冷媒出口管线，第五热交换器的热媒出口连接至第二热交换器的冷媒进口管线，第五热交换器的冷媒出口通过管线连接至蜗轮发电机组的热源进口，蜗轮发电机组的热源出口通过管线连接至多通道热交换器的第二冷媒进口，多通道热交换器的第二冷媒出口通过管线连接吸附器的进口，吸附器出口连接混合气排放管线。

而且，各个油水分离器的甲苯出口均连接甲苯输出管线，各甲苯输出管线汇合后连接至甲苯储罐，各个油水分离器的冷凝水出口均连接冷凝水输出管线，各冷凝水输出管线汇合后连接至污水处理站。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本装置采用多个换热器交换产品混合气体的热能，在第一热交换器，通过压缩机后的水蒸气，可以替代锅炉作为精馏再沸器能源，供应后续的产品分离精馏系统；在第二热交换器，用70～80℃的热水与之换热，热交换后上升为90～100℃热水，供锅炉补水、制取用于中央空调的低温水以及后续的第五热交换器；在第三热交换器，用20～30℃的原料甲苯与之换热，实现原料甲苯的预热。在第四热交换器，用30～40℃常温水与之换热，热交换后常温水用于全厂职工的洗澡、冬季的取暖用水。

2、本装置采用了多通道热交换器联合蜗轮发电机组，利用热能发电。在多通道热交换器后连接吸附器，气体经过吸附后可以得到符合排放标准的排放气体。

附图说明

图1为本实用新型工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种甲苯连续催化氧化生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置，包括依次连接的第一热交换器1、第一油水分离器2、第二热交换器3、第二油水分离器4、第三热交换器5、第三油水分离器6、第四热交换器7、第四油水分离器8、多通道热交换器9、第五油水分离器10、第五热交换器11、蜗轮发电机组12以及吸附器13，气液分离器14及压缩机15。

第一热交换器1的热媒进口连接苯甲酸反应塔顶部混合气出口管线，第一热交换器1的热媒出口通过管线连接第一油水分离器2的混合气进口，第一热交换器1的冷媒进口连接精馏再沸器冷却水汇流管线，第一热交换器1的冷媒出口通过管线连接气液分离器14的进口，气液分离器14的出口通过管线连接压缩机15，压缩机15通过管线连接至锅炉。

第一油水分离器2的甲苯出口连接甲苯输出管线，甲苯输出管线连接甲苯储罐16，第一油水分离器2的混合气出口通过管线连接第二热交换器3的热媒进口，第一油水分离器2的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至污水处理站17。

第二热交换器3的热媒出口通过管线连接第二油水分离器4的混合气进口，第二热交换器3的冷媒进口连接冷却水输入管线，第二热交换器3的冷媒出口通过管线连接至锅炉补水等装置。

第二油水分离器4的甲苯出口连接甲苯输出管线，甲苯输出管线连接甲苯储罐16第二油水分离器4的混合气出口通过管线连接第三热交换器5的热媒进口，第二油水分离器4的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至污水处理站17。

第三热交换器5的热媒出口通过管线连接第三油水分离器6的混合气进口，第三热交换器5的冷媒进口连接甲苯原料输入管线18，第三热交换器5的冷媒出口连接预热甲苯原料输出管线。

第三油水分离器6的甲苯出口连接甲苯输出管线，甲苯输出管线连接甲苯储罐16第三油水分离器6的混合气出口通过管线连接第四热交换器7的热媒进口，第三油水分离器6的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至污水处理站17。

第四热交换器7的热媒出口通过管线连接第四油水分离器8的混合气进口，第四热交换器7的冷媒进口连接冷却水输入管线19，第四热交换器7的冷媒出口连接冷却水输出管线。

第四油水分离器8的甲苯出口连接甲苯输出管线，甲苯输出管线连接甲苯储罐16第四油水分离器8的混合气出口通过管线连接多通道热交换器9的第一热媒进口20，第四油水分离器8的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至污水处理站17。

多通道热交换器9的第一热媒出口21通过管线连接第五油水分离器10的混合气进口，第五油水分离器10的甲苯出口连接甲苯输出管线，第五油水分离器10的混合气出口通过管线连接多通道热交换器9的第一冷媒进口22，第五油水分离器10的冷凝水出口通过冷凝水输出管线连接至污水处理站17。多通道热交换器9的第一冷媒出口23通过管线连接第五热交换器11的冷媒进口，第五热交换器11的热媒进口连接至第二热交换器3的冷媒出口管线，第五热交换器11的热媒出口连接至第二热交换器3的冷媒进口管线，第五热交换器11的冷媒出口通过管线连接至蜗轮发电机组12的热源进口，蜗轮发电机组12的热源出口通过管线连接至多通道热交换器9的第二冷媒进口24，多通道热交换器9的第二冷媒出口25通过管线连接吸附器13的进口，吸附器13出口连接混合气排放管线。

本装置的使用方法为：

混合气体(A)，从第一热交换器1的热媒进口进入第一热交换器1，用热水(N)与之交换，产生过饱和水蒸气(J)，这时混合气体(A)温度降低到130℃，130℃混合气体(B)从第一热交换器1的热媒出口通过管线进入第一油水分离器2，分离出水和甲苯，第一油水分离器2的混合气出口出来的混合气体(C)从第二热交换器3的热媒进口进入第二热交换器3；从第一热交换器1热媒出口出来的过饱和水蒸气(J)气液分离器14，转变为饱和水蒸气(M)，压缩机15转化为饱和水蒸气(O)，替代企业10T锅炉，作为精馏再沸器能源，供应后续的精馏系统。

混合气体(C)进入到第二热交换器3与75℃热水(T)进行换热，转变为100℃混合气体(D)，从第二热交换器3热媒出口排出的混合气体(D)从第二油水分离器4的混合气进口进入第二油水分离器4，分离出水和甲苯，第二油水分离器4的混合气出口出来的混合气体(E)从第三热交换器5的热媒进口进入第三热交换器5；热水(T)经过热交换后，由原来的75℃上升为95℃的热水(K)，可供企业内部的锅炉补水、制取7℃低温水用于中央空调以及后续的第五热交换器11。

进入第三热交换器5的混合气体(E)与25℃的原料甲苯(L)进行热交换，转变为75℃混合气体(F)，从第三热交换器5的热媒出口排出的混合气体(F)由第三油水分离器6的混合气进口进入第三油水分离器6，分离出了水和甲苯，从第三油水分离器6的混合气出口出来的混合气体(G)，从第四热交换器7的热媒进口进入第四热交换器7；原料甲苯(L)经过热交换后升温至85℃预热甲苯(W)，利用热交换实现了对原料的预热，减少了对连续催化氧化反应器的负荷，提高了一定的稳定性。

进入第四热交换器7的混合气体(G)与37℃常温水进行热交换，转变为40℃混合气体(H)，从第四热交换器7的热媒出口排出的混合气体(H)通过第四油水分离器8的混合气进口进入第四油水分离器8，分离出水和甲苯，从第四油水分离器8出来的混合气体(I)；热交换的常温水被加热至42℃用于全厂职工的洗澡、冬季的取暖用水。

混合气体(I)从多通道热交换器9的第一热媒进口进入多通道热交换器9，温度进一步降低，变成2～3℃的混合气体(Q)，从多通道热交换器9的第一热媒出口排出进入第五油水分离器10，进一步去除混合气中的水分和甲苯，从第五油水分离器10的混合气出口获得混合气体(S)，水蒸气几乎很少。为了充分利用这部分混合气体的潜能，便于后续的发电，这部分混合气体(S)，再次从多通道热交换器9的第一冷媒进口进入多通道热交换器9进行热交换，提升混合气体的温度，达到10℃左右，也是有效利用透平发电机出来的混合气体的低温源。从多通道热交换器9的第一冷媒出口排出的被加热后的混合气体(X)，再进入第五热交换器11，充分利用第二热交换器3得来的95℃热水，使之进一步加热升温，达到70℃，而热交换后的95℃热水(K)转变为75℃的热水(T)，与重新回到第二热交换器3，实现了循环利用。此时从第五热交换器11出来的混合气体(Y)具有更高的潜能，直接去推动透平发电机，产生260kw/hr的电力(U)，排出的混合气体(V)因为节流过程，温度降至-10～-8℃，是一种很好的冷媒，从多通道热交换器9的第二冷媒进口进入多通道热交换器9，将混合气体(I)和混合气体(S)的冷却到所设计的温度。而自身被加热至24℃的混合气体(W)，从多通道热交换器9的第二冷媒出口排出后进入到吸附器13，经过吸附后得到符合排放标准的排放气体(Z)。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种甲苯生产苯甲酸热电耦合高效节能减排工艺装置，其特征在于：包括依次连接的第一热交换器、第一油水分离器、第二热交换器、第二油水分离器、第三热交换器、第三油水分离器、第四热交换器、第四油水分离器、多通道热交换器、第五油水分离器、第五热交换器、蜗轮发电机组以及吸附器；

第一热交换器的热媒进口连接苯甲酸反应塔顶部混合气出口管线，第一热交换器的热媒出口通过管线连接第一油水分离器的混合气进口，第一热交换器的冷媒进口连接精馏再沸器冷却水汇流管线，第一热交换器的冷媒出口通过管线连接气液分离器的进口，气液分离器的出口通过管线连接压缩机，压缩机通过管线连接至锅炉；

第二热交换器的热媒出口通过管线连接第二油水分离器的混合气进口，第二热交换器的冷媒进口连接第五热交换器的热媒出口，第二热交换器的冷媒出口通过管线连接至第五热交换器的热媒进口；

第三热交换器的热媒出口通过管线连接第三油水分离器的混合气进口，第三热交换器的冷媒进口连接甲苯原料输入管线，第三热交换器的冷媒出口连接预热甲苯原料输出管线；

第四热交换器的热媒出口通过管线连接第四油水分离器的混合气进口，第四热交换器的冷媒进口连接冷却水输入管线，第四热交换器的冷媒出口连接冷却水输出管线；

第四油水分离器的混合气出口通过管线连接多通道热交换器的第一热媒进口，多通道热交换器的第一热媒出口通过管线连接第五油水分离器的混合气进口，第五油水分离器的混合气出口通过管线连接多通道热交换器的第一冷媒进口，多通道热交换器的第一冷媒出口通过管线连接第五热交换器的冷媒进口，第五热交换器的热媒进口连接至第二热交换器的冷媒出口管线，第五热交换器的热媒出口连接至第二热交换器的冷媒进口管线，第五热交换器的冷媒出口通过管线连接至蜗轮发电机组的热源进口，蜗轮发电机组的热源出口通过管线连接至多通道热交换器的第二冷媒进口，多通道热交换器的第二冷媒出口通过管线连接吸附器的进口，吸附器出口连接混合气排放管线。

2.根据权利要求1所述的工艺装置，其特征在于：各个油水分离器的甲苯出口均连接甲苯输出管线，各甲苯输出管线汇合后连接至甲苯储罐，各个油水分离器的冷凝水出口均连接冷凝水输出管线，各冷凝水输出管线汇合后连接至后续的排水处理系统。

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