CN211885463U - 一种锦纶6聚合工艺中部分冷凝器的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锦纶6聚合工艺中部分冷凝器的冷却系统，通过控制高沸点冷却介质循环流量间接调节部分冷凝器中物料的冷凝量，实现对填料塔和部分冷凝器回流比的调节，确保填料塔和部分冷凝器的分离效果。具体是在锦纶6聚合装置上用高沸点流体做为锦纶6聚合部分冷凝器的冷却介质，避免了低流量时冷却介质的汽化问题，实现对部分冷凝器中物料冷凝量的有效控制。高沸点流体是指流体沸点高于部分冷凝器中被冷凝物质工作温度并大于100℃的液态流体。本实用新型所采用的系统能够有效降低物料和能量消耗，提高生产的稳定性，使生产企业更有竞争力。

Description

一种锦纶6聚合工艺中部分冷凝器的冷却系统

技术领域

本实用新型属于锦纶6(尼龙)切片的生产工艺技术领域，具体涉及一种采用高沸点流体做为锦纶6聚合工艺中部分冷凝器冷却介质的冷却系统。

背景技术

在传统锦纶6聚合装置中普遍使用的冷却介质是循环水，但是在某些被冷却物料温度较高的场合，例如裂解器、反应器顶部的部分冷凝器的冷却介质就不适合使用循环水。在这些使用场合，需要通过调节冷却介质的流量来控制部分冷凝器中物料的冷凝量，实现对填料塔和部分冷凝器回流比的调节，由于被冷却物料温度较高(大于100℃，超过水的常压沸点)，当采用循环水为冷却介质时，为了保证循环水不汽化，有两种方法。一种方法是循环水流量不能低于回水温度等于100℃时的流量，这就意味着循环水最低流量受到限制，无法实现通过调节循环水流量的方式控制部分冷凝器中物料的冷凝量；另一种方法是增加循环水压力，使循环水压力沸点高于被冷却物料温度，可以确保循环水不汽化，但是这会提高循环水系统的设计压力，尤其是当被冷却物料温度在200℃以上时，循环水系统的设计压力提高很大，需额外增加设备投资。

也就是说，传统锦纶6聚合工艺中采用70℃左右的循环热水做为部分冷凝器的冷却介质。锦纶6聚合工艺中部分冷凝器中被冷凝的物料温度较高，通常在100℃以上，当系统冷凝量需要降低时，由于部分冷凝器的换热面积已经固定，只能通过减少循环热水流量的方式实现。但循环热水回水温度会随热水流量的降低而升高，当冷凝量降低到一定值时，热水回水温度会达到工作压力下沸点，热水会在部分冷凝器中汽化，影响部分冷凝器操作状态的稳定。因此循环热水的最低流量会受到限制，无法实现通过调节循环热水流量的方式准确控制部分冷凝器中物料的冷凝量。在传统锦纶6聚合工艺中采用70℃左右的循环热水做为部分冷凝器的冷却介质的情况下，为避免上述提到的循环水在低流量下汽化的问题，需要增加循环水的工作压力，使循环水压力沸点高于被冷却物料温度，这样又带来循环水系统设计压力提高，设备投资加大的问题。

在传统锦纶6聚合工艺中，裂解反应器、前聚合反应器及后聚合反应器顶部分别设置有部分冷凝器，当采用循环热水做为部分冷凝器冷却介质时，热水循环系统有两种设置方式，一种设置方式是所有部分冷凝器共用一套热水循环冷却系统，另一种设置方式是为不同位置的部分冷凝器分别设置一套独立的热水循环冷却系统，这两种设置方式都有各自的问题。由于不同位置部分冷凝器的工作温度、工作压力及需要的冷凝量不同，当共用一套热水循环冷却系统时，循环热水只能控制一个工作温度和工作压力，无法实现根据不同部分冷凝器各自的工艺要求分别设置循环热水的工作温度和工作压力，进一步影响对部分冷凝器冷凝量 (回流比)的准确控制，最终会提高聚合装置的能量及物料消耗并影响工艺稳定性；当对不同的部分冷凝器分别设置一套独立的热水循环冷却系统时，虽然可以在一定程度上解决循环热水系统工作温度和工作压力与部分冷凝器工作温度和工作压力的匹配问题，但仍无法从根本上解决上文提到的循环热水流量过低容易汽化的问题，同时与共用一套冷却循环系统相比还存在系统复杂、设备投资大以及日常操作维护工作量相对较大的问题。因此，亟需一种新的技术方案以解决上述的技术问题。

实用新型内容

本实用新型公开一种采用高沸点流体做为锦纶6聚合部分冷凝器冷却介质的冷却系统，用以实现通过调节冷却介质的流量间接控制部分冷凝器中物料的冷凝量，实现对填料塔和部分冷凝器回流比进行调节的目的。该系统应用在锦纶 6聚合装置的裂解反应器、前聚合反应器、后聚合反应器等顶部部分冷凝器的冷却系统。这些反应器的顶部操作温度较高，从这些反应器顶部蒸发出来的蒸气中含有大量的己内酰胺单体，需要在部分冷凝器中对物料进行部分冷凝回流来实现蒸汽中己内酰胺分离，减少排除部分冷凝器的蒸汽中己内酰胺单体的含量。既要达到最佳的分离效果，又要避免因为冷凝量过大而额外消耗能量，就需要对回流比(冷凝量)进行准确控制。

本实用新型对传统锦纶6聚合装置的部分冷凝器的冷却系统进行改进，采用高沸点流体做为冷却介质，合理设计工艺流程，用以实现通过调节冷却介质的流量来控制部分冷凝器中物料的冷凝量的目的。实用新型其中高沸点流体介质是指其常压沸点高于被冷却介质工作温度并大于100℃的液体流体，通常可选用如下液体，包括但不限于导热油、联苯-联苯醚混合物、乙二醇等。由于高温冷却介质的沸点高于部分冷凝器中被冷却物料的温度，高温冷却介质始终在低于其沸点以下的温度工作，即使在很低流量下也不会有汽化发生，可以实现通过调节冷却介质的流量来准确控制部分冷凝器中物料的冷凝量。

上文所述的冷却系统中，优选的，在裂解反应器、前聚合反应器、后聚合反应器的顶部蒸汽出口和部分冷凝器之间还设置填料塔；其连接方式为：裂解反应器、前聚合反应器或后聚合反应器的顶部蒸汽出口与填料塔底部蒸汽入口相连，填料塔顶部蒸汽出口与部分冷凝器蒸汽入口相连。在部分冷凝器上游还可以增设填料塔，有利于对裂解反应器、前聚合反应器、后聚合反应器的顶部出口输出的蒸汽物料实现更好的分离效果。

上文所述的冷却系统中，优选的，所述的高沸点冷却介质是在一个封闭循环系统中使用，所述封闭循环系统包括与上文所述的裂解反应器、前聚合反应器或后聚合反应器顶部连接的部分冷凝器，以及循环泵、冷却器、冷凝器和膨胀罐；其中，所述的部分冷凝器、循环泵和冷却器通过管路连接形成循环系统，所述循环泵为高沸点冷却介质循环提供动力；在所述部分冷凝器的高沸点冷却介质出口端和入口端分别以三通管件连接一条支线管道，所述支线管道上设置有冷凝器；

在所述部分冷凝器的高沸点冷却介质入口端的管路上设置有流量仪表和流量调节阀，以控制高沸点冷却介质进入部分冷凝器的流量。

所述膨胀罐设置于系统最高点，并通过管道与循环泵的高沸点冷却介质入口的近端管路相连通；

在所述冷凝器的高沸点冷却介质入口端的管路上设置有压差调节阀门，以控制高沸点冷却介质循环压差；

所述的循环泵、部分冷凝器和冷却器的连接方式不进行限定，可以是循环泵、冷却器和部分冷凝器顺次连接构成循环管路；也可以是循环泵、部分冷凝器和冷却器顺次连接构成循环管路。

上文所述的冷却系统中，优选的，所述的高沸点冷却介质在封闭系统中循环使用，该高沸点冷却介质循环流量可以控制。具体通过在循环泵出口设置流量仪表及流量调节阀，通过调节流量调节阀开度实现对高沸点冷却介质循环流量的控制。

上文所述的冷却系统中，所述的冷却器为水冷却器；具体而言，所述的高沸点冷却介质循环温度有两种控制方式：

(1)所述冷却器还设置有调节阀，通过调节阀开度控制冷却器的供冷量，从而实现对高沸点冷却介质循环温度的控制。

(2)在所述冷却器的高沸点冷却介质入口端和出口端附近分别设置三通而形成支线管道，并设置调节阀，从而通过控制调节阀的开度，调节进入冷却器的高沸点冷却介质流量，对其进行温度控制。

上文所述的冷却系统中，冷凝器还连接有收集罐，冷凝器的冷凝物料出口与收集罐入口相连通；所述冷凝器用以对从部分冷凝器顶部出口输出的气体提供冷量，经过冷凝器冷却后的产物由收集罐收集。

优选的，上文所述的冷却系统中还包括排放管路，所述排放管路通过三通管件与循环泵的高沸点冷却介质的入口端管道相连接。

上文所述的冷却系统中，优选的，所述的冷凝器的高沸点冷却介质入口侧管路上还设置有压差调节阀门。

上文所述的冷却系统中，优选的，还包括在封闭系统的循环管路上设置若干温度仪表，通常，温度仪表设置在冷却器或冷凝器的高沸点冷却介质出口端附近的管路上；其中设置在冷却器高沸点冷却介质出口端附近的温度仪表与冷却水的调节阀配合实现对高沸点冷却介质循环温度的控制。

上文所述的冷却系统中，当系统中所述的部分冷凝器为2个以上时，各个部分冷凝器之间通过管道以并联形式连接，且与支线管道上的冷凝器形成并联式连接，从而由多个部分冷凝器、循环泵、冷却器、冷凝器和膨胀罐构成一个封闭式循环系统。更为优选的情况下，每个部分冷凝器的高沸点冷却介质入口端的管路上分别设置有流量仪表和流量调节阀，以控制高沸点冷却介质进入每个部分冷凝器的流量。

本实用新型的另一方面，公开了锦纶6聚合生产的工艺中，对于裂解反应器、前聚合反应器和/或后聚合反应器顶部设置的部分冷凝器，其冷却系统的工艺流程如下：

由部分冷凝器、循环泵、冷却器、冷凝器和膨胀罐所构成的封闭式循环的管道中，采用高沸点流体作为冷却介质，所述高沸点冷却介质在冷却器中降温，并由循环泵为管道内的高沸点冷却介质循环提供动力，高沸点冷却介质的在循环泵的动力驱动下，流经不同的分支管路分配流量后返回循环泵完成循环；所述的各个分支管路为由一个或多个部分冷凝器和冷凝器所形成的并联式结构；

当需要调节高沸点冷却介质进入各部分冷凝器的流量时，通过控制设置于各部分冷凝器前端的流量调节阀的开度便可实现。

当需要对封闭系统中高沸点冷却介质的供回循环的压差进行调节时，通过控制压差调节阀门的开度，对封闭系统中循环使用的高沸点冷却介质进行压差调节便可实现。

当需要更换或排出封闭循环系统中使用的高沸点冷却介质时，通过开启排放管路上设置的手动放净阀，即可对封闭系统中循环使用的高沸点冷却介质进行回收。

有益效果

1.本实用新型采用高沸点流体做为锦纶6聚合部分冷凝器的冷却介质，确保冷却介质在部分冷凝器中不汽化，可通过调节冷却介质的流量来控制部分冷凝器中物料的冷凝量，避免部分冷凝器中物料的过度冷凝，有利于减少能量消耗。

2.通过控制高沸点冷却介质循环流量间接调节部分冷凝器中物料的冷凝量，实现对填料塔和部分冷凝器回流比的调节，确保填料塔和部分冷凝器的分离效果。

3.本实用新型采用高沸点流体做为锦纶6聚合部分冷凝器的冷却介质，确保冷却介质在部分冷凝器中不汽化，可降低部分冷凝器设计压力，有利于减少设备投资。

4.在锦纶6聚合工艺中，当裂解反应器、前聚合反应器及后聚合反应器顶部分别设置部分冷凝器时，所有部分冷凝器可以共用一套高沸点冷却介质封闭循环冷却系统，且各个部分冷凝器分别通过各自的流量调节阀进行控制，可以灵活的满足不同冷量需求。与对不同的部分冷凝器分别设置一套独立的循环冷却系统相比，所有部分冷凝器共用一套循环冷却系统可减少设备数量及简化流程，有利于减少设备投资，同时日常操作维护投入的人力和费用也相对减少。

5.本实用新型采用的高沸点冷却介质是在一个封闭系统中循环使用，该高沸点冷却介质循环温度的控制，通过在冷却器上设置冷却水调节阀实现，且冷却水调节阀的设置方式灵活多变，易于实施。

附图说明

图1：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6聚合装置单台反应器顶部(有填料塔)；

图2：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6 聚合装置单台反应器顶部(有填料塔)；

图3：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6 聚合装置单台反应器顶部(无填料塔)；

图4：多套部分冷凝器共用一套高沸点冷却介质封闭循环冷却系统的流程示意图；

图5：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6 聚合装置单台反应器顶部(有填料塔)；

图6：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6 聚合装置单台反应器顶部(有填料塔)；

图7：一种采用高沸点流体做为部分冷凝器冷却介质的流程示意图；用于锦纶6 聚合装置单台反应器顶部(无填料塔)；

图8：多套部分冷凝器共用一套高沸点冷却介质封闭循环冷却系统的流程示意图；其中，1.部分冷凝器；1-1.流量仪表及FC流量调节阀；2.循环泵；2-1.排放管路；3.冷却器；3-1.TC调节阀；4.膨胀罐；5.TI温度仪表；6.反应器；7.填料塔； 8.冷凝器；8-1.收集罐；8-2.压差调节阀门。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

本实用新型下述实施例中所使用的高沸点冷却介质可以为导热油、联苯- 联苯醚混合物或乙二醇等。

实施例1

用于锦纶6聚合装置单台反应器6顶部部分冷凝器(图1～3、图5～7)。

循环泵2出口经管道与部分冷凝器1高沸点冷却介质入口相连，部分冷凝器1高沸点冷却介质出口经管道与冷却器3相连，高沸点冷却介质在冷却器3 中被冷却水冷却，冷却器3出口经管道与循环泵2的高沸点冷却介质入口相连，形成高沸点冷却介质的封闭循环；在循环泵2高沸点冷却介质出口与部分冷凝器 1高沸点冷却介质入口之间的管道上设置流量仪表及流量调节阀1-1，在循环泵2 高沸点冷却介质出口与流量调节阀1-1之间的管道上设置三通管件以连接支线管道，所述支线管道的另一端通过三通管件与部分冷凝器1高沸点冷却介质出口与冷却器3之间的管道连通；所述支线管道上设置有冷凝器8；所述膨胀罐4设置于系统最高点并通过管道在靠近循环泵2高沸点冷却介质入口附近的位置与循环泵2的高沸点冷却介质入口管道相连，通过膨胀罐4内高沸点冷却介质液位的变化补偿因温度变化引起的封闭循环系统内高沸点冷却介质的体积变化。

所述的高沸点冷却介质在封闭系统中循环使用，该高沸点冷却介质循环流量可以控制。具体通过在循环泵2出口设置流量仪表及流量调节阀1-1，通过调节流量调节阀1-1开度实现对高沸点冷却介质循环流量的控制。

上文所述的冷却系统中，冷却器3的安装位置可根据实施现场的空间位置条件适当选择，例如：(1)所述冷却器3安装位置既可以安装在循环泵2入口侧，即冷却器3高沸点冷却介质出口端通过管路与循环泵2高沸点冷却介质入口端相连(图1～4)；(2)也可以安装在循环泵2高沸点冷却介质出口侧，冷却器3高沸点冷却介质入口端通过管路与循环泵2的高沸点冷却介质出口端相连 (图5～8)。

上文所述的冷却系统中，所述的冷却器3为水冷却器；具体而言，所述的高沸点冷却介质循环温度有两种控制方式：

(1)所述冷却器3还设置有TC调节阀3-1，通过TC调节阀3-1开度控制冷却器3的供冷量，从而实现对高沸点冷却介质循环温度的控制(图1、图3、图5、图7)。

(2)在所述冷却器3的高沸点冷却介质入口端和出口端附近分别设置三通而形成支线管道，并设置TC调节阀3-1，从而通过控制TC调节阀3-1的开度，调节进入冷却器3的高沸点冷却介质流量，对其进行温度控制(图2、图4、图 6、图8)。

还包括排放管路2-1，所述排放管路2-1通过三通管件与循环泵的高沸点冷却介质的入口端管道相连接，且所述排放管路2-1设置手动放净阀，用以回收封闭系统中循环使用的高沸点冷却介质。

上文所述的冷却系统中，冷凝器8的高沸点冷却介质入口侧管路上还设置有压差调节阀门8-2，通过控制压差调节阀门8-2的开度，控制高沸点冷却介质供回循环压差的稳定。

上文所述的冷却系统中，冷凝器8还连接有收集罐8-2，冷凝器8的冷凝物料出口与收集罐8-2入口相连通；所述冷凝器8用以对从部分冷凝器1顶部出口输出的气体提供冷量，经过冷凝器冷却后的产物由收集罐8-2收集。

实施例2

用于锦纶6聚合装置裂解反应器6、前聚合反应器6及后聚合反应器6顶部分别设置部分冷凝器(图4、图8)。

在锦纶6聚合工艺中，当裂解反应器6、前聚合反应器6及后聚合反应器 6顶部分别设置部分冷凝器1时，所有部分冷凝器1可以共用一套高沸点冷却介质封闭循环冷却系统。具体为：循环泵2、冷却器3、膨胀罐4及冷却介质的温度控制与实施例1相同，但为了实现每一个部分冷凝器1的冷凝量均可控制，需要为每一个冷却回路单独设置流量调节，具体涉及如下：

各个部分冷凝器1高沸点冷却介质入口分别设置管道与上文所述的冷却系统中的循环泵2出口相连，且在各个管道上分别设置流量仪表和FC流量调节阀1-1；在每个部分冷凝器1高沸点冷却介质出口分别设置管道与冷却器3相连，且在各个管道上分别设置TI温度仪表5；从而实现各个部分冷凝器1之间并联连接，且每个部分冷凝器1都有各自对应的流量仪表和流量调节阀1-1；在所述循环泵 2出口管道和冷却器3入口管道之间还设置有支线管道，支线管道上设膨胀罐4；高沸点冷却介质在冷却器3中被冷却水冷却，冷却器3出口经管道与循环泵2 入口相连；所述各个部分冷凝器1、冷却器3、循环泵2和膨胀罐4形成封闭循环系统；通过膨胀罐4内高沸点冷却介质液位的变化，补偿因温度变化引起的封闭循环系统内高沸点冷却介质的体积变化。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锦纶6聚合工艺中部分冷凝器的冷却系统，该系统是应用于裂解反应器、前聚合反应器、后聚合反应器顶部的部分冷凝器的冷却系统，其特征在于：所述冷却系统以高沸点流体为冷却介质，所述高沸点流体为常压下沸点高于被冷却物料工作温度且大于100℃的液态流体；所述高沸点流体选自导热油、联苯-联苯醚混合物、乙二醇中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述的高沸点流体冷却介质是在一个封闭循环系统中使用，所述封闭循环系统包括部分冷凝器、循环泵、冷却器、冷凝器和膨胀罐；其中，所述的部分冷凝器、循环泵和冷却器通过管路连接形成循环系统，所述循环泵为高沸点冷却介质循环提供动力；在所述部分冷凝器的高沸点冷却介质出口端和入口端分别以三通管件连接一条支线管道，所述支线管道上设置有冷凝器；在所述部分冷凝器的高沸点冷却介质入口端的管路上设置有流量仪表和流量调节阀。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：所述膨胀罐设置于系统最高点，并通过管道与循环泵的高沸点冷却介质入口端管路相连通。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：在裂解反应器、前聚合反应器、后聚合反应器的顶部蒸汽出口和部分冷凝器之间还设置填料塔。

5.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：在所述冷凝器的高沸点冷却介质入口端的管路上设置有压差调节阀门，在循环泵出口设置流量仪表及流量调节阀，在所述封闭循环系统的循环管路上还设置若干温度仪表，所述温度仪表设置在冷却器或冷凝器的高沸点冷却介质出口端附近的管路上。

6.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：所述的循环泵、部分冷凝器和冷却器的连接方式包括：第一，循环泵、冷却器和部分冷凝器顺次连接构成循环管路；第二，循环泵、部分冷凝器和冷却器顺次连接构成循环管路。

7.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：所述的冷却器为水冷却器；所述的高沸点冷却介质循环温度的控制方式包括：第一，所述冷却器还设置有流量调节阀；第二，在所述冷却器的高沸点冷却介质入口端和出口端附近分别设置三通而形成支线管道，并设置有流量调节阀。

8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述冷凝器还连接有收集罐，冷凝器的冷凝物料出口与收集罐入口相连通。

9.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述的冷却系统中还包括排放管路，所述排放管路通过三通管件与循环泵的高沸点冷却介质的入口端管道相连接。

10.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：当系统中所述的部分冷凝器为2个以上时，各个部分冷凝器之间通过管道以并联形式连接，且与支线管道上的冷凝器形成并联式连接，从而由多个部分冷凝器、循环泵、冷却器、冷凝器和膨胀罐构成一个封闭式循环系统。

Images