CN214972942U - 一种生产高品质丙烯酸的复合塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生产高品质丙烯酸的复合塔。一种生产高品质丙烯酸的复合塔，包括自下而上依次设置的丙烯酸吸收段、第一循环冷凝段、丙烯酸净化段、醋酸净化段和第二循环冷凝段，醋酸净化段底部设有第二废水采出口；复合塔外设有吸收塔加热器、第一循环冷凝器和第二循环冷凝器，吸收塔加热器与复合塔下部连接，第一循环冷凝器的热侧入口连接至第一循环冷凝段之下，第一循环冷凝器的热侧出口连接至第一循环冷凝段之上。本实用新型可以降低丙烯酸生产过程中的塔内醋酸浓度，提高产出的浓丙烯酸品质，利于浓丙烯酸进一步精制获得高品质丙烯酸产品。

Description

一种生产高品质丙烯酸的复合塔

技术领域

本实用新型涉及一种丙烯酸生产装置，特别涉及一种生产高品质丙烯酸的复合塔。

背景技术

丙烯酸为不饱和脂肪酸，是丙烯的重要工业衍生物，也是重要的有机化工原料之一。丙烯酸含有活泼双键和羧基官能团，特别适用于制备高吸水性材料、分散剂、絮凝剂、增稠剂等，广泛用于化纤、纺织、涂料、水处理、日用品等多个领域。

在现有的丙烯酸生产工艺中，广泛使用丙烯气相氧化法，该方法以丙烯和空气为原料，在水蒸汽和其它惰性气体存在下通过固定床催化剂床层进行氧化反应，反应分成两步，第一步中，丙烯氧化成丙烯醛，第二步中，丙烯醛氧化成丙烯酸，反应器出口得到丙烯酸气相混合物，其主要组成为丙烯酸气体、氮气、醛类化合物、羧酸类化合物、二氧化碳、一氧化碳及氧气等，丙烯酸气相混合物经过精制分离系统得到丙烯酸产品。

目前，常用的丙烯酸气相分离方法主要包括三种不同的技术路线：有机溶剂吸收精馏技术、水吸收共沸精馏技术和水吸收萃取精馏技术。有机溶剂吸收精馏技术，优点为流程短、能耗相对较低；缺点为需使用溶剂对丙烯酸进行吸收，操作温度高，丙烯酸易聚合，运行周期短；水吸收共沸精馏技术，优点为流程较短，投资费用低，缺点为需要使用共沸剂，能耗较高，运行成本高；水吸收萃取精馏技术，优点为能耗低、运行费用低；缺点为流程较长投资费用高、使用萃取剂、阻聚剂消耗高。

中国专利CN102775295A公开了一种提纯丙烯酸的方法，该方法包括吸收塔和提纯塔两塔工艺流程，通过丙烯酸冷却、吸收和提纯过程的耦合，使用两个塔组成的装置，完成对丙烯酸的回收精制，同时，循环利用水作为吸收剂和冷却剂，不使用其他溶剂(萃取剂、共沸剂)，避免了溶剂对环境的污染。这种方法流程相对简单，在设备投资费用和运行费用上有所降低，但由于该方法中采用吸收塔塔顶的醋酸水溶液作为吸收剂，导致塔顶尾气中丙烯酸含量较高（约0.3wt%），丙烯单耗增加，导致生产成本增加较多；同时，由于装置中未设置醋酸水溶液的液相采出，在降低塔顶尾气中丙烯酸含量的同时，也会导致吸收塔塔釜醋酸含量的升高，从而影响提纯塔采出丙烯酸产品的品质。

中国专利CN109232232A公开了一种丙烯酸的精制方法，该方法将丙烯酸工艺气进行了高浓度气体急冷吸收、低浓度气体再吸收、提纯、萃取和汽提过程，将丙烯酸气相混合物的冷却过程、吸收过程和提纯过程耦合，并进行了后续酸水处理，同时改进了吸收过程，精制过程不使用共沸剂。这种方法流程相对简单、运行费用有所降低，但由于该方法中再吸收过程需从脱轻塔塔顶加入脱盐水，不仅消耗脱盐水，而且会增加系统外排酸水量；而且脱轻塔中上部未设置醋酸水溶液的液相采出，也会导致吸收塔塔釜醋酸含量的升高，从而影响提纯塔采出丙烯酸产品的品质。

中国专利CN102775295A和CN109232232A提供的工艺方法都存在一个共性问题，为了降低系统内醋酸含量、满足丙烯酸产品质量，被迫提高去焚烧尾气温度，从而造成少量丙烯酸随尾气、醋酸一起去尾气焚烧系统，造成装置物耗增加、收率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生产高品质丙烯酸的复合塔，应用于急冷吸收丙烯酸反应气生产浓丙烯酸溶液的工艺流程中，可以有效降低塔内醋酸含量，从而提高后续精制单元的丙烯酸产品品质，解决背景技术中所述的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生产高品质丙烯酸的复合塔，包括自下而上依次设置的丙烯酸吸收段、第一循环冷凝段、丙烯酸净化段、醋酸净化段和第二循环冷凝段，醋酸净化段底部设有第二废水采出口；复合塔外设有复合塔加热器、第一循环冷凝器和第二循环冷凝器，复合塔加热器与复合塔下部连接，第一循环冷凝器的热侧入口连接至第一循环冷凝段之下，第一循环冷凝器的热侧出口连接至第一循环冷凝段之上，第二循环冷凝器的热侧入口连接至第二循环冷凝段之下，第二循环冷凝器的热侧出口连接至第二循环冷凝段之上；复合塔底部设有原料粗丙烯酸反应气进口和液相浓丙烯酸出口。

作为优选，所述复合塔外设有循环气压缩机，复合塔塔顶设有连接至循环气压缩机的气相物料出口。

作为优选，所述复合塔于丙烯酸净化段之上设有焚烧废气出口。

作为优选，所述复合塔后设有萃取塔和溶剂再生塔，萃取塔塔顶设有连接至丙烯酸净化段之上的萃余相出口，萃取塔与溶剂再生塔之间设有溶剂换热器，萃取塔塔釜设有通过溶剂换热器连接至溶剂再生塔塔顶的萃取相出口；溶剂再生塔塔顶设有连接至复合塔下部的溶剂再生塔气相物料出口，溶剂再生塔塔釜设有通过溶剂换热器连接至萃取塔塔顶的溶剂再生塔液相物料出口。

作为优选，所述丙烯酸净化段之下设有连接至萃取塔塔釜的第一废水采出口，复合塔与萃取塔之间设有酸水冷却器，第一废水采出口通过酸水冷却器连接至萃取塔塔釜。

作为优选，所述溶剂再生塔外设有再生塔再沸器，再生塔再沸器与溶剂再生塔下部连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，可以降低丙烯酸生产过程中的塔内醋酸浓度，提高产出的浓丙烯酸品质，利于浓丙烯酸进一步精制获得高品质丙烯酸产品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1的示意图；

图2是本实用新型实施例2的示意图。

图中：1、原料粗丙烯酸反应气进口，3、液相浓丙烯酸出口，4、复合塔气相物料出口，8、第二废水采出口，9、焚烧废气出口，10、第一废水采出口，13、萃余相出口，17、萃取相出口，19、溶剂再生塔气相物料出口，20、溶剂再生塔液相物料出口，C1201、循环气压缩机，E1101、复合塔加热器，E1201、第二循环冷凝器，E1202、第一循环冷凝器，E1203、酸水冷却器，E1301、溶剂换热器，E1401、再生塔再沸器，S1101、丙烯酸吸收段，S1201、第一循环冷凝段，S1202、丙烯酸净化段，S1203、醋酸净化段，S1204、第二循环冷凝段，T130、萃取塔，T140、溶剂再生塔。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

本实用新型装置及方法中提及的原料粗丙烯酸反应气的典型组分（以质量百分含量计）为：氮气69.5780％，一氧化碳0.5273％，氧气4.9466％，二氧化碳2.1208％，丙烯0.1472％，乙烯0.0050％，丙烷0.0635％，丁烷0.0050％，甲醛0.2392％，乙醛0.0020％，丙烯醛0.0508％，丙酮0.0010％，水7.5233％，醋酸0.2515％，丙烯酸14.4267％，马来酸酐0.0956％，丙酸0.0005％，苯甲酸0.0017％，糠醛0.0035％，巴豆酸0.0108％。

实施例1：

如图1所示的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，包括自下而上依次设置的丙烯酸吸收段S1101、第一循环冷凝段S1201、丙烯酸净化段S1202、醋酸净化段S1203和第二循环冷凝段S1204。醋酸净化段S1203底部设有第二废水采出口8。

复合塔外设有复合塔加热器E1101、第一循环冷凝器E1202和第二循环冷凝器E1201，复合塔加热器E1101与复合塔下部连接，第一循环冷凝器E1202的热侧入口连接至第一循环冷凝段S1201之下，第一循环冷凝器E1202的热侧出口连接至第一循环冷凝段S1201之上，第二循环冷凝器E1201的热侧入口连接至第二循环冷凝段S1204之下，第二循环冷凝器E1201的热侧出口连接至第二循环冷凝段S1204之上。

丙烯酸吸收段S1101、第一循环冷凝段S1201、丙烯酸净化段S1202、醋酸净化段S1203和第二循环冷凝段S1204均各自设有大孔穿流塔板和金属波纹板，配合规整填料联合使用，达到对应的处理效果。

复合塔底部设有原料粗丙烯酸反应气进口1和液相浓丙烯酸出口3。

复合塔外设有循环气压缩机C1201，复合塔塔顶设有连接至循环气压缩机C1201的气相物料出口4。

复合塔于丙烯酸净化段S1202之上设有焚烧废气出口9。

本实施例中，原料粗丙烯酸反应气通过原料粗丙烯酸反应气进口1进入复合塔底部，复合塔下部采用复合塔加热器E1101加热，塔釜液相物料作为浓丙烯酸通过设置在复合塔底部的液相浓丙烯酸出口3而送出装置。复合塔塔顶气相物料由气相物料出口4至循环气压缩机C1201后直接作为循环气送出装置。

实施例2：

如图2所示的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，包括自下而上依次设置的丙烯酸吸收段S1101、第一循环冷凝段S1201、丙烯酸净化段S1202、醋酸净化段S1203和第二循环冷凝段S1204。醋酸净化段S1203底部设有第二废水采出口8。

复合塔外设有复合塔加热器E1101、第一循环冷凝器E1202和第二循环冷凝器E1201，复合塔加热器E1101与复合塔下部连接，第一循环冷凝器E1202的热侧入口连接至第一循环冷凝段S1201之下，第一循环冷凝器E1202的热侧出口连接至第一循环冷凝段S1201之上，第二循环冷凝器E1201的热侧入口连接至第二循环冷凝段S1204之下，第二循环冷凝器E1201的热侧出口连接至第二循环冷凝段S1204之上。

复合塔底部设有原料粗丙烯酸反应气进口1和液相浓丙烯酸出口3。

复合塔外设有循环气压缩机C1201，复合塔塔顶设有连接至循环气压缩机C1201的气相物料出口4。

复合塔于丙烯酸净化段S1202之上设有焚烧废气出口9。

复合塔后设有萃取塔T130和溶剂再生塔T140，萃取塔T130塔顶设有连接至丙烯酸净化段S1202之上的萃余相出口13，萃取塔T130与溶剂再生塔T140之间设有溶剂换热器E1301，萃取塔T130塔釜设有通过溶剂换热器E1301连接至溶剂再生塔T140塔顶的萃取相出口17。

丙烯酸净化段S1202之下设有连接至萃取塔T130塔釜的第一废水采出口10，复合塔与萃取塔T130之间设有酸水冷却器E1203，第一废水采出口10通过酸水冷却器E1203连接至萃取塔T130塔釜。

溶剂再生塔T140塔顶设有连接至复合塔下部的溶剂再生塔气相物料出口19，溶剂再生塔T140塔釜设有通过溶剂换热器E1301连接至萃取塔T130塔顶的溶剂再生塔液相物料出口20。溶剂再生塔T140外设有再生塔再沸器E1401，再生塔再沸器E1401与溶剂再生塔T140下部连接。

本实施例中，原料粗丙烯酸反应气通过原料粗丙烯酸反应气进口1进入复合塔底部，复合塔下部采用复合塔加热器E1101加热，塔釜液相物料作为浓丙烯酸通过设置在复合塔底部的液相浓丙烯酸出口3而送出装置。复合塔塔顶气相物料由气相物料出口4至循环气压缩机C1201后直接作为循环气送出装置。萃取塔T130塔顶萃余相分为两股，一股进入复合塔内的丙烯酸净化段S1202之上，另一股与复合塔醋酸净化段之下侧线采出的废水混合后送出装置。萃取塔T130塔釜萃取相经溶剂换热器E1301预热后进入溶剂再生塔T140塔顶。

复合塔加热器E1101和再生塔再沸器E1401所用热源可以是新鲜蒸汽、导热油，或者是系统内部产生的物料蒸汽。

第二循环冷凝器E1201、第一循环冷凝器E1202和酸水冷却器E1203所用冷却介质可以是循环水、冷冻水，或者是系统内部产生的冷物料等其它冷却介质。

采用上述装置生产高品质丙烯酸的方法具体包括以下步骤：

（1）使原料粗丙烯酸反应气进入复合塔底部，复合塔塔釜液相物料作为浓丙烯酸排出装置，复合塔中的气相物料依次流经丙烯酸吸收段S1101、第一循环冷凝段S1201、丙烯酸净化段S1202、醋酸净化段S1203和第二循环冷凝段S1204，复合塔塔顶气相物料分为两股，一股作为循环气排出装置，另一股进入后续的溶剂再生塔T140塔釜，丙烯酸净化段S1202之上的气相侧线采出焚烧废气排出装置，丙烯酸净化段S1202之下的侧线采出废水进入后续的萃取塔T130塔釜；

（3）复合塔后设置萃取塔T130和溶剂再生塔T140，萃取塔T130塔顶萃余相物料分为两股，一股进入复合塔丙烯酸净化段S1202之上，另一股作为废水排除装置，萃取塔T130塔釜萃取相物料进入溶剂再生塔T140塔顶，萃取塔T130塔顶操作压力为101～200kPa，塔顶操作温度为20～90℃，塔釜操作温度为20～90℃；

（4）溶剂再生塔T140塔顶气相进入复合塔下部，溶剂再生塔T140塔釜液相物料进入萃取塔T130塔顶，溶剂再生塔T140塔顶操作压力为101～200kpa，塔顶操作温度为50～120℃，塔釜操作温度为100～210℃。

上述装置和方法可以有效提高后续精制单元丙烯酸产品品质，具有极其显著的经济效益，应用前景广阔。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：该生产高品质丙烯酸的复合塔包括自下而上依次设置的丙烯酸吸收段（S1101）、第一循环冷凝段（S1201）、丙烯酸净化段（S1202）、醋酸净化段（S1203）和第二循环冷凝段（S1204），醋酸净化段（S1203）底部设有第二废水采出口（8）；复合塔外设有复合塔加热器（E1101）、第一循环冷凝器（E1202）和第二循环冷凝器（E1201），复合塔加热器（E1101）与复合塔下部连接，第一循环冷凝器（E1202）的热侧入口连接至第一循环冷凝段（S1201）之下，第一循环冷凝器（E1202）的热侧出口连接至第一循环冷凝段（S1201）之上，第二循环冷凝器（E1201）的热侧入口连接至第二循环冷凝段（S1204）之下，第二循环冷凝器（E1201）的热侧出口连接至第二循环冷凝段（S1204）之上；复合塔底部设有原料粗丙烯酸反应气进口（1）和液相浓丙烯酸出口（3）。

2.根据权利要求1所述的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：所述复合塔外设有循环气压缩机（C1201），复合塔塔顶设有连接至循环气压缩机（C1201）的气相物料出口（4）。

3.根据权利要求1所述的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：所述复合塔于丙烯酸净化段（S1202）之上设有焚烧废气出口（9）。

4.根据权利要求1所述的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：所述复合塔后设有萃取塔（T130）和溶剂再生塔（T140），萃取塔（T130）塔顶设有连接至丙烯酸净化段（S1202）之上的萃余相出口（13），萃取塔（T130）与溶剂再生塔（T140）之间设有溶剂换热器（E1301），萃取塔（T130）塔釜设有通过溶剂换热器（E1301）连接至溶剂再生塔（T140）塔顶的萃取相出口（17）；溶剂再生塔（T140）塔顶设有连接至复合塔下部的溶剂再生塔气相物料出口（19），溶剂再生塔（T140）塔釜设有通过溶剂换热器（E1301）连接至萃取塔（T130）塔顶的溶剂再生塔液相物料出口（20）。

5.根据权利要求4所述的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：所述丙烯酸净化段（S1202）之下设有连接至萃取塔（T130）塔釜的第一废水采出口（10），复合塔与萃取塔（T130）之间设有酸水冷却器（E1203），第一废水采出口（10）通过酸水冷却器（E1203）连接至萃取塔（T130）塔釜。

6.根据权利要求4或5所述的一种生产高品质丙烯酸的复合塔，其特征在于：所述溶剂再生塔（T140）外设有再生塔再沸器（E1401），再生塔再沸器（E1401）与溶剂再生塔（T140）下部连接。

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