CN221470950U - 分离装置和生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及分离领域，公开了一种分离装置和生产系统。所述分离装置包括预分离塔和分离塔；所述预分离塔设置有进料口，塔顶设置有轻组分出口，塔底设置有重组分出口；所述分离塔的塔顶设置有塔顶物料出口，所述分离塔的塔底设置有塔底物料出口；沿分离塔的塔釜向上依次设置有重组分入口和轻组分入口；所述轻组分入口与预分离塔的轻组分出口连通，所述重组分入口与预分离塔的重组分出口连通。该分离装置能够提高低沸产物的冷凝分离效果，从而提高产物的分离效率，能够适应各种使用需求，当其应用于生产系统中时，能够有效提高反应产物的分离效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及分离领域，具体涉及一种分离装置和生产系统。
背景技术
醋酸乙烯是重要的化工原料，广泛用于制造聚乙烯醇、乙烯基共聚树脂、粘结剂、涂料、纺织品加工、纸张涂层等方面。醋酸乙烯的生产工艺路线主要有乙烯法和乙炔法两种，其中乙烯法由于工艺性、经济性好而占据主导的地位，采用该方法的醋酸乙烯生产能力占总生产能力的82％。乙烯法生产醋酸乙烯的主要方法是以乙烯、氧气和醋酸为原料，以钯-金-醋酸钾/二氧化硅作催化剂，通过气相催化反应生成醋酸乙烯、水和副产物二氧化碳，还生成醋酸乙酯、醋酸甲酯、乙醛和另外的乙酰氧基化产物等副产物。该装置的反应器壳侧的温度可为约100至约180℃，而反应压力为约0.5-1.0MPa，气体体积空速为约500至约3000hr-1。但是由于反应物流含有较多轻组分的原因，导致催化剂的活性和选择性受到影响，进而导致乙烯法生产醋酸乙烯的产量并不理想。
目前，增加醋酸乙烯产量的方法是对原装置进行改扩建及催化剂的更新换代，乙烯法路线的发展趋势，主要有以下几个方向：(1)生产装置规模趋向大型化。如美国USI公司和Hoechst公司醋酸乙烯装置的扩能，主要通过提高装置空速和采用高活性催化剂来实现；(2)乙烯法VAC流程向降低单耗与能耗的方向改进。现有的分离方法采用冷冻水单次冷凝的方式进行循环气的精制，冷凝效率低，低沸产物冷凝不完全，装置能耗较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的分离效果差、低沸产物冷凝不完全的问题，提供一种分离装置和生产系统，该分离装置具有分离效率高、低沸产物冷凝效果好、能耗低的特点。
为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种分离装置，所述分离装置包括预分离塔和分离塔；
所述预分离塔设置有进料口，塔顶设置有轻组分出口，塔底设置有重组分出口；
所述分离塔的塔顶设置有塔顶物料出口，所述分离塔的塔底设置有塔底物料出口；沿分离塔的塔釜向上依次设置有重组分入口和轻组分入口；所述轻组分入口与预分离塔的轻组分出口连通，所述重组分入口与预分离塔的重组分出口连通。
可选地，所述预分离塔的塔板数N1为5-15，所述预分离塔的进料口设置在沿预分离塔塔釜向上的第a×N1块塔板处，a为0.4-0.6。
可选地，所述重组分入口和轻组分入口的位置间隔2-20块塔板。
可选地，所述分离塔的塔板数N2为30-50。
可选地，所述轻组分入口设置在沿分离塔塔釜向上的第b×N2块塔板处，b为0.1-0.4。
可选地，所述重组分入口设置在沿分离塔塔釜向上的第c×N2块塔板处，c为0.04-0.2。
可选地，所述分离塔还设置有回流入口，所述回流入口与所述塔底物料出口通过回流管路连通，回流管路上设置有回流泵以调节回流入口的进料量；回流入口的位置高于所述轻组分入口的位置，和/或，所述回流入口的位置与所述轻组分入口的位置在所述分离塔的周向上相互错位。
可选地，所述回流入口设置在沿分离塔塔釜向上的第d×N2块塔板处，d为0.4-0.6。
可选地，所述分离装置包括冷冻水管路，所述冷冻水管路依次与分离塔和预分离塔连通，并设置为能够使冷冻水依次对分离塔和预分离塔进行换热。
本实用新型第二方面提供一种生产系统，包括原料供给单元、反应器以及第一方面所述的分离装置；
所述原料供给单元用于提供向反应器提供反应原料；
所述反应单元用于发生反应得到产物物流；所述反应单元设置有与原料供给单元连通的原料入口，以及与所述预分离塔的进料口连通的产物出口；
所述分离塔的塔顶物料出口与反应器的原料入口和/或原料供给单元连通。
可选地，所述生产系统还包括精馏单元，精馏单元通过精馏管路与分离塔的塔底物料出口连通。
本实用新型的分离装置通过采用上述技术方案，能够提高低沸产物的冷凝分离效果，从而提高产物的分离效率，能够适应各种使用需求，当其应用于生产系统中时，能够有效提高反应产物的分离效果。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本实用新型一种实施方式中的生产系统示意图；
图2是对比例1中采用的中采用的生产系统示意图。
附图标记说明
1 原料供给单元 2 反应单元 3 预分离塔
4 分离塔 5 精馏管路 6 回流管路
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参照附图所示的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内外。
本实用新型第一方面提供一种分离装置，所述分离装置包括预分离塔3和分离塔4；所述预分离塔3设置有进料口，塔顶设置有轻组分出口，塔底设置有重组分出口；所述分离塔4的塔顶设置有塔顶物料出口，所述分离塔4的塔底设置有塔底物料出口；沿分离塔的塔釜向上依次设置有重组分入口和轻组分入口；所述轻组分入口与预分离塔3的轻组分出口连通，所述重组分入口与预分离塔3的重组分出口连通。
上述中，可以理解的是，在使用时，待分离物料通过预分离塔3的进料口进入分离装置中，然后经预分离塔3分离得到轻组分和重组分，轻组分通过预分离塔3塔顶的轻组分出口离开预分离塔，然后经轻组分入口送入分离塔4；重组分通过预分离塔3塔底的重组分出口离开预分离塔，然后经重组分入口送入分离塔4。
另外，沿分离塔的塔釜向上依次设置有重组分入口和轻组分入口，可以理解的是，如图1所示，轻组分入口开设的位置高于重组分入口开设的位置，以控制轻组分送入分离塔的位置高于所述重组分送入分离塔的位置，进而能够有效减少分离过程中低沸点产物从分离塔的塔顶溢出，从而提高产物的分离效果。
作为优选，所述重组分入口和轻组分入口的位置间隔2-20块塔板。
在常规的分离过程中，部分低沸产物会残留在轻组分中，难以进一步分离，从而导致分离效果差。本实用新型的分离装置通过采用上述技术方案，能够提高低沸产物的冷凝分离效果，从而提高产物的分离效率，能够适应各种使用需求，当其应用于生产系统中时，能够有效提高反应产物的分离效果。
本实用新型中，所述预分离塔3可以具有任意本领域常规的装置结构和组成，只要能够实现轻组分和重组分的初步分离即可。优选地，所述预分离塔3为气液分离塔。
其中，所述预分离塔3采用的分离条件可以包括：塔顶温度为80-100℃，优选为85-95℃；塔釜温度为110-130℃，优选为120-130℃。
所述待分离物料经预分离塔3的进料口送入预分离塔3的流量可以为4-10t/h，优选为5-9t/h。控制所述待分离物料的输送流量在上述优选的范围内，有利于提高预分离塔的分离效率，降低预分离塔的能耗。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述预分离塔3的塔板数N1为5-15，优选为7-12。为了提高预分离塔的分离效率，所述预分离塔的进料口设置在沿预分离塔塔釜向上的第a×N1块塔板处，a为0.4-0.6，优选为0.45-0.55。当a×N1非整数时，结果向下取整。例如，当预分离塔的塔板数为10时，待分离物料可以从沿塔釜往上的第4块塔板、第5块塔板或第6块塔板进入预分离塔。
本实用新型中，所述分离塔4也可以具有任意本领域常规的装置结构和组成，优选地，所述分离塔4为气液分离塔。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述分离塔4的塔板数N2为30-50，优选为35-45。
其中，作为优选，所述轻组分入口可以设置在沿分离塔塔釜向上的第b×N2块塔板处，b为0.1-0.4，优选为0.1-0.3。当b×N2非整数时，结果向下取整。
其中，作为优选，所述重组分入口设置在沿分离塔塔釜向上的第c×N2块塔板处，c为0.04-0.2，优选为0.05-0.15。当c×N2非整数时，结果向下取整。
其中，所述分离塔4采用的分离条件可以包括：塔顶温度为80-100℃，优选为85-95℃；塔釜温度为110-130℃，优选为120-130℃。
优选地，所述分离塔4的塔顶温度比预分离塔3的塔顶温度低30-70℃，优选为40-60℃。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述分离塔4还设置有回流入口，所述回流入口与所述塔底物料出口通过回流管路连通，回流管路上设置有回流泵以调节回流入口的进料量。
可以理解的是，在本实用新型中，通过回流泵以调节回流入口的进料量，使得至少部分塔底物料通过回流管路返回分离塔4。其中，优选地，以所述塔底物料的总量为基准，回流的所述部分塔底物料的占比为5-15wt％，优选为8-12wt％。
另外，所述回流入口的位置高于所述轻组分入口的位置，也可以是所述回流入口的位置与所述轻组分入口的位置在所述分离塔4的周向上相互错位。优选情况下，所述回流入口的位置高于所述轻组分入口的位置，且与所述轻组分入口的位置在所述分离塔4的周向上相互错位。
其中，作为优选，如图1所示，所述回流入口的位置高于所述轻组分入口的位置，且所述回流入口与轻组分入口在分离塔4的周向上向背设置。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述回流入口设置在沿分离塔塔釜向上的第d×N2块塔板处，d为0.4-0.6，优选为0.4-0.5。当d×N2非整数时，结果向下取整。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述分离装置包括换热管路，所述换热管路依次与分离塔4和预分离塔3连通，并设置为能够使换热管路中的冷却剂依次对分离塔4和预分离塔3进行换热。
可以理解的是，所述换热管路的设置方式使得，换热管路中流动的冷却剂可通过分离塔4的外壁或夹套对分离塔4的塔顶进行冷却换热，经过一次换热的冷却剂再通过预分离塔3的外壁或夹套对预分离塔3的塔顶进行第二次冷却换热。采用上述连续换热方式，有利于降低整体分离装置的能耗。
在本实用新型中，所述冷却剂可以采用本领域任意常规的物质，只要能够起到换热作用即可。例如可以为冷冻水。
本实用新型第二方面提供一种生产系统，包括原料供给单元1、反应单元2以及上述分离装置；所述原料供给单元1用于向反应器2提供反应原料；所述反应单元2用于发生反应得到产物物流；所述反应单元2设置有与原料供给单元1连通的原料入口，以及与所述预分离塔3的进料口连通的产物出口；所述分离塔4的塔顶物料出口与反应器2的原料入口和/或原料供给单元1连通。
可以理解的是，在反应过程中，如果参与反应的各原料并非100％转化，则在产物物流中还存在未反应的反应原料。此时，当产物物流经过气液分离塔进行分离时，未反应的反应原料也通常存在于轻组分中，难以与低沸点的产物进行分离，从而导致反应原料的利用率较低。
本实用新型中提供的生产系统，采用上述技术方案，能够提高未反应的反应原料与低沸点产物的分离效率，进而提高未反应的反应原料的纯度，使其可以回用至反应器2和/或原料供给单元1中，有利于进一步提高目标产物的产率。
在本实用新型中，所述原料供给单元1可以包含一个或多个原料储罐，可以将反应原料分别送入反应单元2，也可以将反应原料混合后一起送入反应单元2。本领域技术人员可以根据不同反应的需要进行选择。
所述反应单元2可以包含一个或多个反应器，所述反应器可以为本领域任意常规的装置或组成，例如可以包含一个或多个并联的反应塔。
本实用新型可以适用于任意的气相原料参与的反应工艺，例如乙烯法醋酸乙烯工艺、乙炔法醋酸乙烯工艺等气相原料与低沸点产物分离难度大的生产工艺中。
根据本实用新型的一种优选实施方式，所述生产系统还包括精馏单元，精馏单元通过精馏管路5与分离塔4的塔底物料出口连通。
可以理解的是，所述精馏管路可以与所述回流管路并行设置，只要能够使部分塔底物料通过回流管路返回分离塔4，剩余部分塔底物料通过精馏管路5送入精馏单元即可。
所述精馏单元可以包含一个或多个串联的精馏塔，只要能够起到对产物进行进一步精馏提纯的作用即可。
以下将通过实施例对本实用新型的实施方式进行详细描述。
实施例1
采用如图1所示的生产系统进行醋酸乙烯的生产。
所述系统包括：沿物流方向依次连通的原料供给单元、反应器、预分离塔、分离塔。所述反应器的顶部设置有原料入口，反应器中装填有14000kg中国石化商用CTV-IV型醋酸乙烯催化剂。预分离塔的塔板数为10块。分离塔的塔板数为40，分离塔设置有轻组分入口、重组分入口以及回流入口，轻组分入口设置在沿塔釜向上第9块塔板处，重组分入口设置在沿塔釜向上第4块塔板处，回流入口设置在沿塔釜向上第20块塔板处，冷冻水通过换热管路依次对分离塔和预分离塔进行冷却。
醋酸乙烯的生产过程包括：
(1)反应器中的温度为150℃，压力为0.8MPa，按照醋酸和乙烯的摩尔比为0.2：1进行原料进料，乙烯和醋酸的总体积空速为1950h-1。反应得到含有醋酸乙烯的第一物流，第一物流的温度为170℃。
(2)将第一物流以100t/h流速送入预分离塔进行第一分离，得到轻组分和重组分；其中，预分离塔塔板数为10块，塔顶温度为95℃，塔釜温度为125℃。
(3)将轻组分通过轻组分入口送入分离塔，将重组分通过重组分入口送入分离塔，进行第二分离，得到含有乙烯和醋酸的塔顶物料和含有醋酸乙烯的塔底物料。分离塔的塔顶温度为35℃，塔釜温度为118℃。
(4)将分离塔塔顶物料经循环压缩机，补充乙烯、醋酸和氧气后送入反应器反应。
(5)将10wt％的塔底物料通过回流管路返回分离塔(回流流量4.5t/h)。剩余部分塔底物料送入精馏单元进行精馏。
连续反应100h后，从分离塔塔釜出料口取样，通过色谱分析产物中醋酸乙烯的含量，计算醋酸乙烯的产量、选择性，计算系统能耗，结果如表1所示。
催化剂对乙烯的选择性(％)＝生成醋酸乙烯理论上消耗的乙烯质量/乙烯的实际消耗质量×100％；
能耗(标煤/tVac)＝装置单位时间的能量消耗(kg标煤)/装置单位时间醋酸乙烯的产量(t)。
对比例1
采用如图2所示的生产系统进行醋酸乙烯的生产。
所述系统包括：沿物流方向依次连通的原料供给单元、反应器和分离塔。所述反应器的顶部设置有原料入口，反应器中装填有14000kg中国石化商用CTV-IV型醋酸乙烯催化剂。分离塔的塔板数为40，分离塔设置有产物入口，产物入口设置在沿塔釜向上第20块塔板处。冷冻水通过换热管路对分离塔进行冷却。
醋酸乙烯的生产过程包括：
(1)反应器中的温度为150℃，压力为0.8MPa，按照醋酸和乙烯的摩尔比为0.2：1进行原料进料，乙烯和醋酸的总体积空速为1950h-1。反应得到含有醋酸乙烯的第一物流，第一物流的温度为170℃。
(2)将第一物流以100t/h流速通过产物入口送入分离塔中进行分离，塔顶温度为35℃，塔釜温度为118℃；
(3)分离塔分离得到的塔顶物料经循环压缩机，补充乙烯、醋酸和氧气后送入反应器继续反应。
(4)将全部塔底物料通过精馏管路送入精馏单元进行精馏。
连续反应100h后，从分离塔塔釜出料口取样，通过色谱分析产物中醋酸乙烯的含量，计算醋酸乙烯的产量、选择性，计算系统能耗，结果如表1所示。
表1
| 编号 | 醋酸乙烯产量(t/d) | 醋酸乙烯选择性(％) | 能耗(标煤/tVac) |
| 实施例1 | 282 | 94.4 | 220 |
| 对比例1 | 260 | 93.5 | 218 |
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种分离装置，其特征在于，所述分离装置包括预分离塔(3)和分离塔(4)；
所述预分离塔(3)设置有进料口，塔顶设置有轻组分出口，塔底设置有重组分出口；
所述分离塔(4)的塔顶设置有塔顶物料出口，所述分离塔(4)的塔底设置有塔底物料出口；沿分离塔的塔釜向上依次设置有重组分入口和轻组分入口；所述轻组分入口与预分离塔(3)的轻组分出口连通，所述重组分入口与预分离塔(3)的重组分出口连通。
2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述预分离塔(3)的塔板数N1为5-15，所述预分离塔的进料口设置在沿预分离塔塔釜向上的第a×N1块塔板处，a为0.4-0.6。
3.根据权利要求1或2所述的分离装置，其特征在于，所述分离塔(4)的塔板数N2为30-50；和/或，
所述重组分入口和轻组分入口的位置间隔2-20块塔板。
4.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述轻组分入口设置在沿分离塔塔釜向上的第b×N2块塔板处，b为0.1-0.4。
5.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述重组分入口设置在沿分离塔塔釜向上的第c×N2块塔板处，c为0.04-0.2。
6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离塔(4)还设置有回流入口，所述回流入口与所述塔底物料出口通过回流管路连通，回流管路上设置有回流泵以调节回流入口的进料量；
回流入口的位置高于所述轻组分入口的位置，和/或，所述回流入口的位置与所述轻组分入口的位置在所述分离塔(4)的周向上相互错位。
7.根据权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述回流入口设置在沿分离塔塔釜向上的第d×N2块塔板处，d为0.4-0.6。
8.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离装置包括换热管路，所述换热管路依次与分离塔(4)和预分离塔(3)连通，并设置为能够使换热管路中的冷却剂依次对分离塔(4)和预分离塔(3)进行换热。
9.一种生产系统，其特征在于，包括原料供给单元(1)、反应单元(2)以及权利要求1-8中任意一项所述的分离装置；
所述原料供给单元(1)用于向反应器(2)提供反应原料；
所述反应单元(2)用于发生反应得到产物物流；所述反应单元(2)设置有与原料供给单元(1)连通的原料入口，以及与所述预分离塔(3)的进料口连通的产物出口；
所述分离塔(4)的塔顶物料出口与反应器(2)的原料入口和/或原料供给单元(1)连通。
10.根据权利要求9所述的生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括精馏单元，精馏单元通过精馏管路(5)与分离塔(4)的塔底物料出口连通。
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Family Applications (1)
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