丙烷一步法制丙烯酸生产中的丙烯酸洗涤改进工艺

摘要

本发明涉及一种石油化工装置，一种丙烷一步法制丙烯酸生产中的丙烯酸洗涤改进工艺，其特征在于，设有冷却罐V-101顶部设有循环回流液的喷淋头；冷却罐下部设有循环泵，循环泵的出口设有冷却器，冷却器采用循环水冷却，冷却罐罐内的物料，经循环冷却液喷淋冷却吸收，冷却吸收的高浓度粗丙烯酸液的一部分进行再循环，另一部分高浓度粗丙烯酸液送入精制工序；本发明的优点，采用冷却罐，减少丙烯酸的聚合，保证了装置的安全，减少丙烯酸的损失，提高产品的收率；减少了急冷塔塔顶脱盐水的使用量，也减少了污水排放量，在急冷塔塔底产生低浓度的粗丙烯酸溶液。高浓度的粗丙烯酸可以降低后续丙烯酸精制单元的操作负荷及能耗，降低运行成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油化工装置，更具体地说，一种丙烷一步法制丙烯酸的 改进装置。

背景技术

常规的丙烷一步法制丙烯酸的装置，反应生成的丙烯酸的洗涤、吸收是关 键。采用洗涤原理，对于一定的气体溶质，亨利系数随温度变化而变化，温度 升高则亨利系数增大，气体的溶解度随温度升高而变小，因此，降低洗涤塔的 进料气体的温度和洗涤塔的温度，是解决问题的关键。常规的丙烷一步法制丙 烯酸的工艺，将丙烷、氧气和循环气通入反应器R-101中，进行化学反应，反 应器的出口含有丙烷、一氧化碳、二氧化碳、丙烯酸反应气体产物，出口温度 375℃，生成的丙烯酸在高温下极易发生聚合，堵塞设备和管道，给生产带来安 全隐患。为降低反应生成物的温度，采用冷却器E-101，通过锅炉水，进行冷却， 冷却器E-101产生低压蒸汽，回收热量，反应生成物的温度可降至275℃，冷却 后的气体进入急冷塔T-101，在急冷塔T-101塔内与塔顶洗涤水逆流接触，以吸 收丙烯酸。

存在的问题在于，一是用水量大，反应气体需要全部冷却，在洗涤塔顶需 要大量的脱盐水逆流洗涤，消耗大量的脱盐水，同时，也增加污水排放量。二 是投资多，急冷塔属于吸收塔，内部设置多层散堆填料。吸收大量的反应气， 需要更大的塔径和填料高度，需要的设备一次性投资较大。三是能耗高，急冷 塔塔底粗丙烯酸浓度仅为20％，需要后续精制系统高负荷运行，需要消耗更多 的热能耗精制。

针对以上问题，急需一种经济性较好的反应气冷却设施，既要解决反应气 的聚合问题，又要可以保证洗涤塔的水洗效果。

发明内容

本发明的目的在于克服传统工艺技术之不足，提供一种丙烷一步法制丙烯 酸的改进工艺。

一种丙烷一步法制丙烯酸生产中的丙烯酸洗涤改进工艺，包括反应器器 R-101、第一冷却器E-101、循环压缩机K-101，其特征在于，设有冷却罐V-101， 反应后的混合气体经第一冷却器E-101，采用锅炉水进行冷却，产生低压蒸汽， 冷却后的气体温度为275℃，冷却后的气体进入冷却罐V-101，冷却罐V-101 的工作压力为120～125kPaA，操作温度为65～70℃，停留时间为8～10分；冷 却罐V-101顶部设有喷淋头；冷却罐V-101下部设有第一循环泵P-101，第一 循环泵P-101出口设有第二冷却器E-102，第二冷却器E-102内的介质温度为 43～46℃，第二冷却器E-102采用循环水冷却，冷却罐V-101罐内的物料，经循 环冷却液喷淋冷却吸收，冷却吸收的高浓度粗丙烯酸液的一部分，55％进行再循 环，另一部分高浓度粗丙烯酸液送入精制工序；冷却罐V-101顶部出来的未冷 却的气体进入急冷塔T-101，在急冷塔T-101内的气体和塔的上部脱盐水逆流接 触吸收，经吸收后的塔釜液浓度较低，粗丙烯酸液送入精制工序；急冷塔T-101 的塔顶工作压力为110～116kPaA，塔底工作压力为112～118kPaA，塔底操作温 度为57～66℃，塔顶操作温度为41～50℃，急冷塔T-101为填料塔，塔填料段数 为3段；急冷塔T-101塔顶气体，含有大量的未反应的丙烷和惰性气体，其中 大部分，85％再经循环压缩机K-101加压，进行再循环回流，回到反应器R-101 入口，继续反应，提高全程转化率，另一部分气体，经丙烷回收系统回收丙烷 后，至废气焚烧后排放；急冷塔T-101塔底设有第二循环泵P-102，第二循环泵 P-102出口设有第三冷却器E-103，第三冷却器E-103内操作温度为45～50℃， 急冷塔T-101塔底的物料，经第二循环泵P-102，其中一部分，94％送急冷塔 T-101，再进行循环回流，另一部分低浓度的粗丙烯酸送入精制工序。

本发明的优点：1、采用罐内喷淋冷却，有效地降低了急冷塔进料气体的温 度，减少丙烯酸的聚合，保证装置的安全；

2、采用罐内喷淋冷却，有效地降低了急冷塔进料气体的温度，保证了急冷 塔的洗涤效果，减少丙烯酸的损失，提高产品的收率；

3、采用罐内喷淋冷却设施，利用普通立式罐喷淋冷却，减少了装置的一次 性投资。

4、采用罐内喷淋冷却设施，在喷淋罐部分丙烯酸气体被自循环的粗丙烯酸 水溶液冷却吸收，这种自循环预冷却、预吸收的工艺，减少了急冷塔塔顶脱盐 水的使用量，同时，也减少了污水排放量。

5、采用自循环喷淋工艺技术，在冷却罐罐底产生高浓度的粗丙烯酸溶液， 而未吸收的气体进入急冷塔底部被塔顶脱盐水逆流接触吸收，在急冷塔塔底产 生低浓度的粗丙烯酸溶液。高浓度的粗丙烯酸可以降低后续丙烯酸精制单元的 操作负荷及能耗，降低运行成本。

附图说明

图1为本发明的简化流程图。

图中有反应器R-101、急冷塔T-101、冷却罐V-101、第一冷却器E-101、 第二冷却器E-102、第三冷却器E-103、循环压缩机K-101、第一循环泵P-101、 第二循环泵P-102。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作出进一步地详细描述。

某企业的5000吨/年丙烯酸装置，改进工艺后，如图1所示，丙烷、氧气 和循环气进入反应器R-101进行化学反应，反应后的混合气体进第一冷却器 E-101，采用与进料气换热回收热量，冷却后的气体进入冷却罐V-101；冷却罐 V-101顶部设有循环回流液的喷淋头；冷却罐V-101下部设有第一循环泵P-101， 第一循环泵P-101出口设有第二冷却器E-102，第二冷却器E-102采用循环水冷 却，冷却罐V-101罐内的物料，经循环冷却液喷淋冷却吸收，冷却吸收的高浓 度粗丙烯酸液的其中一部分，55％进行再循环回流，另一部分高浓度粗丙烯酸液 送入精制工序；冷却罐V-101顶部出来的未冷却的气体进入急冷塔T-101，在 急冷塔T-101内的气体和塔的上部脱盐水逆流接触吸收，经吸收后的塔釜液浓 度较低，送入粗丙烯酸精制工序；急冷塔T-101塔顶气体，含有大量的未反应 的丙烷和惰性气体，其中大部分，85％经过循环压缩机K-101加压，进行循环 回流，回到反应器R-101入口，继续反应，提高全程转化率，另一部分气体， 经丙烷回收系统回收丙烷后，至废气焚烧后排放；急冷塔T-101塔底部设有第 二循环泵P-102，第二循环泵P-102出口设有第三冷却器E-103，急冷塔T-101 塔底的物料经第二循环泵P-102，其中一部分，94％去急冷塔T-101进行再循环， 另一部分低浓度的粗丙烯酸送入精制工序；

以5000吨/年丙烯酸装置为例，改进后的工艺，具体的实施例1、2、3，其 工艺参数如表1。

表1

表中压力kPaA为绝对压力；下面表述的X％(wt)，为质量百分数。

实施结果与传统工艺相比，采用罐内喷淋冷却设施，在冷却罐E-100的部 分丙烯酸气体被自循环的粗丙烯酸水溶液冷却吸收，这种自循环预冷却、预吸 收的工艺，减少了急冷塔塔顶脱盐水的用量和急冷塔的处理量，同时，也减少 了污水排放量。通过计算，脱盐水用水量减少23％，废水排放减少23％。同时， 采用罐内喷淋冷却设施，减少了急冷塔的塔径及填料高度，降低了洗涤单元的 一次性投资。经核算，洗涤单元的设备购置费节约12％。

采用自循环喷淋工艺技术，在冷却罐V-101罐底产生高浓度的粗丙烯酸溶 液达46％(wt)，而未吸收的气体进入急冷塔T-101底部被塔顶脱盐水逆流接 触吸收，在急冷塔T-101塔底产生低浓度的粗丙烯酸溶液达33％(wt)。高浓度 的粗丙烯酸可以降低后续丙烯酸精制单元的操作能耗，降低运行成本。经核算 可以降低8％的精制能耗。