專利名稱：：改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法及所使用的原料汽化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法及裝置，特別是公開一種采用醋酸或丙酮等原料經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中裂解氣熱量綜合利用的改進(jìn)方法及所使用的原料汽化器。
背景技術(shù)：
：在采用醋酸或丙酮等原料，經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)技術(shù)普遍采用空氣冷卻、水冷卻等措施將從裂解爐出來的高溫裂解氣冷卻下來的方法，熱量沒有得到利用?？梢岳昧呀鈿庥酂犷A(yù)熱進(jìn)料原料蒸汽，但氣-氣換熱的傳熱系數(shù)通常比較小，致使其裂解氣出口的溫度一般只能降至35(TC以上，仍有相當(dāng)?shù)挠酂嵛幢焕茫瑹嵝噬杏羞M(jìn)一步提高的余地，同時(shí)還增加了氣-氣換熱器設(shè)備和氣-氣換熱流程。對(duì)此的改進(jìn)措施中比較好的一種是在換熱的一側(cè)引入相變過程，如汽化。其中一個(gè)可行的方法是，利用高溫裂解氣的熱量副產(chǎn)蒸汽并循環(huán)汽化原料。在這種方法中，裂解氣經(jīng)熱量利用后，其溫度最低可降低至約25(TC，可以明顯提高熱利用效率，大大減少蒸汽和鍋爐補(bǔ)充水的用量，甚至可以有盈余的副產(chǎn)蒸汽對(duì)外供應(yīng)，具有節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。這種方法除了使用原料汽化器外，還需要增加廢熱鍋爐設(shè)備和廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽流程。而且，這種方法通過蒸汽及其冷凝液作為中間媒介間接地實(shí)現(xiàn)裂解氣熱量的利用，由于增加中間環(huán)節(jié)，必然會(huì)降低能量利用效率，涉及蒸汽及其冷凝液的廢熱鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也可能產(chǎn)生蒸汽及其冷凝液的損失和熱污染。為此，需要對(duì)這一方法進(jìn)一步加以改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法，該方法直接利用裂解氣的高溫能量汽化原料，消除蒸汽及其冷凝液作為中間媒介的中間環(huán)節(jié)，縮短流程、減少設(shè)備，實(shí)現(xiàn)直接換熱和熱量的直接利用。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供上述利用方法所使用的原料汽化器。作為本發(fā)明第一方面的一種改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法，其特征在于裂解爐出來的高溫裂解氣，通過一種原料汽化器直接加熱原料液進(jìn)料使之汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，原料蒸汽或原料過熱氣再進(jìn)入裂解爐產(chǎn)生高溫裂解氣，高溫裂解氣經(jīng)原料汽化器利用熱量以后至后續(xù)工序。在本發(fā)明第一方面中，所述原料汽化器殼程內(nèi)的操作溫度為5(TC15(rC。如果裂解氣中可凝組分，如水、酸等，被冷凝下來卻得不到及時(shí)分離，就可能帶來逆反應(yīng)和副反應(yīng)，降低乙烯酮的收率。因此，要求裂解氣離開汽化器的溫度》18(TC，以保證裂解氣處于氣態(tài)。由于裂解氣中可能析出炭或其他聚合物，為了有效實(shí)施本發(fā)明，需要合理設(shè)計(jì)原料汽化器的形式。作為本發(fā)明第二方面所提出的原料汽化器，由筒體及置于筒體下部的單組或多組U型換熱器組成。在本發(fā)明的原料汽化器，所述筒體為立式圓筒或者是下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。為保證裝置較長(zhǎng)周期的安全運(yùn)行，盡量減少裂解氣的析炭或聚合，宜讓裂解氣走較長(zhǎng)的直管段和較為平緩的轉(zhuǎn)彎。本發(fā)明提出了滿足這個(gè)要求的優(yōu)化條件，即每組U型換熱器均由長(zhǎng)直管與大半徑180。U型彎頭串聯(lián)成為一個(gè)整體，U型換熱器的長(zhǎng)直管長(zhǎng)度L以及大半徑180°U型彎頭的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。在本發(fā)明中，裂解氣走所述U型換熱器的管程并從其下部進(jìn)入、上部離開，原料走所述U型換熱器的殼程即原料汽化器的殼體內(nèi)、U型換熱器的管外空間。所述原料汽化器上部筒體空間為原料蒸汽的汽相空間。裂解氣經(jīng)原料汽化器下部筒體U型換熱管利用熱量后，溫度仍可高達(dá)25050(TC。因此，為了有效利用裂解氣的熱量，可以在原料汽化器上部筒體內(nèi)設(shè)置過熱段，充分利用裂解氣的余熱來加熱飽和原料蒸汽使其過熱。同樣地，由于裂解氣中可能析出炭或其他聚合物，為盡量減少裂解氣的析炭或聚合，保證裝置較長(zhǎng)周期的安全運(yùn)行，從而有效地實(shí)施本發(fā)明，過熱段設(shè)置在原料汽化器的上部立式筒體內(nèi)，并由單組或多組U型換熱器組成，每組U型換熱器均由長(zhǎng)直管與大半徑180°U型彎頭串聯(lián)成為一個(gè)整體，所述長(zhǎng)直管長(zhǎng)度L以及大半徑180。U型彎頭的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。為了確保裂解爐管的安全長(zhǎng)周期使用，宜盡可能地使原料蒸汽或原料過熱氣不夾帶液體。為此，可以在所述原料汽化器的筒體頂部空間內(nèi)、原料蒸汽或原料過熱氣出口處設(shè)置防沖除沫裝置。為了有效地利用裂解氣的熱量來使原料液均勻地被汽化，可以在所述原料汽化器的筒體底部空間內(nèi)、原料液進(jìn)料處設(shè)置管式噴射分配器。為了進(jìn)一步確保裝置一定的運(yùn)行周期，可以在裂解氣進(jìn)/出原料汽化器之處采用析炭除液措施。析炭除液措施另有專利保護(hù)，本處不再贅述。本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。本發(fā)明可應(yīng)用在采用醋酸或丙酮等原料經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中。本發(fā)明提出的方法通過將高溫裂解氣作為原料汽化器的加熱熱源直接使原料汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，實(shí)現(xiàn)了裂解氣熱量的直接有效綜合利用，減少了設(shè)備、縮短了流程，提高了熱利用效率。。裂解氣經(jīng)熱量利用后，其溫度最低可降低至18(TC，可以節(jié)約能耗12%40%。圖l為本發(fā)明的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法的流程示意圖。圖2為本發(fā)明的U型換熱管結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-原料汽化器2-防沖除沫裝置3-管式噴射分配器，4-為筒體，5-U型換熱器，6-過熱段，7-裂解爐，51-長(zhǎng)直管，52-大半徑180°U型彎頭，具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。參見圖l，原料液經(jīng)過原料汽化器l汽化后，原料蒸汽或原料過熱氣進(jìn)入裂解爐7。從裂解爐7出來的高溫裂解氣，溫度高達(dá)60(TC80(TC，從原料汽化器l內(nèi)置的[J型換熱器5的下部進(jìn)入，換熱后從上部離開至后續(xù)工序。參見圖l，原料汽化器1設(shè)計(jì)成由筒體4及置于筒體4下部的單組或多組U型換熱器5組成的形式，原料汽化器1的筒體4可以是立式圓筒或者下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。如圖l所示，并且選擇裂解氣走U型換熱管的管程。參見圖2，每組U型換熱器5均由長(zhǎng)直管51與大半徑180。U型彎頭52串聯(lián)成為一個(gè)整體。U型換熱器5的長(zhǎng)直管51長(zhǎng)度L以及大半徑180。U型彎頭52的彎曲半徑R，分別滿足L^15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。具體實(shí)施中，可以根據(jù)需要的換熱面積和實(shí)際的設(shè)備尺寸空間限制，確定采用單組還是多組以及L和R的具體數(shù)值。實(shí)施例1和實(shí)施例2中筒體4下部均設(shè)置有兩組U型換熱器5，其中U型換熱器5的長(zhǎng)直管51的長(zhǎng)度L二40DN，大半徑180°U型彎頭52的彎曲半徑R二10DN。與實(shí)施例l唯一的不同之處便是，參見圖l，原料汽化器1的上部立式筒體內(nèi)設(shè)置了過熱段6。過熱段6由單組或多組U型換熱器5組成，每組U型U型換熱器5均由長(zhǎng)直管51與大半徑18(TU型彎頭62串聯(lián)成為一個(gè)整體，其中長(zhǎng)直管51長(zhǎng)度L以及大半徑18(TU型彎頭52的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。具體實(shí)施中，可以根據(jù)需要的換熱面積和實(shí)際的設(shè)備尺寸空間限制，確定采用單組還是多組以及L和R的具體數(shù)值。在具體的實(shí)施例2中，原料汽化器1的上部立式筒體內(nèi)設(shè)置的過熱段6由兩組U型換熱器5，其中U型換熱器5的長(zhǎng)直管51的長(zhǎng)度L^20DN，大半徑180°U型彎頭52的彎曲半徑1=IODN。實(shí)施例1與實(shí)施例2中采用的工序流程和設(shè)備均相同，而且均設(shè)置了防沖除沫裝置2和管式噴射分配器3。防沖除沬裝置2設(shè)置在所述原料汽化器1的筒體頂部空間內(nèi)、原料蒸汽或原料過熱氣出口處，管式噴射分配器3設(shè)置在所述原料汽化器1的筒體底部空間內(nèi)、原料液進(jìn)料處，參見圖1所示。作為對(duì)比，實(shí)施了對(duì)比實(shí)施例l、對(duì)比實(shí)施例2、對(duì)比實(shí)施例3。對(duì)比實(shí)施例l按照普通的流程進(jìn)行組織，未采用任何利用裂解氣熱量的措施，原料經(jīng)原料汽化器l汽化后進(jìn)入裂解爐7，裂解爐7出來的高溫裂解氣經(jīng)循環(huán)水冷卻后進(jìn)入后續(xù)工序。對(duì)比實(shí)施例2與對(duì)比實(shí)施例1唯一的不同之處便是，對(duì)比實(shí)施例2中高溫裂解氣從裂解爐7出來以后，先經(jīng)過套管式換熱器預(yù)熱進(jìn)入裂解爐7之前的被汽化后的原料蒸汽，裂解氣經(jīng)余熱利用之后再進(jìn)入后續(xù)工序。對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2中采用的其他工序流程和設(shè)備均與實(shí)施例1與實(shí)施例2相同。對(duì)比實(shí)施例2采用的裂解氣余熱利用方法另有專利保護(hù)。本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。對(duì)比實(shí)施例3中，原料經(jīng)原料汽化器1汽化后進(jìn)入裂解爐7，高溫裂解氣從裂解爐7出來以后，先作為廢熱鍋爐加熱熱源副產(chǎn)蒸汽之后再進(jìn)入后續(xù)工序，副產(chǎn)蒸汽供原料汽化器汽化原料后排出的冷凝液又作為廢熱鍋爐的鍋爐補(bǔ)充水循環(huán)使用。對(duì)比實(shí)施例3中采用的其他工序流程和設(shè)備均與實(shí)施例1與實(shí)施例2相同。對(duì)比實(shí)施例3采用的裂解氣熱量利用方法另有專利保護(hù)。本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。實(shí)施例l、實(shí)施例2以及對(duì)比實(shí)施例1、對(duì)比實(shí)施例2、對(duì)比實(shí)施例3的相關(guān)結(jié)果見下表1，可見本發(fā)明提出的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法具有更加節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明創(chuàng)造性地將熱量利用換熱器(如氣-氣自換熱器，廢熱鍋爐等)與原料汽化器合二為一，僅用單一的原料汽化器代替，利用高溫裂解氣作為原料汽化器的加熱熱源，省略了蒸汽及其冷凝液的循環(huán)系統(tǒng)和流程，減少了設(shè)備數(shù)量。表l實(shí)施例l、實(shí)施例2以及對(duì)比實(shí)施例1、對(duì)比實(shí)施例2的相關(guān)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。權(quán)利要求1、一種改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法，其特征在于裂解爐出來的高溫裂解氣，通過一種原料汽化器(1)直接加熱原料液進(jìn)料使之汽化成為原料蒸汽或原料過熱氣，原料蒸汽或原料過熱氣再進(jìn)入裂解爐(7)產(chǎn)生高溫裂解氣，高溫裂解氣經(jīng)原料汽化器(1)利用熱量以后至后續(xù)工序。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法，其特征在于所述原料汽化器(1)殼程內(nèi)的操作溫度為50。C15(TC。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法，其特征在于所述裂解氣離開原料汽化器(1)的溫度》18(TC。4、一種權(quán)利要求l所述的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法所使用的原料汽化器，其特征在于由筒體(4)及置于筒體(4)下部的單組或多組U型換熱器(5)組成。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于所述筒體(4)為立式圓筒。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于所述筒體(4)是下部為臥式圓筒、上部為立式圓筒的組合體。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于每組U型換熱器(5)均由長(zhǎng)直管(51)與大半徑18(TU型彎頭(52)串聯(lián)成為一個(gè)整體，U型換熱器(5)的長(zhǎng)直管(51)長(zhǎng)度L以及大半徑180。U型彎頭(52)的彎曲半徑R，分別滿足L》15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于所述裂解氣走所述U型換熱器(5)的管程并從其下部進(jìn)入、上部離開，原料走所述U型換熱器(5)的殼程即原料汽化器(1)的殼體內(nèi)、U型換熱器(5)的管外空間。9、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于所述原料汽化器上部筒體空間為原料蒸汽的汽相空間。10、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于在所述原料汽化器(1)上部筒體內(nèi)設(shè)置過熱段(6)。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的原料汽化器，其特征在于所述過熱段由單組或多組U型換熱器(5)組成，每組U型換熱器(5)均由長(zhǎng)直管(51)與大半徑18(TU型彎頭(52)串聯(lián)成為一個(gè)整體，所述長(zhǎng)直管(51)長(zhǎng)度L以及大半徑180。U型彎頭(52)的彎曲半徑R，分別滿足D15DN，R》5DN，其中DN為所述長(zhǎng)直管的公稱直徑。12、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于在所述原料汽化器(1)的筒體(4)頂部空間內(nèi)、原料蒸汽或原料過熱氣出口處設(shè)置防沖除沫裝置(2)。13、根據(jù)權(quán)利要求4所述的原料汽化器，其特征在于在所述原料汽化器(1)的筒體(4)底部空間內(nèi)、原料液進(jìn)料處設(shè)置管式噴射分配器(3)。全文摘要本發(fā)明公開了一種采用醋酸或丙酮等原料經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中的改進(jìn)的裂解氣熱量利用方法及所使用的原料汽化器。該方法通過將高溫裂解氣作為加熱熱源直接汽化原料，實(shí)現(xiàn)了裂解氣熱量的有效利用，減少了設(shè)備、縮短了流程，提高了熱利用效率。文檔編號(hào)C07C49/203GK101450892SQ20071017157公開日2009年6月10日申請(qǐng)日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者葉小鶴,曾義紅,艷陳,陳建中,顧明蘭申請(qǐng)人:上海吳涇化工有限公司