專利名稱：生物乙烯堿洗塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物乙烯堿洗塔。
背景技術(shù)：
乙烯是十分重要的石油化工原料，其大宗下游產(chǎn)品主要有聚乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、聚氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯等。乙醇脫水制乙烯曾經(jīng)是乙烯工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。自上世紀(jì)中期以來，由于石油化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，以石腦油為原料生產(chǎn)乙烯的成本大大降低，乙醇脫水制乙烯工藝路線基本被石油基熱裂解工藝路線所取代。近年來隨著石油價(jià)格的大幅上漲，以及生物質(zhì)乙醇成本的降低，乙醇制乙烯工藝路線的競爭力明顯提高，重新引起了人們的關(guān)注。在乙醇脫水生成生物乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)中，通過副反應(yīng)會(huì)形成非所需的副產(chǎn)物如二氧化碳。由于二氧化碳是酸性氣體，其存在對(duì)于分離過程會(huì)帶來如下的危害(1)酸性氣體能腐蝕設(shè)備管道，并能使干燥用的分子篩壽命縮短；( 二氧化碳能在深冷的操作中結(jié)成干冰，堵塞設(shè)備和管道，影響正常生產(chǎn)；C3)酸性氣體對(duì)于生物乙烯的進(jìn)一步利用，也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此，減少或者除去存在于生物乙烯中的酸性氣體是必要的。例如，美國專利No 5914433公開了一種制造烯烴組合物的方法，以及一種用于除去非烯烴副產(chǎn)物如(X)2 的系統(tǒng)。經(jīng)脫水的烯烴組合物用苛性堿洗滌以除去(X)2，將洗滌過的烯烴組合物進(jìn)行干燥以減少由于苛性堿洗滌所加入的水。再如中國專利200580041743. 2公開了一種從含氧化合物至烯烴反應(yīng)系統(tǒng)的流出物料流中除去二氧化碳的方法。該方法第一 CO2脫除區(qū)域中，在有效從流出物料流中除去第一部分(X)2以及形成第一 (X)2貧化料流的條件下，使流出物料流與第一 (X)2脫除介質(zhì)接觸。在第二 (X)2脫除區(qū)域中，在有效從第一 (X)2貧化料流中除去第二部分(X)2以及形成包含小于約0. 5vppm CO2的第二 (X)2貧化料流的條件下，使第一 (X)2貧化料流與第二 (X)2脫除介質(zhì)接觸。目前，工業(yè)上生物乙烯的生產(chǎn)裝置中，采用堿洗的方法除去生物乙烯中的酸性氣體，主要是二氧化碳。但是，由于目前生物乙烯裝置中脫除酸性氣體的系統(tǒng)中物料較臟，含有一些高沸物和聚合物等雜質(zhì)，容易造成堵塞。而堿洗設(shè)備的最下段無任何內(nèi)構(gòu)件，容易在此處形成氣液分布不均，導(dǎo)致脫除酸性氣體效果不理想。如果堿洗塔中酸性氣體中和不完全而進(jìn)入后續(xù)工段，將嚴(yán)重影響后續(xù)塔器的操作，同時(shí)也將極大地影響生物乙烯的產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以往生產(chǎn)生物乙烯工藝技術(shù)中由于堿洗塔的設(shè)計(jì)問題造成噴淋不均勻，使局部呈較強(qiáng)堿性，造成醛類聚合加劇，堿洗塔出現(xiàn)堵塔的問題，提供一種新的生物乙烯堿洗塔。該堿洗塔具有改善了設(shè)備內(nèi)部的氣液分布，延緩了醛類在堿性環(huán)境下的聚合，提高了酸性氣體回收率，保證裝置長周期運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種生物乙烯堿洗塔，至少由上段和下段二段組成，上段和下段中間有隔板和外置式升氣管。上段為1 10塊理論塔板的塔板式結(jié)構(gòu)或填料，下段為含有內(nèi)構(gòu)件的噴淋結(jié)構(gòu)，其中噴淋結(jié)構(gòu)位于隔板下面，內(nèi)構(gòu)件上面，其特征在于內(nèi)構(gòu)件型式為由1 12個(gè)外部為圓形、內(nèi)部通道為圓形、正三角形、矩形或正多邊形填料單元組成或由3 36個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成。上述技術(shù)方案中優(yōu)選方案為下端內(nèi)構(gòu)件由1 12個(gè)外部為圓形、內(nèi)部通道為圓形、正三角形、矩形或正多邊形填料單元組成；內(nèi)構(gòu)件底部位于堿洗塔塔底，高為塔釜設(shè)計(jì)液位的45 95% ；填料單元的高度等于內(nèi)構(gòu)件的高度，且呈垂直排列；填料單元的上底面大于或等于填料單元的下底面，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為堿洗塔截面積的10 80%，更優(yōu)選方案為25 75%。下段內(nèi)構(gòu)件另一優(yōu)選方案由3 36個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成，更優(yōu)選方案為由3 15個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成；內(nèi)構(gòu)件底部位于堿洗塔塔底，高為塔釜設(shè)計(jì)液位的20 80% ；馬鞍形幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的 10 100%;同一水平面的馬鞍形幾何體填料單元等圓心角排列，構(gòu)成的氣液通道截面積為堿洗塔截面積的10 85%，更優(yōu)選方案為10 50% ；同一位置不同水平面的馬鞍形幾何體填料單元設(shè)置在同一垂直面上，中間由格柵支撐。噴淋層數(shù)優(yōu)選方案為1 10層，更優(yōu)選方案為2 5層；噴嘴安裝角度優(yōu)選方案為0 180°，更優(yōu)選方案為0 60°或120 180° ；同一層噴嘴按規(guī)則幾何形狀排列，規(guī)則幾何形狀優(yōu)選方案為同心圓、矩形、正三角形或正方形。本發(fā)明由于堿洗塔下段為堿性環(huán)境，反應(yīng)器尾氣進(jìn)入下段后，由于內(nèi)構(gòu)件的作用產(chǎn)生了一個(gè)新的氣體分布，此分布能夠有針對(duì)性地與循環(huán)噴淋液逆向接觸，減少了氣體在塔內(nèi)橫向不均勻以及返混等現(xiàn)象，在不影響洗滌效果的前提下降低了醛類的聚合機(jī)會(huì)。同時(shí)，由于外循環(huán)堿液是采用多向或多層的噴淋方式，液相能夠有針對(duì)性地與氣相進(jìn)行接觸， 氣液接觸更加充分，洗滌迅速，提高了酸性氣體的去除效率，減少了氣液在堿性環(huán)境下的停留時(shí)間，降低了醛類的聚合會(huì)。由于新增內(nèi)構(gòu)件具有一定量的液體通道，因此不易被聚合物雜質(zhì)堵塞，明顯改善了工業(yè)裝置中的堵塔現(xiàn)象。工業(yè)裝置應(yīng)用證明采用本發(fā)明的技術(shù)方案，整個(gè)裝置的酸性氣體脫除率可提高4. 0 5. 0%，堿洗塔的堵塔現(xiàn)象至少降低了 50%， 取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明的堿洗塔堿洗工藝流程。圖2為本發(fā)明的噴嘴安裝方式和排布方式。圖3為本發(fā)明組成內(nèi)構(gòu)件的填料單元及安裝方式。圖1中1為新鮮水，2為隔板，3為噴嘴，4為下段內(nèi)構(gòu)件，5為反應(yīng)器流出物，6為下段抽出釜液，7為下段外循環(huán)液，8為洗滌污水，9為升氣管，10為填料，11為堿洗塔，12為堿洗塔出口氣，α為噴嘴的安裝方向與垂直面的交角，L為噴淋層，D1，D2為填料單元的上底，dl，d2為填料單元的下底，H為填料單元的高，β 1、β 2為填料安裝平面。圖1中，反應(yīng)器流出物5進(jìn)入堿洗塔11下段，與下段循環(huán)噴淋液7逆向接觸，洗滌除去反應(yīng)氣中的二氧化碳等酸性氣體。在上段，用新鮮的工廠水1直接噴淋洗滌，以防止粗乙烯出塔時(shí)夾帶堿霧。堿洗后的反應(yīng)氣體12進(jìn)入后續(xù)處理。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1，反應(yīng)器流出物從堿洗塔下部進(jìn)入堿洗塔，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為 生物乙烯96. 69，乙烷0. M，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C。堿洗塔內(nèi)下段還有如圖3所示的內(nèi)構(gòu)件。下段內(nèi)構(gòu)件由外部為圓形，內(nèi)部通道為正三角形的填料單元組成，填料單元數(shù)為7，D2 = 0. 5Dl，d2 = 0. 5dl，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的75% ；堿洗塔內(nèi)下段外循環(huán)液噴淋為5層，安裝有如圖2所示的噴嘴，安裝角度為0°、30°、150°三種，反應(yīng)器流出物與噴嘴噴出的循環(huán)液逆向接觸，洗滌除去反應(yīng)氣中的二氧化碳等酸性氣體。氣相通過外置式升氣管進(jìn)入堿洗塔上段，與新鮮水接觸后，從頂部流出，去往后續(xù)處理。堿洗塔的二氧化碳去除率為99. 3%，工業(yè)裝置的二氧化碳去除率為95. 8%。實(shí)施例2堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. M，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用本發(fā)明的堿洗塔，下段外循環(huán)液噴淋為3層，噴嘴安裝角度為0°、120°、180°三種，下段內(nèi)構(gòu)件由外部為圓形，內(nèi)部通道為正五邊形的填料單元組成，填料單元數(shù)為4，D2 = 0. 75D1，d2 =075dl，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的45%;上段為填料。堿洗塔的二氧化碳去除率為99. 0%，工業(yè)裝置的二氧化碳去除率為94. 6%。實(shí)施例3堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. M，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用本發(fā)明的堿洗塔，下段外循環(huán)液噴淋為2層，噴嘴安裝角度為30°、150° 二種，下段內(nèi)構(gòu)件由外部為圓形，內(nèi)部通道也為圓形的填料單元組成，填料單元數(shù)為6，D2 = Dl, d2 = dl，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的25% ；上段為填料。堿洗塔的二氧化碳去除率為99. 6%，工業(yè)裝置的二氧化碳去除率為95. 2%。實(shí)施例4堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. M，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用本發(fā)明的堿洗塔，下段外循環(huán)液噴淋為3層，噴嘴安裝角度為30°、150°、180°三種，下段內(nèi)構(gòu)件由馬鞍形幾何體填料單元組成，填料單元數(shù)為12，幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的 25%，構(gòu)成的氣液通道截面積為塔截面積的45% ；上段為填料。堿洗塔的二氧化碳去除率為99. 3%，工業(yè)裝置的二氧化碳去除率為95. 0%。實(shí)施例5堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. 24,乙醛0. 17，二氧化碳0.05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用本發(fā)明的堿洗塔，下段外循環(huán)液噴淋為5層，噴嘴安裝角度為0°、120°、180°三種，下段內(nèi)構(gòu)件由馬鞍形幾何體填料單元組成，填料單元數(shù)為18，幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的 17%，構(gòu)成的氣液通道截面積為塔截面積的35% ；上段為填料。堿洗塔的二氧化碳去除率為99. 0%，工業(yè)裝置的二氧化碳去除率為94. 7%。比較例1堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. 24，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用的堿洗塔上下兩段都為空塔設(shè)計(jì)，下段外循環(huán)液采用一層單向噴淋，控制外循環(huán)堿液的濃度值為8%。堿洗塔的二氧化碳脫除率為90.7%。比較例2堿洗過程同實(shí)施例1，反應(yīng)器流出物組成(重量％)為生物乙烯96. 69，乙烷 0. 24，乙醛0. 17，二氧化碳0. 05，其他2. 85。流量為4噸/小時(shí)，進(jìn)料溫度42°C，采用的堿洗塔下段為拉西環(huán)填料，下段外循環(huán)液采用一層單向噴淋，上段為填料。實(shí)驗(yàn)證明堿洗塔的二氧化碳脫除率為91.0%。
權(quán)利要求
1.一種生物乙烯堿洗塔，至少由上段和下段二段組成，上段和下段中間有隔板和外置式升氣管，上段為1 10塊理論塔板的塔板式結(jié)構(gòu)或填料，下段為含有內(nèi)構(gòu)件的噴淋結(jié)構(gòu)， 其中噴淋結(jié)構(gòu)位于隔板下面，內(nèi)構(gòu)件上面，其特征在于內(nèi)構(gòu)件型式為由1 12個(gè)外部為圓形、內(nèi)部通道為圓形、正三角形、矩形或正多邊形填料單元組成或由3 36個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于內(nèi)構(gòu)件由1 12個(gè)外部為圓形、 內(nèi)部通道為圓形、正三角形、矩形或正多邊形填料單元組成；內(nèi)構(gòu)件底部位于堿洗塔塔底， 高為塔釜設(shè)計(jì)液位的45 95% ；填料單元的高度等于內(nèi)構(gòu)件的高度，且呈垂直排列；填料單元的上底面大于或等于填料單元的下底面，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為堿洗塔截面積的10 80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求4所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為堿洗塔截面積的25 75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于內(nèi)構(gòu)件由3 36個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成；內(nèi)構(gòu)件底部位于堿洗塔塔底，高為塔釜設(shè)計(jì)液位的20 80% ；馬鞍形幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的10 100% ；同一水平面的馬鞍形幾何體填料單元等圓心角排列，構(gòu)成的氣液通道截面積為堿洗塔截面積的10 85%。
5.根據(jù)權(quán)利要求6所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于內(nèi)構(gòu)件由3 15個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成，構(gòu)成的氣液通道截面積為堿洗塔截面積的10 50%，同一位置不同水平面的馬鞍形幾何體填料單元設(shè)置在同一垂直面上，中間由格柵支撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于下段噴淋層數(shù)為1 10層，噴嘴安裝角度α為0 180°，同一層噴嘴按規(guī)則幾何形狀排列，規(guī)則幾何行狀為同心圓、矩形、 正三角形或正方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求8所述生物乙烯堿洗塔，其特征在于下段噴淋層數(shù)為2 5層，噴嘴的安裝角度α為0 60°或120 180°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物乙烯堿洗塔，主要解決以往技術(shù)中由于生產(chǎn)裝置中堿洗塔的設(shè)計(jì)問題造成噴淋不均勻，使局部呈較強(qiáng)堿性，造成醛類聚合加劇，堿洗塔出現(xiàn)堵塔的問題。本發(fā)明通過采用一種生物乙烯堿洗塔，至少由上段和下段二段組成，上段和下段中間有隔板和外置式升氣管，上段為1～10塊理論塔板的塔板式結(jié)構(gòu)或填料，下段為含有內(nèi)構(gòu)件的噴淋結(jié)構(gòu)，其中噴淋結(jié)構(gòu)位于隔板下面，內(nèi)構(gòu)件上面，其特征在于內(nèi)構(gòu)件型式為由1～12個(gè)外部為圓形、內(nèi)部通道為圓形、正三角形、矩形或正多邊形填料單元組成或由3～36個(gè)馬鞍形幾何體填料單元組成的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于生物乙烯工業(yè)生產(chǎn)裝置中。
文檔編號(hào)C07C1/24GK102371112SQ20101026190
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者劉軍, 朱瑛, 沈偉 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院