專利名稱：用于富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能資源的綜合利用。
背景技術(shù)：
富馬酸又名反丁烯二酸、延胡索酸，英文名fumaric acid, trans-Butene dioicacid，廣泛用于食品、醫(yī)藥、化工、涂料、樹脂、增塑劑等領(lǐng)域。目前富馬酸生產(chǎn)中最常用的生產(chǎn)方法為苯氧化法生產(chǎn)順酐，水吸收順酐生成順丁烯二酸，再通過異構(gòu)化生成富馬酸。其生產(chǎn)工藝為石油苯經(jīng)觸媒固定床反應(yīng)器，在350-4200C的反應(yīng)溫度下，生成順丁烯二酸酐，用水吸收順酐得到濃度為35%左右的順丁烯二酸水溶液，順丁烯二酸水溶液在95°C的溫度下，用活性炭脫色并除去焦油后，在強酸介質(zhì)中用硫脈作催化劑，在85-95°C的反應(yīng)溫度下，異構(gòu)化生成反丁烯二酸，即富馬酸；經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌、離心、干燥后，可制得工業(yè)級富馬酸。在上面工序中，經(jīng)洗滌好的富馬酸，加入溶解鍋中，加水煮沸充分溶解，經(jīng)重結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，可制得純度更高的食品級富馬酸。苯氧化法生產(chǎn)富馬酸過程中，通過苯氧化生成順酐是該工藝的關(guān)鍵。苯在氧化過程中大量化學(xué)能以熱能的形式釋放出來，屬于強烈放熱反應(yīng)。如果工藝條件控制不當(dāng)，會有大量副反應(yīng)發(fā)生，生成一氧化碳和二氧化碳。為了減少副反應(yīng)發(fā)生，在選擇合適的催化劑的同時，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。工業(yè)生產(chǎn)上一般控制在350 450°C。通常是在列管式固定床反應(yīng)器管間填充熔鹽作媒體，利用熔鹽強制循環(huán)，以及時移出反應(yīng)所放出的熱量，并以水吸收熱量形成飽和蒸氣。形成的飽和蒸汽如果不加以利用，就只有白白釋放到環(huán)境中，造成能量資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種用于富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能資源的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用。初始富馬酸生產(chǎn)采用苯氧化工藝生產(chǎn)技術(shù)，使用苯為原料，在催化劑的作用下，與空氣中的氧氣在固定床中發(fā)生催化氧化，生成酸酐氣體，經(jīng)水溶液洗滌回收酸酐異構(gòu)成富馬酸。整個工藝過程包括催化氧化反應(yīng)、反應(yīng)氣洗滌吸收、酸酐異構(gòu)和精制四個過程。在催化氧化反應(yīng)環(huán)節(jié)中，原料苯經(jīng)計量后進(jìn)入加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的苯蒸汽與空氣混合，進(jìn)入氧化反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)。氧化過程主要的反應(yīng)如下主反應(yīng)C6H6+402— C403H2+C02+C0+2H20副反應(yīng)C6H6+602— 3C0+2C02+3H20
C403H2+202 — 2C0+2C02+H20其它副反應(yīng)C6H6+02— C7O2H6 (苯甲酸)+C0+C02+H20C6H6+02 — C8O3H4 (苯酐)+C0+C02+H20
這個反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱將反應(yīng)氣體加熱到360°C，其余熱量由循環(huán)流動的熔鹽移出并產(chǎn)生蒸汽。3600C的反應(yīng)氣體自反應(yīng)器底部排出，在氣體冷卻器處冷卻并產(chǎn)生蒸汽，兩部分蒸汽回收到汽包中。該部分蒸汽除富馬酸工藝中空氣加熱器、苯蒸發(fā)罐/器及除氧器等裝置使用外，大部分無組織排放，系統(tǒng)蒸汽利用率低，資源浪費嚴(yán)重。本發(fā)明收集富馬酸生產(chǎn)中以熱能形式釋放大量化學(xué)能產(chǎn)生的飽和蒸汽到蒸汽汽包形成1. 5Mpa的飽和蒸汽。根據(jù)需要大功率風(fēng)機為苯氧化反應(yīng)提供氧氣的特點，在蒸汽汽包后加裝與風(fēng)機同軸的飽和蒸汽汽輪機，將飽和蒸汽以管道輸送至汽輪機，飽和蒸汽在汽輪機本體中膨脹做功，輔助驅(qū)動風(fēng)機(未達(dá)到風(fēng)機運行要求時仍以電力驅(qū)動)以節(jié)約電能。經(jīng)汽輪機做功后，降壓減溫形成O. 5Mpa飽和蒸汽經(jīng)汽輪機排氣口排出，并通過管道輸送至富馬酸干燥、結(jié)晶車間以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)車間。同時用熱設(shè)備加強保溫措施選用導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫效果好的材料，以最大限度減少熱損失；盡量回收蒸汽冷凝水，用于工藝生產(chǎn)。高溫設(shè)備和管道絕熱保溫設(shè)計選用絕熱性能較好的保溫材料硅酸鋁纖維氈和巖棉；根據(jù)保冷溫度不同選用聚苯乙烯或聚氨酯材料。基于上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法，苯氧化法生產(chǎn)富馬酸生產(chǎn)過程中釋放的大量熱能，通過熔鹽強制循環(huán)，以循環(huán)冷凝水為媒介吸收熔鹽放出的熱量生成飽和蒸氣，利用蒸汽汽包收集飽和蒸汽；飽和蒸汽通過管道通入蒸汽汽輪機，蒸汽膨脹做功，帶動汽輪機轉(zhuǎn)動，汽輪機主軸連接大功率風(fēng)機，輔助電機帶動風(fēng)機以節(jié)約電能；經(jīng)過汽輪機的蒸汽壓力降低為O. 5Mpa，將其通過管道直接輸送至生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程中的熱能供應(yīng)，蒸汽釋放熱能后冷凝成水，在整個系統(tǒng)中可循環(huán)利用。用于所述的方法的系統(tǒng)，包括以下裝置和結(jié)構(gòu)蒸汽汽包、蒸汽管道、飽和蒸汽汽輪機；風(fēng)機。所述蒸汽汽包后安裝一臺與風(fēng)機同軸的飽和蒸汽汽輪機；將所述1. 5Mpa的飽和蒸汽以管道輸送至所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽在汽輪機本體中膨脹做功，輔助驅(qū)動500kw風(fēng)機；延長500kw大功率風(fēng)機驅(qū)動電機的主軸,加裝同軸蒸汽汽輪機；1. 5Mpa的飽和蒸汽做功后，自然降壓為O. 5Mpa的生產(chǎn)用飽和蒸汽，通過管道直接輸送至車間，用于富馬酸干燥、結(jié)晶以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)。本發(fā)明主要是對年產(chǎn)5000噸苯氧化法富馬酸生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量化學(xué)能進(jìn)行熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用。利用苯氧化產(chǎn)生的熱量通過熔鹽循環(huán)加熱水產(chǎn)生飽和蒸汽(1. 5Mpa)，收集進(jìn)入蒸汽汽包，通過管道將飽和蒸汽引入蒸汽汽輪機，輔助驅(qū)動電機以節(jié)約電能，飽和蒸汽做功后，自然降壓為O. 5Mpa的生產(chǎn)用飽和蒸汽，通過管道直接輸送至車間，用于富馬酸干燥、結(jié)晶以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)。整個生產(chǎn)過程不再使用燃煤蒸汽。本發(fā)明的方法年產(chǎn)生可利用蒸汽總量11. 23萬t，生產(chǎn)用蒸汽9. 15萬t，風(fēng)機驅(qū)動電機的節(jié)電率達(dá)到55. 88% :化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化年增加能量(折合標(biāo)煤):7984. 34t。熱功聯(lián)產(chǎn)化學(xué)能資源綜合利用率90%。本發(fā)明的富馬酸生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量化學(xué)能的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用，實現(xiàn)了富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能資源的充分有效使用，節(jié)約生產(chǎn)成本。本發(fā)明的方法可以達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)1、年產(chǎn)生可利用蒸汽總量> 80000t
2、風(fēng)機驅(qū)動電機的節(jié)電率彡50%3、熱功聯(lián)產(chǎn)化學(xué)能資源綜合利用率·》70%4、化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化年增加能量(折合標(biāo)煤)^ 6000t。


圖1蒸汽驅(qū)動汽輪機帶動風(fēng)機過程示意圖；圖2為汽輪機排出蒸汽利用詳細(xì)流程圖。
具體實施例方式為進(jìn)一步說明本發(fā)明，結(jié)合以下具體實施方案具體說明—、技術(shù)方案

在5000噸苯氧化法富馬酸生產(chǎn)線的蒸汽汽包后安裝一臺與風(fēng)機同軸的飽和蒸汽汽輪機。將蒸汽汽包中1. 5Mpa的飽和蒸汽以管道輸送至汽輪機，飽和蒸汽在汽輪機本體中膨脹做功，輔助驅(qū)動500kw風(fēng)機(未達(dá)到風(fēng)機運行要求時仍以電力驅(qū)動)，以節(jié)約電能。如圖1所示。1. 5Mpa的飽和蒸汽經(jīng)汽輪機做功后，降壓為O. 5Mpa的飽和蒸汽經(jīng)汽輪機排氣口排出，并通過管道輸送至富馬酸干燥、結(jié)晶車間以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)車間以工使用，用于氨基酸生產(chǎn)過程自種子培育、放大、種子液培養(yǎng)、富馬酸溶解、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化、結(jié)晶、干燥等工藝。如圖2所示。二、主要設(shè)備I蒸汽汽包苯氧化法富馬酸生產(chǎn)過程化學(xué)能轉(zhuǎn)化的熱能通過熔鹽循環(huán)加熱水產(chǎn)生飽和蒸汽，收集進(jìn)入蒸汽汽包形成1. 5Mpa的飽和蒸汽。蒸汽汽包的結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中已有明示，所有已知的具有貯藏蒸汽功能的蒸汽汽包類型均可以使用。容量具體而定。2 風(fēng)機5000噸富馬酸生產(chǎn)線需配備功率為500kw風(fēng)機一臺提供苯氧化反應(yīng)所需氧氣，風(fēng)機由電機機驅(qū)動。當(dāng)風(fēng)機無汽輪機輔助帶動時電流平均值為13.35A。3飽和蒸汽汽輪機延長500kw大功率風(fēng)機驅(qū)動電機的主軸，加裝同軸飽和蒸汽汽輪機，蒸汽汽包中的飽和蒸汽首先通過蒸汽汽輪機，膨脹做功，輔助驅(qū)動電機以節(jié)約電能。飽和蒸汽汽輪機進(jìn)蒸汽為1. 5Mpa的飽和蒸汽，流量為14. 18t/h，出口蒸汽為O. 5Mpa的飽和蒸汽，排汽量為
11.55t/h。O. 5Mpa的生產(chǎn)用飽和蒸汽，通過管道直接輸送至車間，用于富馬酸干燥、結(jié)晶以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)。三、化學(xué)能資源熱功聯(lián)產(chǎn)效果評估
I汽輪機帶動風(fēng)機做功節(jié)電量由風(fēng)機電流實測數(shù)據(jù)可知，蒸汽帶汽輪機驅(qū)動風(fēng)機工作時電流實測值為5. 89A，無汽輪機帶動時電流平均值為13.35A。下表為風(fēng)機在有、無汽輪機帶動兩種狀態(tài)下的工作參數(shù)風(fēng)機在有、無汽輪機帶動兩種狀態(tài)下的工作參數(shù)表
表I電機參數(shù)
權(quán)利要求
1.用于富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法，其特征在于苯氧化法生產(chǎn)富馬酸中釋放的大量熱能，通過熔鹽強制循環(huán)，以循環(huán)冷凝水為媒介吸收熔鹽放出的熱量生成飽和蒸氣進(jìn)入蒸汽汽包；飽和蒸汽通過管道通入蒸汽汽輪機，蒸汽膨脹做功，帶動汽輪機轉(zhuǎn)動，汽輪機主軸連接大功率風(fēng)機，輔助電機帶動風(fēng)機以節(jié)約電能；經(jīng)過汽輪機的蒸汽壓力降低為O. 5Mpa，將其通過管道直接輸送至生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程中的熱能供應(yīng)，蒸汽釋放熱能后冷凝成水，在整個系統(tǒng)中循環(huán)利用。
2.用于權(quán)利要求1所述的方法的系統(tǒng)，其特征在于苯氧化法富馬酸生產(chǎn)過程化學(xué)能轉(zhuǎn)化的熱能通過熔鹽循環(huán)加熱水產(chǎn)生飽和蒸汽，收集進(jìn)入蒸汽汽包形成1. 5Mpa的飽和蒸汽；所述蒸汽汽包后安裝一臺與風(fēng)機同軸的飽和蒸汽汽輪機；將所述1. 5Mpa的飽和蒸汽以管道輸送至所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽在汽輪機本體中膨脹做功，輔助驅(qū)動500kw風(fēng)機；延長500kw大功率風(fēng)機驅(qū)動電機的主軸，加裝同軸蒸汽汽輪機；1. 5Mpa的飽和蒸汽做功后，自然降壓為O. 5Mpa的生產(chǎn)用飽和蒸汽，通過管道直接輸送至車間，用于富馬酸干燥、結(jié)晶以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于富馬酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能的熱功聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法，苯氧化法生產(chǎn)富馬酸中釋放的大量熱能，通過熔鹽強制循環(huán)，以循環(huán)冷凝水為媒介吸收熔鹽放出的熱量生成飽和蒸氣進(jìn)入蒸汽汽包形成1.5Mpa的飽和蒸汽；1.5Mpa的飽和蒸汽通過管道通入蒸汽汽輪機，蒸汽膨脹做功，帶動汽輪機轉(zhuǎn)動，汽輪機主軸連接大功率風(fēng)機，輔助電機帶動風(fēng)機以節(jié)約電能；經(jīng)過汽輪機的蒸汽壓力降低為0.5Mpa，將其通過管道直接輸送至生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程中的熱能供應(yīng)，蒸汽釋放熱能后冷凝成水，在整個系統(tǒng)中可循環(huán)利用。本發(fā)明實現(xiàn)了有機酸-氨基酸生產(chǎn)過程中化學(xué)能資源的充分有效使用；對節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品市場競爭力，促進(jìn)企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展具有重要理論和現(xiàn)實意義。
文檔編號C07C57/15GK103055775SQ20121057576
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者馬玉岳, 姜國政, 姜增妍 申請人:煙臺恒源生物股份有限公司