丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸已經(jīng)是成熟的工藝。丙烯酸生產(chǎn)通常是由丙烯經(jīng)兩步氧化反應(yīng)制得。丙烯氧化吸收是進行后續(xù)丙烯酸提純的基礎(chǔ)。氧化吸收的效果、能耗高低決定了技術(shù)是否先進。在氧化吸收過程中，常規(guī)的方法是原料液體丙烯經(jīng)釜式汽化器汽化然后再經(jīng)管殼式過熱器過熱，然后與水蒸氣、空氣混合后依次進入第一、第二氧化反應(yīng)器，經(jīng)兩級氧化反應(yīng)生成丙烯酸后的氣體送入急冷塔，急冷塔塔頂送入急冷水，塔底得到丙烯酸水溶液。塔頂?shù)奈諒U氣送焚燒處理后放空。常規(guī)工藝存在以下問題:
1、原料液體丙烯進料直接經(jīng)釜式汽化器汽化，丙烯在儲存過程中產(chǎn)生的聚合物沒有去除，會被汽化帶入反應(yīng)器，聚合物附著在催化劑表面，影響氧化反應(yīng)的收率，并降低催化劑的壽命。
[0003]2、丙烯汽化、過熱、混合需要通過依次連接的多臺設(shè)備，由于丙烯的易燃易爆性，通過的設(shè)備臺數(shù)越多，連接點越多，泄漏風(fēng)險就越大，危險性也越高。
[0004]3、氧化產(chǎn)物送入吸收塔進行吸收時，塔頂采用脫鹽水作為冷卻吸收介質(zhì)，因此消耗大量的脫鹽水，而且導(dǎo)致后續(xù)丙烯酸精制過程中會排出大量含有機物的污水，污染環(huán)境。
[0005]4、塔頂排出的廢氣溫度低，送入焚燒時熱值低，導(dǎo)致焚燒成本高。
[0006]5、沒有適用于丙烯酸吸收的塔內(nèi)件，常規(guī)塔內(nèi)件導(dǎo)致吸收效果差，而且容易出現(xiàn)塔盤液泛問題，因此急需開發(fā)適合丙烯酸吸收的高效塔內(nèi)件。
[0007]6、為了減少能耗，將氧化吸收塔塔頂?shù)臍怏w返回氧化反應(yīng)，這樣可減少系統(tǒng)的蒸汽消耗。但是由于氧化吸收塔頂尾氣中含有多種有機雜質(zhì)，直接返回反應(yīng)器會降低氧化催化劑的壽命，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。
[0008]以上問題的有效解決，都將大幅提高丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸的技術(shù)水平，對降低生產(chǎn)成本、提高系統(tǒng)安全、降低能耗、減少環(huán)境污染均有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種安全、環(huán)保、節(jié)能且能有效保護催化劑、丙烯酸溶液濃度高雜質(zhì)含量低的丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統(tǒng)及方法。
[0010]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統(tǒng)，包括丙烯汽化塔、第一氧化反應(yīng)器、第二氧化反應(yīng)器和三合一塔，所述的丙烯汽化塔的頂部設(shè)置有混合過熱器，所述的混合過熱器的頂部出口與所述的第一氧化反應(yīng)器的頂部進口連接，所述的第一氧化反應(yīng)器的底部出口與所述的第二氧化反應(yīng)器的頂部進口連接，所述的第二氧化反應(yīng)器的底部出口與所述的三合一塔的下端進口連接，所述的混合過熱器與所述的第一氧化反應(yīng)器的連接管路上設(shè)置有第一進料混合器，所述的第一氧化反應(yīng)器與所述的第二氧化反應(yīng)器的連接管路上設(shè)置有第二進料混合器，所述的第二氧化反應(yīng)器與所述的三合一塔的連接管路上設(shè)置有反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽發(fā)生器，所述的三合一塔內(nèi)設(shè)置有上部洗滌水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反應(yīng)物急冷段，所述的三合一塔的上端設(shè)置有洗滌水進口，所述的三合一塔的頂部設(shè)置有與所述的第一進料混合器連接的尾氣排放口，所述的尾氣排放口與所述的第一進料混合器連接的管路上設(shè)置有尾氣焚燒器，所述的三合一塔的底部設(shè)置有丙烯酸水溶液出口。
[0011]所述的丙烯汽化塔為內(nèi)部安裝有篩板的提餾塔。采用篩板結(jié)構(gòu)可有效防止丙烯聚合堵塞內(nèi)件，并有效去除丙烯在儲存過程中產(chǎn)生的聚合物。
[0012]所述的混合過熱器為管殼式換熱器，所述的管殼式換熱器的下端設(shè)置有管板?？墒箒碜韵虏勘┢臍怏w和水蒸氣均勻分布并混合均勻。
[0013]所述的第一進料混合器上設(shè)置有丙烯水蒸氣混合進料口、焚燒尾氣進口以及空氣進口，所述的丙烯水蒸氣混合進料口、空氣進口和焚燒尾氣進口處均設(shè)有流量計，所述的第一進料混合器的空氣進口與所述的第二進料混合器的空氣進口分別連接空氣壓縮機，所述的尾氣焚燒器與所述的第一進料混合器連接的管路上設(shè)置有尾氣壓縮機。
[0014]所述的第一氧化反應(yīng)器為列管式固定床反應(yīng)器，所述的第一氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有上段反應(yīng)區(qū)和下段冷卻區(qū)。上段反應(yīng)區(qū)主要發(fā)生丙烯氧化生成丙烯醛的反應(yīng)，下段冷卻區(qū)主要發(fā)生氧化產(chǎn)物的冷卻，以防止過度反應(yīng)，減少副反應(yīng)的發(fā)生。
[0015]所述的第二氧化反應(yīng)器為列管式固定床反應(yīng)器，所述的第一反應(yīng)混合器和所述的第二反應(yīng)混合器均為SV型靜態(tài)混合器。此型式靜態(tài)混合器可有效混合反應(yīng)進料。
[0016]所述的三合一塔的上部連接有洗滌水加入管線，所述的三合一塔的中部連接有冷卻器，所述的三合一塔與所述的冷卻器之間的連接管路上連接有阻聚劑加入管線。中間吸收段設(shè)有冷卻器，保證丙烯酸的吸收效果，同時加入阻聚劑減少物料聚合。
[0017]所述的上部洗滌水汽提段和所述的中部丙烯酸吸收段均采用高效散堆填料或規(guī)整填料，所述的下部反應(yīng)物冷卻段內(nèi)設(shè)置有若干層立體拉膜破泡塔板，每層所述的立體拉膜破泡塔板包括若干個水平分布的呈下大上小錐臺形的氣液傳質(zhì)區(qū)，所述的氣液傳質(zhì)區(qū)的底部設(shè)置有開口呈喇叭擴口型的氣體上升孔，所述的氣液傳質(zhì)區(qū)的頂部設(shè)置有帽罩，所述的氣液傳質(zhì)區(qū)的側(cè)部由上到下依次設(shè)置有若干個呈喇叭擴口型的環(huán)形導(dǎo)流板，上下相鄰的所述的環(huán)形導(dǎo)流板之間的連接板上沿圓周方向設(shè)置有若干個氣液導(dǎo)流孔，位于最下端的所述的環(huán)形導(dǎo)流板與所述的氣體上升孔之間設(shè)置有液體流入環(huán)隙。來自下層立體拉膜破泡塔板的氣體進入氣體上升孔內(nèi)，將從液體流入環(huán)隙流入的液體提升拉膜后一起進入氣液傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，氣液兩相在氣液傳質(zhì)區(qū)內(nèi)完成氣液傳質(zhì)，完成氣液傳質(zhì)后的氣液混合物受頂部帽罩的導(dǎo)流作用經(jīng)氣液傳質(zhì)區(qū)側(cè)部設(shè)置的氣液導(dǎo)流孔流出。在氣液混合物流過氣液導(dǎo)流孔的過程中，受環(huán)形導(dǎo)流板的斜八字方向的影響，由于慣性的作用，液體會被捕集回到塔板上，氣體則從氣液導(dǎo)流孔流出后上升進入上層立體拉膜破泡塔板，從而實現(xiàn)氣液分離。這種氣液傳質(zhì)內(nèi)件對易起泡體系有良好的消泡功能，氣液傳質(zhì)區(qū)為下大上小的錐臺形，這種結(jié)構(gòu)可以對內(nèi)部的流體起到加速作用，從而提高氣液傳質(zhì)效果。立體拉模破泡塔板傳質(zhì)效率高，處理量大，并且具有顯著的消泡功能，不需再加入消泡劑。
[0018]—種利用上述丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統(tǒng)制備丙烯酸的方法，具體包括以下步驟:
I)將液體丙烯送入丙烯汽化塔汽化為丙烯氣體后，將丙烯氣體與1.6-2.0MPAG蒸汽混合后送入混合過熱器中，將丙烯蒸汽與水蒸氣混合并過熱到50-70°C ;其中水蒸汽與丙烯的摩爾比為(1.5-1.8):1 ;所述的丙烯汽化塔塔底采用10°C水作為加熱介質(zhì)；10°C水用于回收丙烯汽化的冷量；
2)將新鮮空氣經(jīng)空氣壓縮機壓縮后，與來自三合一塔頂?shù)慕?jīng)催化焚燒后的部分經(jīng)尾氣壓縮機提壓后的尾氣，及來自混合過熱器的丙烯與水蒸汽一同送入第一進料混合器混合后，最后送入第一氧化反應(yīng)器的上段反應(yīng)區(qū)，控制上段反應(yīng)區(qū)的溫度為300-340°C，壓力為40-60Kpag，丙烯與氧氣在催化劑的作用下進行氧化反應(yīng)生成丙烯醛和少量丙烯酸，生成的丙烯醛和少量丙烯酸進入下段冷卻區(qū)冷卻至260°C后，再送入第二進料混合器，第一氧化反應(yīng)器入口氧氣與丙烯的摩爾比為(1.6-1.8):1，送入第一