用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器列管中粘附和聚積的結(jié)焦物難以去除，造成冷卻器列管管道阻力增加，反應(yīng)器操作壓力升高，催化劑反應(yīng)性能降低，裝置消耗增加，運行周期縮短的問題。本實用新型通過采用一種在線清焦裝置，包括與氨氧化反應(yīng)氣體呈惰性氣體的進口、固體顆粒儲罐、旋流型固體顆粒噴射分布器、氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器，氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器包括空心的上封頭和布滿列管的換熱段，在空心上封頭中安置有至少1個旋流型固體顆粒噴射分布器，惰性氣體的進口與固體顆粒儲罐出口并聯(lián)后與旋流型固體顆粒噴射分布器相連通的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器在線清焦的工業(yè)裝置中。
【專利說明】用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈領(lǐng)域中，由于反應(yīng)生成的高溫反應(yīng)氣體中含有丙烯腈、氫氰酸、丙烯醛等易聚合的化合物，在反應(yīng)氣體冷卻過程中容易發(fā)生聚合反應(yīng)，生成的聚合物與流化床反應(yīng)器帶出的催化劑粉塵粘附并聚積在反應(yīng)氣體冷卻器列管中，隨著運行時間的延長，列管內(nèi)壁垢層逐漸增加，列管內(nèi)通道逐漸減小，導(dǎo)致列管不暢，增加管道阻力，當垢層達到一定厚度時，反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力明顯升高，惡化流化床反應(yīng)系統(tǒng)的操作狀況，降低催化劑的反應(yīng)性能，使裝置消耗增加，運行周期縮短。對于氨氧化生產(chǎn)丙烯腈反應(yīng)系統(tǒng)冷卻器列管中的結(jié)焦物，通常只能在一年一度的停車檢修期間用高壓水槍沖刷予以去除。
[0003]在丙烯腈裝置中，反應(yīng)氣體冷卻器是一關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)是一大型立式列管式換熱器，反應(yīng)氣體走管程，殼程通冷卻水。其作用是將氨氧化反應(yīng)器出口的反應(yīng)氣體溫度從420 — 450°C冷卻至200°C左右。國內(nèi)丙烯腈裝置一般運行6個月左右就因反應(yīng)氣體冷卻器列管堵塞，使反應(yīng)氣體冷卻器的壓降從原來的3 - 5kPa升高到40kPa以上，造成反應(yīng)系統(tǒng)壓力明顯升高，導(dǎo)致催化劑的丙烯腈單收下降2個百分點以上，裝置消耗明顯增加，影響裝置的正常運行，直至被迫停車。如果不停車用高壓水槍清除冷卻器列管中的結(jié)焦物，冷卻器列管管道阻力將急劇增加，反應(yīng)系統(tǒng)壓力急劇升高，催化劑單收急劇下降，裝置消耗急劇增加。
[0004]反應(yīng)氣體冷卻器列管的堵塞是丙烯腈裝置長周期運行的主要瓶頸，不僅影響丙烯腈裝置的整體運行周期，也增加了設(shè)備清洗費用和停、開車過程中原料及產(chǎn)品的損失浪費，影響丙烯腈裝置的經(jīng)濟效益。因此，發(fā)明一種在線清焦裝置，及時在線去除丙烯腈裝置反應(yīng)氣體冷卻器列管內(nèi)的結(jié)焦物，解決反應(yīng)氣體冷卻器列管的堵塞問題，具有十分重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益。
[0005]文獻CN1657860A介紹了一種立式列管傳熱設(shè)備管外污垢三相流態(tài)化在線清洗技術(shù)。在殼程底部安裝耐老化、容易彎曲變形的軟塑料布氣軟管，布氣軟管上開設(shè)均勻排列的噴氣孔，噴出的清潔氣體使殼程液體快速上升，帶動固體形成劇烈運動、上下自然循環(huán)流動的三相流態(tài)化清洗液，實現(xiàn)管外污垢在線、快速、均勻的清洗，可以保障設(shè)備長期高效運行。該方法用于立式列管傳熱設(shè)備管外污垢的在線清洗，且介質(zhì)呈液態(tài)，而不是介質(zhì)呈氣態(tài)的管內(nèi)污垢的去除。
[0006]文獻CN101451797A介紹了一種換熱器在線清洗裝置。在換熱器傳熱管內(nèi)裝有清洗機構(gòu)，在流體進出口管上設(shè)置換向機構(gòu)，在流體的推動下，通過換向機構(gòu)的作用，清洗機構(gòu)在傳熱管內(nèi)往返運動，清洗元件于傳熱管內(nèi)壁接觸并發(fā)生摩擦，不斷去除管內(nèi)污垢或阻止污垢的產(chǎn)生，達到在線清除污垢的目的。該方法在換熱管內(nèi)設(shè)置清洗元件，縮小了傳熱管內(nèi)流體通道的有效面積，大大增加了換熱器列管的阻力，而不是降低換熱器的壓降。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的在氨氧化生產(chǎn)丙烯腈反應(yīng)系統(tǒng)冷卻器中，未涉及在線清焦裝置或者現(xiàn)有的旋流型固體顆粒噴射分布器設(shè)計不合理，造成固體顆粒噴射分布不均勻，導(dǎo)致冷卻器列管中粘附和聚積的結(jié)焦物難以去除，列管管道阻力增加，反應(yīng)器操作壓力升高，催化劑反應(yīng)性能降低，裝置消耗增加，運行周期縮短，冷卻器管板發(fā)生磨損和腐蝕的問題，提供一種新的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置。該在線清焦裝置具有固體顆粒噴射分布均勻，及時在線清除氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器列管中的結(jié)焦物，穩(wěn)定冷卻器列管管道阻力和反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力，穩(wěn)定催化劑的反應(yīng)性能，維持裝置的消耗水平，延長裝置的運行周期，避免固體顆粒對冷卻器管板發(fā)生磨損和腐蝕的優(yōu)點。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，包括與氨氧化反應(yīng)氣體呈惰性氣體的進口、固體顆粒儲罐、旋流型固體顆粒噴射分布器、氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器，所述的氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器包括空心的上封頭和布滿列管的換熱段，所述的空心上封頭內(nèi)部設(shè)置至少一個旋流型固體顆粒噴射分布器，惰性氣體的進口與固體顆粒儲罐出口并聯(lián)后與旋流型固體顆粒噴射分布器相連通。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案，冷卻器上封頭中設(shè)置2?20個旋流型固體顆粒噴射分布器，所述的旋流型固體顆粒噴射分布器具有導(dǎo)流段和噴出口。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段設(shè)置I?10片導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片與軸向流動方向呈10?89°的夾角，噴出口直徑為5?80mm。
[0010]優(yōu)選的技術(shù)方案，在冷卻器上封頭中設(shè)置2?5個旋流型固體顆粒噴射分布器，旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段設(shè)置2?5片導(dǎo)流葉片。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的導(dǎo)流葉片與軸向流動方向呈40?70°的夾角，噴出口直徑為30?60mm。
[0011]更優(yōu)選的技術(shù)方案:在冷卻器上封頭中安置的旋流型固體顆粒噴射分布器的優(yōu)選范圍為3?16個，更優(yōu)選范圍為2?4個；旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段導(dǎo)流葉片的優(yōu)選范圍為2?8片，更優(yōu)選范圍為3?5片，導(dǎo)流葉片與軸向流動方向角度的優(yōu)選范圍為15?80°，更優(yōu)選范圍為45?60°，噴出口直徑的優(yōu)選范圍為35?55mm，更優(yōu)選范圍為 40 ?50mm。
[0012]固體顆粒儲罐中的固體顆粒是硫酸銨顆粒、碳酸銨顆粒、醋酸銨顆粒、草酸銨顆粒、磷酸銨顆粒、磷酸氫銨顆?；蛄姿岫滗@顆粒中的一種；固體顆粒的形狀是半球體、圓柱體、多面體、橢圓體或球體中的一種；固體顆粒平均直徑的優(yōu)選范圍為0.5?10mm，更優(yōu)選范圍為2?5mm ;固體顆粒噴出速度的優(yōu)選范圍為20?150m/s，更優(yōu)選范圍為30?90m/
So
[0013]上述技術(shù)方案中，噴射分布器的設(shè)置以使冷卻器每根列管中的噴射固體量均勻為佳，固體顆粒沿冷卻器列管軸向方向噴出，固體顆粒的化學(xué)組成對反應(yīng)系統(tǒng)、成品質(zhì)量無影響，可回收處理或循環(huán)使用。氨氧化反應(yīng)系統(tǒng)的在線清焦裝置為間隙操作，可根據(jù)反應(yīng)氣體冷卻器壓降變化情況確定在線清焦的頻次。
[0014]由于在線清焦裝置及旋流型固體顆粒噴射分布器設(shè)計合理，采用與氨氧化反應(yīng)氣體呈惰性的氣體作動力，將一定直徑的固體顆粒輸送到噴射分布器，在噴射分布器的噴射下固體顆粒以一定的噴出速度分布到氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器的每根列管中，固體顆粒噴射分布均勻，及時在線去除冷卻器列管中的結(jié)焦物，穩(wěn)定了冷卻器列管管道阻力和反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力，穩(wěn)定了催化劑的反應(yīng)性能，維持了裝置的消耗水平，延長了裝置的運行周期，避免了固體顆粒對冷卻器管板的磨損和腐蝕。
[0015]本實用新型不僅適用于氨氧化反應(yīng)系統(tǒng)冷卻器的在線清焦，同樣適用于易結(jié)焦體系的管道和反應(yīng)、換熱設(shè)備的在線清焦。
[0016]采用本實用新型的在線清焦裝置及旋流型固體顆粒噴射分布器，在冷卻器上封頭中安置5個噴射分布器，分布器葉片為5片，葉片角度為70°，噴出口直徑為60_，以惰性氣體氮氣為動力，將平均直徑為5mm的球體狀硫酸鹽固體顆粒輸送到旋流分布型分布器中，經(jīng)分布器噴射后固體顆粒以90m/s的噴出速度分布到氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器的每根列管中，固體顆粒噴射分布均勻，清除了列管中的結(jié)焦物，丙烯腈裝置連續(xù)運行18個月時，冷卻器的壓降為4.2kPa，穩(wěn)定了冷卻器列管管道阻力和反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力，催化劑的丙烯腈單收保持不變，維持了裝置的消耗水平，延長了裝置的運行周期，避免了固體顆粒對冷卻器管板的磨損和腐蝕，取得了較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的在線清焦裝置。
[0018]圖1中I為惰性氣體進口，2為固體顆粒儲罐，3為固體顆粒儲罐出口，4為輸送管路，5為冷卻器上封頭，6為噴射分布器，7為冷卻器列管，8為氨氧化反應(yīng)系統(tǒng)冷卻器。
[0019]本實用新型的在線清焦裝置工藝過程如下:從固體顆粒儲罐2來的固體顆粒，在惰性氣體進口 I的動力作用下，從固體顆粒儲罐出口 3經(jīng)輸送管路4進入氨氧化反應(yīng)系統(tǒng)冷卻器8上封頭5中安置的噴射分布器6中，噴射后固體顆粒分散并分布到冷卻器列管7中，以去除列管中的結(jié)焦物。
[0020]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步的闡述。
【具體實施方式】
[0021]【比較例I】
[0022]氨氧化生產(chǎn)丙烯腈裝置開車初期無在線清焦的反應(yīng)氣體冷卻器的壓降為4kPa，裝置連續(xù)運行6個月時，反應(yīng)氣體冷卻器的壓降升高到40kPa，催化劑的丙烯腈單收下降2%。
[0023]【比較例2】
[0024]氨氧化生產(chǎn)丙烯腈裝置開車初期無在線清焦的反應(yīng)氣體冷卻器的壓降為4kPa，裝置連續(xù)運行10個月時，反應(yīng)氣體冷卻器的壓降升高到65kPa，催化劑的丙烯腈單收下降
3.8%。
[0025]【實施例1】
[0026]一種如圖1所示的在線清焦裝置及旋流型固體顆粒噴射分布器，在冷卻器上封頭中安置5個分布器，分布器葉片為5片，葉片角度為70度，噴出口直徑為60_，開車初期反應(yīng)氣體冷卻器的壓降為4kPa，以惰性氣體氮氣為動力，將平均直徑為5mm的球體狀硫酸鹽固體顆粒輸送到旋流分布型分布器中，經(jīng)分布器噴射后固體顆粒以90m/s的噴出速度分布到氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器的每根列管中，固體顆粒噴射分布均勻，清除了列管中的結(jié)焦物，丙烯腈裝置連續(xù)運行18個月時，冷卻器的壓降為4.2kPa，穩(wěn)定了冷卻器列管管道阻力和反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力，催化劑的丙烯腈單收保持不變，維持了裝置的消耗水平，延長了裝置的運行周期，避免了固體顆粒對冷卻器管板的磨損和腐蝕。
[0027]【實施例2~7】
[0028]按實施例1的各條件與步驟操作，只是改變惰性氣體的種類、固體顆粒的平均直徑、固體顆粒的種類、固體顆粒的形狀、固體顆粒的噴出速度、分布器的安置個數(shù)、葉片數(shù)、葉片角度、噴出口直徑等操作條件，具體工藝操作條件及裝置運行后反應(yīng)氣體冷卻器的壓降、催化劑的丙烯腈單收變化情況、裝置運行周期、冷卻器管板磨損和腐蝕情況等結(jié)果見表I和表2。
[0029]【實施例8】
[0030]一種在線清焦裝置及旋流型固體顆粒噴射分布器，在冷卻器上封頭中安置2個分布器，分布器葉片為2片，葉片角度為45度，噴出口直徑為30mm，開車初期反應(yīng)氣體冷卻器的壓降為4kPa，以惰性氣體氮氣為動力，將平均直徑為5mm的球體狀硫酸鹽固體顆粒輸送到旋流分布型分布器 中，經(jīng)分布器噴射后固體顆粒以120m/s的噴出速度分布到氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器的每根列管中，固體顆粒噴射分布均勻，清除了列管中的結(jié)焦物，丙烯腈裝置連續(xù)運行16個月時，冷卻器的壓降為4.0kPa，穩(wěn)定了冷卻器列管管道阻力和反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力，催化劑的丙烯腈單收保持不變，維持了裝置的消耗水平，延長了裝置的運行周期，避免了固體顆粒對冷卻器管板的磨損和腐蝕。
[0031]表1
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，包括與氨氧化反應(yīng)氣體呈惰性氣體的進口、固體顆粒儲罐、旋流型固體顆粒噴射分布器、氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器，所述的氨氧化反應(yīng)氣體冷卻器包括空心的上封頭和布滿列管的換熱段，所述的空心上封頭內(nèi)部設(shè)置2?20個旋流型固體顆粒噴射分布器，惰性氣體的進口與固體顆粒儲罐出口并聯(lián)后與旋流型固體顆粒噴射分布器相連通；所述的旋流型固體顆粒噴射分布器具有導(dǎo)流段和噴出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于在冷卻器上封頭中設(shè)置2?20個旋流型固體顆粒噴射分布器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于，所述的旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段設(shè)置I?10片導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片與軸向流動方向呈10?89°的夾角，噴出口直徑為5?80mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于在冷卻器上封頭中設(shè)置2?5個旋流型固體顆粒噴射分布器，旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段設(shè)置2?5片導(dǎo)流葉片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于所述的導(dǎo)流葉片與軸向流動方向呈40?70°的夾角，噴出口直徑為30?60mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于固體顆粒儲罐中的固體顆粒是硫酸銨顆粒、碳酸銨顆粒、醋酸銨顆粒、草酸銨顆粒、磷酸銨顆粒、磷酸氫銨顆?；蛄姿岫滗@顆粒中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于固體顆粒的形狀是半球體、圓柱體、多面體、橢圓體或球體中的一種；固體顆粒的平均直徑為0.5?10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于固體顆粒的平均直徑為2?5_ ;在冷卻器上封頭中安置的旋流型固體顆粒噴射分布器為3?16個。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于所述的導(dǎo)流葉片與軸向流動方向呈50?70°的夾角，噴出口直徑為40?60mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于氨氧化反應(yīng)的在線清焦裝置，其特征在于在冷卻器上封頭中安置的旋流型固體顆粒噴射分布器為2?4個；旋流型固體顆粒噴射分布器的導(dǎo)流段導(dǎo)流葉片為3?5片，導(dǎo)流葉片與軸向流動方向角度范圍為45?60°，噴出口直徑范圍為 40 ?50mm。
【文檔編號】F28G1/12GK203731935SQ201320405772
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】顧軍民, 張斌, 熊瑾
申請人: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