丙烯酸精制單元的工藝改進(jìn)

劉利 于春梅 中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院 吉林 132002

技術(shù)改造

丙烯酸精制單元的工藝改進(jìn)

劉利*于春梅 中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院 吉林 132002

簡(jiǎn)要介紹丙烯酸精制單元的工藝改進(jìn)和效果，以及對(duì)丙烯酸裝置節(jié)能降耗的影響。

丙烯酸精制單元工藝改進(jìn)節(jié)能降耗

1 概述

丙烯二步氧化法生產(chǎn)丙烯酸工藝中丙烯酸氣體經(jīng)冷卻后，需要在丙烯酸吸收塔中用水吸收生成59%(wt)的粗丙烯酸溶液，要消耗大量的水。在丙烯酸精制過(guò)程中通過(guò)三塔精制，將粗丙烯酸溶液中的有機(jī)物和水分離出去，得到99.50% (wt)以上丙烯酸產(chǎn)品。在精制過(guò)程中產(chǎn)生大量的含有機(jī)物廢水。

丙烯酸精制過(guò)程中，產(chǎn)生含有3%～8%的乙酸、30%～45%的廢液。由于水、乙酸、丙烯酸三者沸點(diǎn)較為接近，采用常規(guī)精餾的方法需要消耗大量蒸汽，而且常規(guī)精餾塔釜溫度較高，加劇丙烯酸的自聚，影響裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。環(huán)保方面也不允許廢水直接排放，因此，現(xiàn)行工藝中廢水采用熱力焚燒的方式處理，處理成本昂貴，操作難度大。

本文介紹對(duì)現(xiàn)有140 kt/a丙烯酸裝置進(jìn)行工藝改進(jìn)，使裝置廢水量由16 t/h降低到390～400 kg/h。能耗降低86標(biāo)油/kg。該工藝申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利授權(quán)號(hào)為ZL200810050543.9。

2 改造前的工藝流程

改造前工藝流程見(jiàn)圖1。

以140 kt/a丙烯酸裝置為例，丙烯酸第二反應(yīng)器生成的丙烯酸氣體經(jīng)反應(yīng)物冷卻器冷卻到170℃，進(jìn)吸收塔下部，被來(lái)自塔頂?shù)南礈焖鋮s吸收，消耗脫鹽水17520 kg/h。為控制塔底粗丙烯酸溶液的溫度，吸收塔下部設(shè)有循環(huán)冷卻系統(tǒng)。塔底粗丙烯酸溶液送丙烯酸精制單元，塔頂未吸收的一部分氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)壓縮后至混合器供反應(yīng)配比用，其余部分送廢氣焚燒單元催化焚燒后排放。

圖1 改造前工藝流程簡(jiǎn)圖

吸收塔底的粗丙烯酸溶液用泵送輕組份分餾塔中部，塔底再沸器采用泵強(qiáng)制循環(huán)，以低壓蒸汽作為加熱源;塔頂泵入共沸劑溶液，利用共沸蒸餾方法脫除水、醋酸。塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后入回流罐，共沸劑與含醋酸等組份的廢水分層，共沸劑溢流至塔回流罐中擋板的另一側(cè)循環(huán)回塔頂;回流罐的廢水送廢水處理單元。回流罐中未被冷凝的氣體在塔頂冷凝器中用冷凍水進(jìn)一步冷卻冷凝后，凝液流入回流罐，未冷凝氣體被水環(huán)真空泵抽出以維持塔的真空。

3 改造后的工藝流程

改造后工藝流程見(jiàn)圖2。

3.1 改變操作條件，增加氣液分離罐

反應(yīng)物冷卻器的作用是將第二反應(yīng)器出來(lái)的丙烯酸氣體冷卻。原設(shè)計(jì)中冷卻后的反應(yīng)物仍為氣體，氣體的吸收全部在吸收塔中進(jìn)行。此次改進(jìn)在反應(yīng)物冷卻器中將丙烯酸氣體用新增的氣提塔塔底循環(huán)廢水進(jìn)行冷卻，反應(yīng)物冷卻器的物料出口溫度為65～70℃，為氣液混合物，經(jīng)氣液分離罐分離后氣相去吸收塔吸收，液相直接去輕組份分離塔分離。反應(yīng)物冷卻器的冷卻介質(zhì)利用廢水循環(huán)，出口的廢水進(jìn)氣提塔塔頂氣提。

圖2 改造后進(jìn)工藝流程簡(jiǎn)圖

3.2 取消吸收塔塔底冷卻器

本次改造降低了吸收塔進(jìn)料溫度，取消吸收塔塔底冷卻器后，塔底的溫度應(yīng)可控制在71～74℃。同時(shí)降低了塔底的進(jìn)料量，減少了吸收液脫鹽水的用量，即可得到58%～60%的粗丙烯酸溶液。以140 kt/a丙烯酸計(jì)，減少循環(huán)水消耗500 t/ h，減少脫鹽水消耗3700 kg/h。

3.3 吸收塔頂尾氣全部循環(huán)利用

改造前吸收塔頂?shù)奈矚庵恍〔糠盅h(huán)至第二反應(yīng)器參與反應(yīng)，其余進(jìn)催化焚燒系統(tǒng)焚燒后達(dá)標(biāo)排放，改造后將去催化焚燒的氣體循環(huán)利用，該股氣體作為氣提塔氣提介質(zhì)。

3.4 調(diào)整輕組分分餾塔共沸劑回流量

氣液分離罐分離出的液體直接進(jìn)輕組份分離塔分離，減少共沸劑的回流量30～35t/h，從而減少塔頂冷凝器循環(huán)水消耗400t/h，減少塔底再沸器蒸汽消耗7700kg/h。

3.5 增加氣提塔，最大限度減少?gòu)U水排放量

丙烯酸精制過(guò)程產(chǎn)生大量廢水，該股廢水含有機(jī)物不能直接排放，需要進(jìn)催化焚燒單元焚燒，運(yùn)行費(fèi)用昂貴，操作難度大。在丙烯酸精制單元增加氣提塔，將廢水提濃，產(chǎn)生390～400kg/h的廢液，極大減少?gòu)U水的排放量。

4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

對(duì)140 kt/a規(guī)模的丙烯酸裝置而言，每年可節(jié)省裝置運(yùn)行成本約1240萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。同時(shí)對(duì)丙烯酸生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣和廢水循環(huán)利用，減少了丙烯酸廢氣和廢水的排放量，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策，有顯著的社會(huì)效益。運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表1。

表1 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比表

按每噸循環(huán)水、蒸汽和脫鹽水單價(jià)分別為0.23元、82.49元和8.70元計(jì)，共節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約1241萬(wàn)元。

5 節(jié)能降耗效果

改造后生產(chǎn)每噸丙烯酸減少?gòu)U水排放量0.8 t。減少循環(huán)水用量46.3 t，節(jié)約蒸汽0.93 t，減少脫鹽水消耗量0.2 t，單位能耗降低86標(biāo)油/kg。

6 結(jié)論

通過(guò)改造，丙烯酸裝置不僅降低了裝置的能耗，大量減少了廢水的排放量，同時(shí)運(yùn)行成本有所下降。

Introduce briefly the improved method and its effects and the influence on saving energy and reducing consumption for the acrylic acid refining unit．

Process Improvement of Acrylic Acid Refining Unit

Liu Li，et al
(PetroChina Northeast Refining＆Chemical Engineering Co.，Ltd．Jilin Design Institute，Jilin 132002)

acrylic acid refining unitimproved processsaving energy and reducing consumption

*劉利:工程師。1988年畢業(yè)于吉林工學(xué)院高分子材料專(zhuān)業(yè)。主要從事化工過(guò)程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話(huà):(0432)63957493，E－mail:jly_ll0149@petrochina.com.cn。

2011－08－01)

(Translated by Xi Zhengtai)