本發(fā)明涉及一種能夠降低乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置能耗的方法，特別的涉及能降低乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置中合成工序能耗的合成氣與原料氣熱耦合系統(tǒng)及預(yù)溶乙炔的醋酸蒸發(fā)器低溫操作方法。

背景技術(shù)：

醋酸乙烯酯是一種重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于生產(chǎn)聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、涂料、粘合劑等一系列化工產(chǎn)品，可制作自行車的車座、農(nóng)用薄膜和冰箱的填料及用作聚氯乙烯和合成橡膠的改性劑。醋酸乙烯作為中間體，隨著聚乙烯醇非纖維領(lǐng)域應(yīng)用的拓展，使得醋酸乙烯的需求不斷增長(zhǎng)。

目前，生產(chǎn)醋酸乙烯酯的工藝主要有乙烯法和乙炔法兩種。乙炔法和乙烯法都分為氣相法和液相法。其中液相法由于腐蝕和成本問題已相繼淘汰。在電石、煤炭或天然氣資源豐富的地區(qū)，乙炔法比乙烯法更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。乙炔法根據(jù)原料來源不同又分為電石乙炔法和天然氣乙炔法。

乙炔與醋酸氣相合成醋酸乙烯酯的工藝過程為：乙炔與醋酸在醋酸鋅/活性炭催化劑的作用下，在160～220℃，常壓下進(jìn)行反應(yīng)生成醋酸乙烯酯和乙醛、丁烯醛等副產(chǎn)物，反應(yīng)后的氣體經(jīng)多級(jí)冷卻進(jìn)行分離，分離出的乙炔氣體繼續(xù)循環(huán)使用，分離出的醋酸和醋酸乙烯反應(yīng)液送至精餾工序進(jìn)行醋酸乙烯酯的精制。

傳統(tǒng)技術(shù)中，對(duì)于醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置反應(yīng)器出口的高溫合成氣體，與循環(huán)氣進(jìn)行一級(jí)換熱，合成氣被冷卻至120℃后進(jìn)入氣體分離塔，在氣體分離塔中還需采用冷卻水和循環(huán)水繼續(xù)進(jìn)行冷卻，增加了公用工程耗量。

醋酸作為原料之一，在進(jìn)反應(yīng)器之前需要將其氣化，醋酸的沸點(diǎn)溫度為118℃。傳統(tǒng)技術(shù)中醋酸蒸發(fā)器的操作溫度一般較高(120～130℃)。同時(shí)，醋酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，在有機(jī)酸中僅次于甲酸，尤其在高溫條件下，金屬在醋酸中發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，且溫度越高，腐蝕的速度越快。因此，溫度越高，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求越高，設(shè)備造價(jià)就越高。另外，在醋酸乙烯合成工藝中，醋酸乙烯及反應(yīng)的副產(chǎn)物如乙醛、丁烯醛等會(huì)在高溫下聚合生成樹脂狀物質(zhì)，積聚在醋酸蒸發(fā)器底部，會(huì)導(dǎo)致醋酸蒸發(fā)器傳熱效果下降，出現(xiàn)堵塞問題。

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種合成氣與原料氣熱耦合系統(tǒng)及預(yù)溶乙炔的醋酸蒸發(fā)器低溫操作方法，從而降低醋酸乙烯酯合成過程的能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種能夠降低乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置能耗的方法，特別的涉及能降低乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置合成工序能耗的反應(yīng)氣與合成氣熱耦合系統(tǒng)及預(yù)溶乙炔的醋酸蒸發(fā)器低溫操作方法。

在醋酸乙烯酯合成過程中，乙炔單程轉(zhuǎn)化率較低，大量未轉(zhuǎn)化的乙炔必須循環(huán)使用。來自乙炔清凈工序的新鮮乙炔與循環(huán)的乙炔氣混合，然后被蒸汽加熱進(jìn)入循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)增壓后，與合成氣換熱后送入醋酸蒸發(fā)器的底部。自醋酸蒸發(fā)器頂部排出的乙炔和醋酸的混合氣進(jìn)入反應(yīng)氣第一換熱器，利用反應(yīng)器出口氣體對(duì)其預(yù)熱，而后經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器預(yù)熱到反應(yīng)溫度，反應(yīng)氣進(jìn)料預(yù)熱器采用蒸汽加熱。反應(yīng)氣由反應(yīng)器頂部送入催化劑床層進(jìn)行催化反應(yīng)。反應(yīng)后的合成氣經(jīng)與原料氣進(jìn)行兩級(jí)換熱后，送至氣體分離塔的底部。醋酸自氣體分離塔頂部加入，從氣體分離塔頂部出來的氣體中，其主要組成為乙炔、乙醛、氮?dú)夂投趸嫉?，大部分與新鮮乙炔匯合后進(jìn)入循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)，壓縮后返回合成反應(yīng)器；另外采出一部分側(cè)流氣送至排氣回收工段脫除二氧化碳等惰性組分。氣體分離塔塔釜的反應(yīng)液送至精餾工段進(jìn)行分離。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置中合成工序的節(jié)能系統(tǒng)，合成氣與原料合成工序的節(jié)能系統(tǒng)，由醋酸蒸發(fā)器101、反應(yīng)氣第一換熱器104、反應(yīng)氣第二換熱器105、反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106、合成反應(yīng)器107、氣體分離塔109和循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118組成；合成反應(yīng)器107、反應(yīng)氣第一換熱器104、反應(yīng)氣第二換熱器105和氣體分離塔109依次連接；醋酸蒸發(fā)器101、反應(yīng)氣第一換熱器104和反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106依次連接；循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118、反應(yīng)氣第二換熱器105和醋酸蒸發(fā)器101依次連接。

所述的反應(yīng)氣第一換熱器、反應(yīng)氣第二換熱器均為列管式換熱器。

采用本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置中合成工序的節(jié)能方法，采用熱耦合方法：自合成反應(yīng)器107出來的合成氣首先經(jīng)過反應(yīng)氣第一換熱器104的管程，與殼程自醋酸蒸發(fā)器101塔頂來的原料氣進(jìn)行換熱，換熱后殼程的原料氣進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106繼續(xù)加熱，管程的合成氣進(jìn)入反應(yīng)氣第二換熱器105的管程繼續(xù)冷卻，殼程的冷卻介質(zhì)為自循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118出口來的循環(huán)氣，換熱后，管程的合成氣進(jìn)入氣體分離塔109，殼程的循環(huán)氣進(jìn)入醋酸蒸發(fā)器101。

本發(fā)明與現(xiàn)有的工藝相比有明顯改進(jìn)，現(xiàn)有工藝如附圖2所示，從氣體分離塔頂部出來的循環(huán)乙炔氣在氣氣換熱器中與反應(yīng)器出來的合成氣進(jìn)行換熱，被合成氣加熱后，再進(jìn)入油氣換熱器，與從反應(yīng)器出來的導(dǎo)熱油進(jìn)行換熱，被加熱至反應(yīng)溫度，然后與過熱醋酸蒸汽混合進(jìn)入反應(yīng)器。醋酸在醋酸蒸發(fā)器中采用新鮮蒸汽進(jìn)行加熱使其蒸發(fā)。

現(xiàn)有的工藝中，原料氣與合成氣在氣氣換熱器(如圖2中的105)中進(jìn)行了一級(jí)換熱，另外需要的熱量在油氣換熱器(如圖2中的104)中通過導(dǎo)熱油對(duì)原料氣來進(jìn)行加熱。本發(fā)明與現(xiàn)有的工藝相比，通過采用熱耦合技術(shù)，將合成氣與原料氣進(jìn)行了兩級(jí)氣-氣換熱(如圖1中的104和105)，充分回收產(chǎn)物氣體中所帶出的熱量，最大程度上降低能耗。

現(xiàn)有的工藝中，醋酸蒸發(fā)器(如圖2中的101)采用的是釜式加熱器，本發(fā)明中低溫操作的醋酸蒸發(fā)方法是在吸收塔(如圖1中的101)中進(jìn)行，將自醋酸蒸發(fā)器頂部來的原料氣和循環(huán)氣體壓縮機(jī)出口的原料氣分別與合成反應(yīng)器出來的合成氣進(jìn)行兩級(jí)氣氣換熱耦合，最大限度的回收產(chǎn)物氣體中所帶出的熱量，并采用在醋酸蒸發(fā)器中預(yù)溶乙炔的方法來降低醋酸蒸發(fā)器的塔釜溫度。乙炔氣自醋酸蒸發(fā)器的塔釜加入，與自醋酸蒸發(fā)器頂部加入的新鮮醋酸以及中上部加入的精餾醋酸逆流接觸，大部分的乙炔氣起到了降低醋酸分壓的作用，從而降低了醋酸的蒸發(fā)溫度。還有一小部分乙炔被溶到了醋酸中，從而降低了醋酸的泡點(diǎn)；醋酸蒸發(fā)器的塔釜溫度得到了有效降低，塔釜溫度為50～80℃。塔釜溫度的降低改善了塔釜結(jié)焦情況，減輕了設(shè)備腐蝕，降低了系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求，同時(shí)可以采用低品位熱源進(jìn)行加熱。

附圖說明

圖1：本發(fā)明中乙炔法醋酸乙烯酯節(jié)能生產(chǎn)工藝示意圖；

醋酸蒸發(fā)器-101、循環(huán)醋酸加熱器-102、循環(huán)醋酸泵-103、反應(yīng)氣第一換熱器-104、反應(yīng)氣第二換熱器-105、反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器-106、合成反應(yīng)器-107、汽包-108、氣體分離塔-109、氣體分離塔冷卻器-110、氣體分離塔循環(huán)泵-111、氣體分離塔上冷卻器-112、氣體分離塔中冷卻器-113、氣體分離塔下冷卻器-114、冷凍水罐-115、冷凍水泵-116、循環(huán)氣體過熱器-117、循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)-118。

圖2：乙炔法醋酸乙烯酯現(xiàn)有工藝示意圖；

醋酸蒸發(fā)器-101、油氣換熱器-104、氣氣換熱器-105、合成反應(yīng)器-107、氣體分離塔-109、循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)-118。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，合成氣與原料合成工序的節(jié)能系統(tǒng)，由醋酸蒸發(fā)器101、反應(yīng)氣第一換熱器104、反應(yīng)氣第二換熱器105、反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106、合成反應(yīng)器107、氣體分離塔109和循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118組成；反應(yīng)氣第一換熱器104的管程入口與反應(yīng)氣第二換熱器105相連、管程出口與合成反應(yīng)器107相連；反應(yīng)氣第一換熱器104的殼程入口與醋酸蒸發(fā)器101相連，殼程出口與反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106相連，反應(yīng)氣第二換熱器105的管程入口與反應(yīng)氣第一換熱器104相連，管程出口與氣體分離塔109相連，反應(yīng)氣第二換熱器105的殼程入口與醋酸蒸發(fā)器101相連，殼程出口與循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118相連。

自合成反應(yīng)器出來的合成氣進(jìn)入反應(yīng)氣第一換熱器104，反應(yīng)氣第一換熱器104為列管式換熱器；熱物料(合成氣)走反應(yīng)氣第一換熱器104的管程，冷物料(醋酸蒸發(fā)器101出來的塔頂氣)走反應(yīng)氣第一換熱器104的殼程，經(jīng)過換熱，被冷卻后的合成氣進(jìn)入反應(yīng)氣第二換熱器105的管程繼續(xù)進(jìn)行冷卻，醋酸蒸發(fā)器101出來的原料氣進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器106繼續(xù)進(jìn)行加熱；反應(yīng)氣第二換熱器為列管式換熱器，熱物料(合成氣)走反應(yīng)氣第二換熱器105的管程，冷物料(循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)118出來的循環(huán)氣)走反應(yīng)氣第二換熱器105的殼程，經(jīng)過換熱后，循環(huán)氣進(jìn)入醋酸蒸發(fā)器101中，合成氣進(jìn)入氣體分離塔109中。本發(fā)明采用熱耦合技術(shù)，將合成氣與原料氣進(jìn)行了兩級(jí)氣-氣換熱，充分回收產(chǎn)物氣體中所帶出的熱量，最大程度上降低能耗。

本發(fā)明低溫操作的醋酸蒸發(fā)器方法：乙炔氣自醋酸蒸發(fā)器101的塔釜加入，新鮮醋酸自醋酸蒸發(fā)器101的頂部加入，精餾工段來的精餾醋酸自醋酸蒸發(fā)器101的中上部加入，在醋酸蒸發(fā)器101中，乙炔與醋酸逆流接觸，大部分的乙炔氣起到了降低醋酸分壓的作用，從而降低了醋酸的蒸發(fā)溫度，還有一小部分乙炔被溶到了醋酸中，從而降低了醋酸的泡點(diǎn)。綜上兩點(diǎn)，醋酸蒸發(fā)器的塔釜溫度與現(xiàn)有工藝相比得到了有效降低。現(xiàn)有工藝中醋酸蒸發(fā)器塔釜溫度一般在120℃左右，本發(fā)明中醋酸蒸發(fā)器的塔釜溫度在50～60℃。

本發(fā)明涉及乙炔法醋酸乙烯酯生產(chǎn)裝置中合成工序的節(jié)能系統(tǒng)及節(jié)能方法，合成氣與原料氣兩級(jí)熱耦合系統(tǒng)及預(yù)溶乙炔的醋酸蒸發(fā)器低溫操作方法。自合成反應(yīng)器出來的合成氣首先經(jīng)過反應(yīng)氣第一換熱器的管程，與殼程自醋酸蒸發(fā)器塔頂來的原料氣進(jìn)行換熱，換熱后殼程的原料氣進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)料預(yù)熱器繼續(xù)加熱，管程的合成氣進(jìn)入反應(yīng)氣第二換熱器的管程繼續(xù)冷卻，殼程的冷卻介質(zhì)為自循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)出口來的循環(huán)氣，換熱后，管程的合成氣進(jìn)入氣體分離塔，殼程的循環(huán)氣進(jìn)入醋酸蒸發(fā)器。原料氣與合成氣的兩級(jí)氣氣換熱耦合，最大限度的回收產(chǎn)物氣體中所帶出的熱量。乙炔氣自醋酸蒸發(fā)器的塔釜加入，新鮮醋酸自醋酸蒸發(fā)器頂部加入，精餾醋酸自醋酸蒸發(fā)器的中上部加入，在醋酸蒸發(fā)器中乙炔氣與醋酸逆流接觸，通過醋酸中預(yù)溶乙炔的方法降低醋酸蒸發(fā)器的塔釜溫度，改善了塔釜結(jié)焦情況，減輕了設(shè)備腐蝕。