本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣處理裝置，還涉及苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣處理工藝以及環(huán)己烷生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
環(huán)己烷是重要的有機(jī)化工原料。環(huán)己烷無色，易流動(dòng)，有刺激性氣味，是生產(chǎn)尼龍制品的主要原料，同時(shí)環(huán)己烷是纖維素醚、樹脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑。90％的環(huán)己烷是由苯加氫制備而來，其生產(chǎn)工藝比較成熟。傳統(tǒng)苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的工藝中，為了回收未反應(yīng)的高溫高壓氫氣和有機(jī)物，通常直接將高溫高壓氣相通入冷阱中，通過大量的低溫制冷劑來冷卻氣相，是有機(jī)物冷凝成液相，從而達(dá)到分離有機(jī)物和氫氣的目的。傳統(tǒng)工藝雖然做到了有機(jī)物與氫氣的分離與回收，但其使用了大量的制冷劑，制冷劑費(fèi)用高，同時(shí)需要后續(xù)的制冷設(shè)備，這大大增加了能耗與生產(chǎn)成本，同時(shí)增加了生產(chǎn)的操作難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣處理裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種環(huán)己烷生產(chǎn)裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提出一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣處理工藝。
根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的尾氣處理裝置包括：減壓閥，所述減壓閥具有出口和用于輸入苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣的進(jìn)口；膨脹分離塔，所述膨脹分離塔具有進(jìn)口、液相出口和氣相出口，所述膨脹分離塔的進(jìn)口與所述減壓閥的出口連通；和冷阱，所述冷阱具有進(jìn)口、液相出口、氣相出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，所述冷阱的進(jìn)口與所述膨脹分離塔的氣相出口連通。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置具有綠色環(huán)保、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述膨脹分離塔進(jìn)一步包括回流口，所述膨脹分離塔的回流口與所述冷阱的液相出口連通。
根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的環(huán)己烷生產(chǎn)裝置包括：反應(yīng)釜，所述反應(yīng)釜具有進(jìn)料口、進(jìn)氣口、尾氣出口和出料口；減壓閥，所述減壓閥具有出口和進(jìn)口，所述減壓閥的進(jìn)口與所述反應(yīng)釜的尾氣出口連通；膨脹分離塔，所述膨脹分離塔具有進(jìn)口、液相出口和氣相出口，所述膨脹分離塔的進(jìn)口與所述減壓閥的出口連通；和冷阱，所述冷阱具有進(jìn)口、液相出口、氣相出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，所述冷阱的進(jìn)口與所述膨脹分離塔的氣相出口連通。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述環(huán)己烷生產(chǎn)裝置進(jìn)一步包括壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)具有進(jìn)氣口和出氣口，所述壓縮機(jī)的進(jìn)氣口與所述冷阱的氣相出口連通，所述壓縮機(jī)的出氣口與所述反應(yīng)釜的進(jìn)氣口連通。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述環(huán)己烷生產(chǎn)裝置進(jìn)一步包括緩沖罐，所述緩沖罐具有進(jìn)氣口和出氣口，所述緩沖罐的進(jìn)氣口與所述壓縮機(jī)的出氣口連通，所述緩沖罐的出氣口與所述反應(yīng)釜的進(jìn)氣口連通。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述反應(yīng)釜還具有回流口，所述反應(yīng)釜的回流口與所述膨脹分離塔的液相出口連通。
根據(jù)本發(fā)明第三方面實(shí)施例的尾氣處理工藝包括以下步驟：使苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的高溫高壓的尾氣通過減壓閥進(jìn)入到膨脹分離塔內(nèi)，以便使所述高溫高壓的尾氣變?yōu)榈蜏氐蛪旱奈矚獠⑹刮矚庵械牟糠钟袡C(jī)物冷凝為液相，其中所述高溫高壓的尾氣包括氫氣和有機(jī)物；和利用制冷劑冷卻所述低溫低壓的尾氣，以便使所述低溫低壓的尾氣中的剩余的有機(jī)物冷凝為液相并得到氫氣
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理工藝具有綠色環(huán)保、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述高溫高壓的尾氣的溫度為120℃-250℃、壓強(qiáng)為0.3MPa-2.5MPa，所述低溫低壓的尾氣的溫度為30℃-40℃、壓強(qiáng)為0.1MPa-0.3MPa。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，冷凝后的所述尾氣的溫度小于等于30℃。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制冷劑為水。
附圖說明
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)己烷生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置包括減壓閥V-1、膨脹分離塔C-3和冷阱CS-1。
減壓閥V-1具有出口和用于輸入苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣的進(jìn)口。膨脹分離塔C-3具有進(jìn)口、液相出口和氣相出口，膨脹分離塔C-3的進(jìn)口與減壓閥V-1的出口連通。冷阱CS-1具有進(jìn)口、液相出口、氣相出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，冷阱CS-1的進(jìn)口與膨脹分離塔C-3的氣相出口連通。
下面描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理工藝。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理工藝包括以下步驟：
使苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的高溫高壓的尾氣通過減壓閥V-1進(jìn)入到膨脹分離塔內(nèi)，以便使高溫高壓的尾氣變?yōu)榈蜏氐蛪旱奈矚獠⑹刮矚庵械牟糠钟袡C(jī)物冷凝為液相，其中該高溫高壓的尾氣包括氫氣和有機(jī)物；和
利用制冷劑冷卻該低溫低壓的尾氣，以便使該低溫低壓的尾氣中的剩余的有機(jī)物冷凝為液相并得到氫氣。
其中，苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣是指：在利用苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的過程中產(chǎn)生的尾氣。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置通過設(shè)置減壓閥V-1和膨脹分離塔C-3，從而可以使苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的高溫高壓的尾氣經(jīng)過減壓閥V-1，由此可以將該高溫高壓的尾氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，以便得到低溫低壓的尾氣。該低溫低壓的尾氣（苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的尾氣）中的絕大部分有機(jī)物在膨脹分離塔C-3內(nèi)降溫冷凝為液相。離開膨脹分離塔C-3的尾氣（主要包括氫氣，還包括少量未冷凝的有機(jī)物）的溫度較低，在冷阱CS-1內(nèi)只需使用普通的、常用的制冷劑（例如水）進(jìn)行冷卻即可。
因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置可以利用該高溫高壓的尾氣本身的能量來實(shí)現(xiàn)物料的分離，即實(shí)現(xiàn)尾氣中氫氣和有機(jī)物的分離，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。其中，減壓閥V-1可以把溫度和壓力（尤其是壓力）懸殊的兩部分流體在單向流通的情況下隔離開來。
而且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置無需使用大量的特殊制冷劑（例如低溫制冷劑）來冷卻尾氣，也無需使用后續(xù)的制冷設(shè)備，由此極大地降低了能耗和費(fèi)用，同時(shí)有機(jī)物的捕集率達(dá)到99.9％以上。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理裝置具有綠色環(huán)保、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
同理，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的尾氣處理工藝具有綠色環(huán)保、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的環(huán)己烷生產(chǎn)裝置100包括反應(yīng)釜R-1、減壓閥V-1、膨脹分離塔C-3和冷阱CS-1。
反應(yīng)釜R-1具有進(jìn)料口、進(jìn)氣口、尾氣出口和出料口。減壓閥V-1具有出口和進(jìn)口，減壓閥V-1的進(jìn)口與反應(yīng)釜R-1的尾氣出口連通。膨脹分離塔C-3具有進(jìn)口、液相出口和氣相出口，膨脹分離塔C-3的進(jìn)口與減壓閥V-1的出口連通。冷阱CS-1具有進(jìn)口、液相出口、氣相出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，冷阱CS-1的進(jìn)口與膨脹分離塔C-3的氣相出口連通。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)己烷生產(chǎn)裝置100還包括壓縮機(jī)C-1和緩沖罐C-2。壓縮機(jī)C-1具有進(jìn)氣口和出氣口，壓縮機(jī)C-1的進(jìn)氣口與冷阱CS-1的氣相出口連通，壓縮機(jī)C-1的出氣口與反應(yīng)釜R-1的進(jìn)氣口連通。緩沖罐C-2具有進(jìn)氣口和出氣口，緩沖罐C-2的進(jìn)氣口與壓縮機(jī)C-1的出氣口連通，緩沖罐C-2的出氣口與反應(yīng)釜R-1的進(jìn)氣口連通。
有利地，膨脹分離塔C-3進(jìn)一步包括回流口，膨脹分離塔C-3的回流口與冷阱CS-1的液相出口連通。反應(yīng)釜R-1還具有回流口，反應(yīng)釜R-1的回流口與膨脹分離塔C-3的液相出口連通。
下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)己烷生產(chǎn)裝置100和尾氣處理裝置的工作過程。
按工藝要求，新鮮的氫氣通過壓縮機(jī)C-1壓縮至緩沖罐C-2，將氫氣壓縮至溫度為100-120℃、壓強(qiáng)為0.3-1MPa。氫氣通過管路2由反應(yīng)釜R-1底部的分布器進(jìn)入反應(yīng)釜R-1，常溫的液相苯原料通過管路3進(jìn)入反應(yīng)釜R-1，催化劑通過管路4進(jìn)入反應(yīng)釜R-1，同時(shí)開動(dòng)電機(jī)S-1轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌槳，混合和加熱至溫度120-250℃、壓強(qiáng)0.3-2.5MPa。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)釜R-1內(nèi)的壓力升高至設(shè)定值后，緩慢打開反應(yīng)釜R-1頂部的尾氣出口閥門，控制尾氣流量，以維持反應(yīng)釜R-1內(nèi)所需的操作壓力。反應(yīng)生成的產(chǎn)物和部分中間產(chǎn)物以及未反應(yīng)的苯原料通過管路6由泵P-2輸送至后續(xù)工段。
反應(yīng)釜R-1產(chǎn)生的高溫高壓的尾氣的溫度為120-250℃、壓強(qiáng)為0.3-2.5MPa，高溫高壓的尾氣通過管路5到達(dá)減壓閥V-1，隨后高溫高壓的尾氣進(jìn)入到膨脹分離塔C-3內(nèi)，以便使高溫高壓的尾氣變?yōu)榈蜏氐蛪旱奈矚?，低溫低壓的尾氣的溫度?0℃-40℃、壓強(qiáng)為0.1MPa-0.3MPa。在尾氣膨脹的過程中，尾氣中的有機(jī)物冷凝為液相，液相的有機(jī)物從膨脹分離塔C-3的底部的液相出口流出，進(jìn)而液相的有機(jī)物通過管路9由泵P-1輸送到管路3，作為原料的補(bǔ)充。
也就是說，利用高溫高壓的尾氣的自身壓力通過減壓閥V-1并進(jìn)入到膨脹分離塔C-3內(nèi)，高溫高壓的尾氣變?yōu)榈蜏氐蛪旱奈矚猓瑥亩鴮?shí)現(xiàn)尾氣的降溫，同時(shí)在膨脹分離塔C-3中有機(jī)相冷凝為液相。
膨脹分離塔C-3中未冷凝的氫氣夾雜著少量殘余的有機(jī)相通過膨脹分離塔C-3的頂部的管路11進(jìn)入冷阱CS-1，進(jìn)入冷阱CS-1中的冷凝后的尾氣（即未冷凝的氫氣）的溫度小于等于30℃。冷阱CS-1的制冷劑為冷水，由此操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境。氫氣中殘留的有機(jī)物冷凝為液相，液相的有機(jī)物通過管路12流回膨脹分離塔C-3，氫氣通過管路15返回壓縮機(jī)C-1。
在反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜R-1的底部的殘留液通過反應(yīng)釜R-1底部的管路7由泵P-2抽出。
實(shí)施例1：
向容積為1M3的反應(yīng)釜R-1中加入30kg/h常溫的苯和催化劑，通過緩沖罐C-2向反應(yīng)釜R-1中加入溫度為120℃、壓強(qiáng)為0.3MPa的新鮮氫氣；開啟反應(yīng)釜R-1的電機(jī)S-1和換熱器H-1，混合和加熱至溫度為180℃、壓強(qiáng)為2.0MPa。當(dāng)反應(yīng)釜R-1的壓力達(dá)到設(shè)定值后，緩慢開啟反應(yīng)釜R-1頂部的尾氣出口閥門，控制尾氣流量在設(shè)定值1.2m3/h，以維持反應(yīng)所需的壓力，尾氣通過管路5經(jīng)由減壓閥V-1減壓后進(jìn)入膨脹分離塔C-3。冷凝為液相的有機(jī)物通過膨脹分離塔C-3底部的液相出口由經(jīng)泵P-1輸送回反應(yīng)釜R-1，氫氣夾帶少許殘留有機(jī)物進(jìn)入冷阱CS-1，此時(shí)氣體的溫度只有25℃，冷阱CS-1的制冷液為冷水，殘留的有機(jī)物冷凝為液相流回膨脹分離塔C-3，氫氣通過管路15返回壓縮機(jī)C-1經(jīng)壓縮再次進(jìn)入反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物通過管路6由泵P-2輸送到后續(xù)工段。最終尾氣中有機(jī)物的回收率達(dá)到99.9％以上。
實(shí)施例2：
向容積為2.5M3的反應(yīng)釜R-1中加入60kg/h常溫的苯和催化劑，通過緩沖罐C-2向反應(yīng)釜R-1中加入溫度為140℃、壓強(qiáng)為0.8MPa的新鮮氫氣；開啟反應(yīng)釜R-1的電機(jī)S-1和換熱器H-1，混合和加熱至溫度為230℃、壓強(qiáng)為2.3MPa。當(dāng)反應(yīng)釜R-1的壓力達(dá)到設(shè)定值后，緩慢開啟反應(yīng)釜R-1頂部的尾氣出口閥門，控制尾氣流量在設(shè)定值1.5m3/h，以維持反應(yīng)所需的壓力，尾氣通過管路5經(jīng)由減壓閥V-1減壓后進(jìn)入膨脹分離塔C-3。冷凝為液相的有機(jī)物通過膨脹分離塔C-3底部的液相出口由經(jīng)泵P-1輸送回反應(yīng)釜R-1，氫氣夾帶少許殘留有機(jī)物進(jìn)入冷阱CS-1，此時(shí)氣體的溫度只有25℃，冷阱CS-1的制冷液為冷水，殘留的有機(jī)物冷凝為液相流回膨脹分離塔C-3，氫氣通過管路15返回壓縮機(jī)C-1經(jīng)壓縮再次進(jìn)入反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物通過管路6由泵P-2輸送到后續(xù)工段。最終尾氣中有機(jī)物的回收率達(dá)到99.9％以上。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。