[發(fā)明專利]一種利用二氧化碳生產正丙醛的裝置和方法

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• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107141205A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 江南;徐龍伢;孫海兵;林毓勇;朱向學;肖鐿;王濤;陳福存;黃敏;江起培;嚴正芳;李剛;王濤;王翔;李旭東
• 申請（專利權）人: 南京百潤化工有限公司
• 主分類號: C07C45/50
• 分類號: C07C45/50;C07C47/02
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙)32274
• 代理人: 王云

1.一種利用二氧化碳生產正丙醛的裝置，其特征在于按反應步驟依次包括原料混合單元(1)、緩沖單元(2)、反應單元(3)、余熱回收單元(4)、急冷單元(5)、壓縮單元(6)、分離單元(7)、PSA單元(8)、正丙醛生產單元(9)；

其中所述反應單元(3)為帶有進料預熱器的反應爐(31)；所述反應爐(31)內有反應爐管(32)；

所述余熱回收單元(4)包括一級廢熱鍋爐(41)和二級廢熱鍋爐(42)；

所述急冷單元(5)為包括塔頂分液罐(51)、塔底急冷水泵(52)以及塔底過濾器的急冷塔；

所述壓縮單元(6)包括一級壓縮系統(61)、吸收塔脫碳系統(62)、再生塔系統(63)、脫苯干燥系統(64)以及二級壓縮系統(65)；

所述分離單元(7)包括冷箱(71)、脫甲烷塔系統(72)、乙烯塔系統(73)以及脫乙烷塔系統(74)；所述脫甲烷塔系統(72)塔底連接有重沸器(721)；所述乙烯塔系統(73)為上塔(731)和下塔(732)熱冷分離結構，其中上塔(731)通過乙烯泵(733)連接有乙烯罐(734)；

所述正丙醛生產單元(9)按反應流程依次包括乙烯合成氣凈化系統(91)、加熱器(92)、氫甲酰化反應釜(93)、冷卻器(94)、液液靜置分層罐(95)、精餾塔(97)、油水分相器(98)以及回收塔(99)；所述冷卻器(94)還連接有氣液分離罐(96)。

2.根據權利要求1所述的利用二氧化碳生產正丙醛的裝置，其特征在于：所述反應爐(31)為立式箱式爐。

3.如權利要求1所述的利用二氧化碳生產正丙醛的方法，其特征在于包括如下反應過程：

(1)原料混合單元、緩沖單元和反應單元：原料混合單元中三股進料進行混合，第一股進料為乙烷和循環(huán)乙烷，第二股進料為二氧化碳和循環(huán)二氧化碳，第三股進料為水蒸氣；三股進料在混合后進入緩沖單元，隨后進入反應單元中的進料預熱器，預熱至50-500℃后進入反應爐進行升溫反應；反應爐管中裝有乙烷脫氫催化劑，升溫至500-1500℃，乙烷、二氧化碳、水蒸氣在催化劑的作用下反應，生成主產品乙烯，以及一氧化碳、氫氣、甲烷、C³⁺烴類、水等副產品；反應爐保持反應溫度，使反應得以朝有利方向進行；反應爐出口氣體為高溫過程氣，隨后進入下一個單元余熱回收單元進行發(fā)汽，副產品少量甲烷以及C³⁺烴類作為本裝置的燃料進行循環(huán)利用；

其中三股進料中的循環(huán)乙烷來自后續(xù)分離單元脫乙烷塔系統反應分離進行循環(huán)再利用；循環(huán)二氧化碳來自壓縮單元再生塔系統出氣的循環(huán)再利用；水蒸氣來自壓縮單元脫苯干燥系統進行循環(huán)再利用；

(2)余熱回收單元和急冷單元：來自反應單元的高溫過程氣，溫度為550-1200℃，進入余熱回收單元的一級廢熱鍋爐后發(fā)1-10MPa等級的飽和蒸汽，進入反應爐煙道過熱，作為后續(xù)壓縮單元壓縮系統熱源使用；通過一級廢熱鍋爐后的高溫過程氣，溫度為200-800℃，進入二級廢熱鍋爐后發(fā)0.1-1.0MPa等級的飽和蒸汽，作為后續(xù)壓縮單元再生塔系統熱源使用；

經過兩級廢熱鍋爐后的高溫過程氣降溫至50-400℃進入急冷單元，在急冷塔中，高溫過程氣和急冷水逆流接觸，降溫至25-50℃的過程氣進入塔頂分液罐，隨后進入下一級壓縮單元；急冷塔底端急冷水經急冷水泵增壓后，部分經過過濾器過濾去除反應生成的焦炭雜質，隨后作為后續(xù)分離單元熱源使用；

(3)壓縮單元：一級壓縮系統中，降溫后的過程氣由0.01Mpa-1.0Mpa增壓至1Mpa-10MPa；進入吸收塔脫碳系統進行脫碳；其中使用MDEA溶液作為吸收劑，吸收過程氣中的二氧化碳，吸收二氧化碳后的MDEA富溶劑進入再生塔系統再生，再生塔系統采用常規(guī)汽提工藝；富溶劑經貧富溶劑換熱器換熱至20-200℃左右后進入再生塔系統再生，出口氣作為循環(huán)二氧化碳經加壓送至反應爐作為原料使用；脫苯干燥系統采用洗滌工藝，采用后續(xù)分離單元自產的C³⁺進行洗滌，洗滌后的過程氣中C₆H₆含量≤100ppm；經脫碳、脫苯、干燥后的過程氣進入二級壓縮系統，繼續(xù)加壓至1Mpa-10MPa后進入下一級分離單元；

(4)分離單元：自壓縮單元來的過程氣首先和脫甲烷塔系統塔底物料換熱，經分液后的過程氣進入冷箱，在冷箱中，過程氣與冷劑和合成氣換熱逐步冷卻至-50--5℃，冷箱底部液體直接作為脫甲烷塔系統的進料，冷箱頂部氣相作為粗合成氣進入后續(xù)PSA單元；

脫甲烷塔系統塔底采用急冷水作為重沸器熱源，塔底C²⁺物料與進料過程氣換熱后經碳二加氫系統處理去除乙炔雜質后再進入乙烯塔系統，冷箱頂部氣相和脫甲烷塔系統頂氣合并，升溫至1℃-80℃后進入PSA單元；

經加氫后的C²⁺物料直接進入乙烯塔下塔，乙烯塔系統下塔塔底采用急冷水作為熱源，上塔塔頂采用制冷劑作為冷源；冷凝后的液體作為塔的回流，不凝氣經壓力控制后進入壓縮單元循環(huán)壓縮以最大程度回收乙烯；用乙烯送出泵抽出乙烯，送至乙烯罐儲存；回收乙烯后的C²⁺物料在乙烯塔底，經壓力控制后與脫乙烷塔系統塔底物料換熱后進入脫乙烷塔系統；脫乙烷塔系統塔底采用急冷水做為熱源，塔頂有冷源；冷凝后的液體作為塔的回流，不凝氣即循環(huán)乙烷，經壓力控制后首先進入冷箱回收冷量，升溫至10-70℃后作為反應原料使用；塔底物料為C³⁺，水冷至15-65℃后分為兩路，一路經加壓繼續(xù)降溫至5-50℃后作為脫苯干燥系統的洗滌液使用，另外一路直接作為裝置或余熱回收系統燃料使用；

(5)PSA單元：粗合成氣在1Mpa-10Mpa，1℃-80℃下進入PSA單元，經過氣液分離器后通過變壓吸附系統PSA得到氫純度≥99.00％的產品氫氣，產品氫氣輸出界外；PSA解析氣在0.01MP-0.1MPa下送出界外；該解析氣經處理后作為合成氣原料供下游使用，與裝置的其他產品共同作為正丙醛生產單元的反應原料；

(6)正丙醛合成單元：來自前段反應的合成氣以及乙烯經乙烯合成氣凈化系統處理升壓后經加熱器加熱升溫至50-80℃，進入氫甲酰化反應釜進行羰基合成反應，產生的反應熱經外循環(huán)冷卻器冷卻取走，隨著物料的連續(xù)進入，反應連續(xù)進行，控制溫度為80-150℃、壓力為0.5-5Mpa；反應完成后，反應產物先經冷卻器降溫后進入液液靜置分層罐及氣液分離罐，其中液液靜置分層罐中水相經靜置分層后回系統循環(huán)利用，有機相去精餾塔，塔頂得到合格正丙醛，一部分作為后續(xù)下游產品的生產原料，一部分作為產品進行外售；同時氣液分離罐分離的氣相作為裝置燃料循環(huán)利用，冷卻后的液相回到液液靜置分層罐；塔底含大量水的廢液先經油水分相器進行分相，其中水相直接回氫甲酰化反應釜回收利用，油相去回收塔進行回收。

4.根據權利要求3所述的利用二氧化碳生產正丙醛的方法，其特征在于：步驟(4)中乙烯塔系統塔頂氣用-50℃--5℃制冷劑冷凝冷卻。