羰基合成裝置中能量回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種羰基合成裝置中能量回收利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低壓羰基合成法是目前由低碳烯烴生產(chǎn)醛的主要方法。低碳烯烴生產(chǎn)醛的工業(yè)過 程大多采用銠-膦絡(luò)合催化體系，它屬于所謂"均相催化"領(lǐng)域。大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)采用 連續(xù)化的操作方式，原料H 2/co與烯烴直接通入催化劑溶液中，需要控制一定條件使氫甲酰 化反應(yīng)在液相主體中進(jìn)行。反應(yīng)后進(jìn)行分離，一般將未反應(yīng)的原料和催化劑溶液循環(huán)回反 應(yīng)器，而將產(chǎn)物送入后續(xù)單元。采用銠-膦催化劑的氫甲?；に囈话惚环Q作低壓工藝，這 是相對于傳統(tǒng)的高壓法和中壓法而言的。低壓工藝的反應(yīng)溫度約為60~120°C，反應(yīng)壓力 約為1~50bar。
[0003] 文獻(xiàn)CN102826973A公開了一種低碳烯烴氫甲?；苽淙┑姆椒ǎ姆磻?yīng)器是 采用外部換熱器調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，采用冷卻水或調(diào)溫水對循環(huán)物料進(jìn)行冷卻，然后對冷卻水 或調(diào)溫水進(jìn)行降溫處理，循環(huán)使用。這種傳統(tǒng)方法完全不回收反應(yīng)熱，并且需要配套設(shè)施對 冷卻水和調(diào)溫水進(jìn)行冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在反應(yīng)熱未回收利用，能量利用不合理 的問題，提供一種新的羰基合成裝置中能量回收利用方法。該方法即充分回收利用了反應(yīng) 生成熱，又可以節(jié)省裝置冷卻水消耗，節(jié)省了操作成本，提高了裝置經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種羰基合成裝置中能量回 收利用方法，所述裝置包括羰基合成單元、精制分離單元和制冷單元；所述方法包括以下步 驟：
[0006] a)烯烴物流和合成氣物流進(jìn)入羰基合成單元，反應(yīng)后，得到氣相物流104和液相 物流107 ;
[0007] b)氣相物流104經(jīng)冷凝后，得到冷凝物流106和不凝性氣體105 ;不凝性氣體105 進(jìn)入后續(xù)流程；
[0008] C)液相物流107經(jīng)增壓后，分為兩股；一股作為反應(yīng)液采出物流進(jìn)入精制分離單 元，另一股進(jìn)入一級換熱器與調(diào)溫水逆流接觸，得到一級換熱物流109 ;
[0009] d)物流109進(jìn)入二級換熱器與冷卻水逆流接觸，得到二級換熱物流110 ;
[0010] e)冷凝物流106和二級換熱物流110循環(huán)至羰基合成反應(yīng)單元；
[0011] 其中，步驟c)中的調(diào)溫水升溫后進(jìn)入制冷單元制備冷凍水，制備的冷凍水用于精 制分離單元內(nèi)的換熱器。
[0012] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，調(diào)溫水溫度1'1為60°〇<1'1<90°〇，冷卻水溫度1' 2 為0 °C彡T2S 60 °C。更優(yōu)選地，調(diào)溫水溫度T 70 °C < T 80 °C，冷卻水溫度T 2為 5。。彡 T2S 40。。。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，合成氣與烯烴的摩爾比為：1. 40~I. 55,物流109與物 流108的重量比為1: (8~75)。更優(yōu)選地，合成氣與烯烴的摩爾比為：1. 42~1. 52,物流 109與物流108的重量比為1: (20~50)
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，物流109與循環(huán)催化劑物流103混合后進(jìn)入二級換熱 器；循環(huán)催化劑物流的加入量與物流108的重量比為0. 25~0. 5。
[0015] 上述技術(shù)方案中，步驟d)中使用冷卻水經(jīng)二級換熱器換熱調(diào)節(jié)出口物流110的溫 度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度的目的。
[0016] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述羰基合成單元包括兩級攪拌式反應(yīng)器。
[0017] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述羰基合成單元包括至少一級射流反應(yīng)器，或一級射 流反應(yīng)器和一級攪拌式反應(yīng)器；所述射流反應(yīng)器包括出氣口 11、進(jìn)液口 12、至少一個(gè)液體 噴射裝置13、至少一個(gè)氣體分布器14、進(jìn)氣口 15、出液口 16和擋板17 ;其中，出氣口 11和 進(jìn)液口 12置于反應(yīng)器頂部，進(jìn)氣口 15置于反應(yīng)器側(cè)下部，出液口 16置于反應(yīng)器底部，氣體 分布器14位于液體噴射裝置13和擋板17之間。其中，所述射流反應(yīng)器中，反應(yīng)器液位H1 與反應(yīng)器直徑D1的關(guān)系為H ^D1= 1~5,擋板與反應(yīng)器底部的距離a i = 0. 1~0. i，氣體 分布器與擋板的距離b1= 0. 1~0. 3D i，液體噴射裝置與液位H1的距離c 0. 1~0. 1; 所述液體噴射裝置為縮徑管式，液體噴射裝置的直徑Cl1= 0. 04~0.1 D 1;擋板直徑為反應(yīng) 器直徑的0. 6~0. 9,擋板上出氣孔的直徑為5~15毫米，擋板開孔數(shù)為5~50 ;所述擋板 帶有裙邊，裙邊高度為50~100毫米，裙邊與擋板主體呈10°~70° ;所述氣體分布器為 雙環(huán)式氣體分布器；所述雙環(huán)式氣體分布器外管徑與反應(yīng)器直徑之比為〇. 3~0. 8,內(nèi)管徑 與反應(yīng)器直徑之比為0. 2~0. 7,開孔數(shù)為100~500,開孔之間等距均勻分布。
[0018] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述羰基合成單元包括至少一級水力學(xué)反應(yīng)器，或一級 水力學(xué)反應(yīng)器和一級攪拌式反應(yīng)器；所述射流反應(yīng)器包括出氣口 21、液體噴射裝置22、氣 體分布器23、進(jìn)液口 24、進(jìn)氣口 25和出液口 26 ;其中，進(jìn)氣口 25和進(jìn)液口 24位于反應(yīng)器 底部，出氣口 21位于反應(yīng)器頂部，出液口 26對稱置于反應(yīng)器下封頭兩側(cè)；液體噴射裝置22 位于氣體分布器23之上。其中，所述水力學(xué)反應(yīng)器中，反應(yīng)器液位H2與反應(yīng)器直徑D 2的關(guān) 系為H2/D2= 1~5 ;氣體分布器與反應(yīng)器底部的距離a 2= 0. 1~0. 2，液體噴射裝置與 氣體分布器的距離b2= 0. 1~0. 3D 2;所述液體噴射裝置為縮徑管式，液體噴射裝置的直徑 d2= 0. 04~0. 1D2 ;所述氣體分布器為盤式氣體分布器，上部開孔，開孔數(shù)為300~1000， 開孔之間等距均勻分布。
[0019] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述低碳烯烴選自乙烯、丙烯或丁烯。
[0020] 本發(fā)明方法中采用的催化劑是銠-膦絡(luò)合催化劑，其中向系統(tǒng)中加入的銠化合物 可以選自乙酰丙酮二羰基銠、乙酰丙酮三苯基膦羰基銠、三（三苯基膦）羰基氫銠、二（三 苯基膦）氯化銠、二氯四羰基二銠、三氧化二銠、十二羰基四銠、十六羰基六銠、硝酸銠或醋 酸銠中的任意一種。所述的向系統(tǒng)中加入的膦配體可以選自三烷基膦、三芳基膦、烷基二芳 基勝、^烷基芳基勝、^環(huán)烷基芳基勝、環(huán)烷基^芳基勝、二芳烷基勝、二環(huán)烷基勝、烷基和/ 或芳基二膦、環(huán)烷基和/或芳基二膦、單有機(jī)亞膦酸鹽、二有機(jī)亞膦酸鹽、三有機(jī)亞膦酸鹽 和有機(jī)膦酸酯中的任意一種或者多種。
[0021] 本發(fā)明方法中采用的催化劑溶劑可以選自直鏈或支鏈的Cl~C30含有或未含有 除碳?xì)湓油馄渌拥耐闊N、芳烴、醇、酮、醚、酯、亞砜或酚類中的任意一種或多種。具體 地，所述的采用的催化劑溶劑可以選自戊烷、石腦油、煤油、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、苯乙酮、 芐腈、聚丁醛中的一種或多種。
[0022] 本發(fā)明方法不對氫甲?；磻?yīng)的條件作出特別的限制，這些條件在公知技術(shù)中可 以找到，其中關(guān)鍵的反應(yīng)條件如反應(yīng)溫度選自60~120°C，優(yōu)選為70~100°C;反應(yīng)壓力選 自 0· 5 ~5. OMPa，優(yōu)選為 I. 0 ~3. OMPa。
[0023] 在實(shí)施本發(fā)明時(shí)非限制的技術(shù)細(xì)節(jié)在相應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)中均可以找到，這些是本領(lǐng)域 技術(shù)人員公知的，在此不再一一列舉。
[0024] 需要說明的是，精制分離單元換熱器所需的冷凍水并不是越多越好，因而應(yīng)根據(jù) 需要的冷凍水量及制冷單元的效率決定需要的調(diào)溫水的溫差及用量。一般情況下，進(jìn)入制 冷單元調(diào)溫水的溫度達(dá)到75°C以上制冷效率較高，同時(shí)由于反應(yīng)溫度約為80~85°C左右， 一級換熱器冷熱側(cè)溫差較小，從而使調(diào)溫水的用量較大。當(dāng)精制分離單元需要的冷凍水較 少的時(shí)候就可以減少調(diào)溫水的用量，使用二級換熱器移除不需要的反應(yīng)熱，達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng) 溫度的目的。
[0025] 本發(fā)明通過對羰基合成反應(yīng)單元的外部循環(huán)流股通過兩級換熱器回收反應(yīng)生成 熱量；升溫后的調(diào)溫水通往制冷系統(tǒng)制備冷凍水，制備的冷凍水用于裝置內(nèi)換熱器，不再需 要裝置外提供冷凍水，即充分回收利用了反應(yīng)生成熱，又可以節(jié)省裝置冷凍水消耗；同時(shí)可 以根據(jù)精制分離單元需要的冷凍水的量調(diào)節(jié)循環(huán)流股的循環(huán)量，通過與二級換熱器相配合 的方式達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的目的，可操作性強(qiáng)，節(jié)省了操作成本，提高了裝置經(jīng)濟(jì)效益，取 得了較好的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明方法流程示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明方法中所述的射流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明方法中所述的水力學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖1中，1為羰基合成單元，2為反應(yīng)液循環(huán)泵，3為一級換熱器，4為二級換熱器， 5為尾氣冷凝器，101為合成氣物流，102為烯烴物流，103為循環(huán)催化劑物流，104為羰基合 成單元反應(yīng)后的氣相物流，105為尾氣排放出料，106為冷凝回料，107為羰基合成單元反應(yīng) 后的液相物流，108為反應(yīng)液采出物流，109為經(jīng)一級換熱器換熱后的物流；110為經(jīng)二級換 熱器換熱后的物流，121為調(diào)溫水，122為冷卻水。
[0030] 圖2中，11為出氣口，12為進(jìn)液口，13為液體噴射裝置，14為氣體分布器，15為進(jìn) 氣口，16為出液口，17為擋板，H 1為反應(yīng)器液位，D i為反應(yīng)器直徑，a i為擋板與反應(yīng)器底部 的距離，1^為氣體分布器與擋板的距離，C1S液體噴射裝置與液位H 距離，屯為液體噴 射裝置的直徑。
[0031] 圖3中，21為出氣口，22為液體噴射裝置，23為氣體分布器，24為進(jìn)液口，25為進(jìn) 氣口，26為出液口，H 2為反應(yīng)器液位，D 2為反應(yīng)器直徑，a 2為氣體分布器與反應(yīng)器底部的距 離，b2為液體噴射裝置與氣體分布器的距離，d 2為液體噴射裝置的直徑。
[0032] 圖1中，烯烴物流102和合成氣物流101進(jìn)入羰基合成單元1，反應(yīng)后，得到氣相物 流104和液相物流107。氣相物流104經(jīng)尾氣冷凝器5冷凝后，得到物流106和不凝性氣體 105 ;不凝性氣體105排放火炬。液相物流107經(jīng)反應(yīng)液循環(huán)泵2增壓后，分為兩股；一股作 為反應(yīng)液采出物流108進(jìn)入精制分離單元，另一股進(jìn)入一級換熱器3與調(diào)溫水121逆流接 觸回收反應(yīng)熱，得到物流109。物流109與循環(huán)催化劑103混合后進(jìn)入二級換熱器4與冷卻 水122逆流接觸，得到物流110。物流106和物流110循環(huán)至羰基合成單元1。其中，調(diào)溫 水121升溫后進(jìn)入制冷單元制備冷凍水，制備的冷凍水用于精制分離單元內(nèi)的換熱器。
[0033] 圖2中，射流反應(yīng)器主要由出氣口 11、進(jìn)液口 12、液體