阅读说明：本技术 一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置 (Device for purifying acetic acid in vinyl acetate production by ethylene method ) 是由 任国瑜 任佳乐 黄志伟 王宝强 王金玺 刘树繁 曹曈斌 宋紫薇 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置,包括醋酸精馏塔塔顶冷凝器、醋酸精馏塔、换热器与气液分离罐,醋酸精馏塔的顶部出口经压缩机与换热器顶部入口相连,换热器底部出口与醋酸精馏塔塔顶冷凝器底部入口相连,醋酸精馏塔塔顶冷凝器的顶部出口与醋酸精馏塔相连；醋酸精馏塔的底部出口与换热器的侧壁入口相连,换热器的侧壁出口与气液分离罐的入口相连,气液分离罐的顶部出口与醋酸精馏塔的回流入口相连。本发明中通过设置换热器,提升了传热效果,有效的降低了塔底再沸器的能耗,提高了能量利用率。通过在换热器内设置扰流平板内构件,增大了传热效率,提升了能量的利用率。(A device for purifying acetic acid in vinyl acetate production by an ethylene method comprises an acetic acid rectifying tower top condenser, an acetic acid rectifying tower, a heat exchanger and a gas-liquid separation tank, wherein a top outlet of the acetic acid rectifying tower is connected with a top inlet of the heat exchanger through a compressor, a bottom outlet of the heat exchanger is connected with a bottom inlet of the acetic acid rectifying tower top condenser, and a top outlet of the acetic acid rectifying tower top condenser is connected with the acetic acid rectifying tower; the bottom outlet of the acetic acid rectifying tower is connected with the side wall inlet of the heat exchanger, the side wall outlet of the heat exchanger is connected with the inlet of the gas-liquid separation tank, and the top outlet of the gas-liquid separation tank is connected with the reflux inlet of the acetic acid rectifying tower. By arranging the heat exchanger, the heat transfer effect is improved, the energy consumption of the tower bottom reboiler is effectively reduced, and the energy utilization rate is improved. Through set up the dull and stereotyped internals of vortex in the heat exchanger, increased heat transfer efficiency, promoted the utilization ratio of energy.)

一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置

技术领域

本发明属于醋酸与水分离技术领域，涉及一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置。

背景技术

醋酸乙烯酯是一种重要的有机化工原料，随着我国煤制烯烃的不断发展，乙烯法生产醋酸乙烯酯逐渐取代高污染的乙炔法成为趋势。醋酸乙烯酯广泛用于生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、涂料、粘合剂等一系列化工产品，且随着下游产品的持续发展，对醋酸乙烯酯需求量逐年递增，但是反应液中醋酸提纯分离的能耗占整个生产中的16％左右，如何有效降低分离醋酸的能耗则是我国乙烯法生产醋酸乙烯酯所面临的一个迫切需要解决的问题。

由于醋/水属于典型的非理想体系，目前，大多数采用恒沸精馏，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝，循环使用。因而消耗的热能和电能较多。

针对上述存在的问题，如何经济、节能和高效的实现醋酸的精制，降低设备和物料投资成本已成为当前工业生产中急需解决的关键问题。

发明内容

本发明目的是提供一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置，该装置设计新颖合理，压缩机将塔顶热蒸汽二次加热后与塔底物流换热后，能量进行循环使用，且在换热器内加入了不连续型扰流平板内构件。增加了换热器的传热效率，有效的降低了分离过程中能耗的损失；提高了企业的经济效益。

为实现上述目的，本发明通过以下的技术方案来实现：

一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置，包括醋酸精馏塔塔顶冷凝器、醋酸精馏塔、换热器与气液分离罐，其中，醋酸精馏塔的顶部出口经压缩机与换热器顶部入口相连，换热器底部出口与醋酸精馏塔塔顶冷凝器底部入口相连，醋酸精馏塔塔顶冷凝器的顶部出口与醋酸精馏塔相连；

醋酸精馏塔的底部出口与换热器的侧壁入口相连，换热器的侧壁出口与气液分离罐的入口相连，气液分离罐的顶部出口与醋酸精馏塔的回流入口相连。

本发明进一步的改进在于，换热器为管式换热器。

本发明进一步的改进在于，换热器包括筒体，筒体两端设置有封头；换热器总长度为5.5米，筒体总长度为4.4米，筒体直径为0.5米。

本发明进一步的改进在于，换热器的筒体包括壳程和管程，醋酸精馏塔底部与换热器壳程入口相连，换热器壳程出口与气液分离器相连；

醋酸精馏塔顶部压缩机入口相连，压缩机出口与换热器的管程入口相连，换热器管程出口与冷凝器相连。

本发明进一步的改进在于，管程内安装有若干扰流三叶片型内构件。

本发明进一步的改进在于，扰流三叶片型内构件包括套筒，套筒上均匀设置有3个叶片。

本发明进一步的改进在于，管程内设置有支撑杆，支撑杆上套装有若干扰流三叶片型内构件，若干扰流三叶片型内构件在流体的冲击作用下能够转动。

本发明进一步的改进在于，换热器的进口、出口处设置有辅助换热器。

本发明进一步的改进在于，醋酸精馏塔的底部出口经醋酸精馏塔塔釜出料泵与换热器的侧壁入口相连；气液分离罐的底部出口与管路相连，并且管路上设置有塔釜出口流量控制阀；换热器底部出口经换热器出口接截止阀与醋酸精馏塔塔顶冷凝器底部入口相连；醋酸精馏塔塔顶冷凝器的顶部出口分为两路，一路经第一醋酸精馏塔塔顶出口回流量控制阀与醋酸精馏塔相连，另一路上设置有第二醋酸精馏塔塔顶出口流量控制阀。

本发明进一步的改进在于，醋酸精馏塔为板式精馏塔塔，醋酸精馏塔内部实际塔板总数为30-42块；

板式精馏塔塔总高度26米，塔直径1.2米，板式精馏塔塔内部为筛板塔，塔内孔直径为12.7毫米，板式精馏塔内部侧壁降液管宽度为0.78米，板式精馏塔内部堰高70毫米，塔板间距0.8米；醋酸精馏塔内部设置有高温聚四氟内衬。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明中通过设置换热器，提升了传热效果，有效的降低了塔底再沸器的能耗，提高了能量利用率。通过在换热器内设置扰流平板内构件，增大了传热效率，提升了能量的利用率。本发明的装置能够替代传统的恒沸精馏，用于分离醋酸中的水，明显降低了能量损失，增加了企业生产的经济效益。

进一步的，本发明采用新的精馏模式其采用板式精馏塔，精馏塔塔顶采出物流，经过压缩机压缩后升温，和塔底物流换热，使系统内能量循环利用，降低了分离的能耗。

附图说明

图1是本发明的精馏模式流程图。

图2是本发明换热器内扰流三叶片型内构件结构示意图。

图3是常规精馏与本发明的装置能耗对比图。

图4是本发明换热器内部结构示意图。

图5为三叶片型内构件换热器与普通换热器Nu对比图。

图6为三叶片型内构件换热器与普通换热器压降对比图。

图中：1为扰流三叶片型内构件，29为热泵精馏塔原料泵，30为锅炉水调节阀，31为进料流量控制阀，32为醋酸精馏塔，33为第二醋酸精馏塔塔顶出口流量控制阀，34为第一醋酸精馏塔塔顶出口回流量控制阀，35为压缩机，36为换热器，37为气液分离罐，38为塔釜出口流量控制阀，39为醋酸精馏塔塔釜出料泵，40为截止阀，41为醋酸精馏塔塔顶冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，所述是对本发明的解释而不限定。

参照图1，本发明是一种乙烯法生产醋酸乙烯酯中提纯醋酸的装置，包括醋酸精馏塔塔顶冷凝器41、醋酸精馏塔32、换热器36与气液分离罐37，其中，醋酸精馏塔32的顶部出口经压缩机35与换热器36顶部入口相连，换热器36底部出口经换热器出口接截止阀40与醋酸精馏塔塔顶冷凝器41底部入口相连。醋酸精馏塔塔顶冷凝器41的顶部出口分为两路，一路经第一醋酸精馏塔塔顶出口回流量控制阀34与醋酸精馏塔32相连，另一路上设置有第二醋酸精馏塔塔顶出口流量控制阀33。

醋酸精馏塔32的底部出口经醋酸精馏塔塔釜出料泵39与换热器36的侧壁入口相连，换热器36的侧壁出口与气液分离罐37的入口相连。气液分离罐37的顶部出口与醋酸精馏塔32的回流入口相连，气液分离罐37的底部出口与管路相连，并且管路上设置有塔釜出口流量控制阀38。

塔顶热蒸汽物流经由压缩升温，与塔底物流换热，提高能量利用率。

其中，醋酸精馏塔32为板式精馏塔，醋酸精馏塔32内部实际塔板总数为30-42块，最优塔板数为35块。

所述板式精馏塔的板式精馏段实际塔板总数为22块，提馏段总数为13块塔板。

所述板式精馏塔塔总高度26米，塔直径1.2米。

所述板式精馏塔塔内部为筛板塔，塔内孔直径为12.7毫米。

所述板式精馏塔内部侧壁降液管宽度为0.78米。

所述板式精馏塔内部堰高70毫米，塔板间距0.8米。

所述醋酸精馏塔32内部设置有高温聚四氟内衬。

所述换热器36包括筒体，筒体两端设置有封头，换热器36总长度为5.5米，筒体总长度为4.4米，两端封头的总长度为1.1米，筒体直径为0.5米。换热器36为管式换热器。所述换热器36内设置有冷热交换系统，冷热交换系统包括冷热流体输入系统和热交换系统，冷流体走管程，热流体走壳程。冷热流体逆流换热，冷流体从封头一侧接管输入，热流体从筒体一侧接管输入，冷、热流体在换热器内逆流换热后各自从对应一侧输出。

空气由风机输入，经空气流量计计量流量后进入换热器36的内管，与管程的水蒸气进行换热。水蒸气由压缩机35出口进入换热管壳程，醋酸精馏塔32塔底的醋酸进入换热器管程。

本发明的换热器36内包括管程和壳程，醋酸精馏塔32底部与换热器壳程入口相连，换热器壳程出口与气液分离器37相连，醋酸精馏塔32顶部与压缩机25入口相连，压缩机25出口与换热器36的管程入口相连，换热器管程出口与冷凝器41相连。管程走的是塔底醋酸溶液，壳程走的塔顶热蒸汽，在其管程内安装有若干扰流三叶片型内构件1。参见图2，扰流三叶片型内构件1包括套筒，套筒上均匀设置有3个叶片。具体的，管程内设置有支撑杆，支撑杆上套装有若干扰流三叶片型内构件1，若干扰流三叶片型内构件1在流体的冲击作用下能够转动。当管程内所有的流体流动时，其可以带动三叶片型内构件1的叶片在管内高速转动，对其流体进行扰动，尤其是使管内壁换热系数较小的一侧传热阻力减少，大幅度提升了总传热系数。

本发明中在换热器36的进口、出口设置有辅助换热器，通过动态调整达到能量的最小消耗，以达到减少能耗的目的。

现有技术中，醋酸水溶液与共沸剂醋酸正丁酯进入共沸精馏塔，醋酸正丁酯与水从塔顶经过冷凝进入回流罐，塔釜产出纯度为99.8％的醋酸送至储罐，再用泵将醋酸正丁酯和水送入共沸剂回收塔，经过常规精馏，进一步从塔顶分离出共沸剂醋酸正丁酯降温循环使用，塔釜废水送至后序工段进行处理。

传统分离醋酸与水时采用共沸精馏在其内部加入共沸剂后，再生共沸剂循环使用。利用本发明的装置模拟流程，再利用Aspen plus(化工流程模拟)软件进行模拟的情况下。在单位时间内处理相同组成以及质量的醋酸与水混合物的情况下。传统分离醋酸与水时所消耗的总能耗为57275.00kW。而采用本发明的装置，其消耗的总能耗约为44166.67kW，相比传统精馏改善了其能量利用率，且由双塔变为单塔，节约设备费用，降低了能耗大约22.8％，提高了经济效益，故采用本发明的装置的技术效果更好。

参见图4，在换热器内增加6组扰流三叶片型内构件，以正常换热器进行实验数据的收集，两组实验结果如图5和图6所示；扰流三叶片型内构件的努塞尔准数为186，换热器的压降为2310Pa；普通的换热器努塞尔准数为104，换热器压降为4364Pa，所以能够自旋转的扰流三叶片型内构件可有效提高换热器传热性能，最重要的是显著降低换热器压降的增幅。

结合图3、图5和图6可知，与普通精馏相比，本发明的装置具有节省能耗，节约设备的优点。且由于采用换热器，更是提高了其综合性能，节约成本的同时提高了换热效率，提高了能量利用率。而且其综合性能相比传统精馏更优，更能提高分离效率的同时节省能量的损耗。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。