一种丙烯腈的生产方法及装置
阅读说明：本技术 一种丙烯腈的生产方法及装置 (Method and device for producing acrylonitrile ) 是由 杨建春 汪帆 朱荣欣 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种丙烯腈的生产方法及装置,所述方法包括如下步骤：(1)将含有丙烯腈的富液在回收塔内进行汽提分离,回收塔塔顶得到含有丙烯腈的气相物流,回收塔塔底得到基本上不含丙烯腈的高温贫液；(2)将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行闪蒸,将闪蒸得到的蒸汽作为需热端的热源。所述方法是将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行闪蒸,将闪蒸得到的蒸汽增压后作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源,所述方法及装置的使用可以有效回收并利用低品位热源,节能降耗。(The invention provides a method and a device for producing acrylonitrile, wherein the method comprises the following steps: (1) carrying out steam stripping separation on the rich liquid containing the acrylonitrile in a recovery tower, obtaining a gas phase material flow containing the acrylonitrile at the top of the recovery tower, and obtaining a high-temperature barren liquid basically not containing the acrylonitrile at the bottom of the recovery tower; (2) and (3) carrying out flash evaporation on the high-temperature barren liquor which is obtained at the bottom of the recovery tower and is basically free of acrylonitrile, and taking steam obtained by flash evaporation as a heat source of a hot end. The method is characterized in that high-temperature barren liquor which is basically free of acrylonitrile and is obtained at the bottom of a recovery tower is subjected to flash evaporation, steam obtained by flash evaporation is pressurized and then is used as a heat source at least at one position of the recovery tower, a waste water evaporator, a decyanation hydrogen hydride tower, a finished product tower and the like, and the method and the device can effectively recover and utilize low-grade heat sources, save energy and reduce consumption.)
技术领域
本发明属于丙烯腈技术领域，具体涉及一种丙烯腈的生产方法及装置。
背景技术
丙烯腈是丙烯三大衍生物之一，在合成树脂、合成纤维、合成橡胶等材料领域占据重要的地位。工业上，常用丙烯氨氧化法生产丙烯腈，生产装置包括反应单元、回收单元、精制单元和废水处理单元。丙烯、氨和空气按比例送入流化床反应器，在催化剂的作用下，反应生成丙烯腈，同时也有乙腈、水、丙烯醛、氰化氢和丙烯酸等副产物产生；反应后的气相经冷却、经冷降温，除去重组分、废催化剂，并用硫酸中和未反应的氨，硫氨液送硫氨回收装置；除氨后的气体送入吸收工段，水作为吸收剂去吸收气体中的丙烯腈、乙腈、氰化氢和其他有机物，未被吸收的CO、CO2、N2、O2及未反应的烃类由尾气处理系统处理，吸收液进入到精制工段。精制工段中首先由回收塔将吸收液中的乙腈分离出并送入乙腈装置，然后由脱氰化氢塔分离出氰化氢送丙酮氰醇装置，最后粗丙烯腈进入成品塔精制，回收塔塔底液部分作为废水被送到废水蒸发器进行预处理后再送至污水处理，其他部分降温后作为吸收剂贫液返回吸收塔套用。由于丙烯腈在水中溶解度所限，反应气体被水吸收后产生的吸收剂(水)富液中丙烯腈浓度约4-5wt％，每吨丙烯腈需要20吨以上的水吸收，而且低温吸收、高温解析回收，致使吸收塔和回收塔成为丙烯腈装置耗能集中区域，为了节能，工业上常用的方法是将回收塔塔底贫水作为热源直接用作脱氰化氢塔、成品塔的热源，即便如此，由于贫水量大，换热后的贫水温度依然较高，尚有较大的节能空间。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种丙烯腈的生产方法及装置，所述方法是将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行闪蒸，将闪蒸得到的蒸汽增压后作为需热端(例如回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处)的热源，所述方法及装置的使用可以有效回收并利用低品位热源，节能降耗。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种丙烯腈的生产方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将含有丙烯腈的富液在回收塔内进行汽提分离，回收塔塔顶得到含有丙烯腈的气相物流，回收塔塔底得到基本上不含丙烯腈的高温贫液；
(2)将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行闪蒸，将闪蒸得到的蒸汽作为需热端的热源。
根据本发明，所述需热端包括回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等的至少一处。
其中，当需热端为回收塔时，闪蒸得到的蒸汽可进入回收塔塔底直接供热，和/或进入回收塔塔底再沸器作为热源间接供热。
其中，所述废水蒸发器用于外排贫液蒸馏脱水，得到凝液水和提浓废水，凝液水回用，提浓废水去进一步处理，其中，所述的外排贫液来自于闪蒸之后的液体或来自回收塔塔底液。
其中，所述脱氰化氢塔用于分离回收塔塔顶得到含有丙烯腈的气相物流，得到氰化氢和丙烯腈粗品，所述需热端例如是脱氰化氢塔塔底再沸器。
其中，所述成品塔用于分离丙烯腈粗品，制备丙烯腈产品，所述需热端例如是成品塔塔底再沸器。
根据本发明，步骤(1)中，所述含有丙烯腈的富液是通过如下方法获得的：
将从丙烯和/或丙烷氨氧化得到的反应产物气相物流降温后送入急冷、除氨工段，将经过急冷、除氨处理后的反应产物气相物流在吸收塔内和水进行接触，吸收塔塔底得到含有丙烯腈的富液。
其中，所述接触的温度为20-50℃，所述接触的压力为100-150kPa。
其中，所述反应产物气相物料中包括丙烯腈、氰化氢、乙腈、丙烯、丙烷、丙烯醛、一氧化碳、二氧化碳、氨、氧气、氮气和氩气等。
其中，所述急冷、除氨处理后的反应产物气相物流的温度为30-70℃，压力为120-150kPa。
步骤(1)中，所述含有丙烯腈的富液中丙烯腈的含量为2-10wt％，如2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。
步骤(1)中，所述回收塔为本领域已知的回收塔。
步骤(1)中，所述汽提分离的压力为100-250kPa，温度为70-140℃。
步骤(1)中，所述回收塔塔顶得到的含有丙烯腈的气相物流中丙烯腈的含量为70-80wt％；所述回收塔塔底得到基本上不含丙烯腈的高温贫液中丙烯腈的含量为小于100ppm。
步骤(1)中，所述回收塔塔顶得到的含有丙烯腈的气相物流的温度为50-90℃，压力为110-120kPa；所述回收塔塔底得到基本上不含丙烯腈的高温贫液温度为90-130℃，压力为110-350kPa。
根据本发明，步骤(2)中，所述闪蒸至少在一个压力等级下进行，优选所述闪蒸至少在两个压力等级下进行，例如可以在一个、两个、三个、四个或更多个压力等级下进行。
步骤(2)中，对每级闪蒸得到的气相物流进行增压，例如分别对每级闪蒸得到的气相物流进行增压，增压后作为需热端的热源。
例如，闪蒸等级为1级，一级闪蒸后的气相物流经增压后作为需热端的热源。
例如，闪蒸等级为N级，N≥2，除第N级外，每级闪蒸增压后作为需热端的热源；或增压后的流股与下一级闪蒸待增压的气相物流混合，一同增压；第N级得到的气相物流经增压后作为需热端的热源。示例性地，当N＝2时，由第一级闪蒸得到的气相物流增压后，与第二级闪蒸得到的气相物流混合，一同增压后，作为需热端的热源。
步骤(2)中，闪蒸后得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。
例如，闪蒸等级为1级，一级闪蒸得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。
例如，闪蒸等级为N级，N≥2，除第N级外，前一级闪蒸得到的贫液作为下一级闪蒸的进料；第N级闪蒸得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。示例性地，当N＝2时，由第一级闪蒸得到的贫液作为第二级闪蒸的进料，第二级闪蒸得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。
步骤(2)中，将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行一级闪蒸，其中，一级闪蒸得到的气相物流增压后作为需热端的热源；一级闪蒸得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。
步骤(2)中，将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行第一级闪蒸和第二级闪蒸，其中，第一级闪蒸得到的气相物流增压后，与第二级闪蒸得到的气相物流混合，一同增压后作为需热端的热源；第一级闪蒸得到的贫液作为第二级闪蒸的进料，第二级闪蒸得到的贫液外排和/或返回吸收塔套用。
步骤(2)中，所述闪蒸后得到的气相物流可以通过离心式压缩机、螺杆式压缩机、往复式压缩机、罗茨风机、蒸汽喷射器实现增压。
其中，所述压缩机的压缩比为1.1-5.0。
本发明还提供一种丙烯腈的生产装置，包括：回收塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元与所述回收塔塔底连接；所述增压单元的一端与闪蒸单元的气体出口连接，另一端与需热端连接；
所述闪蒸单元包括至少一个闪蒸器，所述增压单元包括至少一个增压装置。
优选地，所述闪蒸单元包括至少两个闪蒸器。
优选地，所述增压单元包括至少两个增压装置。
优选地，所述闪蒸器的数量与增压装置的数量相同或不同，优选相同。
根据本发明，所述闪蒸单元包括至少两个闪蒸器，所述至少两个闪蒸器串联。具体地，除最后一级闪蒸器外，前一级闪蒸器的液体出口与下一级闪蒸器的物料入口连接；最后一级闪蒸器的液体出口与外接管路连接。
根据本发明，所述增压单元包括至少两个增压装置，除最后一级增压装置外，前一级增压装置的增压物流出口与需热端连接，或与下一级增压装置的物料入口连接；最后一级增压装置的增压物流出口与需热端连接。
根据本发明，所述第一级闪蒸器的气体出口与最后一级增压装置的物料入口连接，第二级闪蒸器的气体出口与倒数第二级增压装置的物料入口连接，以此类推，最后一级闪蒸器的气体出口与第一级增压装置的物料入口连接。
根据本发明，所述丙烯腈的生产装置包括：回收塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元包括第一级闪蒸器和第二级闪蒸器，所述增压单元包括第一级压缩机和第二级压缩机；
所述回收塔塔底与第一级闪蒸器的物料入口连接，所述第一级闪蒸器的液体出口与第二级闪蒸器的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的液体出口与外界管路连接；
所述第一级闪蒸器的气体出口与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级闪蒸器的气体出口与第一级压缩机的物料入口连接，所述第一级压缩机的增压物流出口与需热端连接，或与第二级压缩机的物料入口连接，所述第二级压缩机的增压物流出口与需热端连接。
根据本发明，所述丙烯腈的生产装置包括：回收塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元包括一级闪蒸器，所述增压单元包括一级压缩机；
所述回收塔塔底与一级闪蒸器的物料入口连接，所述一级闪蒸器的液体出口与外接管路连接；
所述一级闪蒸器的气体出口与一级压缩机的物料入口连接，所述一级压缩机的增压物流出口与需热端连接。
根据本发明，所述丙烯腈的生产装置包括：回收塔、闪蒸单元和增压单元；所述闪蒸单元包括一级闪蒸器，所述增压单元包括蒸汽喷射器；
所述回收塔塔底与一级闪蒸器的物料入口连接，所述一级闪蒸器的液体出口与外接管路连接；
所述一级闪蒸器的气体出口与蒸汽喷射器的物料入口连接，所述蒸汽喷射器的物流出口与需热端连接。
根据本发明，所述需热端包括回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等中的至少一处。
其中，当所述需热端为回收塔时，增压后的闪蒸蒸汽可进入回收塔塔底直接供热，和/或进入回收塔塔底再沸器作为热源间接供热。即所述回收塔与增压单元连接，如所述回收塔塔底与增压单元连接，或者所述回收塔塔底再沸器与增压单元连接。
其中，所述废水蒸发器与增压单元连接，用于外排贫液蒸馏脱水，得到凝液水和提浓废水，凝液水回用，提浓废水去进一步处理。当所述需热端为废水蒸发器时，增压后的闪蒸蒸汽可进入废水蒸发器供热；即所述废水蒸发器与增压单元连接。
其中，所述脱氰化氢塔与回收塔塔顶连接，用于分离回收塔塔顶得到含有丙烯腈的气相物流，得到氰化氢和丙烯腈粗品。当所述需热端为脱氰化氢塔时，增压后的闪蒸蒸汽进入脱氰化氢塔塔底再沸器作为热源间接供热；即所述脱氰化氢塔塔底再沸器与增压单元连接。
其中，所述成品塔与所述脱氰化氢塔连接，用于分离丙烯腈粗品，制备丙烯腈产品。当所述需热端为成品塔时，增压后的闪蒸蒸汽进入成品塔塔底再沸器作为热源间接供热；即所述成品塔塔底再沸器与增压单元连接。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种丙烯腈的生产方法及装置，所述方法是将回收塔塔底得到的基本上不含丙烯腈的高温贫液进行闪蒸，将闪蒸得到的蒸汽增压后作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源，所述方法及装置的使用可以有效回收并利用低品位热源，节能降耗。
附图说明
图1为本发明实施例1的两级闪蒸增压的工艺流程图；
图2为本发明实施例2的闪蒸喷射泵增压的工艺流程图；
图3为本发明实施例3的单级闪蒸增压的工艺流程图。
附图标记：A、回收塔，B、回收塔塔底再沸器，D、蒸汽喷射器，E1、第一级压缩机，E2、第二级压缩机，V、闪蒸器，V1、第一级闪蒸器，V2、第二级闪蒸器，1、含有丙烯腈的富液，2、回流液，3、回收塔塔顶气相物流，4、回收塔塔底的高温贫液，5、第一级闪蒸后贫液，6、第一级闪蒸蒸汽，7、第二级闪蒸后贫液，8、第二级闪蒸蒸汽，9、第一级压缩机入口，10、第二级压缩机入口，11、第一级压缩机出口，13、增压后的闪蒸蒸汽，14、侧线采出，15、回收塔塔底液，16、外加蒸汽，17、去喷射泵的闪蒸蒸汽，18、去压缩机的单级闪蒸蒸汽，19、喷射增压闪蒸后贫液，20、喷射泵出口蒸汽，21、单级闪蒸后贫液。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图1所述回收塔A用于丙烯腈、氰化氢与乙腈分离。回收塔塔顶气相物流3中含有丙烯腈、氰化氢和水，经冷凝分层后有机相(粗丙烯腈)送至脱氰化氢塔脱氰化氢，再经过成品塔分离得丙烯腈。回流2为约45℃的水相，其可以是冷却的贫液。回收塔塔底再沸器B控制回收塔塔底温度。含有乙腈、水及少量氰化氢的馏分从回收塔侧线采出14，去乙腈塔制得粗乙腈。回收塔塔底液15采出并送废水蒸发器处理。回收塔塔底的高温贫液4进第一级闪蒸器V1闪蒸，得第一级闪蒸蒸汽6和第一级闪蒸后贫液5，第一级闪蒸后贫液5进第一级闪蒸器V2闪蒸，得到第二级闪蒸蒸汽8和第二级闪蒸后贫液7；第二级闪蒸蒸汽8自第一级压缩机入口9进入，增压后自第一级压缩机出口11出和第一级闪蒸蒸汽6合并进入第二级压缩机入口10，自第二级压缩机出口出增压后的闪蒸蒸汽13可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
实施例2
如图2所述回收塔A用于丙烯腈、氰化氢与乙腈分离。回收塔塔顶气相物流3中含有丙烯腈、氰化氢和水，经冷凝分层后有机相(粗丙烯腈)送至脱氰化氢塔脱氰化氢，再经过成品塔分离得丙烯腈。回流2为约45℃的水相，其可以是冷却的贫液。回收塔塔底再沸器B控制回收塔塔底温度。含有乙腈、水及少量氰化氢的馏分从回收塔侧线采出14，去乙腈塔制得粗乙腈。回收塔塔底液15采出并送废水蒸发器处理。回收塔塔底的高温贫液4进闪蒸器V闪蒸，外加蒸汽16经喷射器D，去喷射器的闪蒸蒸汽17被喷射器吸入，喷射器出口蒸汽20可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
实施例3
如图3所述回收塔A用于丙烯腈、氢氰化氢与乙腈分离。回收塔塔顶气相物流3中含有丙烯腈、氰化氢和水，经冷凝分层后有机相(粗丙烯腈)送至脱氰化氢塔脱氰化氢，再经过成品塔分离得丙烯腈。回流2为约45℃的水相，其可以是冷却的贫液。回收塔塔底再沸器B控制回收塔塔底温度。含有乙腈、水及少量氰化氢的馏分从回收塔侧线采出14，去乙腈塔制得粗乙腈。回收塔塔底液15采出并送废水蒸发器处理。回收塔塔底的高温贫液4进闪蒸器V闪蒸，得到去压缩机的闪蒸蒸汽18和闪蒸后贫液21，去压缩机的闪蒸蒸汽18经压缩机E压缩得增压后的闪蒸蒸汽13可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
实施例4
以4万吨/年丙烯腈装置的回收塔为例。
采用图1所示的工艺流程。
来自吸收塔102700kg/h的富液，换热后温度66℃，其中含丙烯腈5.3wt％，乙腈0.2wt％，氰化氢0.6wt％，丙烯醛0.4wt％，自回收塔中上部进入，再沸器以0.4MPa蒸汽为热源，控制回收塔温度。回收塔塔顶气相69℃，压力110kPa，流量为7340kg/h，其中含丙烯腈80wt％、氰化氢8.3wt％，水11.7wt％，去下一步分离氰化氢和丙烯腈。塔顶回流为48℃47000kg/h贫液。回收塔侧线采出为110℃，含乙腈8.5wt％、氰化氢0.3wt％、水91.2wt％的气相馏分，去乙腈塔。塔底液采出115℃，300kPa，8600kg/h废水去废水蒸发器处理。塔底115℃高温贫液134300kg/h，进第一级闪蒸器闪蒸，得120kPa，105℃闪蒸蒸汽2780kg/h，一次闪蒸后高温贫液进第二级闪蒸器，二次闪蒸，得85kPa，95℃二次闪蒸蒸汽2630kg/h，二次闪蒸蒸汽进第一级压缩机入口压缩，自第一级压缩机出口出120kPa的压缩气体，并和一次闪蒸蒸汽混合后进第二级压缩机入口，自第二级压缩机出口出增压后的闪蒸蒸汽5410kg/h，压力310kPa，温度255℃，可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
节约蒸汽5410kg/h，节约蒸汽费用811元/h；增加压缩机功率475kW，增加电费308元/h；节约费用：811-308＝503元/h。
实施例5
回收塔进料和塔压、塔温等同实施例4。不同的是高温贫液的处理方式使用图2流程，4000kg/h压力为500kPa的外加蒸汽射入喷射泵D，134300kg/h高温贫液进入闪蒸器V，蒸汽喷射泵产生的真空，将闪蒸蒸汽带入喷射器，蒸汽喷射器出口为300kPa的蒸汽6100kg/h，可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
节约蒸汽2100kg/h(6100kg/h-4000kg/h)，节约蒸汽费用：315元/h。
实施例6
回收塔进料和塔压、塔温等同实施例4。不同的是高温贫液的处理方式使用图3流程，134300kg/h贫液进闪蒸器V，得到的0.085MPa 95℃闪蒸蒸汽5420kg/h，闪蒸蒸汽进压缩机增压到310kPa，增压后的蒸汽可以作为回收塔、废水蒸发器、脱氰化氢塔和成品塔等至少一处的热源。
节约蒸汽5420kg/h，节约蒸汽费用813元/h；增加压缩机功率550kW，增加电费357元/h；节约费用：813-357＝456元/h。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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