具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高效剥离杂质提纯丙烯酸的方法，如图1所示，基于一种生产装置，所述生产装置包括进料氧化反应单元、循环急冷吸收单元、产品精制单元。

如图1所示，所述进料氧化反应单元包括丙烯预热系统、反应气供气系统、主反应系统、次反应系统。

所述丙烯预热系统由液态丙烯1、丙烯消气器2、丙烯蒸发器3、丙烯过热器4依次连结，丙烯过热器4出料线与主反应器进料混合器8相连结。

所述反应气供气系统内的进料空压机6出料线分两路，一路由蒸汽混合器7、主反应器进料混合器8、主反应器11依次连结，另一路由次反应器进料混合器9、次反应器12依次连结。急冷吸收塔14的塔顶未反应气15经循环空压机10压缩后也分为两路，一路进蒸汽混合器7，另一路进次反应器进料混合器9。压缩空气、来自管网的中压蒸汽5、未反应气15与蒸汽混合器7连结后与主反应器进料混合器8连结，主反应器进料混合器8与主反应器11连结。所述主反应器11、进料空压机6、循环空压机10经次反应器进料混合器9连结次反应器12。

所述主反应系统由主反应器11、电加热器111、冷却循环泵112、冷却器113、冷却介质储罐114按熔盐循环方向依次连结组成。主反应器11是列管式固定床反应器，列管内装填有催化剂，列管间是混合盐恒温介质，优选KNO₃:NaNO₂:NaNO₃=50～55:37～42:3～13，下部设有翅片冷却器，内通循环水。为了除去反应热，保持主反应器11内混合盐恒温介质温度均匀，主反应器11设有混合盐恒温介质循环系统。

所述次反应系统由次反应器12、次电加热器121、次冷却循环泵122、次冷却器123、次冷却介质储罐124按熔盐循环方向依次连结组成。次反应器12列管间是混合烃恒温介质，优选二甲苯基醚—合成烃混合物，次反应器12出料线经反应物冷却器13与急冷吸收塔14进料口连结。

所述循环急冷吸收单元由反应物冷却器13、丙烯酸缓冲罐141、喷淋冷凝器142、急冷吸收水143线、塔底循环液阻聚剂144线、吸收水阻聚剂145、未反应气15分别急冷吸收塔14连结组成。

所述精制单元将来自循环急冷吸收单元50%左右的粗酸水溶液进一步提纯，分离杂质，制备符合纯度要求的丙烯酸成品，主要由脱轻塔16、脱醋酸塔17、精制塔18及脱重薄膜蒸发器19及各物料线等组成。

所述空气线1612、塔底阻聚剂线1613及来自急冷吸收塔14反应物料线与脱轻塔16连结；所述脱轻塔16、脱轻塔冷凝器161、脱轻塔尾凝器162、脱轻塔真空泵164、放空罐回收槽165、气体冷凝器166依次连结；所述脱轻塔冷凝器161、脱轻塔尾凝器162与脱轻塔受液槽163连结；所述脱轻塔受液槽163经泵与甲苯回流阻聚剂线1614、脱轻塔16依次连结；所述脱轻塔受液槽163经泵与甲苯罐167依次连结；所述脱轻塔受液槽163经泵与废水罐169连结；所述脱轻塔受液槽163经泵与回用水冷却器168连结。

所述脱轻塔16、脱轻塔再沸器泵1610、脱轻塔再沸器1611依次连结构成循环闭路，所述脱轻塔16、脱轻塔塔底泵1615、脱醋酸塔17依次连结。

所述脱轻塔塔底泵1615、空气线179与脱醋酸塔17连结；所述脱醋酸塔17、塔顶蒸出物阻聚剂线1710、脱醋酸塔冷凝器171、脱醋酸塔尾凝器172、脱醋酸塔蒸汽喷射泵174、脱醋酸塔喷射泵冷凝器175依次连结；所述脱醋酸塔冷凝器171、脱醋酸塔尾凝器172与脱醋酸塔受液槽173连结；所述脱醋酸塔受液槽173经泵与回流液阻聚剂线1711、脱醋酸塔17依次连结；所述脱醋酸塔受液槽173经泵与脱轻塔16连结。

所述脱醋酸塔17、脱醋酸塔再沸器泵176、脱醋酸塔再沸器177依次连结构成循环闭路；所述脱醋酸塔17、脱醋酸塔塔底泵178、精制塔18依次连结。

所述精制塔18、塔顶蒸出物阻聚剂线1812、精制塔冷凝器181、精制塔尾凝器182、精制塔喷射泵184、精制塔喷射泵冷凝器185、轻组分受液槽186、脱轻塔16依次连结；所述精制塔冷凝器181、精制塔尾凝器182与精制塔受液槽183连结；所述精制塔受液槽183经泵与回流液阻聚剂线1813及精制塔18连结；所述精制塔受液槽183经泵与丙烯酸成品冷却器187、丙烯酸成品罐188依次连结。

所述精制塔18、精制塔再沸器泵189、精制塔再沸器1810依次连结构成循环闭路；所述精制塔18、精制塔塔底泵1811、脱重薄膜蒸发器19依次连结。

所述脱重薄膜蒸发器19采用中压蒸汽191夹套加热；所述脱重薄膜蒸发器19、精制塔18、精制塔塔底泵1811依次连结构成循环闭路。

所述脱重薄膜蒸发器19、脱重泵192、脱重薄膜蒸发器冷凝器193、二聚物罐194依次连结；所述二聚物罐194、二聚物泵195连结，一路进行二聚物罐194自身循环,另一路去桶装区196。

本装置安装自动化远程温度、压力、流量检测、操控设备，采用先进可靠的集散控制系统(DCS)，对重要的工艺温度、压力、流量参数进行远程监视、控制、操作，并记录和报警，同时采用安全仪表系统(SIS)，来实现装置的安全联锁和紧急停车，提高装置安全性。所述远程温度、压力、流量检测、操控设备与分别与所述设备电连接。

基于上述的生产装置对丙烯酸的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ.将丙烯罐区的液态丙烯1先导入丙烯消气器2缓冲消气，随后将液态丙烯导入丙烯蒸发器3进行汽化；在丙烯蒸发器3中，用8℃的冷却水调节丙烯蒸发器3上部气相压力为0.60MPa；用电磁阀调节丙烯加入量来控制丙烯蒸发器3液位为50%。之后用丙烯过热器4将其过热，控制丙烯气体的出口温度为50±5℃；

Ⅱ.从丙烯过热器4出来的丙烯气体经调节控制流量，再进入主反应器进料混合器与增湿空气相混合进行反应；

Ⅲ.压缩空气、来自管网的中压蒸汽5和未反应气15在蒸汽混合器7中混合后进入主反应器进料混合器8，与过热后的丙烯在主反应器进料混合器8中混合后进入主反应器11，主反应器进料混合器8中混合后气体的摩尔比为：丙烯：氧气：水蒸气：急冷吸收塔顶气＝0.9～1.2:1.6～l.9:0.9～l.1:1.9～2.4，可根据来自急冷吸收塔14顶未反应气15进行调节。在Mo-Bi系催化作用下，生成丙烯醛及部分丙烯酸等产物。

其中采用冷却循环泵112，强制混合盐恒温介质在主反应器11管间循环：在下环道有一股熔盐进入电加热器111，经电加热元件加热后进入上环道返回冷却循环泵112（电加热器111主要用于开车时对熔盐升温、供热及停止投料时系统保温用），在冷却循环泵112出口处另有一路熔盐进入冷却器113壳层，冷却器113加热工艺水产蒸汽以降低熔盐温度，熔盐降温后经冷却介质储罐114返回冷却循环泵112后返回主反应器11，控制混合盐恒温介质的温度300℃～350℃左右。

所述主反应器11下部设有翅片冷却器，内通循环水，使反应后的气体急冷,防止生成的丙烯醛容易深度氧化，生成CO、CO2，通过调节流经翅片冷却器的水量来控制主反应器11出口气体的温度为180℃～220℃左右。

Ⅳ.将主反应器急冷段的出口气体、水、氮气、丙烯醛与由进料空压机6送来的空气、循环空压机10送来的未反应气15在次反应器进料混合器9中充分混合后进入次反应器12，次反应器进料混合器9中的混合气体、氧气与第一反应器加入的丙烯的摩尔比为0.4～0.6:0.9～1.2，混合气的温度为215℃～245℃。进入次反应器的物料在Mo-V系催化剂作用下将丙烯醛进一步氧化生成丙烯酸。

其中次反应器12列管间是混合烃恒温介质(二甲苯基醚—合成烃混合物)，为了除去反应热，保持次反应器12内混合烃恒温介质温度均匀，次反应器12设有混合烃恒温介质循环系统，由次电加热器121、次冷却循环泵122、次冷却器123、次冷却介质储罐124组成，采用次冷却循环泵122，强制混合烃恒温介质在主反应器11管间循环：循环过程同主反应器12，控制混合烃恒温介质的温度240℃～270℃左右。次反应器12反应气体经反应物冷却器13进急冷吸收塔14。

Ⅴ.待反应完成后，将次反应器12反应气体导入反应物冷却器13，用中水冷却到150～180℃后进急冷吸收塔14；急冷吸收塔14塔底液循环线一分为二，一部分用于塔底循环，另一路送喷淋冷凝器142冷却后喷淋入塔内，通过急冷吸收反应气中的丙烯酸，未被吸收的反应气由上部急冷吸收水线143所提供的新鲜除盐水进一步吸收；通过塔底循环液阻聚剂144和吸收水阻聚剂145物料线中加入定量的阻聚剂（铜盐、吩噻嗪、对苯二酚、苯加醚、氧气）防止丙烯酸聚合。急冷吸收塔14塔底液含丙烯酸50%左右。随后塔底液经丙烯酸缓冲罐141泵送入产品精制单元脱轻塔16；

Ⅵ.脱轻塔16通过共沸蒸馏的方法把水和醋酸从丙烯酸中分离出去，脱轻塔16通过共沸蒸馏的方法把水和醋酸从丙烯酸中分离出去，所用的共沸剂是甲苯。水、醋酸和甲苯经减压蒸馏作为共沸物从脱轻塔16塔顶蒸出，蒸出物经脱轻塔冷凝器161由冷却水部分冷凝，冷凝液流入脱轻塔受液槽163，未凝气体进入脱轻塔尾凝器162由冷却水进一步冷凝，冷凝液也流入脱轻塔受液槽163，从脱轻塔尾凝器162出来的不凝气体通过水循环脱轻塔真空泵164进放空罐回收槽165，后经气体冷凝器166冷凝后的不凝气体排往废气焚烧处理系统。

所述脱轻塔受液槽163内被隔板分为两个区：水相区和甲苯区。流入的冷凝液在水相区分层，上层的甲苯向甲苯区溢流。甲苯区内的甲苯分两路泵送出槽，一路经调节控制回流脱轻塔16；另一路送往甲苯罐167，经调节保持甲苯区的液位为50%。水相区内的水也分两路泵送出槽，一路经回用水冷却器168由循环水冷却后泵送回用为工作水；另一路经串级调节去废水罐169的流量来控制水相区的界面为50%。以使塔底液为含有少量醋酸的丙烯酸液体；随后将一部分塔底液由脱轻塔再沸器泵打入脱轻塔再沸器进行强制循环，脱轻塔再沸器采用低压蒸汽加热，经串级调节来控制塔底温度。另一部分由脱轻塔塔底泵送往脱醋酸塔进一步脱醋酸，通过串级调节送出量来控制塔底液位为50%；

塔底液为含有少量醋酸的丙烯酸液体；随后将一部分塔底液由脱轻塔再沸器泵1610打入脱轻塔再沸器1611进行强制循环，脱轻塔再沸器1611采用低压蒸汽加热，经串级调节来控制塔底温度。另一部分由脱轻塔塔底泵1615送往脱醋酸塔17进一步脱醋酸，通过串级调节送出量来控制塔底液位为50%；

所述脱轻塔16物料添加线主要有空气线1612、塔底阻聚剂线1613、甲苯回流阻聚剂线1614，通过精准调节以上物料线注入量，有效阻止塔内反应物聚合。

Ⅶ.脱醋酸塔17使用穿流板。醋酸、水、甲苯和少量丙烯酸经减压蒸馏一起从脱醋酸塔17塔顶蒸出，蒸出物经脱醋酸塔冷凝器171冷凝；冷凝液流入脱醋酸塔受液槽173，未凝气体进入脱醋酸塔尾凝器172进一步冷凝，冷凝液也流入脱醋酸塔受液槽173，从脱醋酸塔尾凝器172出来的不凝气体通过脱醋酸塔蒸汽喷射泵174经脱醋酸塔喷射泵冷凝器175排往废气焚烧处理系统。所述脱醋酸塔受液槽173内的液体分两路泵送出槽，一路从塔顶回流脱醋酸塔17塔内；另一路从塔顶回流脱轻塔16重新进行脱水。

经过脱醋酸塔17的反应，以使脱醋酸塔17塔底液是含有少量重组份的丙烯酸液体，其中一部分由脱醋酸塔再沸器泵176打入脱醋酸塔再沸器177进行强制循环，另一部分由脱醋酸塔塔底泵178送往精制塔18进一步脱除重组份；

脱醋酸塔17物料添加线主要有空气线179、塔顶蒸出物阻聚剂线1710、回流液阻聚剂线1711，通过精准调节以上物料线注入量，有效阻止塔内反应物聚合。

Ⅷ.经过精制塔18的反应，将丙烯酸减压蒸馏成气体导入至精制塔冷凝器181进行冷凝，冷凝液流入精制塔受液槽183，未凝气体进精制塔尾凝器182部分冷凝，冷凝液流入精制塔受液槽183，出来的不凝气体通过精制塔喷射泵184泵入精制塔喷射泵冷凝器185，冷凝液进轻组分受液槽186汇集后泵送入脱轻塔16循环蒸馏，精制塔喷射泵冷凝器185不凝气排入废气焚烧处理系统。

精制塔受液槽183内的液体分两路泵送出槽，一路从塔顶回流精制塔18塔内；另一路作为产品经丙烯酸成品冷却器187冷却到20℃后去丙烯酸成品罐188完成生产。

Ⅸ.精制塔18塔底液一部分由精制塔再沸器泵189打入精制塔再沸器1810进行强制循环；另一部分由精制塔塔底泵1811送往脱重薄膜蒸发器19进行真空蒸发，以回收重组份中的丙烯酸。

所述精制塔18物料添加线主要有塔顶蒸出物阻聚剂线1812、回流液阻聚剂线1813，通过精准调节以上物料线注入量，有效阻止塔内反应物聚合。

所述脱重薄膜蒸发器19采用中压蒸汽191夹套加热，对来自精制塔18的塔底液进行真空蒸发，以回收重组份中的丙烯酸。从顶部蒸出的主要含丙烯酸的气体返回到精制塔18底部循环蒸馏精制，。

所述脱重薄膜蒸发器19底液由脱重泵192送出，经过脱重薄膜蒸发器冷凝器193冷却后排入二聚物罐194,二聚物罐194中的二聚物由二聚物泵195送出，一路进行二聚物罐194自身循环,另一路去桶装区196。

综上所述，本发明采用双反应器连续反应，依次进出料设计，延长了反应时间，未反应气循环至第一个反应器继续反应，增加了反应深度，提高了产品收率，实现产品质量稳定可控目标；装置主反应器采用翅片冷却器设计，提高反应物料降温效果，抑制副反应，延缓设备腐蚀；产品精制过程中通过在蒸出物物料线、回流线定量添加阻聚剂，大大提高了阻聚精准度与效果，后面重组分采用薄膜蒸发技术进行分离，增强了提高了中间产品及副产品分离效率，提高了产品纯度；本装置反应器采用熔盐进行冷却并生产蒸汽，提高了装置能源循环利用率，有利于节能降耗；蒸馏塔内件采用穿流塔板与填料组合设计，充分利用液相、气相动力学原理，减少物料聚合，提高物料分离效率。本装置采用DCS控制系统对生产过程进行集中管理和远程分散精准控制，提高企业自动化水平和管理水平，降低工人的劳动强度，有利于产品质量控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。