一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法
阅读说明：本技术 一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法 (Process for preparing acrylic acid by propylene oxidation ) 是由 李响 王宝杰 祝涛 张凤涛 安英爱 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法,包括：S1.包括含氧气氛、丙烯和水蒸气的原料气送至第一氧化反应器生成含丙烯醛的第一物流；S2.所述第一物流与含氧气氛再次混合后送至第二氧化反应器生成含丙烯酸的第二物流；S3.所述第二物流送至吸收塔获取含丙烯酸且呈液相的第三物流,以及呈气相的第四物流；S4.所述第三物流送至丙烯酸精制单元精制,所述第四物流送至焚烧单元处理生成含水蒸气的尾气,并将一部分所述尾气与所述原料气混合。循环尾气中含有一定量的水蒸气,因此适当控制循环尾气与加入水蒸气的比例,调节适宜的水与丙烯比例,有助于增强反应选择性,同时为装置降低能耗、降低生产成本有利。(The invention relates to a process method for preparing acrylic acid by propylene oxidation, which comprises the following steps: s1, feeding raw material gas comprising oxygen-containing atmosphere, propylene and water vapor to a first oxidation reactor to generate a first material flow containing acrolein; s2, mixing the first material flow with an oxygen-containing atmosphere again, and sending the mixture to a second oxidation reactor to generate a second material flow containing acrylic acid; s3, sending the second material flow to an absorption tower to obtain a third material flow containing acrylic acid and in a liquid phase and a fourth material flow in a gas phase; and S4, sending the third material flow to an acrylic acid refining unit for refining, sending the fourth material flow to an incineration unit for treatment to generate tail gas containing water vapor, and mixing a part of the tail gas with the raw material gas. The circulating tail gas contains a certain amount of water vapor, so that the proportion of the circulating tail gas and the added water vapor is properly controlled, the proper proportion of water and propylene is adjusted, the reaction selectivity is favorably enhanced, and meanwhile, the energy consumption and the production cost of the device are favorably reduced.)
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法。
背景技术
丙烯酸是一种非常重要的化工原料，可用于生产丙烯酸酯类、高性能吸水树脂以及日化助剂等。丙烯酸的工业生产经历了多个阶段，早期的生产方法有氯乙醇法、氰乙醇法、高压Reppe法、烯酮法、改良Reppe法、甲醛-乙酸法、丙烯水解法、乙烯法等，目前主流的生产方法是丙烯氧化法。丙烯氧化制丙烯酸分为一步氧化法和两步氧化法。
目前工业上应用的主要是两步氧化法。两步氧化法包括：第一步为丙烯在空气和催化剂的作用下氧化生成丙烯醛，第二步为丙烯醛在空气和催化剂的作用下进一步氧化生成丙烯酸。进入第一反应器的混合气体中应含一定的水蒸气，水蒸气其发挥的作用也不可缺少。因为水蒸气具有较大比热容，可以有效的将反应热移除带出反应器；还可以稀释丙烯等易燃气体，避免反应在爆炸区内进行。传统生产过程中，水蒸气均是由外界提供，用量大且不易保存，造成丙烯酸的生产成本变高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法，降低丙烯酸的生产成本。
为实现上述发明目的，本发明提供一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法，包括：
S1.包括含氧气氛、丙烯和水蒸气的原料气送至第一氧化反应器生成含丙烯醛的第一物流；
S2.所述第一物流与含氧气氛再次混合后送至第二氧化反应器生成含丙烯酸的第二物流；
S3.所述第二物流送至吸收塔获取含丙烯酸且呈液相的第三物流，以及呈气相的第四物流；
S4.所述第三物流送至丙烯酸精制单元精制，所述第四物流送至焚烧单元处理生成含水蒸气的尾气，并将一部分所述尾气与所述原料气混合。
根据本发明的一个方面，步骤S4中，与所述原料气混合的尾气的温度为100～200℃。
根据本发明的一个方面，步骤S4中，与所述原料气混合的尾气中水蒸气的含量为所述第一氧化反应器中参加反应的水蒸气总量的8～40％。
根据本发明的一个方面，步骤S1中，所述原料气中水蒸气与丙烯的含量比例为0.8～2.0。
根据本发明的一个方面，所述第一氧化反应器中水蒸汽的在所有气体中占比为5％～20％。
根据本发明的一个方面，所述含氧气氛为氧气或空气。
根据本发明的一个方面，所述第一反应器中，反应放出的热量由亚硝酸钠和硝酸钾组成的熔盐带出反应器。
根据本发明的一个方面，步骤S2中，将所述第一物流冷却后与含氧气氛再次混合。
根据本发明的一种方案，将初始反应过程中水蒸气的含量设置为上述范围，进而能够有效保证反应的正常进行。此外，通过上述设置，还能够有效保证水蒸气对反应产物在催化剂活性位点的脱附，从而加快反应进程，提高反应选择性。因此适当控制水蒸气的含量，使水与丙烯处于上述比例，有助于增强反应选择性，同时为装置降低能耗有利。
根据本发明的一种方案，将尾气的温度控制在上述范围内，有效保证了尾气中水蒸气的温度适中，尤其是在加入第一反应器时，保证水蒸气的温度对保证反应的正常进行有利，避免了由于水蒸气温度过低或过高对反应产物的影响。另外，控制尾气在上述温度内，还避免了对其进行加热，节约了能源，降低了能耗和生产成本。
根据本发明的一种方案，在将部分尾气循环回反应器作为原料气组成的一部分。循环尾气中含有一定量的水蒸气，因此适当控制循环尾气与加入水蒸气的比例，调节适宜的水与丙烯比例，有助于增强反应选择性，同时为装置降低能耗、减少废水排除，降低生产成本有利。因此，通过优化水烯比来控制循环尾气中的水蒸气含量，进而控制原料气中水蒸气的含量多余节能减排十分必要。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种丙烯氧化制取丙烯酸的工艺方法，包括：
S1.包括含氧气氛、丙烯和水蒸气的原料气送至第一氧化反应器生成含丙烯醛的第一物流；
S2.第一物流与含氧气氛再次混合后送至第二氧化反应器生成含丙烯酸的第二物流；
S3.第二物流送至吸收塔获取含丙烯酸且呈液相的第三物流，以及呈气相的第四物流；
S4.第三物流送至丙烯酸精制单元精制，第四物流送至焚烧单元处理生成含水蒸气的尾气，并将一部分尾气与原料气混合。
根据本发明的一种实施方式，含分子氧的气氛经空气压缩机压缩后送入进料混合器中与过热丙烯、预热后的水构成的原料气经充分混合后进第一氧化反应器，在此反应器中，丙烯与氧在环形催化剂的作用下反应生成含丙烯醛的第一物流。反应放出的热量，由亚硝酸钠和硝酸钾组成的熔盐带出反应器。第一物流呈气态且在离开反应器以前，在第一氧化反应器的出口冷却器中被冷却到一定的温度。然后在第二混合器中再次与含分子氧的气氛混合后进第二氧化反应器，在二段球形催化剂的作用下继续发生选择性氧化反应，生成含丙烯酸的第二物流。生成物经冷却器冷却后进入吸收塔，在吸收塔中第二物流被吸收形成溶液经塔底送至丙烯酸精制单元，塔顶未吸收的第四物流全部直接进行催化焚烧处理。在本实施方式中，原料气中水蒸气与丙烯的含量比例为0.8-2.0。在本实施方式中，将原料气中水蒸气与丙烯的含量比例控制在0.8-2.0范围内，丙烯的转化率，中间产物的收率都明显被提高，参见下表1。
表1
由上表可知，将原料气中水蒸气与丙烯的含量比例控制在0.8-2.0范围内，丙烯的转化率、中间产物的收率均保持在较高水平。通过上述设置，将初始反应过程中水蒸气的含量设置为上述范围，进而能够有效保证反应的正常进行。此外，通过上述设置，还能够有效保证水蒸气对反应产物在催化剂活性位点的脱附，从而加快反应进程，提高反应选择性。因此适当控制水蒸气的含量，使水与丙烯处于上述比例，有助于增强反应选择性，同时为装置降低能耗有利。
根据本发明的一种实施方式，第四物流被焚烧成二氧化碳和水等达标后，一部分排放大气，另一部分控制水蒸气的含量，将水蒸气含量稳定的一部分尾气控制到一定的温度后，再循环至第一反应器前的混合器，将尾气中水蒸气控制到最优比后进入第一反应器与原料气相混合，实现尾气中水蒸气的循环利用。在本实施方式中，与原料气混合的尾气的温度为100～200℃。通过上述设置，将尾气的温度控制在上述范围内，有效保证了尾气中水蒸气的温度适中，尤其是在加入第一反应器时，保证水蒸气的温度对保证反应的正常进行有利，避免了由于水蒸气温度过低或过高对反应产物的影响。另外，控制尾气在上述温度内，还避免了对其进行加热，节约了能源，降低了能耗和生产成本。
根据本发明的一种实施方式，与原料气混合的尾气中水蒸气的含量为第一氧化反应器中参加反应的水蒸气总量的8～40％。通过上述设置，在将部分尾气循环回反应器作为原料气组成的一部分。循环尾气中含有一定量的水蒸气，因此适当控制循环尾气与加入水蒸气的比例，调节适宜的水与丙烯比例，有助于增强反应选择性，同时为装置降低能耗、减少废水排除有利。因此，通过优化水烯比来控制循环尾气中的水蒸气含量，进而控制原料气中水蒸气的含量多余节能减排十分必要。
根据本发明的一种实施方式，第一氧化反应器中水蒸汽在所有气体中的占比为5％～20％。将水蒸气的含量设置为上述范围，进而能够有效保证反应的正常进行。此外，通过上述设置，还能够有效保证水蒸气对反应产物在催化剂活性位点的脱附，从而加快反应进程，提高反应选择性。因此适当控制水蒸气的含量，使水与丙烯处于上述比例，有助于增强反应选择性，同时为装置降低能耗有利。
根据本发明的一种实施方式，含氧气氛为氧气或空气。通过采用氧气或空气，将其获得方便，成本低，对本发明的工艺的大规模生产有利。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、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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