专利名称：丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种丙烯酸生产中的自动控制系统。技术背景丙烯两步加氧法制丙烯酸是在氧化催化剂存在的条件下进行的，其中的 第一步是丙烯氧化生成丙烯醛，第二步是将丙烯醛进一步氧化生成丙烯酸， 其反应方程式如下CH2=CH-CH3+Q2—CH2=CH-CHO+H20CH2=CH-CHO+l/2 02—CH2=CH-COOH新鲜空气提供氧气参与化学反应，在丙烯酸氧化反应中，新鲜空气用量 大，使用不同厂家的氧化催化剂对于新鲜空气进料温度有不同的要求。以8 万啦年丙烯酸装置为例，某厂家氧化催化剂性能要求第一氧化反应器入口混 合气体温度在15(TC 200t:范围，即要求混合前新鲜空气进料温度控制在 160t:以上，多数装置在进料混合器M-1002和第一反应器R-1001之间设有空 气加热器，能耗较大，且装置操作受环境温度不断变化的干扰，使得进入第 一反应器R-lOOl的混合气体温度不稳定，从而影响催化剂性能，影响丙烯酸 收率。发明内容本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种新的丙烯两步加氧法 制丙烯酸的新鲜空气温度控制系统。丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制系统，丙烯两步加氧法制丙烯酸的丙娣氧化单元中新鲜空气、蒸汽、循环尾气进预混合器M-1001，再 与丙烯一起进入混合器M-1002,进行充分混合，作为第一反应器R-1001的 进料，在催化剂存在条件下，丙烯与空气中的氧气在第一反应器R-1001内进 行化学反应，生成丙烯醛和少量丙烯酸；在空气压缩机K-1001出口设有空气 预热器H-1001, H-1001为第一氧化反应器R-1001附带设备，空气预热器 H-1001出口气体温度随装置操作环境温度变化而调整变化。本发明的特征在 于在压缩空气进预混合器M-1001前的管道上设有TRC-1001的热电偶，配 有温度变送器，温度变送器输出信号进装置的DCS系统，其DCS输出信号控 制空气预热器H-1001的电加热器组别，控制空气进预混合器M-1001前的温 度在160'C 170'C之间；或同时在混合气进入第一反应器R-1001前的管道上 设TRC-1002的热电偶,配以温度变送器，其输出信号进装置的DCS系统， 其DCS系统输出信号作TRC-1001调节系统的给定信号，构成串级调节系统， 以进入第一反应器R-1001的混合气体温度信号修正空气进预混合器M-1001 的温度给定值。在我国西北、华北、东北地区大气环境温度变化大， 一年四季间如此， 白天黑夜温差也较大。本发明优点在于，设有迸入第一反应器R-1001的新鲜 空气温度控制系统，使新鲜空气进料温度控制在催化剂性能允许的操作温度 范围内，以确保混合气体温度稳定，节约装置蒸汽用量，降低热能消耗，又避免了因环境温度变化对氧化催化剂性能的干扰，以提髙丙烯转化率，提高 丙烯酸的收率。
图1为本发明简要工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作出进一步地详细描述。目前已有的同类装置是在进料混合器M-lOOl和第一反应器R-lOOl之间 设有空气加热器，以中低压蒸汽作为热源，而本发明将其取消，减少设备， 降低装置建设费用，减少能源消耗，降低生产成本，采用第一氧化反应器 R-1001辅带设^~空气预热器H-1001电加热器进行第一反应器入口混合 气体温度调节；在压縮空气进预混合器M-1001前的管道上设有TRC-1001的 热电偶，配有温度变送器，温度变送器输出信号进装置的DCS系统，其DCS 输出信号控制空气预热器H-1001的电加热器组别，控制空气进预混合器 M-1001前的温度在160"U 170'C之间；或同时在混合气进入第一反应器 R-1001前的管道上设TRC-1002的热电偶，配以温度变送器，其输出信号进 装置的DCS系统，其DCS系统输出信号作TRC-1001调节系统的给定信号， 构成串级调节系统，以进入第一反应器R-1001的混合气体温度信号修正空气 进预混合器M-1001的温度给定值。在北方某地区8万吨/年丙烯酸装置当地环境温度极端最低温度-20'C，最 热月平均最高环境温度30'C，年平均温度为1(TC。其氧化催化剂供应商要求 第一氧化反应器入口气体温度需控制在150'C 200X:之间，氧化反应工艺路线中空气压縮机为二级压縮，其出口温度随环境温度变化在1201C 175"之 间变化。通常二级压縮的空气压缩机均设有级间冷却器，参照装置操作实际 情况，为保证本装置第一反应器R-lOOl入口气体温度达到催化剂供应商操作 要求，取消空气压縮机级间冷却器，提高压縮机出口空气温度，从而提高 R-1001入口气体温度以使其达到要求；同时，不增设空气加热器减少设备的 一次性投资。根据该装置当地环境温度变化情况考虑如下对策调整H-1001电加热器加 热组来满足第一反应器R-1001入口气体温度达到催化剂操作要求。1. 当环境温度达到极端最低温度-20'C时，空气压縮机出口温度为120'C, 此时可通过DCS控制开启电加热器H-1001。 H-1001有多组电加热元件，开 启一组可使进第一反应器R-1001空气温度升高15"C,三组开可使空气温度从 12(TC升高至165t:,这样第一反应器R-1001进气温度可达到150'C。2. 在环境温度l(TC时，空气压缩机出口温度为1551C，不开电加热器 H-1001，第一反应器R-10(H进气温度为140'C;开一组电加热器，空气温度 升为170°C,第一反应器R-1001进气温度为150°C。3. 当环境温度为20'C时，空气压縮机出口温度为166C第一反应器 R-1001进气温度为150'C,可不开加热器。4. 在极端最高环境温度30"时，空气压縮机出口温度为175"C,第一反 应器R-1001进气温度为155'C，可不开加热器。根据上述结果可以看出，当环境温度>20"时，第一反应器R-1001入口 混合气体温度可达到150t: 200'C,不需要开启H-1001;当环境温度在19 T 101C时，通过DCS控制开启H-1001 —组电加热器，可满足第一反应器 R-1001入口混合气体温度要求；当环境温度在10'C -101C时，通过DCS控制开启H-1001两组电加热器，可满足第一反应器R-1001入口混合气体温度 要求；当环境温度在-10'C -20。C时，通过DCS控制开启H-1001三组电加热 器，可满足第一反应器R-1001入口混合气体温度要求。根据当地气温情况， 当环境温度较低时开启H-1001 ， H-1001三组电加热器基本处于一开两备或者 两开一备情况，三组电加热器需要同时开启的时间在一年的操作期间所占几 率很短。因此在H-1001工作状态，其三组电加热器始终有一组或两组处于备 用状态，可以保证H-1001稳定、正常运行。如果上述实例装置建设地所在环境温度的极端最低温度在4(TC -20'C 范围间，可根据实际情况，增加H-1001电加热器组数(或提高单组电加热器 功率)，以满足加热空气压縮机出口气体使其达到要求温度。在装置刚开车阶段，装置的操作人员可通过DCS手动控制开关H-1001 电加热器加热组来进行第一反应器入口气体温度的调节；当装置开车一段时 间后，DCS控制H-1001方式即可由操作人员手动控制改为DCS自动控制， 这样使装置操作更加安全、可靠，同时也节约了装置岗位人员投入，提高整 体效益。
权利要求
1，丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制系统，丙烯两步加氧法制丙烯酸的丙烯氧化单元中新鲜空气、蒸汽、循环尾气进预混合器M-1001，再与丙烯一起进入混合器M-1002，进行充分混合，作为第一反应器R-1001的进料，在催化剂存在条件下，丙烯与空气中的氧气在第一反应器R-1001内进行化学反应，生成丙烯醛和少量丙烯酸；在空气压缩机K-1001出口设有空气预热器H-1001，H-1001为第一氧化反应器R-1001附带设备，空气预热器H-1001出口气体温度随装置操作环境温度变化而调整变化，本发明的特征在于在压缩空气进预混合器M-1001前的管道上设有TRC-1001的热电偶，配有温度变送器，温度变送器输出信号进装置的DCS系统，其DCS输出信号控制空气预热器H-1001的电加热器组别，控制空气进预混合器M-1001前的温度在160℃～170℃之间。
2，按照权利要求1所述的丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制 系统，其特征在于，在混合气进入第一反应器R-1001前的管道上设TRC-1002 的热电偶，配以温度变送器，其输出信号进装置的DCS系统，其DCS系统输 出信号作TRC-lOOl调节系统的给定信号，构成串级调节系统，用进入以第一 反应器R-1001的混合气体温度信号修正空气进预混合器M-1001的温度给定 值。
3,按照权利要求1所述的丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制 系统，其特征在于，控制空气进预混合器M-1001前的温度在160'C 170'C 之间。
全文摘要
本发明公开一种丙烯两步加氧法制丙烯酸的新鲜空气温度控制系统，其特征在于，在压缩空气进预混合器前的管道上设有TRC-1001的热电偶，配有温度变送器，温度变送器输出信号进装置的DCS系统，其DCS输出信号控制空气预热器的电加热器组别，控制空气进预混合器前的温度在160℃～170℃之间，在寒冷地区，一年四季大气环境温度变化大，甚至白天和黑夜间温差也很大，本发明的优点，可以使新鲜空气进料温度控制在催化剂性能允许的操作温度范围内，确保混合气体温度稳定，节约装置蒸汽用量、降低热量消耗、又能避免因环境温度变化对装置操作的干扰，从而提高丙烯转化率、丙烯酸收率，降低生产成本。
文档编号C07C57/05GK101260033SQ20081005035
公开日2008年9月10日 申请日期2008年1月27日 优先权日2008年1月27日
发明者刘丽娟, 刘学线, 周江沛, 伟 孙, 巩传志, 张木兰, 李志远, 李欣平, 纪忠斌, 勇 郭 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司