专利名称：精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精对苯二甲酸(PTA)装置精制单元氢气回收技术及装置，主要涉 及PTA的技术领域。
背景技术：
PTA装置由氧化和精制两个生产单元组成，氧化单元任务是将对二甲苯(PX)氧 化生成对苯二甲酸(TA)，通过结晶、过滤分离、干燥获得粗对苯二甲酸(CTA)， CTA中含有 4CBA(对羧基苯甲醛)、p-TA(对甲基苯甲酸)及其他杂质，需在精制单元净化去除，精制单 元采用加氢精制方法，使4CBA还原成p-TA。 由于p-TA可溶于水，通过结晶、过滤、洗涤处理，将p-TA酸从TA中去除；加氢反应 另外作用是使有色杂质中有色基团双键还原成单键而脱色。CTA中4CBA和其他杂质含量取 决于氧化单元生产工艺， 一般4CBA含量为2500 3500PPM。生产上每吨PTA耗用氢气量 为0. 35 0. 4kg，而化学反应消耗量仅为加入量25 30%，即氢气用量为4CBA加氢反应 理论消耗量4倍左右。 传统精制生产工艺是将大量未反应氢气(加入量 70% )通过结晶器压力调节， 控制不凝氢气从冷凝器排放至放空淋洗塔，由于氢气是易燃易爆危险物质，所以氢气经淋 洗塔排入大气时，为了安全，又要加入大量氮气，造成大量氮气、氢气消耗。目前国内外PTA 装置均采用传统精制工艺，工程上无氢气回收技术方案及回收措施。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种精对苯二甲酸装置精制单
元氢气回收装置，可以将氢气回收利用，节省能源消耗。 本实用新型是通过以下技术方案实现的 —种精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，包括氢压机，还包括降温降压设 备，所述降温降压设备的入口连接精制单元的结晶器组的气体出口，所述降温降压设备的 出口连接所述氢压机的入口 ，所述氢压机的出口连接精制单元的加氢反应器的氢气入口 ， 所述加氢反应器的浆料出口连接所述结晶器组的浆料进口 。 所述降温降压设备可以包括第一热交换器组、第一限流器、第二热交换器、第二限 流器和第三热交换器，所述第一热交换器组的放热介质不凝气出口连接所述第一限流器的 入口 ，所述第一限流器的出口连接所述第二热交换器的放热介质入口 ，所述第二热交换器 的放热介质出口连接所述第二限流器的入口，所述第二限流器的出口连接所述第三热交换 器的放热介质入口 ，所述第一热交换器组的放热介质入口构成所述降温降压设备的入口 ， 所述第三热交换器的放热介质出口构成所述降温降压设备的出口 。 所述第一热交换器组可以采用精制单元的CTA浆料加热器组，所述第二热交换器 可以采用精制单元的除盐水加热器，所述第三热交换器可以采用精制单元的冷却水换热 器。[0010] 所述精制单元的冷却水换热器通常与所述氢压机之间还设有制氢装置，所述制氢
装置的进、出口分别连接所述精制单元的冷却水换热器放热介质出口和所述氢压机的入□。 所述加热器组还可以设有放热介质的凝结液出口，所述放热介质的凝结液出口连
接凝液槽的入口。 所述凝液槽的气体出口通常通过管道连接所述第一限流器的气体入口。 所述加热器组的吸热介质入口通常与桨料调配器的桨料出口相连，所述加热器组
的吸热介质出口与所述加氢反应器的桨料入口相连。 所述加热器组与所述加氢反应器之间还可以设有精制单元的高压蒸汽加热器，所 述精制单元的高压蒸汽加热器的吸热介质的进、出口分别连接所述精制单元的加热器组的 吸热介质出口和所述加氢反应器的桨料入口 。 所述加氢反应器的浆料出口通常与所述结晶器组的浆料入口相连，所述结晶器组 的浆料出口与过滤洗涤器的浆料入口相连，所述过滤洗涤器的滤饼出口与干燥机的物料入 口相连，所述过滤器的洗涤入口连接所述精制单元的除盐水加热器的吸热介质出口 ，所述 精制单元的除盐水加热器的吸热介质入口与精制单元的蒸汽换热器的吸热介质出口相连 接，所述过滤器的母液出口连接母液回收器入口，所述母液回收器的回收出口连接氧化单 元。 所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，还可以设有淋洗塔，所述淋洗 塔设有分别与所述凝液槽的液体出口和所述精制单元的除盐水加热器的液体出口相连的 入口 ，所述淋洗塔的回收口与所述浆料调配器的液体入口相连。 由于本实用新型可以使加氢精制后的浆料经过结晶器组分离排出的不凝气体通 过降温降压处理，再进行压縮后送入加氢反应器循环利用，与传统工艺相比，不凝氢气不需 要通过淋洗塔排出和氮气安全保护，解决了氢气和氮气的损耗问题，基本上不改变原有的 生产工艺，投资基本不变，且简单易行，更重要的是节省能源消耗(甲醇、氮气、蒸汽)，每吨 PTA成品综合能耗下降至6. 6kg标油，每年可节省约1000万元，经济效益显著。
图1是本实用新型的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置， 包括氢压机4，还包括降温降压设备，所述降温降压设备的入口连接精制单元的结晶器组2 的气体出口 ，所述降温降压设备的出口连接所述氢压机的入口 ，所述氢压机的出口连接精 制单元的加氢反应器5的氢气入口 。 所述降温降压设备可以包括第一热交换器组、第一限流器6、第二热交换器、第二 限流器8和第三热交换器，所述第一热交换器组的放热介质不凝气出口连接所述第一限流 器的入口 ，所述第一限流器的出口连接所述第二热交换器的放热介质入口 ，所述第二热交 换器的放热介质出口连接所述第二限流器的入口 ，所述第二限流器的出口连接所述第三热 交换器的放热介质入口 ，所述第一热交换器组的放热介质不凝气出口构成所述降温降压设备的入口，所述第三热交换器的放热介质出口构成所述降温降压设备的出口。不凝气体 经过多次降温降压处理后达到氢压机入口条件温度为4(TC，压力为10巴，氢气纯度大于 99% vol，实现氢气压縮回用。 所述第一热交换器组可以采用精制单元的CTA桨料加热器组3，此加热器组的放 热介质为由结晶器组排出的蒸汽和不凝气体，其吸热介质为桨料，所述第二热交换器可以 采用精制单元的除盐水加热器7，此除盐水加热器的放热介质为经第一次限流器排出的蒸 汽和不凝气体，其吸热介质为除盐水，除盐水温度升高，便于后期用于滤饼的洗涤，所述第 三热交换器可以采用精制单元的冷却水换热器9，此冷却水换热器的放热介质为经第二次 限流器排出的蒸汽和不凝气体，其吸热介质为冷却水。 所述精制单元的冷却水换热器与所述氢压机之间还可以设有制氢装置IO，所述制 氢装置的进、出口分别连接所述精制单元的冷却水换热器放热介质出口和所述氢压机的入 口。如果在进行压縮前的不凝气体若检测其含有的有害气体超标时，通常先将其间歇或部 分送去制氢装置净化后再进入氢压机中压縮回收。 所述加热器组还可以设有放热介质的凝结液出口，所述放热介质的凝结液出口连 接凝液槽11的入口。 所述凝液槽的气体出口通常通过管道连接所述第一限流器的气体入口。凝液槽中 的气体也进入降温降压设备进行降温降压处理。 所述加热器组的吸热介质入口通常与桨料调配器1的桨料出口相连，所述加热器 组的吸热介质出口与所述加氢反应器的浆料入口相连。 所述加热器组与所述加氢反应器之间还可以设有精制单元的高压蒸汽加热器12， 所述精制单元的高压蒸汽加热器的吸热介质的进、出口分别连接所述精制单元的加热器组 的吸热介质出口和所述加氢反应器的浆料入口。此处的加热器通过高压蒸汽(或热媒)对 浆料进行加热，使TA进一步溶于水中，最终进入加氢反应器。 所述加氢反应器的浆料出口通常与所述结晶器组的浆料入口相连，所述结晶器组 的浆料出口与过滤洗涤器13的浆料入口相连，所述过滤洗涤器的滤饼出口与干燥机14的 物料入口相连，所述过滤器的洗涤入口连接所述精制单元的除盐水加热器的吸热介质出 口，所述精制单元的除盐水加热器的吸热介质入口与精制单元的蒸汽换热器18的吸热介 质出口相连接，蒸汽换热器可以使除盐水的温度有更进一步提高，以便于后期更易于通过 除盐水加热器加热到约125°C，以保证除盐水洗涤滤饼效果。 所述过滤器的母液出口连接母液回收器15入口，所述母液回收器的回收出口连 接氧化单元16。过滤器用来将结晶器组排出的浆料进行固液分离，固体为滤饼，经过除盐水 洗涤后进入干燥机中干燥后形成PTA产品。母液回收后的清液送去淋洗，回收浓液进入氧 化单元回收利用，在干燥过程中产生的气体可以送入淋洗塔淋洗后排入大气，淋洗液回收 循环利用。 所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置还可以设有淋洗塔17，所述淋洗 塔设有分别与所述凝液槽的液体出口和所述精制单元的除盐水加热器的液体出口相连的 入口 ，所述淋洗塔的回收口与所述浆料调配器的液体入口相连。凝液槽和除盐水加热器排 出的液体进入淋洗塔回收利用。从淋洗塔排出的液体又可以进入浆料调配单元回收利用。 当粗对苯二甲酸(CTA)经过浆料调配成一定浓度浆液后，再由加热器组和加热器
5加热，浆料进入加氢反应器，并且通过来自氢压机的高压氢气进行精制反应，溶解于浆料中 的氢气在催化剂作用下和杂质发生反应，浆料中的4CBA还原成可溶解于水的p-TA，有色杂 质双键还原成单键而去色。反应后的浆料从加氢反应器排入结晶器组，经结晶器组将气体 和浆料分别排出，排出的气体包括蒸汽和不凝气体，其作为放热介质进入第一热交换器组 与第一热交换器组的吸热介质进行第一次热交换，将第一热交换器组排出的放热介质液体 部分送入凝液罐，将所述凝液罐分离出来的气体和所述第一热交换器组排出的放热介质气 体部分经第一限流器进行减压限流，将第一限流器减压限流送入的气体作为放热介质送入 第二热交换器，与第二热交换器的吸热介质进行热交换；所述第二热交换器排出的放热介 质气体经第二限流器进行减压限流；将第二限流器减压限流送出的气体作为放热介质送入
第三热交换器，与第三热交换器的吸热介质进行热交换，将所述第三热交换器排出的冷却 介质气体作为适宜纯度的氢气循环使用。 排出第一道限流孔板的不凝气体温度高且含有较多的蒸气，经过除盐水加热器换 热时，同时将不凝气体中的大量水蒸气冷凝后通过除盐水加热器的凝液出口排入淋洗塔中 再利用。 经结晶器组排出的浆料经过滤器过滤，过滤后的滤饼经过除盐水的洗涤并通过 干燥器干燥，最终得到了 PTA产品，而为了保证除盐水洗涤滤饼效果，需使其温度达到约 125°C ，过滤的母液经过母液回收器回收后浓液进入氧化单元，清液排入淋洗塔。
权利要求一种精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，包括氢压机，其特征在于还包括降温降压设备，所述降温降压设备的入口连接精制单元的结晶器组的不凝气体出口，所述降温降压设备的出口连接所述氢压机的入口，所述氢压机的出口连接精制单元的加氢反应器的氢气入口，所述加氢反应器的浆料出口连接所述结晶器组的浆料进口。
2. 如权利要求1所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述降温降压设备包括第一热交换器组、第一限流器、第二热交换器、第二限流器和第三热交换器，所述第一热交换器的放热介质出口连接所述第一限流器的入口 ，所述第一限流器的出口连接所述第二热交换器的放热介质入口 ，所述第二热交换器的放热介质出口连接所述第二限流器的入口 ，所述第二限流器的出口连接所述第三热交换器的放热介质入口 ，所述第一热交换器的放热介质入口构成所述降温降压设备的入口 ，所述第三热交换器的放热介质出口构成所述降温降压设备的出口 。
3. 如权利要求2所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述第一热交换器采用精制单元的CTA浆料加热器组，所述第二热交换器采用精制单元的除盐水加热器，所述第三热交换器采用精制单元的冷却水换热器。
4. 如权利要求3所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述精制单元的冷却水换热器与所述氢压机之间还设有制氢装置，所述制氢装置的进、出口分别连接所述精制单元的冷却水换热器放热介质出口和所述氢压机的入口。
5. 如权利要求3所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述加热器组还设有放热介质的凝结液出口 ，所述放热介质的凝结液出口连接凝液槽的入口 。
6. 如权利要求5所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述凝液槽的不凝气体出口通过管道连接所述第一限流器的气体入口。
7. 如权利要求3所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述加热器组的吸热介质入口与浆料调配器的浆料出口相连，所述加热器组的吸热介质出口与所述加氢反应器的浆料入口相连。
8. 如权利要求7所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述加热器组与所述加氢反应器之间还设有精制单元的高压蒸汽加热器，所述精制单元的高压蒸汽加热器的吸热介质的进、出口分别连接所述精制单元的加热器组的吸热介质出口和所述加氢反应器的浆料入口。
9. 如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于所述结晶器组的浆料出口与过滤洗涤器的浆料入口相连，所述过滤洗涤器的滤饼出口与干燥机的物料入口相连，所述过滤器的洗涤入口连接所述精制单元的除盐水加热器的吸热介质出口 ，所述精制单元的除盐水加热器的吸热介质入口与精制单元的蒸汽换热器的吸热介质出口相连接，所述过滤器母液出口连接母液回收器入口，所述母液回收器的回收出口连接氧化单元。
10. 如权利要求9所述的精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，其特征在于还设有淋洗塔，所述淋洗塔设有分别与所述凝液槽的液体出口和所述精制单元的除盐水加热器的液体出口相连的入口 ，所述淋洗塔的回收口与所述浆料调配器的液体入口相连。
专利摘要本实用新型涉及一种精对苯二甲酸装置精制单元氢气回收装置，包括氢压机，还包括降温降压设备，所述降温降压设备的入口连接精制单元的结晶器组的不凝气体出口，所述降温降压设备的出口连接所述氢压机的入口，所述氢压机的出口连接精制单元的加氢反应器的氢气入口，所述加氢反应器的浆料出口连接所述结晶器组的浆料进口。由于本实用新型可以使加氢精制后的浆料经过结晶器组分离排出的不凝气体通过降温降压处理，再进行压缩后送入加氢反应器循环利用，基本上不改变原有的生产工艺，投资基本不变，且简单易行，更重要的是节省能源消耗，经济效益显著。
文档编号C07C51/487GK201437527SQ20092017300
公开日2010年4月14日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者周华堂, 姚瑞奎, 张莼, 汪英枝, 罗文德 申请人:中国纺织工业设计院