一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统及工艺的制作方法

本发明属于一种余热回收利用的工艺，具体涉及一种甲酸装置二酸塔塔釜余热回收利用的系统及工艺。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

专利cn102952007a公开了一种单套年产10万吨甲酸的生产装置，主要包括羰基反应器、甲酯精馏塔、甲酯储罐、第一水解反应器、第二水解反应器、一酸塔、二酸塔、三酸塔，其中羰基反应器的底部出口与甲酯精馏塔的中部进口连接，甲酯精馏塔的塔顶与冷凝液甲酯储罐的顶部连接，甲酯储罐的底部出口与第一水解反应器的底部连接，第一水解反应器的上部出口与第二水解反应器的下部进口连接，第二水解反应器的上部出口与一酸塔的中部进口连接、一酸塔的底部出口与二酸塔的中部进口连接，二酸塔的下部出口与三酸塔中部进口连接。

甲酸生产过程中二酸塔为加压塔，塔釜温度在150℃-154℃，需经过降温后进入三酸塔中部，传统的二酸塔塔釜液利用釜液冷却器冷却后进入三酸塔，而釜液冷却器直接使用循环水进行冷却，因釜液温度高，釜液冷却器壳程循环水侧频繁结垢，换热效率下降，需经常对换热器进行冲洗；循环水使用量较大，增加循环水泵的电消耗，造成能量浪费；介质温度高，使用循环水换热器容易结垢。

另一方面，现有的工艺流程生产的三酸塔甲酸(85％)还存在纯度低，产品质量不佳的问题。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明提供了一种二酸塔塔釜液余热回收利用的工艺，以实现二酸塔塔釜液余热的高效利用，有利于节约能源。该系统不仅有效地降低了循环水使用量，节约能源，实现二酸塔塔釜余热高效利用的工艺。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔、三酸塔、再沸器b，所述二酸塔塔釜的排液口与三酸塔再沸器b的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b的排液口与三酸塔中部的进液口相连。

针对目前二酸塔循环水使用量大、易结垢的问题。本发明将二酸塔塔釜液通过管道与三酸塔再沸器壳程下侧连接，将其作为热源对三酸塔塔釜升温，使二酸塔塔釜液的热量有效传导到三酸塔，既减少了二酸塔循环水使用量和釜液冷却器壳程的结垢，又减少了三酸塔加热蒸汽使用量，降低了能耗。

更重要的是，针对目前10万吨甲酸生产装置生产的甲酸(85％)纯度低的问题。发明人经过多年系统、深入地研究和大规模实验摸索，发现：主要是由于现有二酸塔釜液冷却器长周期运行的稳定性差，有时进入三酸塔的釜液温度过高(大约在运行3、4个月后)，导致三塔进料液体分布器的腐蚀(三酸塔在温度110℃以下耐腐蚀，高于此温度冲刷腐蚀严重)影响三塔液体分布效果，造成偏流影响精馏效果，同时不可避免地因溶解的杂质对甲酸成品造成影响。而改用二酸塔塔釜液作为热源对三酸塔塔釜升温后，提升了甲酸生产装置长周期运行稳定性，甲酸纯度(87％)提高。

在一些实施例中，所述二酸塔还设置有多个换热器，对二酸塔的塔釜液进行加热(再沸器)或冷却(釜液冷却器)，满足釜液的不同使用要求。

各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同，为了获得较好的精馏效果，在一些实施例中，所述的二酸塔为加压精馏塔，塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃，该操作压力和温度下，甲酸的分离率高、纯度高。

本发明中对三酸塔再沸器的种类并不作特殊的限定，只要能够满足二酸塔塔釜液与三酸塔换热需求即可，因此，在一些实施例中，所述三酸塔再沸器b为立式管侧热虹吸再沸器，提高了换热效率和甲酸纯度。

在一些实施例中，所述三酸塔为真空塔，塔顶操作压力-90kpa-70kpa，釜温70℃-80℃，使来自二酸塔的甲酸纯度得到进一步提升，精馏效率高。

本发明还提供了一种甲酸生产装置，包括：任一上述的系统。

与单纯的余热回收不同，本发明通过将二酸塔塔釜液余热用于三酸塔塔釜的升温，既降低了设备整体的能耗，提高了长期运行稳定性；同时，解决了目前长期困扰10万吨级甲酸生产的三酸塔甲酸(85％)纯度低。

本发明还提供了一种二酸塔塔釜液余热回收利用的方法，包括:

将二酸塔塔釜液通过三酸塔再沸器b对三酸塔釜液进行升温，然后二酸塔塔釜液进入三酸塔中部精馏，得到产品。

为了配合上述系统，将二酸塔塔釜液余热高效地转用于三酸塔塔釜升温，并保证较高的甲酸收率和纯度。本发明对二酸塔塔釜、三酸塔的操作条件进行了系统的优化，在一些实施例中，二酸塔塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃。所述三酸塔塔顶操作压力-90kpa-70kpa，釜温70℃-80℃。换热后的二酸塔塔釜液降温至95℃-99℃，进入三酸塔中部既不会腐蚀三塔进料液体分布器，且精馏效率高，甲酸纯度(87％)较高。

本发明还提供了任一上述的系统在余热利用中的应用。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明三酸塔再沸器b的设置有效回收了二酸塔塔釜液余热，降低了用水量和耗电量，从而降低了能耗；三酸塔塔釜升温所需热量利用了二酸塔塔釜液余热，减少了三酸塔加热蒸汽使用量，降低了能耗。

(2)与单纯的余热回收设计不同，本发明通过将二酸塔塔釜液余热用于三酸塔塔釜的升温，既降低了设备整体的能耗，提高了长期运行稳定性；同时，解决了目前长期困扰10万吨级甲酸生产的三酸塔甲酸纯度低。

(3)本发明的装置结构简单、操作方便、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1的结构示意图；其中，1、二酸塔，2、输送管线，3、三酸塔再沸器b，4、三酸塔。

图2是传统的单套年产10万吨甲酸的生产装置图，其中，1、羰基反应器，2、甲酯精馏塔，甲酯储罐，4、第一水解器，5、第二水解器，6、一酸塔，7、二酸塔，8、三酸塔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对目前二酸塔循环水使用量较大，介质温度高，使用循环水换热器容易结垢的问题。因此，本发明提出一种二酸塔塔釜液余热回收利用的工艺，以实现二酸塔塔釜液余热的高效利用，有利于节约能源。

本发明涉及的二酸塔塔釜液余热回收利用工艺，其主体结构包括二酸塔、三酸塔、三酸塔再沸器b、输送管道；所述的二酸塔塔釜液通过管道与三酸塔再沸器壳程下侧连接；三酸塔再沸器壳程上侧与三酸塔中部连接。

进一步的，所述的二酸塔为加压精馏塔(塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃)；三酸塔再沸器b为立式管侧热虹吸再沸器。

进一步的，所述的三酸塔为真空塔(塔顶操作压力-90kpa-70kpa,釜温70℃-80℃)。

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的工艺，主要包括釜液输送系统、换热系统，将二酸塔塔釜液通过三酸塔再沸器b对三酸塔釜液进行升温，然后二酸塔塔釜液进入三酸塔中部进一步精馏得到产品。

在一些实施例中，所述釜液输送系统包括二酸塔、釜液输送管线。

在一些实施例中，所述换热系统包括三酸塔再沸器b、三酸塔。

本发明还提供了一种二酸塔塔釜液余热回收利用的工艺，具体步骤如下：

(1)二酸塔经一次蒸汽加热升温升压至正常操作条件，二酸塔塔釜液通过输送管线进入三酸塔再沸器b进行换热。

(2)经三酸塔再沸器b换热后的二酸塔塔釜液回到输送管线，进入三酸塔中部进一步精馏得到产品。

在一些实施例中，二酸塔塔釜压力控制在290-310kpa，釜液温度控制在150-154℃；三酸塔压力在-90～-70kpa，釜液温度控制在70-80℃。依靠二酸塔与三酸塔压差提供输送动力。

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1：

如图1所示，一种二酸塔塔釜液余热回收利用的工艺，包括二酸塔1的塔釜液(154℃)通过输送管线2进入三酸塔再沸器b3对三酸塔的釜液进行升温，然后二塔塔釜液(98℃)回到输送管线2，在进入三酸塔4中部。将二酸塔塔釜液余热进行利用。

一年生产运行的结果表明：三酸塔甲酸平均纯度为87％。

实施例2：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

针对目前二酸塔1循环水使用量大、易结垢的问题。本发明将二酸塔1塔釜液通过管道2与三酸塔再沸器b3壳程下侧连接，将其作为热源对三酸塔4塔釜升温，使二酸塔1塔釜液的热量有效传导到三酸塔4，既减少了二酸塔1循环水使用量和釜液冷却器壳程的结垢，又减少了三酸塔4加热蒸汽使用量，降低了能耗。

更重要的是，针对目前10万吨甲酸生产装置生产的甲酸(85％)纯度低的问题。发明人经过多年系统、深入地研究和大规模实验摸索，发现：主要是由于现有二酸塔1釜液冷却器长周期运行的稳定性差，有时进入三酸塔4的釜液温度过高，导致三酸塔4进料液体分布器的腐蚀(三酸塔在温度110℃以下耐腐蚀，高于此温度冲刷腐蚀严重)影响三塔液体分布效果，造成偏流影响精馏效果，同时不可避免地因溶解的杂质对甲酸成品造成影响。而改用二酸塔塔釜液作为热源对三酸塔塔釜升温后，提升了甲酸生产装置长周期运行稳定性，甲酸纯度(87％)提高。

实施例3：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

所述二酸塔1还设置有多个换热器，对二酸塔的塔釜液进行加热(再沸器)或冷却(釜液冷却器)，如图1中二酸塔1左右两侧的换热器，满足釜液的不同使用要求。

实施例4：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同，为了获得较好的精馏效果，所述的二酸塔1为加压精馏塔，塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃，该操作压力和温度下，甲酸的分离率高、纯度高。

实施例5：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

本发明中对三酸塔再沸器b3的种类并不作特殊的限定，只要能够满足二酸塔1塔釜液与三酸塔4换热需求即可，因此，在本实施例中，所述三酸塔再沸器b3为立式管侧热虹吸再沸器，提高了换热效率和甲酸纯度。

实施例6：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

所述三酸塔4为真空塔，塔顶操作压力-90kpa-70kpa，釜温70℃-80℃，使来自二酸塔1的甲酸纯度得到进一步提升，精馏效率高。

实施例7：

一种甲酸生产装置，包括：二酸塔塔釜液余热回收利用的系统，其中，二酸塔塔釜液余热回收利用的系统包括：二酸塔1、三酸塔4、再沸器b3，所述二酸塔1塔釜的排液口与三酸塔再沸器b3的壳程进液口相连，所述三酸塔再沸器b3的排液口与三酸塔4中部的进液口相连。

针对目前二酸塔1循环水使用量大、易结垢的问题。本发明将二酸塔1塔釜液通过管道2与三酸塔再沸器b3壳程下侧连接，将其作为热源对三酸塔4塔釜升温，使二酸塔1塔釜液的热量有效传导到三酸塔4，既减少了二酸塔1循环水使用量和釜液冷却器壳程的结垢，又减少了三酸塔4加热蒸汽使用量，降低了能耗。

更重要的是，针对目前10万吨甲酸生产装置生产的甲酸(85％)纯度低的问题。发明人经过多年系统、深入地研究和大规模实验摸索，发现：主要是由于现有二酸塔1釜液冷却器长周期运行的稳定性差，有时进入三酸塔4的釜液温度过高，导致三酸塔4进料液体分布器的腐蚀(三酸塔在温度110℃以下耐腐蚀，高于此温度冲刷腐蚀严重)影响三塔液体分布效果，造成偏流影响精馏效果，同时不可避免地因溶解的杂质对甲酸成品造成影响。而改用二酸塔塔釜液作为热源对三酸塔塔釜升温后，提升了甲酸生产装置长周期运行稳定性，甲酸纯度(87％)提高。

所述二酸塔1还设置有多个换热器，对二酸塔的塔釜液进行加热(再沸器)或冷却(釜液冷却器)，满足釜液的不同使用要求。

各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同，为了获得较好的精馏效果，所述的二酸塔1为加压精馏塔，塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃，该操作压力和温度下，甲酸的分离率高、纯度高。

本发明中对三酸塔再沸器b3的种类并不作特殊的限定，只要能够满足二酸塔1塔釜液与三酸塔4换热需求即可，因此，在本实施例中，所述三酸塔再沸器b3为立式管侧热虹吸再沸器，提高了换热效率和甲酸纯度。

所述三酸塔4为真空塔，塔顶操作压力-90kpa-70kpa，釜温70℃-80℃，使来自二酸塔1的甲酸纯度得到进一步提升，精馏效率高。

与单纯的余热回收不同，本发明通过将二酸塔塔釜液余热用于三酸塔塔釜的升温，既降低了设备整体的能耗，提高了长期运行稳定性；同时，解决了目前长期困扰10万吨级甲酸生产的三酸塔甲酸(85％)纯度低。

实施例8：

一种二酸塔塔釜液余热回收利用的方法，包括:将二酸塔塔釜液通过三酸塔再沸器b对三酸塔釜液进行升温，然后二酸塔塔釜液进入三酸塔中部精馏，得到产品。

为了配合上述系统，将二酸塔塔釜液余热高效地转用于三酸塔塔釜升温，并保证较高的甲酸收率和纯度。本发明对二酸塔塔釜、三酸塔的操作条件进行了系统的优化，在一些实施例中，二酸塔塔釜操作压力290kpa-310kpa，釜温150℃-154℃。所述三酸塔塔顶操作压力

-90kpa-70kpa，釜温70℃-80℃。换热后的二酸塔塔釜液降温至95℃-99℃，进入三酸塔中部既不会腐蚀三塔进料液体分布器，且精馏效率高，甲酸纯度(87％)较高。

对比例1：

采用传统的单套年产10万吨甲酸的生产装置，利用釜液冷却器对二酸塔塔釜液进行冷却，其他运行参数与实施例1相同。

一年生产运行的结果表明：三酸塔甲酸平均纯度为85％。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。