一种降低加氢反应过程中的氢气循环量的装置的制造方法_2

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e,物流e中氢气为6000 kmol/h,草酸二乙醋为100 kmol/h。物流e再经过分流得到物流f和物流g,其中物流f中氢气流量为2100 kmol/h,草酸二乙酯流量为35 kmol/h ;物流g中氢气流量为3900 kmol/h,草酸二乙酯流量为65 kmol/h。物流f和物流c混合得到物流h,则物流h中氢气流量为4200 kmol/h,草酸二乙酯流量为35 kmol/h,物流h经过换热器V预热后进入反应器II,其中氢酯比(氢气与草酸二乙酯的摩尔比)为120。反应器II分为两段进料,上段为物流h进料,下段为物流g进料。
[0031]草酸二乙酯加氢合成乙二醇的反应方程式如下:
[0032](COOC2H5)2 + 4H2 — (CH2OH)2 + 2C2H50H
[0033]反应可通过控制反应温度,使的草酸二乙酯的转化率达到100%,因此反应器II上段经过反应后,氢气流量为4060 kmol/h,草酸二乙酯流量为O。此股物流再与物流g混合,进入反应器II下段,混合后的物流中氢气流量为7960 kmol/h,草酸二乙酯流量为65kmol/h,此物流的氢酯比为122。
[0034]反应后的物流经过换热器V和换热器VII冷却后进入气液分离器III,经气液分离后,液相的反应产物送入精馏系统,气相物流i氢气流量为7700 kmol/h返回至循环气压缩机VI循环使用。
[0035]本实施例中在维持草酸二乙酯进料量100 kmol/h,氢酯比为120左右时,反应压力3.0 MPa,经循环气压缩机VI增压的氢气流量为8100 kmol/h。压缩机VI所作的功为主要是用于补偿氢气在循环过程中的压力降,根据系统阻力计算本流程压缩机VI对循环气需要增压240 kPa,因此压缩机所需要的轴功率为529.5 kW,采用此流程汽化塔I不需要额外补充热量即可以将草酸二乙酯汽化。
[0036]对比实施例1
[0037]采用如图2所示的工艺流程和设备,仍然保持物流d草酸二乙酯的进料量为100kmol/h,进入反应器II时的氢酯比为120左右,反应压力为3.0 MPa。则物流a的氢气流量应为12000 kmol/h ο反应后经由气液分离器III分离出的物流c氢气流量11600 kmol/h。
[0038]本对比实施例中在维持草酸二乙酯进料量100 kmol/h,氢酯比为120左右时,经循环气压缩机VI增压的氢气流量为12000 kmol/h,本实施例压缩机VI对循环气需要增压估算也为240 kPa,因此压缩机所需要的轴功率为784.5 kW,采用此流程汽化塔I不需要额外补充热量即可以将草酸二乙酯汽化。因此本实施例压缩机单位时间所做的功比实施例1多48.1%,即需要消耗更多的能量用于增压气体。
[0039]对比实施例2
[0040]按照实施例1保持物流d草酸二乙酯总进料量100 kmol/h不变,即维持一定的装置生产能力。反应条件仍维持氢酯比为120,反应压力为3.0 MPa0采用如图3所示的两段进料方式,草酸二乙酯物流d通过汽化器I先汽化成气态的草酸二乙酯,草酸二乙酯的汽化完全依靠外部蒸汽加热汽化。汽化后的草酸二乙酯分成两股f和g两股,其中物流f草酸二乙酯的流量为50.85 kmol/h,物流g草酸二乙酯的流量为49.15 kmol/h。物流a为循环的氢气,按照氢酯比120,物流a中氢气的流量为6102 kmol/h,物流a与物流f混合得到物流b,物流b由反应器上段进入加氢反应器II。反应可通过控制反应温度,使的草酸二乙酯的转化率达到100%,因此反应器II上段经过反应后,氢气流量为5898.6 kmol/h,草酸二乙酯流量为O。此股物流再与物流g混合,进入反应器II下段,混合后的物流中氢气流量为5898.6 kmol/h,草酸二乙酯流量为49.15 kmol/h,此物流的氢酯比为120。
[0041 ] 反应后的物流经过换热器V和换热器VII冷却后进入气液分离器III,经气液分离后,液相的反应产物送入精馏系统,气相物流c氢气流量为5702 kmol/h返回至循环气压缩机VI循环使用。
[0042]本实施例中在维持草酸二乙酯进料量100 kmol/h,氢酯比为120左右时,经循环气压缩机VI增压的氢气流量为6102 kmol/h。本实施例压缩机VI对循环气需要增压估算也为240 kPa,因此压缩机所需要的轴功率为398.9 kW,采用此流程,在3 MPa条件下汽化塔I需要额外补充22382.4 kW热量才能将草酸二乙酯汽化。与实施例1相比较,本实施例虽然压缩机轴功率可降低27.4%,但是汽化塔需要额外补充热量,综合下来,本实施例比实施例 I 能量效果多出[(398.9+22382.4)/529.5] X 100% = 4302.4%。
[0043]实施例2
[0044]将实施例1替换成乙酸乙酯加氢,乙酸乙酯加氢合成乙醇的反应方程式如下:
[0045]CH3COOC2H5 + 2H2 — 2C2H50H
[0046]参照文献化学工程师,2011,(9):25-27,乙酸乙酯加氢制乙醇反应过程中,进入反应器II中氢气和乙酸乙酯的摩尔比控制在15左右,反应压力1.63 MPa0物流d为来自界外的乙酸乙酯,进料量为150.39 kmol/h,物流a是氢气,流量为1736.27 kmol/h。物流a的氢气经分流得到物流b和物流C,物流b氢气流量为1548 kmol/h,物流c氢气流量为188.27 kmol/h。物流d乙酸乙酯和物流b氢气在汽化器I中接触,并将液态的乙酸乙酯汽化,得到氢气和乙酸乙酯的混合气态物流e,物流e中氢气为1548 kmol/h,乙酸乙酯为150.39 kmol/h ο物流e再经过分流得到物流f和物流g,其中物流f中氢气流量为411.73kmol/h,乙酸乙酯流量为40 kmol/h ;物流g中氢气流量为1136.27 kmol/h,乙酸乙酯流量为110.39 kmol/h ο物流f和物流c混合得到物流h,则物流h中氢气流量为600 kmol/h,乙酸乙酯流量为40 kmol/h,物流h经过换热器V预热后进入反应器II,其中氢酯比(氢气与乙酸乙酯的摩尔比)为15。反应器II分为两段进料,上段为物流h进料,下段为物流g进料。
[0047]反应可通过控制反应温度,使的乙酸乙酯的转化率达到100%,因此反应器II上段经过反应后,氢气流量为520 kmol/h,乙酸乙酯流量为O。此股物流再与物流g混合,进入反应器II下段,混合后的物流中氢气流量为1656.27 kmol/h,乙酸乙酯流量为110.39 kmol/h,此物流的氢酯比为15。
[0048]反应后的物流经过换热器V和换热器VII冷却后进入气液分离器III,经气液分离后,液相的反应产物送入精馏系统,气相物流i氢气流量为1435.49 kmol/h返回至循环气压缩机VI循环使用。
[0049]本实施例中在维持乙酸乙酯进料量150.39 kmol/h,氢酯比为15左右时,经循环气压缩机VI增压的氢气流量为1736.27 kmol/h,压缩机需要的轴功率为138.6 kW。
[0050]对比实施例3
[0051]按文献化学工程师,2011,(9):25-27,物流d乙酸乙酯的进料量为150.39 kmol/h,进入反应器II时的氢酯比为15,反应压力1.63 MPao经循环气压缩机VI增压的氢气流量应为2274.16 1^01/11,压缩机需要的轴功率为181.6 kW,与实施例2相比较,轴功率增加了 31.0%,即需要消耗更多的能量用于增压气体。
[0052]实施例3
[0053]将实施例2反应器分为三段进料,如下图4所示。
[0054]物流d为来自界外的乙酸乙酯,进料量为150.39 kmol/h,物流a是氢气,流量为1058.29 kmol/h。物流a的氢气经分流得到物流b和物流C,物流b氢气流量为426.5 kmol/h,物流c氢气流量为636.56
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