羰基合成类工业装置中用于粗产品分离的多效蒸发设备的制作方法

本发明涉及一种羰基合成类大型工业化装置中用于粗产品分离过程的多效蒸发设备，特别是涉及一种工业乙酸或乙酸酐生产过程中用于粗产品分离的多效蒸发设备。

背景技术：

如图1所示，传统的蒸发设备通常称为“闪蒸器”或“蒸发器”。如图2所示，西南化工研究设计院发明专利“用于甲醇低压羰基合成醋酸工艺的闪蒸-蒸发器”（03233077.4）公开了一种用于甲醇低压羰基合成醋酸工艺的闪蒸-蒸发器，由上筒体、物料进口、出气管、除沫装置、锥筒等主要部件构成。闪蒸段的锥筒部设置一与之连接的蒸发段，对传统设备结构作出了改进，图示如图2。以上所述两种设备均采用了“单喷射口”的设计，图示如图3所示。

技术实现要素：

本发明设备所要解决的技术问题是提供一种羰基合成类大型工业化装置中用于粗产品分离过程的多效蒸发设备，实现羰基合成乙酸或乙酸酐等产品的生产过程中粗产品的多功能高效分离，从而集约式实现对羰基合成类粗产品的“漩涡喷射-洗涤除雾-功能传质-循环蒸发”等一系列多功能高效分离过程。

为实现本发明目的，突破传统设备分离效果的局限，技术方案如下所述。

一种羰基合成类工业装置中用于粗产品分离的多效蒸发设备，蒸发设备包括蒸发筒体和洗涤段，洗涤段位于蒸发筒体上端，洗涤段内设置有多层板式构件，洗涤段顶部第一层板侧面设有上洗涤液进口NP3，在洗涤段最下层板侧面设有洗涤液出口NP8；

蒸发筒体上部为膨大段，膨大段底部设置有沿筒壁切线方向的粗产品进口NP1、粗产品或循环物料进口NP2，两个进口关于筒体中心对称，蒸发筒体底部设有功能气体进口NP4、循环物料进口NP5，功能气体进口NP4与蒸发筒体内的气体均匀分布结构连接；

蒸发筒体下端设有液相出口NP6，液相出口NP6与流体输送设备连接，流体输送设备出口通过外置式加热器与本设备物料进口NP2连接，设备顶端设有气相出口NP7，在设备下部设有下洗涤液进口NP9，洗涤液出口NP8与下洗涤液进口NP9通过管路连接。

根据权利要求1所述的羰基合成类工业装置中用于粗产品分离的多效蒸发设备，其特征在于：在其筒体中部切向位置，设置了两处中心对称的减压喷射结构。

进一步，蒸发筒体上部气相物流聚集的洗涤段设置了具有洗涤和破除雾沫功能的4-5层板式结构。

进一步，蒸发筒体底部液相物料排出位置设置气体均匀分布结构。

其独特之处在于：一是在其筒体中部切向位置，设置了两处中心对称的减压喷射结构；二是在其筒体上部气相物流聚集和上升位置，设置了具有洗涤和破除雾沫功能的板式结构；三是在其底部液相物料排出位置，设置了保护气体分布结构；四是可将其底部排出的物料经加热和增压后并入其中一个减压喷射口，重复闪蒸-蒸发的分离过程，形成交互式的多效蒸发工艺，有效避免直接加热产生的副作用。

通过运用本专利设备，可以集约式的实现对羰基合成类粗产品的“漩涡喷射-洗涤除雾-功能传质-循环蒸发”等一系列多功能高效分离过程。本专利设计巧妙，结构紧凑，节约投资，既对复杂化学成分进行了有效分离，又节约能耗、便于操控和连续运行，适用于大型羰基合成类产品的生产装置，特别适用于乙酸、乙酸酐等工业装置。

附图说明

图1为传统闪蒸器的结构示意图。

图2为西南化工研究设计院的闪蒸器结构示意图。

图3为单喷射口剖视图。

图4为本发明的第一种实施方式示意图。

图5为本发明多效蒸发器的第二种实施方式。

图6为图4和图5中A-A向剖面示意图。

图7为图4和图5中所述旋涡场示意图。

其中，NP1、粗产品进口；NP2、粗产品或循环物料进口；NP3、上洗涤液进口；NP4、功能气体进口；NP5、循环物料进口；NP6、液相出口；NP7、气相出口；NP8、洗涤液出口；NP9、下洗涤液进口；M1、人孔Ⅰ；M2、人孔Ⅱ。

具体实施方式

本发明公开了一种羰基合成类大型工业化装置中用于粗产品分离过程的多效蒸发设备，该设备属《压力容器安全监察规程》中定义的第二类压力容器，即低压储存/分离容器(易燃介质且毒性程度为中度危害)。该设备为筒体锥底非标准结构，各管口按照特定要求分布，在羰基合成类工业装置中用于粗产品分离的工艺过程。

下面结合附图，对本发明的多效蒸发设备做进一步的详细描述。如图4所示的是本发明的第一种实施方式。本发明的多效蒸发设备为筒体锥底非标准结构。设备中部为筒体膨大段，筒体膨大段底部设置有沿筒壁切线方向的两个减压喷射口：粗产品进口NP1、粗产品或循环物料进口NP2。布置如附图4所示，减压调节阀可以选用通用的直角或直通气动薄膜式调节阀。两个进口关于筒体中心对称。

设备顶部为洗涤段，洗涤段内设置有多层板式构件（如浮阀塔板、泡罩塔板、筛板塔板等）。第一层板侧面设有上洗涤液进口NP3，最下层板侧面设有洗涤液出口NP8。在设备顶端设有分离后的气相出口NP7，在设备下部设有下洗涤液进口NP9，在设备筒体还设有人孔M1、M2。在设备底部设有功能气体进口NP4，在设备下部设有循环物料进口NP5，在设备底端设有分离后液体的液相出口NP6。

本发明多效蒸发器在工作时。首先，从前系统产出的含有较高浓度反应产物的均相反应液经粗产品进口NP1、粗产品或循环物料进口NP2进入蒸发器，通过容积的突然扩大产生的压差发生喷射现象，从两个中心对称且沿切向布置的喷射口喷射出来的物料流沿器壁回转，相互干涉并相互推动，形成高度雾化的漩涡场并在其内停留，其中的大量轻组分（有机物、无机气体等）在此作用下挥发成气相并带走大量的热能，其中相对较少的重组分（催化剂、助剂等）在漩涡场中快速下降，并伴随一定量的反应溶剂和反应产物成分进入设备下段。

然后，进入设备下段的反应溶剂、产物和大部分的催化剂成分，因突然失去还原性气体分压而发生部分催化剂失活、逸出配位体现象。为了避免或者说最大程度的减少这一不利现象的影响，从在设备底部设置的功能气体进口NP4加入还原性功能气体，并通过气体分布结构与溶液均匀混合，使得设备底部的还原性气体分压得以补充。一方面保护了催化剂成分，另一方面对部分失活的催化剂又重新活化，同时还对进入此部位的反应产物有汽提的功效，促进其返回旋涡场并进入气相组分。继而，经过功能气体作用的物料流经液相出口NP6排出蒸发设备，再通过流体输送设备加压使得一部分返回反应器，另一部分通过外置式加热器再次并入本设备的其中一个闪蒸喷射口，重复闪蒸蒸发过程。

与此同时，在漩涡场中挥发成气相的物料流在设备上部聚集，通过内部的气体分布结构进行均匀分布，依次经过设置在此蒸发设备上段的板层。从设备顶部第一层板侧面设置的上洗涤液进口NP3加入合适的洗涤溶液，与上升气流在板层间发生传质并将气流中夹带的少量催化剂、助剂等洗涤下来，通过最下层板侧面设置的洗涤液出口NP8引至设备下部设置的下洗涤液进口NP9。最终，从设置在顶端的气相出口NP7排出蓄含热能和动能的粗产品气，再进入后续设备。

优选地，可以在连续运行的生产流程中，选择适当的粗产品和循环物料比例来调控工艺指标和生产负荷。

图5所示的是本发明多效蒸发器的第二种实施方式。与第一种实施方式的不同之处在于，设备上部的洗涤段采用了分体式结构，以便适用于不同生产规模的应用场合。图6所示的是图4和图5中A-A向剖面示意图。图7所示的是图4、图5中所述旋涡场示意图。

本发明首先在设备中部的筒体膨大段切线方向对称设计了双喷射结构，通过两股减压物料流的喷射形成高度雾沫化的旋涡场，这使得在同等负荷条件下雾沫化停留时间增加至单喷射工艺结构停留时间的1.5-1.7倍，这对于分离效果或者说是负荷可调裕度的提升是非常显著的。其次，本发明在设备上部设计了3-6层（优选4-5层）的板式构件，用于将排出设备顶部的气相物料流中夹带的雾沫，特别是催化剂和助催化剂等成分洗涤下来，并通过外置下液管道送至设备底部，这对于缩短物料循环过程、控制成品质量和减少重要化学成分的损耗是非常显著的。再者，本发明在设备底部耦合设计了具有多孔排列的环状或树状功能气体的分布结构，用于将可能失活的催化剂成分快速活化，并对流至设备底部的轻组分向筒体膨大段汽提，以促进分离效果。

本发明还可将其底部排出的物料经加热和增压后并入两个减压喷射口中的一个，重复闪蒸-蒸发的分离过程，与中心对称的另一个喷射口同时运行，可形成交互式的多效蒸发工艺过程。另外，本发明还通过与外置式循环加热器的协同，有效避免了蒸发器底部物料流直接通过加热段时产生气泡、增加阻力等现象，从而有利于物流输送设备的运行，显著优于西南化工研究设计院“用于甲醇低压羰基合成醋酸工艺的闪蒸-蒸发器”的专利技术。