一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统的制作方法

本发明涉及环氧氯丙烷烷的生产工艺，特别涉及一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统。

背景技术：

环氧氯丙烷是一种重要的化工物料，其生产方法根据其原料分为甘油法和二氯丙醇法。现有二氯丙醇法的生产过程如授权公告号为cn207680627u的中国专利“环氧氯丙烷皂化系统”，其内公开了二氯丙醇法的生产过程如下：

生产时，来自于石灰乳进料管线的石灰乳和来自于二氯丙醇进料管线的二氯丙醇进入静态混合器进行混合，得到的皂化反应液沿皂化反应液水平进料管线，皂化反应液垂直进料管线进入皂化塔内部，再继续沿第二塔板、第三塔板、……、底层塔板到达皂化塔底部，在此过程中发生皂化反应。产生的皂化废水通过皂化塔底部排出后，进行热回收处理。

生成的粗环氧氯丙烷经塔顶气相出口依次进入第一冷凝器和第二冷凝器，通过第一冷凝器和第二冷凝器冷凝后的液相直接进入层析罐，第一冷凝器冷凝的液相经辅助冷凝器再次冷凝后，也进入层析罐。液相进入层析罐后，因密度不同分成水相和物料相，水相经溢流罐回收套用至皂化塔。而物料相即粗环氧氯丙烷，经层析罐底部的阀门进入粗环氧氯丙烷储罐中。

生成的粗环氧氯内烷经塔项气相出口依次进入第一冷凝器和第二冷凝器，通过第一冷凝器和第二冷凝器无法冷凝的气相，直接进入分离罐，经过分离罐分离，气相中含有的少量液相，进入层析罐中继续处理。分离出来的气相经真空泵回收处理。

其中氢氧化钙用于中和盐酸，又要提供一定碱度保证二氯丙醇皂化完全，同时由于氢氧化钙在水中溶解度低，为提高皂化塔内二氯丙醇发生皂化的量，选用石灰乳作为氢氧化钙供体，以提供充足的氢氧化钙。但其不足之处在于选用石灰乳后，使皂化液内固含量大，增大塔板上的液层阻力，导致塔板压力增大，皂化塔的能耗增大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，保证效率的同时降低塔板压降，节省能耗，

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，包括环化单元和分离单元，所述环化单元包括环化塔和底液循环泵，所述环化塔侧面接通有连通石灰乳和二氯丙醇混合物料的进料管，所述环化塔塔底接通有塔底液管，所述塔底液管接通底液循环泵，所述底液循环泵出口设置有输送管和循环管，所述循环管另一端连接环化塔且连接位置高于进料管。

通过采用上述技术方案，石灰乳和二氯丙醇混合物料进入环化塔后发生反应，反应包括二氯丙醇与氢氧化钙反应得到目标产物环氧氯丙烷，剩余原料、目标产物以及副产物等在皂化塔内精馏分离；

故而环化塔塔底液体组成包括石灰乳、氯化钙、二氯丙醇和残留的环氧氯丙烷，

开车后，当环化塔塔底液体内液体积蓄一定量后，部分液体经底液循环泵部分泵送回环化塔进料板上方，继续进行反应；

沿环化塔下流的循环液体与进料板进入的原料混合换热，循环回环化塔内的环化塔塔底底液与环化塔内物料直接换热，提高新鲜原料的温度，加快目标产品环氧氯丙烷蒸发脱出液相，促进反应进行，并且提高热回收效率，节省能耗；

循环开启后，根据环化塔塔底液位和环化塔内压力，减少环化塔新鲜的石灰乳进料量，调节平衡后，新鲜的石灰乳进料量小于原石灰乳进料量，稳定状态下环化塔内单位时间得到等同量二氯丙醇转化量的所需石灰乳用量减小；

综上所述，环化塔提高石灰乳的利用率，减少物料浪费，减小新的石灰乳的添加量，并且环化塔内发生皂化反应的塔板数量增加，降低每一塔板上石灰乳的固含量，减小塔板上液体中固含量，提高二氯丙醇的转化率，保证效率的同时降低塔板压降，节省能耗，以及减少塔板压力波动，便于环化塔调控控制；

再者稳定状态下新的石灰乳的添加量减小后，减缓环化塔内塔板和塔底结垢现象，提高环化塔内塔板传热效率，进一步节省能耗。

本发明进行一步设置为：系统还包括氯化钙蒸发单元，所述氯化钙蒸发单元包括碱中和槽和蒸发器，所述输送管通往蒸发器。

通过采用上述技术方案，由氯化钙蒸发单元处理环化塔塔底底液获得氯化钙副产，提高生产系统的经济价值，较现有技术中皂化塔塔底废液热回收处理而言，减少换热器设置以及免除换热器内氯化钙、氢氧化钙结垢腐蚀的问题；

同时由于环化塔塔底液循环至环化塔内，使得稳定状态下环化塔塔底底液的氯化钙浓度增大，减少氯化钙蒸发单元的蒸发器能耗和碱中和槽的物耗。

本发明进行一步设置为：所述环化塔塔底连通有高压蒸汽管。

通过采用上述技术方案，使用蒸汽加热为环化塔内供热，避免使用再沸器，减少环化塔塔底和再沸器结垢。

本发明进行一步设置为：所述环化单元还包括混合器，所述混合器与进料管连通，所述混合器还连接有石灰乳管和二氯丙醇管，所述分离单元包括依次通过管道连接的环化塔塔顶冷凝器、循环冷却水冷却器、层析罐和粗环氧氯丙烷储槽，所述环化塔塔顶与环化塔塔冷却器连接，所述环化塔塔冷却器的冷物流出口连接有余热换热器，所述余热换热器加热二氯丙醇管内物料。

通过采用上述技术方案，环化塔塔顶所出气相共沸物，环化塔塔顶冷凝器和循环冷却水器冷却后进入层析罐，经层析后，下层油相经液位控制送至粗环氧氯丙烷储槽，待进一步精制；

环化塔塔冷却器的冷物流出口所出的加热后的冷物流对原料进行加热，进行热回收，提高能量利用率，减少能耗，且仅对二氯丙醇换热，避免二氯丙醇与石灰乳混合前石灰乳中氢氧化钙溶解度降低，避免石灰乳管内因石灰乳温度升高溶解度减小而结垢情况加剧。

本发明进行一步设置为：所述环化塔塔顶冷凝器的冷物流出口连接有溴化锂制冷装置，所述溴化锂制冷装置包括循环冷却水进管和循环冷却水出管，所述循环冷却水冷却器包括冷水进口和冷水出口，所述循环冷却水进管与循环冷却水冷却器的冷物流出口连接，所述循环冷却水出管与循环冷却水冷却器的冷物流进口连接。

通过采用上述技术方案，使用溴化锂制冷装置对冷物流出口所出的加热后的冷物流的热量进一步进行利用，获取循环冷却水冷却器冷源，提高能量利用率，节省能耗。

本发明进行一步设置为：所述层析罐内水相循环输送回环化塔，所述环化塔负压操作，真空度为0.03-0.06mpa，所述环化塔塔顶温度为76-82℃。

通过采用上述技术方案，层析罐内水相循环输送回环化塔，减少废水排放，以及提高环氧氯丙烷收率；同时环化塔负压操作，降低环化塔塔顶温度，减少环化塔塔顶气相采出中副反应产物甘油含量，提高环化塔塔顶气相采出中环氧氯丙烷含量，提高产品收率和纯度，并减少甘油在层析罐和环化塔之间的循环，减少输送能耗。

本发明进行一步设置为：所述层析罐内水相循环输送回环化塔，所述环化塔塔顶和环化塔塔顶冷凝器之间安装有精制器，所述精制器内填放有吸收料，所述吸收料为活性炭；所述精制器内负压操作，真空度为0.03-0.06mpa，温度为82-85℃。

通过采用上述技术方案，由于环化塔塔底液体循环至环化塔进料塔上方，且环化塔内负压操作，塔底采出带有饱和水蒸汽和环氧氯丙烷气体外，由于液沫为气相向上流动时冲击液相而带有微量以甘油、二氯丙醇为主要成分的液沫，

待有液沫的气相经过活性炭时，饱和水蒸汽和环氧氯丙烷气体保持吸附和脱附的平衡，系统工作稳定后，对气相中环氧氯丙烷组成影响可忽略，而液沫经过活性炭时，浸润活性炭避免并被吸收，减少通过精制器后气相中甘油和二氯丙醇的含量，减少甘油在层析罐和环化塔之间的循环，提高产品收率和纯度，并减少输送能耗，较旋风分离器而言，针对本系统气相中液沫含量少的情况，吸收效果好，能耗低，更为适用。

本发明进行一步设置为：所述吸收料使用透气袋袋装。

通过采用上述技术方案，便于吸收料放置和装填。

本发明进行一步设置为：所述精制器内设置有水平的安装架板，所述吸收料固定于安装架板上，所述精制器底部设置有排液管。

通过采用上述技术方案，避免因环化塔塔顶气相采出的含量波动、温度波动和气压波动而导致精制器底部由液体积攒浸泡吸收料。

本发明进行一步设置为：所述精制器数量为多个。

通过采用上述技术方案，可切换不同的精制器进行工作，并对闲置状态下的精制器内吸收料进行更换或恢复处理。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.环化塔塔底液体经底液循环泵部分泵送回环化塔内，提高石灰乳的利用率，减少物料浪费，减小新的石灰乳的添加量，并且循环回环化塔内的环化塔塔底底液与环化塔内物料直接换热，提高热回收效率，节省能耗；

2.同时增加环化塔内发生皂化反应的塔板数量，延长皂化反应时间，稳定状态下减小环化塔内单位时间得到等同量二氯丙醇转化量的所需石灰乳用量，减小塔板上液体中固含量，提高二氯丙醇的转化率，保证效率的同时降低塔板压降，节省能耗，并且减少塔板压力波动，便于环化塔调控控制；稳定状态下环化塔内单位时间得到等同量二氯丙醇转化量的石灰乳用量减小，减缓环化塔内塔板和塔底结垢现象，环化塔内塔板传热效率，进一步节省能耗；

3.系统还包括氯化钙蒸发单元，由氯化钙蒸发单元处理环化塔塔底底液获得氯化钙副产，提高生产系统的经济价值，同时由于环化塔塔底液循环至环化塔内，使得稳定状态下环化塔塔底底液的氯化钙浓度增大，减少氯化钙蒸发单元的蒸发器能耗和碱中和槽的物耗；

4.环化塔塔冷却器的冷物流出口所出的加热后的冷物流对原料进行加热，进行热回收，并且使用溴化锂制冷装置对冷物流出口所出的加热后的冷物流的热量进一步进行利用，获取循环冷却水冷却器冷源，提高能量利用率，节省能耗；

5.通过减少通过精制器后气相中甘油的含量，减少甘油在层析罐和环化塔之间的循环，提高产品收率和纯度，并减少输送能耗。

附图说明

图1为实施例一中二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统的流程图；

图2为实施例一中精制器的结构示意图；

图3为环化塔塔顶冷凝器和循环冷却水冷却器的物料流向示意图。

附图标记：1、环化单元；11、二氯丙醇管；12、石灰乳管；13、余热换热器；14、混合器；141、进料管；15、环化塔；151、高压蒸汽管；152、塔底液管；153、气相采出管；1531、防没段；16、底液循环泵；161、出液管；1611、输送管；1612、循环管；1613、流量控制阀；2、分离单元；21、精制器；211、罐体；2111、保温层；2112、出气管；2113、排液管；2214、排液阀；212、安装架板；213、吸收料；22、环化塔塔顶冷凝器；221、冷水进管；222、冷水出管；2221、余热分管；2222、制冷分管；23、循环冷却水冷却器；24、层析罐；25、粗环氧氯丙烷储槽；251、精制原料泵；26、回流管；27、回流泵；28、溴化锂制冷装置；281、循环冷却水出管；282、循环冷却水进管；3、氯化钙蒸发单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一，

如附图1所示，一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，包括环化单元1、分离单元2和氯化钙蒸发单元3。

环化单元1包括二氯丙醇管11、石灰乳管12、余热换热器13、混合器14、环化塔15和底液循环泵16。二氯丙醇管11内接通有99wt％的二氯丙醇，石灰乳管12内接通有20wt％的石灰乳，二氯丙醇管11和石灰乳管12中二氯丙醇与氢氧化钙的初始摩尔流量比为2∶5。其中余热换热管安装于二氯丙醇管11上，对二氯丙醇管11内二氯丙醇进行加热。二氯丙醇管11、石灰乳管12与混合器14连通，且混合器14还带有进料管141，进料管141与环化塔15侧面接通。混合器14可根据实际情况而定，如搅拌釜、混合罐等，此处为三通。

环化塔15底部侧面接有高压蒸汽管151，且环化塔15塔底接有与底液循环泵16的进口连通的塔底液管152。高压蒸汽管151连通有高压饱和蒸汽，此处高压蒸汽的压强为0.49-0.52mpa。

底液循环泵16的出口连接有出液管161，出液管161带有两分管，分别为输送管1611和循环管1612。输送管1611和循环管1612上均带有流量控制阀1613，其中输送管1611通往氯化钙蒸发单元3，循环管1612接通环化塔15，且循环管1612接通环化套的高度高于进料管141的进料位置，具体进料高度可根据实际进料量而定。环化塔15负压操作，真空度为0.03-0.06mpa，环化塔15塔顶温度为76-82℃。

环化塔15塔顶连通有气相采出管153，气相采出管153通往分离单元2。

分离单元2包括通过管道依次连通的精制器21、环化塔塔顶冷凝器22、循环冷却水冷却器23、层析罐24和粗环氧氯丙烷储槽25。

如附图2所示，精制器21包括罐体211、若干安装在罐体211内的安装架板212和吸收料213。罐体211大小和型号根据环化塔15(参见附图1)塔顶气相采出流量而定，此处为立式罐，罐体211内负压操作，真空度为0.03-0.06mpa，温度为76-82℃。罐体211外侧包有保温层2111，同时罐体211的顶部设置有出气管2112，罐体211的底部连通有排液管2113且排液管2113上带有排液阀2214。气相采出管153插入罐体211的底部内，并向上延伸设置有防没段1531。

安装架板212水平固定在罐体211内，其数量根据实际需求而定，此处优选为三，三个安装架板212竖直间隔分布。安装架板212为栅格板，其上分割形成有大量的栅格。吸收料213为活性炭，其由透气的袋体包装后捆扎固定在安装架板212的上表面上。

出气管2112与环化塔塔顶冷凝器22的热物流进口连通，环化塔塔顶冷凝器22的热物流出口与循环冷却水冷却器23的冷凝器的热物流进口连通。环化塔塔顶冷凝器22的热物流出口物料为气液混合物流，温度为79-80℃

循环冷却水冷却器23的热物流出口与层析罐24连通。层析罐24的底边与粗环氧氯丙烷储槽25通过管道连接，层析罐24上半段的侧面设置有安装有回流泵27的回流管26，回流管26与环化塔15接通，回流管26接通位置高于循环管1612接通位置。粗环氧氯丙烷储槽25连接有精制原料泵251，精制原料泵251将粗环氧氯丙烷储槽25物料泵送至下一工序，如环氧氯丙烷精制工序。

如附图1和附图3所示，环化塔塔顶冷凝器22的冷物流进口连接冷水进管221，环化塔塔顶冷凝器22的冷物流出口连接冷水出管222，冷水出管222设置有余热分管2221和制冷分管2222，余热分管2221与余热换热器13的热流出口连接，制冷分管2222连接溴化锂制冷装置28，且经过余热换热器13和溴化锂制冷装置28后的冷水循环回冷水进管221。

溴化锂制冷装置28其原理和构造为现有技术，此处不再进一步阐述。此处溴化锂制冷装置28包括循环冷却水出管281和循环冷却水进管282，循环冷却水出管281与循环冷却水冷却器23的冷物流进口连接，循环冷却水进管282与循环冷却水冷却器23的冷物流出口连接。

氯化钙蒸发单元3内包括有碱中和槽和蒸发器。由输送管1611输送来的环化塔15塔底液进入碱中和槽后加入盐酸以调节ph，输送至蒸发器蒸发，获得副产氯化钙。

实施例一的工作流程：

石灰乳和二氯丙醇混合物料进入环化塔15后发生皂化反应，得到目标产物环氧氯丙烷，并进行精馏分离，环化塔15塔底底液部分循环回环化塔15，部分输送至氯化钙蒸发单元3，由氯化钙蒸发单元3处理环化塔15塔底底液获得氯化钙副产；

环化塔15塔顶气相采出经过精制器21，减少气相中甘油的含量，再经过环化塔塔顶冷凝器22、循环冷却水冷却器23进行冷凝冷却，获得液体物流并进入层析罐24内，层析罐24内液体物流分层，下方油相进入粗环氧氯丙烷储罐内，上方水相循环输送回环化塔15，减少废水排放，以及提高环氧氯丙烷收率。

实施例一的工作效果：

石灰乳和二氯丙醇混合物料进入环化塔15后发生反应，反应包括二氯丙醇与氢氧化钙反应得到目标产物环氧氯丙烷，剩余原料、目标产物以及副产物等在皂化塔内精馏分离，故而环化塔15塔底液体组成包括石灰乳、氯化钙、二氯丙醇和残留的环氧氯丙烷。

开车后，当环化塔15塔底液体内液体积蓄一定量后，部分液体经底液循环泵16部分泵送回环化塔15进料板上方，继续进行反应；

沿环化塔15下流的循环液体与进料板进入的原料混合换热，循环回环化塔15内的环化塔15塔底底液与环化塔15内物料直接换热，提高新鲜原料的温度，加快目标产品环氧氯丙烷蒸发脱出液相，促进反应进行，并且提高热回收效率，节省能耗。

循环开启后，根据环化塔15塔底液位和环化塔15内压力，减少环化塔15新鲜的石灰乳进料量，调节平衡后，新鲜的石灰乳进料量小于原石灰乳进料量，稳定状态下环化塔15内单位时间得到等同量二氯丙醇转化量的所需石灰乳用量减小。

综上所述，环化塔15提高石灰乳的利用率，减少物料浪费，减小新的石灰乳的添加量，并且环化塔15内发生皂化反应的塔板数量增加，降低每一塔板上石灰乳的固含量，减小塔板上液体中固含量，提高二氯丙醇的转化率，保证效率的同时降低塔板压降，节省能耗，以及减少塔板压力波动，便于环化塔15调控控制。

再者稳定状态下新的石灰乳的添加量减小后，减缓环化塔15内塔板和塔底结垢现象，提高环化塔15内塔板传热效率，进一步节省能耗。

由于环化塔15塔底液体循环至环化塔15进料塔上方，且环化塔15内负压操作，塔底采出带有饱和水蒸汽和环氧氯丙烷气体外，由于液沫为气相向上流动时冲击液相而带有微量以甘油、二氯丙醇为主要成分的液沫，

待有液沫的气相经过活性炭时，饱和水蒸汽和环氧氯丙烷气体保持吸附和脱附的平衡，系统工作稳定后，对气相中环氧氯丙烷组成影响可忽略，而液沫经过活性炭时，浸润活性炭避免并被吸收，减少通过精制器21后气相中甘油和二氯丙醇的含量，减少甘油在层析罐24和环化塔15之间的循环，提高产品收率和纯度，并减少输送能耗，较旋风分离器而言，针对本系统气相中液沫含量少的情况，吸收效果好，能耗低，更为适用。

对比例一，

一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于关闭循环管1612上的流量控制阀1613，使循环管1612流量为零。

对比例二，

一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于取消精制器21，直接以管道连接环化塔15塔顶和环化塔塔顶冷凝器22。

实施例一、对比例一和对比例二的耗能情况如下。

实施例二，

一种二氯丙醇生产环氧氯丙烷的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于精制器21数量为2个，精制器21并联设置。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。