专利名称：氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法
技术领域：
本发明涉及一种氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法。
背景技术：
在丙烯氨氧化生产丙烯腈领域中，由于反应生成的高温反应气体中含有丙烯腈、 氢氰酸、丙烯醛等易聚合的化合物，在反应气体冷却过程中容易发生聚合反应，生成的聚合物与流化床反应器带出的催化剂粉尘粘附并聚积在反应气体冷却器列管中，随着运行时间的延长，列管内壁垢层逐渐增加，列管内通道逐渐减小，导致列管不畅，增加管道阻力，当垢层达到一定厚度时，反应系统操作压力明显升高，恶化流化床反应系统的操作状况，降低催化剂的反应性能，使装置消耗增加，运行周期缩短。对于氨氧化生产丙烯腈反应系统冷却器列管中的结焦物，通常只能在一年一度的停车检修期间用高压水枪冲刷予以去除。在丙烯腈装置中，反应气体冷却器是一关键设备，其结构是一大型立式列管式换热器，反应气体走管程，壳程通冷却水。其作用是将氨氧化反应器出口的反应气体温度从 420-450°C冷却至200°C左右。国内丙烯腈装置一般运行6个月左右就因反应气体冷却器列管堵塞，使反应气体冷却器的压降从原来的3 5KPa升高到40KPa以上，造成反应系统压力明显升高，导致催化剂的丙烯腈单收下降2个百分点以上，装置消耗明显增加，影响装置的正常运行，直至被迫停车。如果不停车用高压水枪清除冷却器列管中的结焦物，冷却器列管管道阻力将急剧增加，反应系统压力急剧升高，催化剂单收急剧下降，装置消耗急剧增加。反应气体冷却器列管的堵塞是丙烯腈装置长周期运行的主要瓶颈，不仅影响丙烯腈装置的整体运行周期，也增加了设备清洗费用和停、开车过程中原料及产品的损失浪费， 影响丙烯腈装置的经济效益。因此，寻求一种在线清焦方法，及时在线清除丙烯腈装置反应气体冷却器列管内的结焦物，解决反应气体冷却器列管的堵塞问题，具有十分重要的现实意义和经济效益。文献US718^89B2介绍了一种清洁剂和用于清洁加热器管的方法。采用颗粒密度为1. 5 2g/cm3，平均粒径为2. 5 8mm，压力为0. 1 2MPa的空气或氮气将固体颗粒输送注入加热管，运用喷砂处理技术进行加热器管的在线清洁。该方法用于消除用油、煤或气加热的工业加热器管的煤灰颗粒沉积物，固体颗粒是喷射在列管的外壁，且喷射方向与列管轴向垂直，而不是用于氨氧化生产丙烯腈反应系统中冷却器列管中的结焦物的在线清焦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是对现有技术中存在的在氨氧化生产丙烯腈反应系统冷却器中，未涉及在线清焦，造成冷却器列管中粘附和聚积的结焦物难以去除，导致列管管道阻力增加，反应器操作压力升高，反应系统操作状况恶化，催化剂反应性能降低，装置消耗增加，运行周期缩短的问题，提供一种新的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法。 该方法具有及时在线清除氨氧化反应系统冷却器列管中的结焦物，稳定冷却器列管管道阻力和反应系统的操作压力，稳定催化剂的反应性能，维持装置的消耗水平，延长装置的运行周期的优点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法，依次包括以下步骤a)将平均直径0. 5 IOmm的固体颗粒用对冷却器列管中流经的气体呈惰性的气体作动力，将固体颗粒输送到冷却器中设置的分布器中；b)将固体颗粒以1 200m/s的速度从分布器中喷出，分布到冷却器的每根列管中，以去除列管中的结焦物。上述技术方案中，a)步骤中的固体颗粒优选方案是氧化硅瓷球、氧化铝瓷球、铁球、硅胶球、砂粒、石粒、塑料球、硫酸铵颗粒、碳酸铵颗粒、醋酸铵颗粒、草酸铵颗粒、磷酸铵颗粒、磷酸氢铵颗粒或磷酸二氢铵颗粒中的至少一种；固体颗粒的形状优选方案是半球体、 圆柱体、多面体、椭圆体或球体中的至少一种；固体颗粒的平均直径优选范围为2 5mm;惰性气体优选方案是空气、氮气、氦气或二氧化碳中的至少一种；b)步骤中的固体颗粒喷出速度优选范围为20 150m/s，更优选范围为30 90m/s ；分布器优选方案是多通道型、拉乌尔型、旋流分布型或螺旋喷射型中的至少一种。上述技术方案中，固体颗粒沿冷却器列管轴向方向喷出，固体颗粒的化学组成对反应系统、成品质量无影响，可回收处理或循环使用。图1为本发明的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦工艺流程。图1中1为惰性气体，2为惰性气体程控阀，3为固体颗粒加料口，4为固体颗粒储罐，5为固体颗粒程控阀，6 为输送管路，7为喷射分布器，8为氨氧化反应系统冷却器。本发明的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦工艺过程如下从固体颗粒加料口 3将固体颗粒加入到颗粒储罐4中，先打开惰性气体程控阀2，然后打开颗粒储罐4下方的固体颗粒程控阀5，将固体颗粒送入输送管路6，在惰性气体1的动力作用下将固体颗粒经输送管路6输送到喷射分布器7，分布器7喷射后使固体颗粒分散并分布到氨氧化反应系统冷却器8的每根列管中，以去除列管中的结焦物。氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦为间隙操作，可根据反应气体冷却器压降变化情况确定在线清焦的频次。由于采用对冷却器列管中流经的气体呈惰性的气体作动力，将一定直径的固体颗粒输送到分布器，在分布器的喷射下固体颗粒以一定的喷出速度分布到氨氧化反应系统中冷却器的每根列管中，及时在线去除冷却器列管中的结焦物，稳定了冷却器列管管道阻力和反应系统的操作压力，稳定了催化剂的反应性能，维持了装置的消耗水平，延长了装置的运行周期。本发明方法不仅适用于氨氧化反应系统冷却器的在线清焦，同样适用于易结焦体系的管道和反应、换热设备的在线清焦。采用本发明的在线清焦方法，以惰性气体氮气为动力，将平均直径为5mm的球体状硫酸铵固体颗粒输送到旋流分布型分布器中，经分布器喷射后固体颗粒以90m/s的喷出速度分布到氨氧化反应系统中冷却器的每根列管中，清除了列管中的结焦物，丙烯腈装置连续运行18个月时，冷却器的压降为4. 2KPa，稳定了冷却器列管管道阻力和反应系统的操作压力，催化剂的丙烯腈单收保持不变，维持了装置的消耗水平，延长了装置的运行周期，取得了较好的技术效果。
图1为本发明的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦工艺流程。图1中1为惰性气体，2为惰性气体程控阀，3为固体颗粒加料口，4为固体颗粒储罐，5为固体颗粒程控阀，6为输送管路，7为喷射分布器，8为氨氧化反应系统冷却器。从固体颗粒加料口 3将固体颗粒加入到颗粒储罐4中，先打开惰性气体程控阀2，然后打开颗粒储罐4下方的固体颗粒程控阀5，将固体颗粒送入输送管路6，在惰性气体1的动力作用下将固体颗粒经输送管路6输送到喷射分布器7，分布器7喷射后使固体颗粒分散并分布到氨氧化反应系统冷却器8的每根列管中，以去除列管中的结焦物。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施例方式比较例1氨氧化生产丙烯腈装置开车初期反应系统冷却器的压降为4KPa，装置连续运行6 个月时，反应系统冷却器的压降升高到40KPa，催化剂的丙烯腈单收下降2%。比较例2氨氧化生产丙烯腈装置开车初期反应系统冷却器的压降为4KPa，装置连续运行 10个月时，反应系统冷却器的压降升高到65KPa，催化剂的丙烯腈单收下降3. 8%。实施例1氨氧化生产丙烯腈装置开车初期反应系统冷却器的压降为4KPa，采用本发明的在线清焦方法，以惰性气体氮气为动力，将平均直径为5mm的球体状硫酸铵固体颗粒输送到旋流分布型分布器中，经分布器喷射后固体颗粒以90m/s的喷出速度分布到氨氧化反应系统中冷却器的每根列管中，清除了列管中的结焦物，丙烯腈装置连续运行18个月时，冷却器的压降为42KPa，稳定了冷却器列管管道阻力和反应系统的操作压力，催化剂的丙烯腈单收保持不变，维持了装置的消耗水平，延长了装置的运行周期。实施例2 14按实施例1的各条件与步骤操作，只是改变惰性气体的种类、固体颗粒的平均直径、固体颗粒的种类、固体颗粒的形状、固体颗粒的喷出速度、分布器的类型等操作条件，具体工艺操作条件及装置运行后反应系统冷却器的压降、催化剂的丙烯腈单收变化情况、装置运行周期等结果见表1。表1工艺操作条件及装置运行结果
实施方式工艺操作条件装置运行结果惰性气体种类固体颗粒分布器类型反应气体冷却器催化剂丙烯腈单收运行周期种类形状平均直径(mm)喷出涑度(m/s)压降(KPa>变化(％)(月)比较例1无无无无无无40—26比较例2无无无无无无65-3.810实施例1氣气硫酸铵颗粒球体590旋流分布型4.2不变18实施例2空气氧化铝瓷球椭圆体220多通道型5-0.215实施例3氦气铁球球体1030拉乌尔型4,8-0.117实施例4二氧化碳硅胶球球体0.51螺旋喷射型4.3不变19实施例5氮气氧化硅瓷球球体5200多通道型4.6-0.114实施例6空气碳酸铵颗粒椭圆体2150拉乌尔型5-0.212实施例7氦气醋酸铵颗粒球体0.530旋流分布型4.2不变17实施例8空气草酸铵颗粒椭圆体1090多通道型4.5不变15 实施例9氮气瞵酸铵颗粒圆柱体2150拉乌尔型4.9-0.213实施例10氦气磷酸氢铵颗粒半球体530螺旋喷射型4.7-0.118实施例11二氧化碳磷酸二氢铵颗粒椭圆体1090旋流分布型4.1不变20实施例12空气砂粒多面体5150多通道型4.6-0.116实施例13氮气石粒多面体290旋流分布型4.2不变18实施例14空气塑料球球体590旋流分布型4.7-0.115
注催化剂丙烯腈单收变化栏中的"一”号表示丙烯腈单收的下降。
〔0029:1
Cz H02;374822 A i^sdt4/4 ^
权利要求
1.一种氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法，依次包括以下步骤a)将平均直径0.5 IOmm的固体颗粒用对冷却器列管中流经的气体呈惰性的气体作动力，将固体颗粒输送到冷却器中设置的分布器中；b)将固体颗粒以1 200m/s的速度从分布器中喷出，分布到冷却器的每根列管中，以去除列管中的结焦物。
2.根据权利要求1所述的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法，其特征在于a) 步骤中的固体颗粒是氧化硅瓷球、氧化铝瓷球、铁球、硅胶球、砂粒、石粒、塑料球、硫酸铵颗粒、碳酸铵颗粒、醋酸铵颗粒、草酸铵颗粒、磷酸铵颗粒、磷酸氢铵颗粒或磷酸二氢铵颗粒中的至少一种；固体颗粒的形状是半球体、圆柱体、多面体、椭圆体或球体中的至少一种；固体颗粒的平均直径为2 5mm ；惰性气体是空气、氮气、氦气或二氧化碳中的至少一种；b) 步骤中的固体颗粒喷出速度为20 150m/s ；分布器是多通道型、拉乌尔型、旋流分布型或螺旋喷射型中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法，其特征在于b)步骤中的颗粒喷出速度为30 90m/s。
全文摘要
本发明涉及一种氨氧化反应系统中冷却器的在线清焦方法，主要解决现有技术中存在的反应系统冷却器列管中粘附和聚积的结焦物难以去除，造成冷却器列管管道阻力增加，反应器操作压力升高，反应系统操作状况恶化，催化剂反应性能降低，装置消耗增加，运行周期缩短的问题。本发明通过采用a)将平均直径0.5～10mm的固体颗粒用对冷却器列管中流经的气体呈惰性的气体作动力，将固体颗粒输送到冷却器中设置的分布器中；b)将固体颗粒以1～200m/s的速度从分布器中喷出，分布到冷却器的每根列管中，以去除列管中的结焦物的技术方案，较好地解决了该问题，可用于氨氧化生产丙烯腈反应系统冷却器在线清焦的工业生产中。
文档编号F28G1/12GK102374822SQ20101026202
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者张斌, 徐永通, 熊瑾 , 顾军民 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院