本发明属于化工设备技术领域,具体涉及一种丙酮脱水干燥装置。
背景技术：
无水丙酮是一种重要的化工原料，传统的蒸馏方法得到的丙酮水分很难达到要求。由丙酮作为溶剂进行的回流反应时，由于反应时产生的水分和原料中所含的水分，若反应体系中含水量超过一定量时，将使反应难以进行，影响产物的收率和质量，因此 反应后的丙酮需要进行脱水处理，一般是采用分子筛脱水剂的方法进行脱水处理。用4A分子筛对丙酮进行脱水是一种常用的制造无水丙酮的方法。3A分子筛的再生利用既经济节约，又环境友好，因此对3A分子筛的再生条件进行研究，不断提高再生效率，并且在再生过程中保持分子筛的活性有着深远的意义。现有技术中3A分子筛的再生是在常温常压下进行的，在此条件下再生时间长，再生效率低。CN105854855A公开了一种用于丙酮脱水的4A分子筛的再生方法，包括步骤为：（1）称取已用于丙酮脱水的3A分子筛；（2）将所述4A分子筛在真空条件下加热，取出并冷却称重；（3）重复步骤（2），直至所述3A分子筛的质量不变。这种方法需要把3A分子筛从吸附塔中取出再生，无法实现丙酮脱水连续化运作。
技术实现要素：
为了实现丙酮连续化脱水，并且提高脱水效率，本发明提供了一种丙酮脱水干燥装置，本发明采用分子筛吸附法，提纯丙酮溶液的纯度；采用氮气进行再生，使得分子筛活化，可以重复循环使用；采用两分子筛脱水塔串连进行吸附，有利于吸附。
本发明是通过下述技术方案来实现的。一种丙酮脱水干燥装置，包括两组脱水塔、冷却装置、回收罐、气液分离器、氮气罐、加热器，第一级分子筛脱水塔Ⅰ和第二级分子筛脱水塔Ⅰ组成第一组脱水塔,第一级分子筛脱水塔Ⅱ和第二级分子筛脱水塔Ⅱ组成第二组脱水塔，第一级分子筛脱水塔Ⅰ和第一级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮进液口连接丙酮进液管，第一级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮出液口连接第二级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮进液口；第二级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮出液口连接丙酮成品出口管；第一级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮出液口连接第二级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮进液口；第二级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮出液口连接丙酮成品出口管；第一级分子筛脱水塔Ⅰ、第二级分子筛脱水塔Ⅰ、第一级分子筛脱水塔Ⅱ和第二级分子筛脱水塔Ⅱ的进气口均连接氮气进气管；第一级分子筛脱水塔Ⅰ、第二级分子筛脱水塔Ⅰ、第一级分子筛脱水塔Ⅱ和第二级分子筛脱水塔Ⅱ的出气口均连接混合气出口管；氮气罐连接加热器，加热器的出气口再连接氮气进气管；混合气出口管通向冷却装置，冷却装置连接回收罐，回收罐再连接气液分离器。
进一步优选，所述加热器是电加热器，所述冷却装置是水冷却器。
进一步优选，第一级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮进液口安装有F1气动阀, 第一级分子筛脱水塔Ⅰ的出气口设有F2气动阀和F2闸阀；第一级分子筛脱水塔Ⅰ的进气口设有F9气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮进液口安装F3气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅰ的丙酮出液口设有F10气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅰ的进气口设有F11气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅰ的出气口设有F4气动阀和F3闸阀。
第一级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮进液口安装有F5气动阀, 第一级分子筛脱水塔Ⅱ的进气口设有F12气动阀；第一级分子筛脱水塔ⅡC的出气口设有F6气动阀和F4闸阀；第二级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮进液口安装F7气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅱ的丙酮出液口设有F13气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅱ的进气口设有F14气动阀；第二级分子筛脱水塔Ⅱ的出气口设有F8气动阀和F5闸阀。
所述丙酮进料管上安装输送泵和F1闸阀。所述丙酮成品出口管上安装流量计和F8闸阀。
氮气罐设有压力表和安全阀，氮气罐通过管路连接电加热器，并在此管路上安装F18气动阀、F6闸阀；并此管路上安装回流管，回流管上安装F19气动阀和F7闸阀。电加热器的出气口在连接各分子筛脱水塔的氮气进气管。并在氮气进气管安装温度传感器Ⅱ以监控温度。
混合气出气管连接水冷却器的进气口，水冷却器的进气口设有F16气动阀；气液分离器设有丙酮回收液出口和放散口，放散口排放氮气，丙酮回收液出口连接丙酮回收管，丙酮回收管设有F15气动阀和F17气动阀，丙酮回收管连接至丙酮原料罐。
进一步优选，F1气动阀、 F2气动阀、 F3气动阀、 F4气动阀、 F5气动阀、F6气动阀、 F7气动阀、 F8气动阀、 F9气动阀、 F10气动阀、 F11气动阀、 F12气动阀、 F13气动阀、 F14气动阀、 F15气动阀、 F16气动阀、 F17气动阀、 F18气动阀、F19气动阀通过控制集中控制器控制，所述集中控制器设有对应各气动阀的F1电磁阀、 F2电磁阀、 F3电磁阀、 F4电磁阀、 F5电磁阀、 F6电磁阀、 F7电磁阀、 F8电磁阀、 F9电磁阀、 F10电磁阀、 F11电磁阀、 F12电磁阀、 F13电磁阀、 F14电磁阀、 F15电磁阀、 F16电磁阀、 F17电磁阀、 F18电磁阀、 F19电磁阀；各电磁阀连接PC控制器7。
本发明采用氮气进行再生，使得分子筛活化，可以重复循环使用；采用两分子筛脱水塔串连进行吸附，有利于吸附。
本发明的丙酮脱水干燥装置可达到以下效率：
原母液丙酮含水量 3%（VOL）
脱水后丙酮含水量 ≤0.2%（VOL）
每吨吸附剂处理量 18m³
每吨吸附剂再生气消耗量 120Nm³/h
再生所需时间 3—4天
防暴等级 ExdIICT6
本发明的丙酮脱水干燥装置脱水效率大大提升。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图中：A.第一级分子筛脱水塔Ⅰ，B.第二级分子筛脱水塔Ⅰ,C. 第一级分子筛脱水塔Ⅱ，D.第二级分子筛脱水塔Ⅱ;1.输送泵；2.水冷却器；3.回收罐；4.气液分离器；5.氮气罐；6.电加热器；7.PLC控制器；8.流量计；
CV01-F1气动阀；CV02-F2气动阀；CV03-F3气动阀；CV04-F4气动阀；CV05-F5气动阀；CV06-F6气动阀；CV07-F7气动阀；CV08-F8气动阀；CV09-F9气动阀；CV10-F10气动阀；CV11-F11气动阀；CV12-F12气动阀；CV13-F13气动阀；CV14-F14气动阀；CV15-F15气动阀；CV16-F16气动阀；CV17-F17气动阀；CV18-F18气动阀；CV19-F19气动阀；
SV01- F1电磁阀；SV02-F2电磁阀；SV03-F3电磁阀；SV04-F4电磁阀；SV05-F5电磁阀；SV06-F6电磁阀；SV07-F7电磁阀；SV08-F8电磁阀；SV09-F9电磁阀；SV10-F10电磁阀；SV11-F11电磁阀；SV12-F12电磁阀；SV13-F13电磁阀；SV14-F14电磁阀；SV15-F15电磁阀；SV16-F16电磁阀；SV17-F17电磁阀；SV18-F18电磁阀；SV19-F19电磁阀；
ZV01- F1闸阀；ZV02- F2闸阀；ZV03- F3闸阀；ZV04- F4闸阀；ZV05- F5闸阀；ZV06- F6闸阀；ZV07- F7闸阀；ZV08- F8闸阀；
PI01、PI02、PI03-压力表；
TE-1:温度传感器Ⅰ；TE-2:温度传感器Ⅱ。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图进一步详细阐明本发明。
参照1，本发明的丙酮脱水干燥装置包括两组脱水塔、水冷却器2、回收罐3、气液分离器4、氮气罐5、电加热器6、PLC控制器7等，第一级分子筛脱水塔ⅠA和第二级分子筛脱水塔ⅠB组成第一组脱水塔,第一级分子筛脱水塔ⅡC和第二级分子筛脱水塔ⅡD组成第二组脱水塔，第一级分子筛脱水塔ⅠA的丙酮进液口连接丙酮进料管并安装有F1气动阀CV01, 第一级分子筛脱水塔ⅠA的丙酮出液口连接第二级分子筛脱水塔ⅠB的丙酮进液口，在第二级分子筛脱水塔ⅠB的丙酮进液口安装F3气动阀CV03；第二级分子筛脱水塔ⅠB的丙酮出液口设有F10气动阀CV10并连接丙酮成品出口管；第一级分子筛脱水塔ⅠA的进气口设有F9气动阀CV09并连接氮气进气管；第一级分子筛脱水塔ⅠA的出气口设有F2气动阀CV02和F2闸阀ZV02并连接混合气出气管；第二级分子筛脱水塔ⅠB的进气口设有F11气动阀CV11并连接氮气进气管；第二级分子筛脱水塔ⅠB的出气口设有F4气动阀CV04和F3闸阀ZV03并连接混合气出气管。
第一级分子筛脱水塔ⅡC的丙酮进液口连接丙酮进料管并安装有F5气动阀CV05, 第一级分子筛脱水塔ⅡC的丙酮出液口连接第二级分子筛脱水塔ⅡD的丙酮进液口，在第二级分子筛脱水塔ⅡD的丙酮进液口安装F7气动阀CV07；第二级分子筛脱水塔ⅡD的丙酮出液口设有F13气动阀CV13并连接丙酮成品出口管；第一级分子筛脱水塔ⅡC的进气口设有F12气动阀CV12并连接氮气进气管；第一级分子筛脱水塔ⅡC的出气口设有F6气动阀CV06和F4闸阀ZV04并连接混合气出气管；第二级分子筛脱水塔ⅡD的进气口设有F14气动阀CV14并连接氮气进气管；第二级分子筛脱水塔ⅡD的出气口设有F8气动阀CV08和F5闸阀ZV05并连接混合气出气管。
所述第一级分子筛脱水塔ⅠA、第二级分子筛脱水塔ⅠB、第一级分子筛脱水塔ⅡC和第二级分子筛脱水塔ⅡD分别设有安全阀和压力表PI01。
所述丙酮进料管上安装输送泵1和F1闸阀ZV01。所述丙酮成品出口管上安装流量计8和F8闸阀ZV08。
氮气罐5设有压力表PI02和安全阀，氮气罐5通过管路连接电加热器6，并在此管路上安装F18气动阀CV18、F6闸阀ZV06；并此管路上安装回流管，回流管上安装F19气动阀CV19和F7闸阀ZV07。电加热器6的出气口在连接各分子筛脱水塔的氮气进气管。并在氮气进气管安装温度传感器ⅡTE-2以监控温度。
混合气出气管连接水冷却器2的进气口，水冷却器2的进气口设有F16气动阀CV16；水冷却器2再连接回收罐3，回收罐3连接气液分离器4，气液分离器4设有丙酮回收液出口和放散口，放散口排放氮气，丙酮回收液出口连接丙酮回收管，丙酮回收管设有F15气动阀CV15和F17气动阀CV17，丙酮回收管连接至丙酮原料罐。混合气出气管上安装温度传感器ⅠTE-1。
更进一步的，为了方便控制，CV01-F1气动阀；CV02-F2气动阀；CV03-F3气动阀；CV04-F4气动阀；CV05-F5气动阀；CV06-F6气动阀；CV07-F7气动阀；CV08-F8气动阀；CV09-F9气动阀；CV10-F10气动阀；CV11-F11气动阀；CV12-F12气动阀；CV13-F13气动阀；CV14-F14气动阀；CV15-F15气动阀；CV16-F16气动阀；CV17-F17气动阀；CV18-F18气动阀；CV19-F19气动阀通过控制集中控制器控制，所述集中控制器设有对应各气动阀的SV01- F1电磁阀；SV02-F2电磁阀；SV03-F3电磁阀；SV04-F4电磁阀；SV05-F5电磁阀；SV06-F6电磁阀；SV07-F7电磁阀；SV08-F8电磁阀；SV09-F9电磁阀；SV10-F10电磁阀；SV11-F11电磁阀；SV12-F12电磁阀；SV13-F13电磁阀；SV14-F14电磁阀；SV15-F15电磁阀；SV16-F16电磁阀；SV17-F17电磁阀；SV18-F18电磁阀；SV19-F19电磁阀。各电磁阀连接PC控制器7。
本发明采用两塔串联吸附，两塔并联再生；再生时，一定量的氮气在＜0.3MPA的压力下，首先进入加热器，将氮气加热至170℃以上，氮气从再生塔的顶部向下吹扫及传热，因水和丙酮溶液在重力的作用下向下流，和氮气的吹扫的方向一致，更有利于将水和丙酮的吹排出，可以节省加热再生的时间，排出的混合气，经冷却系统将它冷却至30℃以下，混合气在排出再生塔时温度低于60℃时，经冷却系统分离出的液体以丙酮为主，可以进行回收利用，随着再生温度的提高和再生时间的延长，排出的丙酮将越少，排出的水分会增多，直至将吸附剂加热到120℃，基本将吸附剂吸附的水和丙酮排尽，加热再生结束；进入冷吹再生阶段，加热器停止工作，用氮气吹扫再生塔，直至将再生塔内的吸附剂温度降至30℃以下，完成再生，进入切换前的等待。