一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置及生产方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置及生产方法，本发明专利技术设置流体搅拌装置改变了机械搅拌轴封及传动装置在运行过程中易损坏的情况，将动密封点消除，极大地提高了系统安全稳定运行。同时与CO分配器相配合，使反应器内的CO气体分布更加均匀，改善了气液两相混合效果，提升反应速率，优化系统反应状态，装置产能由30万吨/年提升至60万吨/年。

A Production Device and Method for Low Pressure Carbonylation of Methanol to Acetic Acid

The invention discloses a production device and a production method for synthesizing acetic acid by low-pressure carbonylation of methanol. The fluid mixing device in the invention changes the easily damaged condition of mechanical mixing shaft seal and transmission device during operation, eliminates the dynamic sealing point, and greatly improves the safe and stable operation of the system. At the same time, with CO distributor, the CO gas distribution in the reactor is more uniform, the gas-liquid two-phase mixing effect is improved, the reaction rate is increased, and the reaction state of the system is optimized. The unit capacity is increased from 300,000 tons per year to 600,000 tons per year.

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置及生产方法
本专利技术涉及醋酸合成领域，具体涉及一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置及生产方法。
技术介绍
醋酸是重要的化学中间体和化学反应用溶剂，在目前投用的醋酸合成的工艺中，最常用的一种是甲醇低压羰基合成工艺，该工艺由美国孟山都公司在70年代首创，经过几十年的革新发展，生产工艺有了巨大改变，装置产能、产品质量、生产成本均取得了重大突破。在工艺技术改进方面，各公司不断寻求新的方案，北京泽华化学工程有限公司专利CN101665424中描述，对将已有的由脱轻塔和脱水塔执行的功能合并在一个精馏塔中完成，简化了醋酸制备的流程路线，减少了装置的设备投资，同时也减少操作控制的难度，可有效降低装置的能耗，降低生产成本。华鲁恒升化工股份有限公司专利CN201525813中描述，通过在精馏装置前设置碘甲烷循环塔和蒸发器，使碘甲烷在反应系统循环，减少了混入醋酸中碘甲烷杂质的量，同时节约了纯化醋酸所需要的能耗。目前，技术改进多在精馏系统，反应系统变动较少，尤其是反应釜单元，在气液搅拌混合上仍然采用常规机械搅拌模式，采用机械搅拌的反应设备可以有效地进行液－液和气－液的混合，但是，机械传动所需的轴封和轴承在长期运行中极易损坏，造成停车维修，难以实现持续、稳定和安全地运行。产品质量控制方面，国外BP、塞拉尼斯等公司对醋酸的提纯流程作了研究，进行了提纯工艺的改进。BP公司在中国的专利CN93108283中表述了采用单一精馏区的技术来适应反应液中催化剂的改变；而塞拉尼斯国际公司在中国的专利CN101808973一种改善生产乙酸的方法，包括从轻馏分塔凝缩塔顶蒸汽并且将浓缩水蒸气分离出轻相和重相。重相主要由碘甲烷组成，并且至少一部分轻轻倒出的重相回流至轻馏分塔。轻馏分塔塔顶馏出液的乙酸含量和轻馏分塔产物流的水含率均减少，改善了纯化效率。国内江苏索普等公司对产品中的微量碘含量控制提出新的脱除方案，该专利CN101396670中描述专利技术一种离子交换树脂除碘吸附剂及其制备方法，吸附剂为大孔交联型离子交换树脂通过负载一种或多种金属离子而制得，对醋酸中的痕量碘化物具有较好的脱除效果。近几年，产品质量控制越来越成为甲醇羰基合成醋酸装置技术改进的一个重要环节。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置及生产方法，本专利技术在反应釜内设置流体搅拌装置改变了机械搅拌轴封及传动装置在运行过程中易损坏的情况，将动密封点消除，极大地提高了系统安全稳定运行。同时与CO分配器相配合，使反应器内的CO气体分布更加均匀，改善了气液两相混合效果，提升反应速率，优化系统反应状态，装置产能由30万吨/年提升至60万吨/年。针对产量提升后的产品质量控制，在精馏系统设置脱醛装置及脱碘装置，提高产品还原高锰酸钾褪色时间，降低产品中的丙酸、甲酸及碘含量。为了解决以上问题，本专利技术的技术方案为：一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置，包括反应釜、转化釜、蒸发器、预洗塔、脱轻塔、脱水塔、成品塔和流体搅拌装置，其中，所述流体搅拌装置包括至少两个喷头、泵和换热器，所述泵的进口端与反应釜的中部连通，泵的出口端与换热器的进口端连通，喷头的固定管道固定在反应釜的顶部，换热器的出口端与喷头的固定管道的端部连通，喷头靠近反应釜的内壁设置，喷头设置于反应釜液位以下200-500mm，相邻两个喷头所在的直径的夹角为45°-90°。反应釜内的反应液从反应釜的中部流出，在泵的动力作用下输送至换热器进行降温后，输送至喷头处喷出，反应液沿反应釜的内壁高速向下流动，带动周边的液体发生矢量的改变，并从反应釜的釜底翻转而上，形成了多个主流动层不同的双循环流动状态。将相邻两个喷头所在直径的夹角设置为45°-90°，是为了保障不同双循环流动状态的产生，进而对反应釜内的反应液产生更大的扰动，确保釜内反应液混合均匀、无死角，使其达到更好的搅拌效果。将喷头设置于反应釜液位以下200-500mm，是为了确保更强的流体动力，带动整个釜内反应液流动，达到更好的搅拌效果。换热器可以对反应釜中的反应液进行降温，及时移除系统反应过程中放出的热量，确保系统反应连续性与稳定性。喷头所在管道固定在反应釜的顶部，降温后的反应液自高处流下，可以提供更高的速度，能产生更好的搅拌效果。优选的，所述泵的数量为两个，包括第一泵和第二泵，换热器的数量为两个，包括第一换热器和第二换热器，第一泵和第二泵并联，第一换热器和第二换热器并联。设置两套泵和换热器，可以满足大容积反应釜气液两相充分混合要求。优选的，所述喷头的喷口端部为缩径结构。可以明显提高循环反应液的喷射速度，提高气液混合的程度。优选的，所述反应釜内还设置有CO分配器，安装在反应釜的釜底，CO分配器由5层多孔环式管体相互连通而成，自下往上依次为第一层环式管体、第二层环式管体、第三层环式管体、第四层环式管体和第五层环式管体，这5层环式管体为同心结构。CO分配器的5层多孔环式管体分布在不同高度处，且呈同心分布，可以将CO同时分布在不同直径位置，便于CO在反应釜的整个截面上分布。分布在不同高度处，保证了垂直方向CO均匀分布，尤其是流体搅拌弱化的情况下，保证上部反应液充分反应，改善气液两相混合反应效果。优选的，第四层环式管体、第三层环式管体、第一层环式管体、第二层环式管体和第五层环式管体的环体半径依次减小。第一层环式管体为CO气总分布管，第二、三、四层环式管体与半球状釜底平面空间相对应，第五层环式管体是对前四层环式管体在平面及垂直CO分布上的补充，5层多孔环式管体在反应釜平面区域不留死角，并整体呈现运行上升趋势，伴随着气泡的聚并和分离，实现整个反应釜空间的CO均匀分布。优选的，第一层环式管体的内径最大，为CO气总分布管，与釜底及中心轴相连接。对CO气进行分布的同时，还起到对上部四层环式管体起到支撑加固的作用。优选的，第一层环式管体和第二层环式管体之间的距离、第二层环式管体和第三层环式管体之间的距离、第三层环式管体和第四层环式管体之间的距离、第四层环式管体和第五层环式管体之间的距离的比为1:1:3-5:2-3。优选的，CO分配器的多孔环式管体上的气孔的直径为1-3mm，气孔间距为3-6mm。优选的，所述生产装置还包括分层器、脱醛塔和倾析器，所述分层器的入口与脱轻塔的顶部连通，分层器的轻相出口与脱醛塔的顶部入口连通，脱醛塔的顶部出口通过冷凝器与倾析器的入口连接，倾析器的中部出口与脱醛塔上部连通，倾析器的下部出口与分层器连接，倾析器的上部出口与废液回收装置连接；脱醛塔的底部出口与脱轻塔连接。脱轻塔“轻相”管路设有脱醛装置，其流程为：分层器内的“轻相”进入脱轻塔回流泵，泵出口分支进入脱醛塔。进入脱醛塔的原始物料经过再沸器加热后，在脱醛塔由下至上的各层填料中完成热量和介质交换。脱醛塔顶部浓缩的含有较高还原性杂质的气相物料经冷凝器冷凝后送入倾析器中进行萃取操作。倾析器在工作时，首先经过预处理的含有较高还原性杂质浓度的物料，通过顶部物料萃取剂加入口加入萃取剂后，从顶部物料切线进口进入倾析器筒体内漏斗状分离器；物料在分离器内作旋转运动产生离心力，重组分(主要是碘甲烷)被离心力作用抛向分离器器壁，并沿器壁按螺旋线下流至分离器底部出口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置，其特征在于：包括反应釜、转化釜、蒸发器、预洗塔、脱轻塔、脱水塔、成品塔和流体搅拌装置，其中，所述流体搅拌装置包括至少两个喷头、泵和换热器，所述泵的进口端与反应釜的中部连通，泵的出口端与换热器的进口端连通，喷头的固定管道固定在反应釜的顶部，换热器的出口端与喷头的固定管道的端部连通，喷头靠近反应釜的内壁设置，喷头设置于反应釜液位以下200‑500mm，相邻两个喷头所在的直径的夹角为45°‑90°。

【技术特征摘要】
1.一种甲醇低压羰基化合成醋酸的生产装置，其特征在于：包括反应釜、转化釜、蒸发器、预洗塔、脱轻塔、脱水塔、成品塔和流体搅拌装置，其中，所述流体搅拌装置包括至少两个喷头、泵和换热器，所述泵的进口端与反应釜的中部连通，泵的出口端与换热器的进口端连通，喷头的固定管道固定在反应釜的顶部，换热器的出口端与喷头的固定管道的端部连通，喷头靠近反应釜的内壁设置，喷头设置于反应釜液位以下200-500mm，相邻两个喷头所在的直径的夹角为45°-90°。2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：所述泵的数量为两个，包括第一泵和第二泵，换热器的数量为两个，包括第一换热器和第二换热器，第一泵和第二泵并联，第一换热器和第二换热器并联。3.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：所述喷头的喷口端部为缩径结构。4.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：所述反应釜内还设置有CO分配器，安装在反应釜的釜底，CO分配器由5层多孔环式管体相互连通而成，自下往上依次为第一层环式管体、第二层环式管体、第三层环式管体、第四层环式管体和第五层环式管体，这5层环式管体为同心结构；优选的，第四层环式管体、第三层环式管体、第一层环式管体、第二层环式管体和第五层环式管体的环体半径依次减小。优选的，第一层环式管体的内径最大，为CO气总分布管，与釜底及中心轴相连接。5.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：第一层环式管体和第二层环式管体之间的距离、第二层环式管体和第三层环式管体之间的距离、第三层环式管体和第四层环式管体之间的距离、第四层环式管体和第五层环式管体之间的距离的比为1:1:3-5:2-3。6.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：CO分配器的多孔环式管体上的气孔的直径为1-3mm，气孔间距为3-6mm。7.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：所述生产装置还包括分层器、脱醛塔和倾析器，所述分层器的入口与脱轻塔的顶部连通，分层器的轻相出口与脱醛塔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志伟，李志远，鲁宜武，赵月东，赵洋，王进兵，武金锋，谷伟，史锋锋，
申请(专利权)人：兖矿鲁南化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37