一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了化工节能技术领域内的一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置，包括一次换热装置、一级透平机、二次换热装置和二级透平机，所述一级透平机包括一级膨胀机和一级压气机，二级透平机包括二级膨胀机和二级压气机，所述一级压气机、二级压气机用于压缩空气供入氧化反应装置的进口，一次换热装置的进口连接氧化反应的尾气管道，一次换热装置的出口连接一级膨胀机的进口，一级膨胀机的出口连接二次换热装置的进口，二次换热装置的出口连接二级膨胀机的进口，二级膨胀机的出口接通排气烟囱。其解决了偏苯三酸酐生产中产生的中低压尾气能量难以回收的问题，为偏苯三酸酐的大规模工业连续法生产提供节能技术支持。

A turbine energy recovery device for tail gas continuous production of trimellitic anhydride

【技术实现步骤摘要】
一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置
本技术涉及一种偏苯三酸酐连续法生产尾气透平能量回收装置，具体地是一种采用偏三甲苯连续法氧化工艺中产生的尾气透平驱动压缩机的节能工艺。属于化工节能

技术介绍
工业生产过程中往往会产生带有一定压力能、动能和热能的尾气，如果直接排放不仅浪费能源，而且污染环境。工业尾气透平能量回收工艺原理是利用尾气膨胀，将压力能、动能和热能转化为机械能发电或驱动的技术，达到节能环保的目的。对苯二甲酸（PTA）生产尾气透平能量回收利用将反应中产生的尾气的压力能、动能和热能进行回收，与汽轮机一起提供着压缩机组的耗功，保证流程中机组运行的能量的平衡，同时尾气透平也起着调节装置压力的作用。吸收塔出来的尾气经过换热后在尾气透平中膨胀做功后，经焚烧排放至大气。尾气成分大致和对苯二甲酸装置的尾气成分类似，主要含氮气，还有少量的二氧化碳、氧气和水分，并且还有一些腐蚀性气体。目前年产25万吨对苯二甲酸的尾气回收与利用的过程是：将氧化反应后的高温低压高气量尾气（主要成分为氮气，温度185℃左右，压力1.0MPa左右、流量8000m3/h左右）经空气压缩机组进行热量及能量的回收利用后进入供用户使用。压缩机组包括蒸汽透平机、尾气膨胀机和空气压缩机。其中空气压缩机由蒸汽透平和尾气膨胀共同驱动，经压缩后的空气供氧化单元反应用。从氧化反应器产生的185℃，0.96MPa的尾气依次经过氧化尾气冷凝器，分别产生0.4MPa，0.2MPa及0.07MPa蒸汽供蒸汽透平使用；同时产生0.34MPa蒸汽，作为装置溶剂塔釜加热蒸汽。经过热量回收后尾气的温度降低到97℃左右，总量约78000m3/h，其温度的控制是通过控制液位来实现的。装置正常生产时，三个等级的蒸汽不仅可以满足蒸汽透平机所需的用量，为空气压缩机提供70%的动力（约7600kW），而且剩余部分还可以进入管网，为其他的管线、阀门及设备进行加热。偏苯三酸酐（TMA）是生产环保型增塑剂、聚酯树脂的主要原料。利用液相空气法生产偏苯三酸酐的工艺过程中，在氧化塔进行氧化反时，氧化塔顶产生的废气中含有大量的有机物（如冰醋酸、偏三甲苯等），这些富含有机物的废气利用吸收塔和水洗塔进行回收。这样会造成大量的水资源浪费，同时会对环境造成一定的污染。同时，偏苯三酸酐生产尾气属于低温中压低气量尾气（温度30℃左右，压力2.0MPa左右，流量1000m3/h左右）。尾气中还有着巨大的能量可以回收和利用。如果这些能量在物任何回收措施的处理下，直接随着尾气排出，不仅会造成大气环境污染，还会导致能量白白的浪费。但是直接采用现有的PTA生产尾气透平能量回收工艺无法实现偏苯三酸酐生产产生的中压低气量尾气的回收。现有偏苯三酸酐生产的尾气透平能量回收工艺的未见报道，主要问题有：1）中压低气量尾气回收难；2）尾气透平能量回收效率低，经济成本高；3）间歇法尾气低气量难以利用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种偏苯三酸酐连续法生产尾气透平能量回收装置，以解决现有技术中偏苯三酸酐生产中产生的中低压尾气能量难以回收的问题，为偏苯三酸酐的大规模工业连续法生产提供节能技术支持。为此，本技术的一种偏苯三酸酐连续法生产尾气透平能量回收装置，包括一次换热装置、一级透平机、二次换热装置和二级透平机，所述一级透平机包括一级膨胀机和一级膨胀机轴带的一级压气机，二级透平机包括二级膨胀机和二级膨胀机轴带的二级压气机，所述一级压气机、二级压气机用于压缩空气供入氧化反应装置的进口，一次换热装置的进口连接氧化反应的尾气管道，一次换热装置的出口连接一级膨胀机的进口，一级膨胀机的出口连接二次换热装置的进口，二次换热装置的出口连接二级膨胀机的进口，二级膨胀机的出口接通排气烟囱。本技术在进行能量回收时，按如下步骤进行：1）将来自偏苯三酸酐氧化反应装置的反应尾气，其温度为30-40℃，流量1000-1200m3/h，压力为2.1-2.5MPa；经一次换热至温度为95-110℃，压力为2.1-2.5MPa的气体；经一次换热后气体流量为1300-1400m3/h；2）一次换热后的气体送入进入一级膨胀机的进口，一级膨胀机经一级压气机对外做功，一级膨胀机出口气体温度为45-55℃，压力为0.6-0.7MPa；一级膨胀机出口流量对应为3500-3600m3/h；3）一级膨胀机出口气体经二次换热后，温度为95-150℃，压力为0.6-0.7MPa；经二次换热后流量对应为4400-4500m3/h；4）二次换热后的气体送入进入二级膨胀机的进口，二级膨胀机经二级压气机对外做功，二级膨胀机出口气体温度为30-35℃，压力为0.15-0.25MPa；二级膨胀机出口流量对应为11000-12000m3/h；5）二级膨胀机出口气体经排气烟囱向外排放。在液相空气氧化法生产偏苯三酸酐的过程中，以偏三甲苯为原料，以醋酸作溶剂，用Co-Mn的可溶性盐及溴化物为催化剂，在200℃、2.0~2.3MPa条件下用空气进行氧化制成偏苯三甲酸，再脱水生成偏苯三酸酐。氧气消耗后，尾气中主要含有氮气和少量二氧化碳气体，偏苯三酸酐生产的尾气属于中压低气量尾气，尾气回收利用大小，主要取决于尾气流量大小和连续供气问题。本技术的有益效果在于：本技术通过一次换热装置和二次换热装置，提升了尾气的能量，提升了流量和压力，使得尾气流量大小符合一级膨胀机和二级膨胀机连续供气的要求，从而达到稳定回收能量的技术要求。回收的能量通过一级压气机、二级压气机压缩原料空气，并送入氧化反应装置内，达到能量回收利用效率提高的目的。该方法适用于液相空气连续氧化法生产偏苯三酸酐的尾气能量回收中。作为本技术的进一步改进在于，一次换热装置包括一级氮气预热器及一级蒸汽加热器，一级蒸汽加热器设置在一级氮气预热器与一级膨胀机之间。一次蒸汽加热器作为温度不够的补充加热设备。作为本技术的进一步改进在于，二次换热装置包括二级氮气预热器、烟气加热器及二级蒸汽加热器，所述二级氮气预热器与烟气加热器并联设置后再与二级蒸汽加热器连接后再连接至二级膨胀机的进口。二次换热在二级氮气预热器、烟气加热器及二级蒸汽加热器中进行，所述二级氮气预热器与烟气加热器并联设置后再与二级蒸汽加热器连接后再连接至二级膨胀机的进口。二级蒸汽加热器作为温度不够的补充加热设备。二级氮气预热器与烟气加热器可并联工作，也可独立工作；并联工作时，还可以通过调节尾气的进气流量分配比例，达到回收热能的最佳配比。作为本技术的进一步改进在于，一级氮气预热器和二级氮气预热器的热源端连接油炉烟气；烟气加热器的热源连接焚烧炉烟气。一级氮气预热和二级氮气预热器的热源来自油炉中天然气燃烧后产生的油炉烟气；烟气加热器的热源由焚烧炉焚烧偏苯三酸酐连续生产中的塔底分离出的黑渣而产生。在偏苯三酸酐生产过程中，需要通过油炉燃烧天然气供热以维持系统内的工作温度，其燃烧后的烟气能量可用于提升尾气能量；此外，塔底的黑渣含有大量可燃有机物，通过黑渣焚烧产生热量，该热量也可以通过烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置，其特征在于：包括一次换热装置、一级透平机、二次换热装置和二级透平机，所述一级透平机包括一级膨胀机和一级膨胀机轴带的一级压气机，二级透平机包括二级膨胀机和二级膨胀机轴带的二级压气机，所述一级压气机、二级压气机用于压缩空气供入氧化反应装置的进口，一次换热装置的进口连接氧化反应的尾气管道，一次换热装置的出口连接一级膨胀机的进口，一级膨胀机的出口连接二次换热装置的进口，二次换热装置的出口连接二级膨胀机的进口，二级膨胀机的出口接通排气烟囱。/n

【技术特征摘要】
1.一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置，其特征在于：包括一次换热装置、一级透平机、二次换热装置和二级透平机，所述一级透平机包括一级膨胀机和一级膨胀机轴带的一级压气机，二级透平机包括二级膨胀机和二级膨胀机轴带的二级压气机，所述一级压气机、二级压气机用于压缩空气供入氧化反应装置的进口，一次换热装置的进口连接氧化反应的尾气管道，一次换热装置的出口连接一级膨胀机的进口，一级膨胀机的出口连接二次换热装置的进口，二次换热装置的出口连接二级膨胀机的进口，二级膨胀机的出口接通排气烟囱。


2.根据权利要求1所述的一种偏苯三酸酐连续生产尾气透平能量回收装置，其特征在于一次换热装置包括一级氮气预热器及一级蒸汽加热器，一级蒸汽加热器设置在一级氮气...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正国，李江华，王福，钱勤华，荆晓平，
申请(专利权)人：江苏正丹化学工业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32