丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統及方法。
【背景技術】
[0002]利用丙烯氧化生產丙烯酸已經是成熟的工藝。丙烯酸生產通常是由丙烯經兩步氧化反應制得。丙烯氧化吸收是進行后續丙烯酸提純的基礎。氧化吸收的效果、能耗高低決定了技術是否先進。在氧化吸收過程中，常規的方法是原料液體丙烯經釜式汽化器汽化然后再經管殼式過熱器過熱，然后與水蒸氣、空氣混合后依次進入第一、第二氧化反應器，經兩級氧化反應生成丙烯酸后的氣體送入急冷塔，急冷塔塔頂送入急冷水，塔底得到丙烯酸水溶液。塔頂的吸收廢氣送焚燒處理后放空。常規工藝存在以下問題:
1、原料液體丙烯進料直接經釜式汽化器汽化，丙烯在儲存過程中產生的聚合物沒有去除，會被汽化帶入反應器，聚合物附著在催化劑表面，影響氧化反應的收率，并降低催化劑的壽命。
[0003]2、丙烯汽化、過熱、混合需要通過依次連接的多臺設備，由于丙烯的易燃易爆性，通過的設備臺數越多，連接點越多，泄漏風險就越大，危險性也越高。
[0004]3、氧化產物送入吸收塔進行吸收時，塔頂采用脫鹽水作為冷卻吸收介質，因此消耗大量的脫鹽水，而且導致后續丙烯酸精制過程中會排出大量含有機物的污水，污染環境。
[0005]4、塔頂排出的廢氣溫度低，送入焚燒時熱值低，導致焚燒成本高。
[0006]5、沒有適用于丙烯酸吸收的塔內件，常規塔內件導致吸收效果差，而且容易出現塔盤液泛問題，因此急需開發適合丙烯酸吸收的高效塔內件。
[0007]6、為了減少能耗，將氧化吸收塔塔頂的氣體返回氧化反應，這樣可減少系統的蒸汽消耗。但是由于氧化吸收塔頂尾氣中含有多種有機雜質，直接返回反應器會降低氧化催化劑的壽命，導致生產成本上升。
[0008]以上問題的有效解決，都將大幅提高丙烯氧化生產丙烯酸的技術水平，對降低生產成本、提高系統安全、降低能耗、減少環境污染均有重要意義。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題是提供一種安全、環保、節能且能有效保護催化劑、丙烯酸溶液濃度高雜質含量低的丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統及方法。
[0010]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統，包括丙烯汽化塔、第一氧化反應器、第二氧化反應器和三合一塔，所述的丙烯汽化塔的頂部設置有混合過熱器，所述的混合過熱器的頂部出口與所述的第一氧化反應器的頂部進口連接，所述的第一氧化反應器的底部出口與所述的第二氧化反應器的頂部進口連接，所述的第二氧化反應器的底部出口與所述的三合一塔的下端進口連接，所述的混合過熱器與所述的第一氧化反應器的連接管路上設置有第一進料混合器，所述的第一氧化反應器與所述的第二氧化反應器的連接管路上設置有第二進料混合器，所述的第二氧化反應器與所述的三合一塔的連接管路上設置有反應產物蒸汽發生器，所述的三合一塔內設置有上部洗滌水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反應物急冷段，所述的三合一塔的上端設置有洗滌水進口，所述的三合一塔的頂部設置有與所述的第一進料混合器連接的尾氣排放口，所述的尾氣排放口與所述的第一進料混合器連接的管路上設置有尾氣焚燒器，所述的三合一塔的底部設置有丙烯酸水溶液出口。
[0011]所述的丙烯汽化塔為內部安裝有篩板的提餾塔。采用篩板結構可有效防止丙烯聚合堵塞內件，并有效去除丙烯在儲存過程中產生的聚合物。
[0012]所述的混合過熱器為管殼式換熱器，所述的管殼式換熱器的下端設置有管板。可使來自下部丙烯汽化塔的氣體和水蒸氣均勻分布并混合均勻。
[0013]所述的第一進料混合器上設置有丙烯水蒸氣混合進料口、焚燒尾氣進口以及空氣進口，所述的丙烯水蒸氣混合進料口、空氣進口和焚燒尾氣進口處均設有流量計，所述的第一進料混合器的空氣進口與所述的第二進料混合器的空氣進口分別連接空氣壓縮機，所述的尾氣焚燒器與所述的第一進料混合器連接的管路上設置有尾氣壓縮機。
[0014]所述的第一氧化反應器為列管式固定床反應器，所述的第一氧化反應器內設置有上段反應區和下段冷卻區。上段反應區主要發生丙烯氧化生成丙烯醛的反應，下段冷卻區主要發生氧化產物的冷卻，以防止過度反應，減少副反應的發生。
[0015]所述的第二氧化反應器為列管式固定床反應器，所述的第一反應混合器和所述的第二反應混合器均為SV型靜態混合器。此型式靜態混合器可有效混合反應進料。
[0016]所述的三合一塔的上部連接有洗滌水加入管線，所述的三合一塔的中部連接有冷卻器，所述的三合一塔與所述的冷卻器之間的連接管路上連接有阻聚劑加入管線。中間吸收段設有冷卻器，保證丙烯酸的吸收效果，同時加入阻聚劑減少物料聚合。
[0017]所述的上部洗滌水汽提段和所述的中部丙烯酸吸收段均采用高效散堆填料或規整填料，所述的下部反應物冷卻段內設置有若干層立體拉膜破泡塔板，每層所述的立體拉膜破泡塔板包括若干個水平分布的呈下大上小錐臺形的氣液傳質區，所述的氣液傳質區的底部設置有開口呈喇叭擴口型的氣體上升孔，所述的氣液傳質區的頂部設置有帽罩，所述的氣液傳質區的側部由上到下依次設置有若干個呈喇叭擴口型的環形導流板，上下相鄰的所述的環形導流板之間的連接板上沿圓周方向設置有若干個氣液導流孔，位于最下端的所述的環形導流板與所述的氣體上升孔之間設置有液體流入環隙。來自下層立體拉膜破泡塔板的氣體進入氣體上升孔內，將從液體流入環隙流入的液體提升拉膜后一起進入氣液傳質區內，氣液兩相在氣液傳質區內完成氣液傳質，完成氣液傳質后的氣液混合物受頂部帽罩的導流作用經氣液傳質區側部設置的氣液導流孔流出。在氣液混合物流過氣液導流孔的過程中，受環形導流板的斜八字方向的影響，由于慣性的作用，液體會被捕集回到塔板上，氣體則從氣液導流孔流出后上升進入上層立體拉膜破泡塔板，從而實現氣液分離。這種氣液傳質內件對易起泡體系有良好的消泡功能，氣液傳質區為下大上小的錐臺形，這種結構可以對內部的流體起到加速作用，從而提高氣液傳質效果。立體拉模破泡塔板傳質效率高，處理量大，并且具有顯著的消泡功能，不需再加入消泡劑。
[0018]—種利用上述丙烯制丙烯酸的氧化吸收系統制備丙烯酸的方法，具體包括以下步驟:
I)將液體丙烯送入丙烯汽化塔汽化為丙烯氣體后，將丙烯氣體與1.6-2.0MPAG蒸汽混合后送入混合過熱器中，將丙烯蒸汽與水蒸氣混合并過熱到50-70°C ;其中水蒸汽與丙烯的摩爾比為(1.5-1.8):1 ;所述的丙烯汽化塔塔底采用10°C水作為加熱介質；10°C水用于回收丙烯汽化的冷量；
2)將新鮮空氣經空氣壓縮機壓縮后，與來自三合一塔頂的經催化焚燒后的部分經尾氣壓縮機提壓后的尾氣，及來自混合過熱器的丙烯與水蒸汽一同送入第一進料混合器混合后，最后送入第一氧化反應器的上段反應區，控制上段反應區的溫度為300-340°C，壓力為40-60Kpag，丙烯與氧氣在催化劑的作用下進行氧化反應生成丙烯醛和少量丙烯酸，生成的丙烯醛和少量丙烯酸進入下段冷卻區冷卻至260°C后，再送入第二進料混合器，第一氧化反應器入口氧氣與丙烯的摩爾比為(1.6-1.8):1，送入第一