氧化液熱量回收裝置及回收方法
【技術領域】
[0001]本發明設涉及一種熱量回收裝置及回收方法，具體涉及一種氧化液熱量回收裝置及利用此裝置回收氧化液熱量的方法，屬于化工技術領域。
【背景技術】
[0002]環己烷氧化制備環己酮是重要的環己酮生產方法。由于環己烷氧化制備環己酮單程轉化率僅3?5%，環己燒氧化后氧化液溫度一般為150?180°C，氧化液必須降溫到80°C以下然后在低溫下分解生成產物環己酮和環己醇以確保高的分解收率。
[0003]目前，環己烷氧化制備環己酮工藝路線中，氧化液熱量回收的方法是氧化液先與工藝介質進行熱交換，氧化液溫度從150?180°C降低到100?120°C，回收一部分氧化液中的熱量，然后再用循環水將氧化液冷卻到80°C以下，這種氧化液熱量回收方法，需要消耗大量循環水來冷卻氧化液使氧化液溫度降低到符合后續分解工藝要求。這種熱量回收工藝循環水消耗量大，氧化液的熱量僅部分得到回收。另外，由于環己烷氧化制備環己酮單程轉化率低，大量環己烷需要循環，環己烷氧化制備環己酮工藝路線中氧化液中熱量數量較大。
[0004]另外，環己烷氧化制備環己酮的空氣氧化過程，空氣中的可反應利用部分約20%，因此大多數的空氣需要排放掉，而環己烷的沸點又較低，通過尾氣熱交換后的尾氣中雖然環己烷濃度不算太高，但環己烷總量不容小覷，因此需要經過吸收加深冷的措施來繼續回收環己烷以確保經濟運行。環己烷氧化尾氣經過兩級直接熱交換將尾氣溫度降到了 45 °C以下然后與烷再生單元的尾氣壓縮機來的尾氣一起送到尾氣深冷吸收塔進行處理來進一步回收環己烷，最后含微量環己烷的尾氣，溫度降到了 7-15°C右，通過火炬排放。尾氣深冷吸收塔排放的氣體為低溫含易凝結的環己烷，在尾氣吸收塔出口至火炬之間的管線需要用蒸汽伴熱加熱防止有機物凝結，消耗蒸汽。
[0005]因此，目前環己烷氧化制備環己酮氧化液中的熱量回收現有技術中主要存在以下兩個問題:
[0006]1、氧化液先與工藝介質進行熱交換后，氧化液僅降溫到100?120°C，氧化液中的熱能僅利用約50%，其余熱能不僅損失，而且需要消耗大量循環水來降溫，這部分循環水消耗量是環己酮裝置中最大用戶，耗水量大。
[0007]2、尾氣深冷吸收塔排放的氣體為低溫含易凝結的環己烷去火炬焚燒后排放，在尾氣深冷吸收塔出口至火炬之間的管線需要用蒸汽伴熱加熱防止有機物凝結，低溫氣體的冷能量沒有得到利用，而且還消耗蒸汽熱量。
【發明內容】
[0008]發明目的:本發明的第一目的是提供一種能夠減少或消除循環水消耗、節省尾氣排放系統蒸汽伴熱消耗、并有效利用氧化液熱量和低溫氣體冷能量、提高能量回收利用率的氧化液熱量回收裝置；本發明的第二目的是提供利用該裝置回收氧化液熱量的方法。
[0009]技術方案:本發明所述的氧化液熱量回收裝置，包括至少一個熱量回收裝置和至少一個能量利用裝置，該熱量回收裝置內有能夠與氧化液換熱、并使氧化液溫度降低至符合后續分解工藝要求得換熱工質，氧化液釋放的熱量由能量利用裝置收集利用，其中，氧化液與換熱工質換熱前溫度為100?120°C。
[0010]上述氧化液熱量回收裝置，將氧化液通過熱量回收裝置與換熱工質換熱，與換熱工質換熱后溫度降低至80°C以下，符合后續分解工藝要求，工藝過程不需使用循環水降溫，節約大量循環水消耗；同時通過能量利用裝置，氧化液釋放的熱量可以得到回收利用，減少環己酮生產過程中的能量浪費。
[0011]換熱工質為等熵飽和曲線、正斜率飽和曲線的工質或負斜率飽和曲線的工質。優選的，換熱工質為R11、R123、R245fa、正戊烯、R113、R22、R124a、氨水等。
[0012]能量利用裝置可為發電設備或轉動設備，轉動設備可為壓縮機、栗等；優選的，發電設備可為發電機。
[0013]優選的，所述熱量回收裝置包括用于熱量交換使氧化液降溫、換熱工質升溫的汽化器，使升溫后的換熱工質降溫的冷卻冷凝設備，以及使降溫后的換熱工質返回汽化器的循環增壓栗；所述汽化器與冷卻冷凝設備之間設有用于收集氧化液釋放的熱量并利用該能量的能量利用裝置；換熱工質在汽化器、能量利用裝置、冷卻冷凝設備和循環增壓栗及之間循環。優選的，氧化液熱量回收裝置還包括向冷卻冷凝設備提供冷源的冷源裝置。通過冷源裝置提供冷源使進入冷卻冷凝設備中的換熱工質降溫冷凝成液體，節省冷卻介質的消耗；同時，冷源裝置釋放的冷能量可由能量利用裝置回收利用，提高氧化液熱量回收過程中的能量利用效率。
[0014]冷源裝置可以包括與冷卻冷凝設備連接、用于提供冷源與進入冷卻冷凝設備的換熱工質換熱的尾氣吸收塔，該尾氣吸收塔排放的低溫尾氣的溫度為7-15°C，低溫尾氣與進入冷卻冷凝設備的換熱工質換熱后溫度升高至20°C以上。換熱工質降溫后能夠返回汽化器中重新與氧化液換熱，提高氧化液熱量回收裝置的效益；而且，低溫尾氣與換熱工質換熱后，溫度可升高至20°C以上，在通過尾氣吸收塔出口至火炬之間的管線不易發生有機物凝結，減少了伴熱蒸汽消耗。
[0015]本發明所述的利用氧化液熱量回收裝置回收氧化液熱量的方法，包括如下步驟:將100?120°C的氧化液經過熱量回收裝置與換熱工質換熱，使氧化液溫度降至符合后續分解工藝要求，用能量利用裝置回收利用氧化液釋放的熱量。
[0016]優選的，當熱量回收裝置包括汽化器、冷卻冷凝設備和循環增壓栗時，氧化液進入汽化器與換熱工質換熱，使氧化液的溫度降至符合后續分解要求，換熱工質升溫汽化；汽化后的換熱工質和氧化液釋放的熱量共同進入能量利用裝置，能量利用裝置將氧化液釋放的熱量回收利用；換熱工質再進入冷卻冷凝設備降溫液化，液化后的換熱工質通過循環增壓栗返回汽化器重新與氧化液進行熱量交換。
[0017]更為優選的，以來自尾氣吸收塔排放的低溫尾氣作為冷卻冷凝設備的冷源，換熱工質進入冷卻冷凝設備與該冷源換熱降溫，換熱前低溫尾氣的溫度為7-15°C，換熱后低溫尾氣的溫度升高至20°C以上。
[0018]有益效果:與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019](I)通過使用換熱工質與氧化液換熱使氧化液降溫到滿足后續分解工藝的溫度要求，工藝過程不需使用循環水降溫，節約大量循環水消耗，同時，將氧化液釋放的熱量回收利用，減少能量浪費；
[0020](2)尾氣深冷吸收塔排放的低溫尾氣與升溫后的換熱工質換熱，低溫尾氣的溫度升高，節省尾氣排放系統蒸汽伴熱消耗；
[0021](3)利用尾氣深冷吸收塔排放的低溫尾氣冷卻升溫后的換熱工質，并將尾氣深冷吸收塔排放的低溫尾氣釋放的冷能量回收，提高了環己烷氧化制備環己酮工藝過程中的能量回收率；該方法的能量回收量為氧化液釋放熱量回收量與低溫尾氣釋放的冷能回收量之和，高于單獨回收的氧化液釋放熱量。
【附圖說明】
[0022]圖1為氧化液熱量回收裝置的第一種工藝示意圖；
[0023]圖2為氧化液熱量回收裝置的第二種工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。
[0025]如圖1、2所示，本發明的氧化液熱量回收裝置，包括熱量回收裝置I和能量利用裝置2。熱量回收裝置I內有換熱工質，換熱工質可為等熵飽和曲線或正斜率飽和曲線的工質，如R11、R123、R245fa、正戊烯、R113，此種換熱工質使用系統簡單，使用方便；換熱工質也可為負斜率飽和曲線的工質，如R22、R124a、氨水等，為了避免濕度過大，使用此類換熱工質時，一般需要過熱器，系統相對復雜。將氧化液經過熱量回收裝置I與其中的換熱工質換熱，換熱前氧化液溫度為100-120°C，換熱后氧化液溫度降低至80°C以下，可進入后續分解工藝分解生成產物環己酮。熱量回收裝置I可為一個或多個。氧化液釋放的熱量由能量利用裝置2回收利用，能量利用裝置2可為一個或多個，能量利用裝置2可為發電設備或壓縮機、栗等轉動設備，回收的熱量可用來發電或帶動轉動設備做功。
[0026]其中，發電設備可為透平發電機或螺桿膨脹機發電機，利用電磁感應原理，將機械能變為電能輸出。本發明中利用汽化器使換熱工質換熱汽化后，氣體可推動葉輪轉動，通過軸帶動發電機轉動做電磁感應發電或帶動轉動設備工作。
[0027]上述的熱量回收裝置I可包括汽化器3、冷卻冷凝設備4和循環增壓栗5，汽化器3與冷卻冷凝設備4之間設有能量利用裝置2，換熱工質在汽化器3、能量利用裝置2、冷卻冷凝設備4和循環增壓栗5之間循環。經過工藝介質換熱后的氧化液，溫度降低到100?120°C，進入熱量回收裝置I的汽化器3中與熱量回收裝置I的換熱工質換熱，氧化液溫度降低到80°C以下去后續的分解系統；換熱工質在汽化器3內換熱后升溫汽化，汽化后的換熱工質和氧化液釋放的熱量進入能量利用裝置2，能量利用裝置2將熱量回收，離開能量利用裝置2的工質，進入冷卻冷凝設備4中冷卻冷凝成液體，出冷卻冷凝設備4的冷凝工質用循環增壓栗5循環回汽化器3中與氧化液換熱。
[0028]氧化液熱量回收裝置還可以包括冷源裝置6，冷源裝置6向冷卻冷凝設備4提供冷源，與進入冷卻冷凝設備4的工質換熱，使工質降溫，同時冷源裝置6釋放的冷能量可由能量利用裝置2回收利用。冷源裝置6可以包括尾