專利名稱：反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于反應(yīng)精餾的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)反應(yīng)精餾工藝為，物料進(jìn)入反應(yīng)釜反應(yīng)，再由蒸發(fā)器循環(huán)泵送入反應(yīng)釜頂部的降膜再沸器，從降膜再沸器出來(lái)被加熱的液態(tài)物回到反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜中發(fā)生平衡反應(yīng)， 反應(yīng)釜中的液體通過(guò)蒸發(fā)器循環(huán)泵被不斷的從反應(yīng)釜底抽出送到降膜再沸器進(jìn)行加熱，出口氣相物料從反應(yīng)釜上部進(jìn)入精餾塔；來(lái)自反應(yīng)釜的氣態(tài)物料從底部進(jìn)入精餾塔，未反應(yīng)的物料積聚在精餾塔塔底，由反應(yīng)釜循環(huán)泵送回反應(yīng)釜；整套工藝需要兩臺(tái)動(dòng)力設(shè)備實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)。該工藝流程圖見附圖1。上述傳統(tǒng)合成精餾工藝實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)主要依靠蒸發(fā)器循環(huán)泵和反應(yīng)釜循環(huán)泵兩套動(dòng)力設(shè)備。按照裝置負(fù)荷18萬(wàn)噸計(jì)算，蒸發(fā)器循環(huán)泵所需流量應(yīng)大于650Nm3/h，反應(yīng)釜循環(huán)泵最小流量為60Nm3/h，因此所需兩套動(dòng)力設(shè)備功率最少分別為140KW和15KW，按每年正常運(yùn)行8000小時(shí)，每度電按0. 56元計(jì)算，所需電耗為IM萬(wàn)kwh，電費(fèi)為69. 44萬(wàn)元?？傊?，存在的缺陷為能耗大，且裝置規(guī)模較大，密封點(diǎn)較多，設(shè)備復(fù)雜，維修費(fèi)用高，操作難度較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，把反應(yīng)和分離集中于一個(gè)塔內(nèi)，通過(guò)熱力學(xué)原理、虹吸作用和位能差異，達(dá)到無(wú)動(dòng)力循環(huán)的目的，有效解決目前存在的缺陷。本實(shí)用新型的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，包括精餾塔塔釜、精餾塔塔盤、再沸器， 其特征在于該精餾塔塔釜的上端連接精餾塔塔盤，所述精餾塔塔盤的底部設(shè)置溢流堰； 該溢流堰連接強(qiáng)制對(duì)流管，所述的強(qiáng)制對(duì)流管與由精餾塔塔釜底部伸出的自然對(duì)流管合并后連接再沸器；所述再沸器高度低于溢流堰，該再沸器上端出口與精餾塔塔釜上端入口連接。所述的溢流堰環(huán)精餾塔塔盤底部一周，用以收集精餾塔塔盤內(nèi)被冷凝下來(lái)的重組分物料，收集下來(lái)的冷凝液一部分通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管進(jìn)入再沸器中加熱，一部分通過(guò)溢過(guò)溢流堰流入精餾塔塔釜內(nèi)，與原料混合后再進(jìn)入再沸器，加熱后物料部分以汽體形式進(jìn)入上部精餾塔塔盤進(jìn)行精餾提純，部分循環(huán)回精餾塔塔釜。所述的再沸器為2個(gè)，對(duì)稱設(shè)置。所述的精餾塔塔釜與精餾塔塔盤采用焊接的方式連接，精餾塔塔盤直接焊接在精餾塔塔釜之上。應(yīng)用本實(shí)用新型的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置的反應(yīng)精餾工藝如下，其技術(shù)方案如下精餾塔塔盤中的氣相冷凝液從塔板處落入溢流堰中，在位差、自身重力和虹吸力的作用下，通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管與精餾塔塔釜底部自然對(duì)流管中的物料混合后進(jìn)入再沸器中，經(jīng)再沸
3器加熱達(dá)到反應(yīng)溫度后，混合液送入精餾塔塔釜，反應(yīng)后氣相升至于精餾塔塔釜上端連接的精餾塔塔盤內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力循環(huán)。本工藝其詳細(xì)步驟為在精餾塔塔盤回流作用下，氣化物料中絕大部分中組分和重組分物料被冷凝下來(lái)，落入精餾塔塔盤底溢流堰中，溢流堰中的混合液一部分通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管在位差和虹吸力作用下流入再沸器中，另一部分溢過(guò)溢流堰從其上方落入精餾塔塔釜內(nèi)；在虹吸力和自身重力的作用下，精餾塔塔盤氣相冷凝液通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管和精餾塔塔釜底部自然對(duì)流管中的物料混合進(jìn)入再沸器中，在再沸器中，物料被加熱由下而上移動(dòng)，達(dá)到反應(yīng)溫度后物料從再沸器上部進(jìn)入精餾塔塔釜中，進(jìn)行反應(yīng)，而由于物料上移，產(chǎn)生虹吸力；在精餾塔塔釜內(nèi)，混合液物料發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后其中絕大部分輕組分與少量中組分和重組分被氣化升至精餾塔塔盤內(nèi)，整個(gè)流程完全依靠蒸汽加熱產(chǎn)生的虹吸力和自身高低位能進(jìn)行物料循環(huán)，無(wú)需任何動(dòng)力設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力循環(huán)。本實(shí)用新型的設(shè)備主要應(yīng)用于反應(yīng)物與生產(chǎn)物同為液相的化學(xué)反應(yīng)，如酯化反應(yīng)、水解反應(yīng)及醚化反應(yīng)。其中的酯化反應(yīng)，是由醇和酸反應(yīng)生成酯類產(chǎn)品，由于該反應(yīng)過(guò)程中，含有多個(gè)共沸物，普通精餾分離過(guò)程較為復(fù)雜，如果采用反應(yīng)精餾實(shí)用新型，即可代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜的精餾工藝，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品純度可達(dá)99. 8%以上。應(yīng)用于水解反應(yīng)，如環(huán)氧化物的水解(由1，2-環(huán)氧丙烷水解成1，2-環(huán)氧丙醇)，烯烴的水解(由2-甲基-2- 丁烯水解成2-甲基-2- 丁醇，由異丁烯水解成2-甲基-2- 丁醇寸J。應(yīng)用于醚化反應(yīng)，先后應(yīng)用于叔烷基甲醚、乙基叔丁基醚等化工生產(chǎn)中。該過(guò)程與傳統(tǒng)流程相比具有無(wú)反應(yīng)器的外部循環(huán)和冷卻，充分利用反應(yīng)放出的熱量，具有反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高以及產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)。符合下述應(yīng)用條件的均可以應(yīng)用本實(shí)用新型的工藝及裝置( 1)化學(xué)反應(yīng)必須在液相中進(jìn)行；(2)在操作系統(tǒng)壓力下，主反應(yīng)的反應(yīng)溫度和目的產(chǎn)物的泡點(diǎn)溫度接近，以使反應(yīng)產(chǎn)物可以及時(shí)的從反應(yīng)系統(tǒng)中移出；(3)主反應(yīng)不能是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，否則精餾操作的傳質(zhì)傳熱會(huì)受到影響，使塔板分離效率降低；(4)主反應(yīng)時(shí)間與精餾時(shí)間相比較，主反應(yīng)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則精餾塔塔盤的分離能力不能得到充分利用。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型的裝置利用熱力學(xué)原理、流體動(dòng)力學(xué)原理等，通過(guò)設(shè)備結(jié)構(gòu)的調(diào)整使用自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流的形式進(jìn)行精餾塔塔釜內(nèi)物料加熱及精餾段物料的傳質(zhì)傳熱，達(dá)到無(wú)裝置動(dòng)力循環(huán)的目的，減少了動(dòng)力設(shè)備的使用，可節(jié)約電耗； 通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管的增加，完善加強(qiáng)了塔內(nèi)溶液的循環(huán)，一方面降低了因氣相組分上升而對(duì)冷凝液下降產(chǎn)生阻力的影響，另一方面強(qiáng)化了再沸器中溶液的虹吸作用，利于裝置內(nèi)的熱平衡和物料分布。另外，首先由于精餾塔塔釜與精餾塔塔盤的合并，大幅度的降低了設(shè)備的制造成本和節(jié)約了場(chǎng)地空間；而且精餾塔塔釜與精餾塔塔盤的合并，反應(yīng)熱被直接用于精餾操作過(guò)程，故可以降低塔釜的熱負(fù)荷，而使得精餾塔塔釜所需的熱量大幅度將少，降低了系統(tǒng)整個(gè)的蒸汽消耗；反應(yīng)和精餾在同一塔設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，可以減少加熱次數(shù)與冷凝、冷卻次數(shù)，可節(jié)省較多的能量?？傊緦?shí)用新型的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，實(shí)現(xiàn)了無(wú)動(dòng)力循環(huán)，對(duì)企業(yè)效益起到積極的作用，為社會(huì)節(jié)約能源起到很好的作用，取得了突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

圖1為背景技術(shù)記載的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為工藝流程示意圖，并包含了精餾塔之后的常規(guī)工藝流程；圖4為醋酸丁酯生產(chǎn)的工藝流程圖；其中，1為降膜再沸器，2為精餾塔塔釜，3為精餾塔塔盤，4為反應(yīng)釜循環(huán)泵，5為蒸發(fā)器循環(huán)泵，6為溢流堰，7為強(qiáng)制對(duì)流管，8為自然對(duì)流管，9為再沸器，10為精餾塔塔釜上端入口，11為精餾塔冷卻器，12為集液槽，13為精餾塔回流泵，14為分層器，15為精餾塔部分冷凝器，16為原料預(yù)熱器，17為反應(yīng)釜，18為精餾塔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。以醋酸丁酯生產(chǎn)為例。在精餾塔系統(tǒng)，按照反應(yīng)方程式配比的丁醇和醋酸經(jīng)過(guò)原料預(yù)熱器16 (E3105), 從精餾塔塔釜(T3101)的上部加入，包含催化劑和原料的液態(tài)反應(yīng)液在精餾塔塔釜2中發(fā)生酯化反應(yīng)。最終的醋酸丁酯產(chǎn)品物料給原料預(yù)熱器16 (E3105)提供熱源，將混合原料加熱，以節(jié)省能量。在位差、自身重力和虹吸力的作用下，精餾塔塔釜2底部自然對(duì)流管中的物料和溢流堰6中的冷凝液混合后進(jìn)入再沸器9。在被加熱過(guò)程中，混合物料的密度隨之降低，達(dá)到反應(yīng)溫度后，物料從再沸器9上部進(jìn)入精餾塔塔釜2中，進(jìn)行反應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中由于物料移動(dòng)，產(chǎn)生虹吸力，使循環(huán)得以延續(xù)。加熱后出再沸器9的混合物料閃蒸成氣液兩相，氣相進(jìn)入精餾塔塔盤3段進(jìn)行精餾，液相回到精餾塔塔釜2繼續(xù)反應(yīng)，整個(gè)流程完全依靠蒸汽加熱產(chǎn)生的虹吸力和自身高低位能進(jìn)行物料循環(huán)，無(wú)需任何動(dòng)力設(shè)備。反應(yīng)精餾塔塔盤3段的目的是將醋酸丁酯和水分離出來(lái)，而重組分醋酸則從精餾塔塔盤3的最底層塔盤落到精餾塔塔盤底部溢流堰6中，隨后通過(guò)溢流和強(qiáng)制對(duì)流兩種形式分別進(jìn)入精餾塔塔釜2和再沸器9 (E3101A、B)中再次參與反應(yīng)。醋酸丁酯與水的共沸物及部分丁醇從精餾塔塔盤3的塔頂餾出。塔頂餾分在精餾塔部分冷凝器15 (E3102)中進(jìn)行部分冷凝，再在精餾塔冷凝器11 (E3103)中完全冷凝。精餾塔冷凝器11 (E3103)出來(lái)的冷凝液進(jìn)入集液槽12 (V3102)后，通過(guò)精餾塔回流泵13 (P3102A/B)壓送到分層器14 (S3101)中進(jìn)行分相。分層后的有機(jī)相部分回流到精餾塔塔盤3，其余作為成品塔(T3102)進(jìn)料。水相部分回流到反應(yīng)精餾塔塔盤(T3101)， 其它進(jìn)入成品塔分層器(3102)。分層器14 (S3101)出來(lái)的有機(jī)相中除了醋酸丁酯、少量丁醇和少量水外，還包括所有從進(jìn)料物料或其反應(yīng)產(chǎn)物中來(lái)的輕組份。生產(chǎn)醋酸丁酯產(chǎn)品時(shí)無(wú)中組份采出。[0036]本實(shí)用新型的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，包括精餾塔塔釜2、精餾塔塔盤3、再沸器9，該精餾塔塔釜2的上端連接精餾塔塔盤9，所述精餾塔塔盤的底部設(shè)置溢流堰6 ；該溢流堰連接強(qiáng)制對(duì)流管7，所述的強(qiáng)制對(duì)流管7與由精餾塔塔釜底部伸出的自然對(duì)流管8合并后連接再沸器9 ；所述再沸器9高度低于溢流堰6，該再沸器上端出口與精餾塔塔釜上端入口 10連接。所述的溢流堰6環(huán)精餾塔塔盤3底部一周，用以收集精餾塔塔盤3內(nèi)被冷凝下來(lái)的重組分物料，收集下來(lái)的冷凝液一部分通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流管7進(jìn)入再沸器9中加熱，一部分通過(guò)溢過(guò)溢流堰6流入精餾塔塔釜2內(nèi)，與原料混合后再進(jìn)入再沸器9，加熱后物料部分以汽體形式進(jìn)入上部精餾塔塔盤3進(jìn)行精餾提純，部分循環(huán)回精餾塔塔釜2。所述的再沸器9為2個(gè)，對(duì)稱設(shè)置。所述的精餾塔塔釜與精餾塔塔盤采用焊接的方式連接，精餾塔塔盤直接焊接在精餾塔塔釜之上。
權(quán)利要求1.一種反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，包括精餾塔塔釜、精餾塔塔盤、再沸器，其特征在于 該精餾塔塔釜的上端連接精餾塔塔盤，所述精餾塔塔盤的底部設(shè)置溢流堰；該溢流堰連接強(qiáng)制對(duì)流管，所述的強(qiáng)制對(duì)流管與由精餾塔塔釜底部伸出的自然對(duì)流管合并后連接再沸器；所述再沸器高度低于溢流堰，該再沸器上端出口與精餾塔塔釜上端入口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，其特征在于，所述的溢流堰環(huán)精餾塔塔盤底部一周。
3.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，其特征在于，所述的再沸器為2個(gè)， 對(duì)稱設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置，其特征在于，所述的精餾塔塔釜與精餾塔塔盤采用焊接的方式連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于反應(yīng)精餾的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)精餾無(wú)動(dòng)力循環(huán)裝置。其技術(shù)方案如下包括精餾塔塔釜、精餾塔塔盤、再沸器，該精餾塔塔釜的上端連接精餾塔塔盤，所述精餾塔塔盤的底部設(shè)置溢流堰；該溢流堰連接強(qiáng)制對(duì)流管，所述的強(qiáng)制對(duì)流管與由精餾塔塔釜底部伸出的自然對(duì)流管合并后連接再沸器；所述再沸器高度低于溢流堰，該再沸器上端出口與精餾塔塔釜上端入口連接。把反應(yīng)和分離集中于一個(gè)塔內(nèi)，通過(guò)熱力學(xué)原理、虹吸作用和位能差異，達(dá)到無(wú)動(dòng)力循環(huán)的目的，將該裝置用于反應(yīng)精餾工藝，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力循環(huán)，有效解決目前存在的缺陷。
文檔編號(hào)C07C67/08GK202237323SQ201120369388
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者何培根, 孫西英, 張玉娟, 裴學(xué)成, 陳荔, 馬廷衛(wèi) 申請(qǐng)人:兗礦國(guó)泰乙?；び邢薰? 兗礦國(guó)泰化工有限公司