本發(fā)明涉及一種羰基合成類大型工業(yè)化裝置中用于粗產(chǎn)品分離過(guò)程的多效蒸發(fā)設(shè)備，特別是涉及一種工業(yè)乙酸或乙酸酐生產(chǎn)過(guò)程中用于粗產(chǎn)品分離的多效蒸發(fā)設(shè)備。

背景技術(shù)：

如圖1所示，傳統(tǒng)的蒸發(fā)設(shè)備通常稱為“閃蒸器”或“蒸發(fā)器”。如圖2所示，西南化工研究設(shè)計(jì)院發(fā)明專利“用于甲醇低壓羰基合成醋酸工藝的閃蒸-蒸發(fā)器”（03233077.4）公開(kāi)了一種用于甲醇低壓羰基合成醋酸工藝的閃蒸-蒸發(fā)器，由上筒體、物料進(jìn)口、出氣管、除沫裝置、錐筒等主要部件構(gòu)成。閃蒸段的錐筒部設(shè)置一與之連接的蒸發(fā)段，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)作出了改進(jìn)，圖示如圖2。以上所述兩種設(shè)備均采用了“單噴射口”的設(shè)計(jì)，圖示如圖3所示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)備所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種羰基合成類大型工業(yè)化裝置中用于粗產(chǎn)品分離過(guò)程的多效蒸發(fā)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)羰基合成乙酸或乙酸酐等產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中粗產(chǎn)品的多功能高效分離，從而集約式實(shí)現(xiàn)對(duì)羰基合成類粗產(chǎn)品的“漩渦噴射-洗滌除霧-功能傳質(zhì)-循環(huán)蒸發(fā)”等一系列多功能高效分離過(guò)程。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，突破傳統(tǒng)設(shè)備分離效果的局限，技術(shù)方案如下所述。

一種羰基合成類工業(yè)裝置中用于粗產(chǎn)品分離的多效蒸發(fā)設(shè)備，蒸發(fā)設(shè)備包括蒸發(fā)筒體和洗滌段，洗滌段位于蒸發(fā)筒體上端，洗滌段內(nèi)設(shè)置有多層板式構(gòu)件，洗滌段頂部第一層板側(cè)面設(shè)有上洗滌液進(jìn)口NP3，在洗滌段最下層板側(cè)面設(shè)有洗滌液出口NP8；

蒸發(fā)筒體上部為膨大段，膨大段底部設(shè)置有沿筒壁切線方向的粗產(chǎn)品進(jìn)口NP1、粗產(chǎn)品或循環(huán)物料進(jìn)口NP2，兩個(gè)進(jìn)口關(guān)于筒體中心對(duì)稱，蒸發(fā)筒體底部設(shè)有功能氣體進(jìn)口NP4、循環(huán)物料進(jìn)口NP5，功能氣體進(jìn)口NP4與蒸發(fā)筒體內(nèi)的氣體均勻分布結(jié)構(gòu)連接；

蒸發(fā)筒體下端設(shè)有液相出口NP6，液相出口NP6與流體輸送設(shè)備連接，流體輸送設(shè)備出口通過(guò)外置式加熱器與本設(shè)備物料進(jìn)口NP2連接，設(shè)備頂端設(shè)有氣相出口NP7，在設(shè)備下部設(shè)有下洗滌液進(jìn)口NP9，洗滌液出口NP8與下洗滌液進(jìn)口NP9通過(guò)管路連接。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的羰基合成類工業(yè)裝置中用于粗產(chǎn)品分離的多效蒸發(fā)設(shè)備，其特征在于：在其筒體中部切向位置，設(shè)置了兩處中心對(duì)稱的減壓噴射結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，蒸發(fā)筒體上部氣相物流聚集的洗滌段設(shè)置了具有洗滌和破除霧沫功能的4-5層板式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，蒸發(fā)筒體底部液相物料排出位置設(shè)置氣體均勻分布結(jié)構(gòu)。

其獨(dú)特之處在于：一是在其筒體中部切向位置，設(shè)置了兩處中心對(duì)稱的減壓噴射結(jié)構(gòu)；二是在其筒體上部氣相物流聚集和上升位置，設(shè)置了具有洗滌和破除霧沫功能的板式結(jié)構(gòu)；三是在其底部液相物料排出位置，設(shè)置了保護(hù)氣體分布結(jié)構(gòu)；四是可將其底部排出的物料經(jīng)加熱和增壓后并入其中一個(gè)減壓噴射口，重復(fù)閃蒸-蒸發(fā)的分離過(guò)程，形成交互式的多效蒸發(fā)工藝，有效避免直接加熱產(chǎn)生的副作用。

通過(guò)運(yùn)用本專利設(shè)備，可以集約式的實(shí)現(xiàn)對(duì)羰基合成類粗產(chǎn)品的“漩渦噴射-洗滌除霧-功能傳質(zhì)-循環(huán)蒸發(fā)”等一系列多功能高效分離過(guò)程。本專利設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約投資，既對(duì)復(fù)雜化學(xué)成分進(jìn)行了有效分離，又節(jié)約能耗、便于操控和連續(xù)運(yùn)行，適用于大型羰基合成類產(chǎn)品的生產(chǎn)裝置，特別適用于乙酸、乙酸酐等工業(yè)裝置。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)閃蒸器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為西南化工研究設(shè)計(jì)院的閃蒸器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為單噴射口剖視圖。

圖4為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式示意圖。

圖5為本發(fā)明多效蒸發(fā)器的第二種實(shí)施方式。

圖6為圖4和圖5中A-A向剖面示意圖。

圖7為圖4和圖5中所述旋渦場(chǎng)示意圖。

其中，NP1、粗產(chǎn)品進(jìn)口；NP2、粗產(chǎn)品或循環(huán)物料進(jìn)口；NP3、上洗滌液進(jìn)口；NP4、功能氣體進(jìn)口；NP5、循環(huán)物料進(jìn)口；NP6、液相出口；NP7、氣相出口；NP8、洗滌液出口；NP9、下洗滌液進(jìn)口；M1、人孔Ⅰ；M2、人孔Ⅱ。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開(kāi)了一種羰基合成類大型工業(yè)化裝置中用于粗產(chǎn)品分離過(guò)程的多效蒸發(fā)設(shè)備，該設(shè)備屬《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》中定義的第二類壓力容器，即低壓儲(chǔ)存/分離容器(易燃介質(zhì)且毒性程度為中度危害)。該設(shè)備為筒體錐底非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，各管口按照特定要求分布，在羰基合成類工業(yè)裝置中用于粗產(chǎn)品分離的工藝過(guò)程。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的多效蒸發(fā)設(shè)備做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖4所示的是本發(fā)明的第一種實(shí)施方式。本發(fā)明的多效蒸發(fā)設(shè)備為筒體錐底非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。設(shè)備中部為筒體膨大段，筒體膨大段底部設(shè)置有沿筒壁切線方向的兩個(gè)減壓噴射口：粗產(chǎn)品進(jìn)口NP1、粗產(chǎn)品或循環(huán)物料進(jìn)口NP2。布置如附圖4所示，減壓調(diào)節(jié)閥可以選用通用的直角或直通氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥。兩個(gè)進(jìn)口關(guān)于筒體中心對(duì)稱。

設(shè)備頂部為洗滌段，洗滌段內(nèi)設(shè)置有多層板式構(gòu)件（如浮閥塔板、泡罩塔板、篩板塔板等）。第一層板側(cè)面設(shè)有上洗滌液進(jìn)口NP3，最下層板側(cè)面設(shè)有洗滌液出口NP8。在設(shè)備頂端設(shè)有分離后的氣相出口NP7，在設(shè)備下部設(shè)有下洗滌液進(jìn)口NP9，在設(shè)備筒體還設(shè)有人孔M1、M2。在設(shè)備底部設(shè)有功能氣體進(jìn)口NP4，在設(shè)備下部設(shè)有循環(huán)物料進(jìn)口NP5，在設(shè)備底端設(shè)有分離后液體的液相出口NP6。

本發(fā)明多效蒸發(fā)器在工作時(shí)。首先，從前系統(tǒng)產(chǎn)出的含有較高濃度反應(yīng)產(chǎn)物的均相反應(yīng)液經(jīng)粗產(chǎn)品進(jìn)口NP1、粗產(chǎn)品或循環(huán)物料進(jìn)口NP2進(jìn)入蒸發(fā)器，通過(guò)容積的突然擴(kuò)大產(chǎn)生的壓差發(fā)生噴射現(xiàn)象，從兩個(gè)中心對(duì)稱且沿切向布置的噴射口噴射出來(lái)的物料流沿器壁回轉(zhuǎn)，相互干涉并相互推動(dòng)，形成高度霧化的漩渦場(chǎng)并在其內(nèi)停留，其中的大量輕組分（有機(jī)物、無(wú)機(jī)氣體等）在此作用下?lián)]發(fā)成氣相并帶走大量的熱能，其中相對(duì)較少的重組分（催化劑、助劑等）在漩渦場(chǎng)中快速下降，并伴隨一定量的反應(yīng)溶劑和反應(yīng)產(chǎn)物成分進(jìn)入設(shè)備下段。

然后，進(jìn)入設(shè)備下段的反應(yīng)溶劑、產(chǎn)物和大部分的催化劑成分，因突然失去還原性氣體分壓而發(fā)生部分催化劑失活、逸出配位體現(xiàn)象。為了避免或者說(shuō)最大程度的減少這一不利現(xiàn)象的影響，從在設(shè)備底部設(shè)置的功能氣體進(jìn)口NP4加入還原性功能氣體，并通過(guò)氣體分布結(jié)構(gòu)與溶液均勻混合，使得設(shè)備底部的還原性氣體分壓得以補(bǔ)充。一方面保護(hù)了催化劑成分，另一方面對(duì)部分失活的催化劑又重新活化，同時(shí)還對(duì)進(jìn)入此部位的反應(yīng)產(chǎn)物有汽提的功效，促進(jìn)其返回旋渦場(chǎng)并進(jìn)入氣相組分。繼而，經(jīng)過(guò)功能氣體作用的物料流經(jīng)液相出口NP6排出蒸發(fā)設(shè)備，再通過(guò)流體輸送設(shè)備加壓使得一部分返回反應(yīng)器，另一部分通過(guò)外置式加熱器再次并入本設(shè)備的其中一個(gè)閃蒸噴射口，重復(fù)閃蒸蒸發(fā)過(guò)程。

與此同時(shí)，在漩渦場(chǎng)中揮發(fā)成氣相的物料流在設(shè)備上部聚集，通過(guò)內(nèi)部的氣體分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行均勻分布，依次經(jīng)過(guò)設(shè)置在此蒸發(fā)設(shè)備上段的板層。從設(shè)備頂部第一層板側(cè)面設(shè)置的上洗滌液進(jìn)口NP3加入合適的洗滌溶液，與上升氣流在板層間發(fā)生傳質(zhì)并將氣流中夾帶的少量催化劑、助劑等洗滌下來(lái)，通過(guò)最下層板側(cè)面設(shè)置的洗滌液出口NP8引至設(shè)備下部設(shè)置的下洗滌液進(jìn)口NP9。最終，從設(shè)置在頂端的氣相出口NP7排出蓄含熱能和動(dòng)能的粗產(chǎn)品氣，再進(jìn)入后續(xù)設(shè)備。

優(yōu)選地，可以在連續(xù)運(yùn)行的生產(chǎn)流程中，選擇適當(dāng)?shù)拇之a(chǎn)品和循環(huán)物料比例來(lái)調(diào)控工藝指標(biāo)和生產(chǎn)負(fù)荷。

圖5所示的是本發(fā)明多效蒸發(fā)器的第二種實(shí)施方式。與第一種實(shí)施方式的不同之處在于，設(shè)備上部的洗滌段采用了分體式結(jié)構(gòu)，以便適用于不同生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)合。圖6所示的是圖1和圖2中A-A向剖面示意圖。圖7所示的是圖4、圖5中所述旋渦場(chǎng)示意圖。

本發(fā)明首先在設(shè)備中部的筒體膨大段切線方向?qū)ΨQ設(shè)計(jì)了雙噴射結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩股減壓物料流的噴射形成高度霧沫化的旋渦場(chǎng)，這使得在同等負(fù)荷條件下霧沫化停留時(shí)間增加至單噴射工藝結(jié)構(gòu)停留時(shí)間的1.5-1.7倍，這對(duì)于分離效果或者說(shuō)是負(fù)荷可調(diào)裕度的提升是非常顯著的。其次，本發(fā)明在設(shè)備上部設(shè)計(jì)了3-6層（優(yōu)選4-5層）的板式構(gòu)件，用于將排出設(shè)備頂部的氣相物料流中夾帶的霧沫，特別是催化劑和助催化劑等成分洗滌下來(lái)，并通過(guò)外置下液管道送至設(shè)備底部，這對(duì)于縮短物料循環(huán)過(guò)程、控制成品質(zhì)量和減少重要化學(xué)成分的損耗是非常顯著的。再者，本發(fā)明在設(shè)備底部耦合設(shè)計(jì)了具有多孔排列的環(huán)狀或樹(shù)狀功能氣體的分布結(jié)構(gòu)，用于將可能失活的催化劑成分快速活化，并對(duì)流至設(shè)備底部的輕組分向筒體膨大段汽提，以促進(jìn)分離效果。

本發(fā)明還可將其底部排出的物料經(jīng)加熱和增壓后并入兩個(gè)減壓噴射口中的一個(gè)，重復(fù)閃蒸-蒸發(fā)的分離過(guò)程，與中心對(duì)稱的另一個(gè)噴射口同時(shí)運(yùn)行，可形成交互式的多效蒸發(fā)工藝過(guò)程。另外，本發(fā)明還通過(guò)與外置式循環(huán)加熱器的協(xié)同，有效避免了蒸發(fā)器底部物料流直接通過(guò)加熱段時(shí)產(chǎn)生氣泡、增加阻力等現(xiàn)象，從而有利于物流輸送設(shè)備的運(yùn)行，顯著優(yōu)于西南化工研究設(shè)計(jì)院“用于甲醇低壓羰基合成醋酸工藝的閃蒸-蒸發(fā)器”的專利技術(shù)。