CN101503347A - 一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，属于化工生产设备技术领域。本多功能塔器为立式塔器，从上到下为脱轻段和闪蒸段，塔器顶部设有气相出口，塔器底部设有液相出口脱轻段上部的塔器壁上设有回流口，脱轻段的塔器壁上设有产品出口闪蒸段的塔器壁上设有物料进口脱轻段内，设有具有分离提纯功能的分离构件以及具有捕获气相中夹带的雾沫和液滴功能的除沫器。闪蒸段设有两相分离分布器。本多功能塔器取代了已有醋酸生产装置中的蒸发器和脱轻塔，将蒸发器和脱轻塔设备的合二为一，大大减少了设备投资和工艺操作难度。通过在闪蒸段设置的流线式分布器，均化了气体的分布、减少了雾沫夹带，有效减少催化剂损失，降低了生产成本。

Description

一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器

技术领域

本发明涉及一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，属于化工生产设备技术领域。

背景技术

在醋酸的合成方法中，最具商业价值的是一氧化碳羰基合成法。在包含催化剂(主要为第VIII族金属催化剂如铑或铱等)和含卤素的助催化剂(如碘甲烷)的反应液体介质中，一氧化碳对烷基醇或者其衍生物进行羰基化反应，得到羧酸或者其衍生物，尤其与甲醇进行羰基化反应，得到醋酸。其典型的生产流程如下：从反应器中抽出反应液进入蒸发器，通过闪蒸的方法，将反应液中的助催化剂及其它较轻组分和产物醋酸蒸发出来。含有催化剂和其它较重组分的反应残液循环到反应器中参与反应。蒸发器出来的蒸汽进入脱轻塔中，提取的粗制醋酸产品送到后续工序进行进一步提纯。脱轻塔顶部含助催化剂的塔顶馏分经冷凝后在倾析器中分成轻相和含助催化剂的重相，重相回到反应器循环使用。

羰基合成醋酸采用的贵金属催化剂价格昂贵，减少催化剂的损失对操作成本的控制非常重要。反应液体中存在的醋酸、碘离子等强腐蚀性介质对装置的选材提出非常苛刻的要求，包括反应器、蒸发器和脱轻塔等设备一般都采用昂贵的金属材料例如锆材或者哈氏合金。

蒸发器和脱轻塔中由于没有足够的一氧化碳分压，催化剂很容易沉淀出来。因此在设备的布置上，蒸发器和脱轻塔需要尽量靠近反应器，使带有催化剂的反应混合物残余液尽快回到反应器中。

在蒸发器中，绝大部分催化剂随着反应混合物闪蒸后的残余液回到了反应器，但还有少部分的催化剂存于被气相夹带的液体中，从而进入脱轻塔，然后从脱轻塔底液回到蒸发器中，循环回到反应器中。

现有的醋酸生产工艺中，闪蒸和脱轻两个步骤通过两个设备完成，这既延长了工艺流程，又增加了设备的投资。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，改变羰基合成醋酸的流程，以简化工艺、减少设备，降低产品成本。

本发明提出的用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，为一立式塔器，塔器直径为100mm～20000mm，塔器内从上到下为脱轻段和闪蒸段，塔器顶部设有气相出口，塔器底部设有液相出口；所述的脱轻段上部的塔器壁上设有回流口，脱轻段的塔器壁上设有产品出口；所述的闪蒸段的塔器壁上设有物料进口；所述的脱轻段内，设有具有分离提纯功能的分离构件以及具有捕获气相中夹带的雾沫和液滴功能的除沫器；多功能塔的闪蒸段设有两相分离分布器。

上述多功能塔器中，所述的分离构件为塔板、填料、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种。

上述多功能塔器中，所述的多功能塔的脱轻段中设有洗涤段，洗涤段中设有塔板、填料、除沫器、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种，洗涤段上部的塔器壁上设有洗涤液进口。

上述多功能塔器中，所述的两相分离分布器为两相分离器、分布器、分布管、除沫器或塔板中的任何一种。

上述多功能塔器，还可以包括提馏段，提馏段置于多功能塔器内所述的闪蒸段的下部，提馏段为具有分离提纯功能的提馏构件，提馏段下部的多功能塔器壁上设有物料返回口。其中的提馏构件为塔板、填料或者塔板与填料的组合中的任何一种。

本发明提出的用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，其优点是：

本发明设计的多功能塔，同时具备闪蒸和脱轻两个功能，在用于羰基合成醋酸装置中时，可以取代典型的醋酸生产装置中的蒸发器和脱轻塔。从反应器抽出的反应混合物从物流进口加入多功能塔的闪蒸段，在多功能塔的底部得到包含催化剂和其它重组分的反应残余液；含卤素助催化剂的多功能塔顶馏分冷凝后进入倾析器进行分相，得到的重相主要为卤素助催化剂含碘甲烷；多功能塔的脱轻段下部得到粗制醋酸。

闪蒸回收催化剂及其它重组分的反应残余液和脱轻回收卤素助催化剂两个单元操作可以在一个多功能塔中进行，简化了醋酸制备的流程路线，缩短催化剂的返回路线，有利于维护催化剂的稳定性能，减少催化剂的损失。蒸发器和脱轻塔设备的合二为一，减少了装置的设备投资，同时也减少了操作控制的难度。

本发明设计的多功能塔器，在用于羰基合成醋酸装置中时，可以取代典型的醋酸生产装置中的脱轻塔。从蒸发器顶部出来的含醋酸及轻组分的蒸汽从物料进口加入多功能塔的闪蒸段，通过在闪蒸段设置的流线式分布器，均化了气体的分布、减少了雾沫夹带，从而有效减少催化剂损失，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明提出的用于羰基合成醋酸装置的多功能塔器的结构示意图。

图2是本发明多功能塔器的一个实施例。

图3是本发明多功能塔器的另一个实施例。

图4是本发明多功能塔器的第三个实施例。

图1一图4中，A是脱轻段，B是闪蒸段，C是洗涤段，D是提馏段，1是物料进口，2是产品出口，3是气相出口，4是回流口，5是液相出口，6是洗涤液进口，7是物料返回口，8是流线式分布器，9是塔板，10是除沫器，11是填料。

具体实施方式

本发明提出的用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，其结构如图1所示，为一立式塔器，塔器直径为100mm～20000mm，塔器内从上到下为脱轻段A和闪蒸段B，塔器顶部设有气相出口3，塔器底部设有液相出口5。脱轻段A上部的塔器壁上设有回流口4，脱轻段A的塔器壁上设有产品出口2。闪蒸段B的塔器壁上设有物料进口1。脱轻段A内，设有具有分离提纯功能的分离构件以及具有捕获气相中夹带的雾沫和液滴功能的除沫器。多功能塔的闪蒸段B设有两相分离分布器8。

上述物料进口的方位，可以是切向进口，可以是径向进口，也可以是任意角度的进口。

上述物料进口的进料状态可以为气相进料，液相进料，气液混合相进料，进料中可以包含固体或者固体颗粒。优先选用气液混合相进料。

本发明的上述多功能塔器中，脱轻段A内的分离构件可以为塔板9、填料10、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种。

上述分离构件中塔板的塔板数为1～80，优先选用3～60，更优选选用3～30。

上述分离构件中填料的填料高度为0.05～50m，优先选用0.1～20m，更优选选用0.2～10m。

本发明的上述多功能塔器中，脱轻段A中还可以设有洗涤段C，洗涤段C中设有塔板、填料、除沫器、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种，洗涤段上部的塔器壁上设有洗涤液进口6。

上述洗涤段C的塔板数为1～50，优先选用1～20，更优选选用1～10。

上述洗涤段C的填料高度为0.01～20m，优先选用0.01～10m，更优选选用0.01～5m。

用于洗涤段的洗涤液可以是脱轻段底部的液体直接进入洗涤段作为洗涤液，多功能塔器内任何位置引出的液体，产品出口得到的部分粗制醋酸，或本装置中其它设备引出的液体。优选部分粗制醋酸作为洗涤液。

本发明的上述多功能塔器中，两相分离分布器可以为两相分离器、分布器、分布管、除沫器或塔板中的任何一种。优先选用本申请人设计的流线式分布器，专利号为ZL96249334.1。

本发明的上述多功能塔器，还包括提馏段D，提馏段D置于多功能塔器内所述的闪蒸段B的下部，提馏段D为具有分离提纯功能的提馏构件，提馏段下部的多功能塔器壁上设有物料返回口7，其中提馏构件可以为塔板、填料或者塔板与填料的组合中的任何一种。

上述提馏构件的塔板数为1～20，优先选用1～10，更优选选用1～5。

上述提馏构件的填料高度为0.01～10m，优先选用0.01～5m，更优选选用0.01～3m。

以下是本发明的实施例：

实施例1：

所述的多功能塔器如图2所示，为一个立式塔器，由上至下包括脱轻段A和闪蒸段B，管口包括位于闪蒸段的物料进口1、位于塔顶的气相出口3、位于脱轻段上端的回流口4、位于脱轻段的产品出口2和位于塔底的液相出口5。

脱轻段使用塔板9，塔板数为8，在产品出口下端设置除沫器10。在闪蒸段设置流线式分布器8。

该多功能塔器在用于用于羰基合成醋酸装置中时，从反应器导出的含催化剂的反应液，由物料进口1进入多功能塔器的闪蒸段B，在减压作用下闪蒸为气液两相；含醋酸、碘甲烷以及其它轻组分的气相进入脱轻段A，除去气相中夹带的含催化剂的液滴，通过精馏的方法分离提纯，脱除碘甲烷等轻组分；粗制醋酸从脱轻段的产品出口2采出；脱轻段的液相和闪蒸后的液相都进入闪蒸段的下部，得到含催化剂的反应残液，通过液相出口5返回到反应器中。

流线式分布器在塔壁和内筒之间形成环形通道，并在环形通道上均匀布置导流叶片，将闪蒸后的气液两相流从水平方向改变为向下的方向，这样可以把大部分液滴甩到闪蒸段的下部，强化气液两相分离，减少雾沫夹带，减少催化剂的损失。增加分布器后，可以使气体分布的更加均匀。同时，由于这种分布器独特的结构，对于相同体积的闪蒸段，增加流线式分布器后，可以明显提高闪蒸段的处理能力。

所述物料进口1可以是径向的也可以是切向的。径向进料时，闪蒸段受进料的冲击力具有对称性，有利于设备的加固，减少设备震动，这一点对于大规模的装置来讲是非常重要的。

实施例2：

所述的多功能塔器如图3所示，结构和实施例1类似，脱轻段A中设置8块塔板，其中下部2块塔板用作洗涤段C，在洗涤段上端设置洗涤液进口6。

该多功能塔器在用于用于羰基合成醋酸装置中时，洗涤液从洗涤液进口进入洗涤段，洗脱闪蒸后气相中可能夹带到脱轻段A的催化剂，进一步有效控制催化剂的损失。其余同实施例1。

洗涤液可以是脱轻段底部的液体直接进入洗涤段作为洗涤液，多功能塔器内任何位置引出的液体，产品出口得到的部分粗制醋酸，或本装置中其它设备引出的液体。优选部分粗制醋酸作为洗涤液。

实施例3：

所述多功能塔器如图4所示，脱轻段A使用填料11，填料高度5m，其中下部0.5m用作洗涤段C，在洗涤段上端设置洗涤液进口6。在闪蒸段B处设置流线式分布器8。闪蒸段下部设置2层塔板，用作提馏段D。设置物料返回口7。

该多功能塔器在用于羰基合成醋酸装置中时，多功能塔器底部得到含催化剂的反应残液部分进入再沸器，经过加热得到的气液混合物，该气液混合物从再沸器的顶部出来后，从物流返回口7进入多功能塔提馏段的下端，为提馏段提供提馏蒸汽。其使用方法同实施例2。

实施例4：

所述的多功能塔器如图2所示。

该多功能塔器在用于羰基合成醋酸装置中时，从蒸发器顶部引出的含醋酸以及其它轻组分的闪蒸蒸汽从物料进口1进入多功能塔的闪蒸段B，其它同实施例1。

由于闪蒸段设置的流线式分布器8，可以将闪蒸蒸汽夹带的液体和液滴甩到闪蒸段的下部，强化气液两相分离，减少雾沫夹带，减少催化剂的损失。

本发明的多功能塔器中所用的流线式分布器，可以是本申请人设计的流线式分布器，专利号为：ZL96249334.1。

以上说明和描述仅仅是为了本领域技术人员能更好理解本发明而采用的几种实施方式，并不对本发明的保护范围构成限制。在不脱离权利要求所保护的范围的情况下，本发明可以进行任何的修正和改动。

Claims (6)

1、一种用于羰基合成醋酸流程中的多功能塔器，其特征在于该多功能塔器，为一立式塔器，塔器直径为100mm—20000mm，塔器内从上到下为脱轻段和闪蒸段，塔器顶部设有气相出口，塔器底部设有液相出口；所述的脱轻段上部的塔器壁上设有回流口，脱轻段的塔器壁上设有产品出口；所述的闪蒸段的塔器壁上设有物料进口；所述的脱轻段内，设有具有分离提纯功能的分离构件以及具有捕获气相中夹带的雾沫和液滴功能的除沫器；多功能塔的闪蒸段设有两相分离分布器。

2、如权利要求1所述的多功能塔器，其特征在于其中所述的分离构件为塔板、填料、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种。

3、如权利要求1所述的多功能塔器，其特征在于其中所述的多功能塔的脱轻段中设有洗涤段，洗涤段中设有塔板、填料、除沫器、塔板与填料的组合或塔板与除沫器的组合中的任何一种，洗涤段上部的塔器壁上设有洗涤液进口。

4、如权利要求1所述的多功能塔器，其特征在于其中所述的两相分离分布器为两相分离器、分布器、分布管、除沫器或塔板中的任何一种。

5、如权利要求1所述的多功能塔器，其特征在于还包括提馏段，提馏段置于多功能塔器内所述的闪蒸段的下部，提馏段为具有分离提纯功能的提馏构件，提馏段下部的多功能塔器壁上设有物料返回口。

6、如权利要求5所述的多功能塔器，其特征在于所述的提馏构件为塔板、填料或者塔板与填料的组合中的任何一种。

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