CN205740825U - 一种乙醇耦合合成装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种乙醇耦合合成装置，包括用于合成乙醇的醋酸加氢单元和醋酸酯加氢单元、用于实现粗乙醇提纯的精馏提纯单元、用于实现反应尾气加压耦合的压缩循环机组；所述醋酸加氢单元包括预热装置ⅠA、预热装置ⅠB、汽化装置Ⅰ、反应器Ⅰ和气液分离器Ⅰ；所述醋酸酯加氢单元包括预热装置ⅡA、预热装置ⅡB、汽化装置Ⅱ、反应器Ⅱ和气液分离器Ⅱ；所述压缩循环机组包括一级循环压缩机和二级循环压缩机。本实用新型设置合理、设备常规，对反应原料氢气进行了深度利用，反应尾气循环，大大增加了原料利用率和反应收率；有效回收催化反应产生的热量，对反应原料气进行预热，降低了反应能耗，使得反应能耗显著降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种乙醇耦合合成装置，属于化工合成技术领域。
背景技术
乙醇是发现最早、用途最广的一种脂肪醇，也是酒的主要成分。室温下乙醇为无色、易挥发、易燃的液体。乙醇的用途广泛，例如可以用来制取乙醛、***、醋酸乙酯、乙胺、环氧乙烷等多种化工原料，在消毒剂、饮料、稀释剂、环保涂料、农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等多种领域都有广泛应用。
乙醇的传统工业生产方法为发酵法和乙烯水合法。但是，由于对粮食的大量消耗和乙烯生产成本的不断提高，因此，这两种方法无法大批量生产。近年来，随着甲醇羰基化技术的迅猛发展，醋酸产量显著提高，醋酸的价格大大降低。醋酸作为一种重要的化工原料，虽然在化工原料制备、农药、医药中间体等行业中有广泛应用，但是醋酸产能仍有很大过剩，对醋酸下有用途的开发迫在眉睫。使用醋酸作为原料生产乙醇的途径有两种，一是醋酸直接加氢生成乙醇；另一种是醋酸先经酯化后生成醋酸酯，再由醋酸酯加氢生成乙醇。但是，以醋酸生产乙醇的方法，由于催化加氢条件较为苛刻、原料利用率低、生产过程收率不高，使得生产成本较高，因此抑制了其大规模推广。
实用新型内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种乙醇耦合合成装置，对原料进行循环利用，对反应热进行合理回收，原来利用率高、生产成本低。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种乙醇耦合合成装置，包括用于合成乙醇的醋酸加氢单元和醋酸酯加氢单元、用于实现粗乙醇提纯的精馏提纯单元、用于实现反应尾气加压耦合的压缩循环机组；
所述醋酸加氢单元包括预热装置ⅠA、预热装置ⅠB、汽化装置Ⅰ、反应器Ⅰ和气液分离器Ⅰ；所述预热装置ⅠA的入口连接醋酸输送管道，其出口连通至汽化装置Ⅰ；所述预热装置ⅠB的入口连接氢气输送管道，其出口也连通至汽化装置Ⅰ；汽化装置Ⅰ的出料口通过管道连通至反应器Ⅰ底部的进料口，反应器Ⅰ的出料口通过管道连通气液分离器Ⅰ的进料口；气液分离器Ⅰ底部的液体出料口连通至精馏提纯单元，其上部的排气口连通至醋酸酯加氢单元；
所述醋酸酯加氢单元包括预热装置ⅡA、预热装置ⅡB、汽化装置Ⅱ、反应器Ⅱ和气液分离器Ⅱ；所述预热装置ⅡA的入口连接醋酸酯输送管道，其出口连通至汽化装置Ⅱ；所述预热装置ⅡB的入口连接气液分离器Ⅰ的排气口，其出口也连通至汽化装置Ⅱ；汽化装置Ⅱ的出料口通过管道连通至反应器Ⅱ底部的进料口，反应器Ⅱ的出料口通过管道连通气液分离器Ⅱ；气液分离器Ⅱ底部的液体出料口连通至精馏提纯单元，其上部的排气口经管道连接压缩循环机组、最终连通至氢气输送管道；
所述压缩循环机组包括一级循环压缩机和二级循环压缩机。
本实用新型的进一步改进在于：所述醋酸加氢单元还包括用于回收反应气余热的换热机组Ⅰ；换热机组Ⅰ的管程入口连接汽化装置Ⅰ的出口，其管程出口连接反应器Ⅰ的底部进料口；换热机组Ⅰ的壳程入口与反应器Ⅰ的顶部出料口相连，其壳程出口连通至气液分离器Ⅰ的顶部入口。
本实用新型的进一步改进在于：所述反应器Ⅰ为固定床等温反应器。
本实用新型的进一步改进在于：所述醋酸酯加氢单元还包括用于回收反应气余热的换热机组Ⅱ；换热机组Ⅱ的管程入口连接汽化装置Ⅱ的出口，其管程出口连接反应器Ⅱ的底部进料口；换热机组Ⅱ的壳程入口与反应器Ⅱ的顶部出料口相连，其壳程出口连通至气液分离器Ⅱ的顶部入口。
本实用新型的进一步改进在于：所述反应器Ⅱ为等温反应器，内设置用于回收反应热的冷却盘管，冷却盘管连接汽包。
本实用新型的进一步改进在于：所述气液分离器Ⅰ排气口所连管道具有两个分支，第一分支管道直接连通至预热装置Ⅱ，第二分支管道连通至一级循环压缩机；所述气液分离器Ⅱ排气口所连管道直接连通至一级循环压缩机，一级循环压缩机的出口连接二级循环压缩机的入口，二级循环压缩机的出口连通至氢气输送管道。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供了一种乙醇耦合合成装置，设置合理、设备常规，对过剩的反应原料氢气进行了深度利用，反应尾气在合成装置内循环使用，大大增加了原料的利用率和反应收率，减少废气排放量；有效回收催化反应产生的热量，对反应原料气进行预热，降低了反应能耗，使得反应能耗显著降低。本实用新型还能同时副产高品质蒸汽，增加工厂附加值。
本实用新型灵活多变，醋酸加氢单元、醋酸酯加氢单元分别与精馏提纯单元相连接，醋酸加氢单元、醋酸酯加氢单元相互联系又彼此独立。当大规模连续生产乙醇时，将醋酸加氢单元、醋酸酯加氢单元耦合使用，能够显著提高原料利用率、降低生产能耗和成本。若仅乙醇生产量很少、或仅单批反应时，可以仅选用其中任一单元合成乙醇，避免整个装置运行所带来的能源消耗。
醋酸加氢单元的尾气作为原料进入醋酸酯加氢单元，醋酸酯加氢单元的尾气经压缩循环机组压缩、回到醋酸加氢单元作为部分原料使用，整个反应体系没有废气外排，反应原料在装置内不断循环、深度反应；压缩循环机组使得尾气的压力和热量得到了合理的回收利用，增加进入醋酸加氢单元的原料气温度，减少汽化装置的能耗量，气体循环量小，压缩循环机组的功耗低，使用寿命长。所述反应器Ⅰ为固定床等温反应器，能够保持反应器Ⅰ中的反应床层温度、提高催化反应效率。所述反应器Ⅱ中设置有用于回收反应热的盘管，一方面有利于保持反应器Ⅱ中反应床层温度的恒定，便于工艺控制，保证反应过程和产品质量的稳定，另一方面能够同时副产大量高压高品位蒸汽，为工厂其它工段提供热源。
本实用新型所得到的粗乙醇纯度高，精馏难度低，而且其本身具有较高温度，进入精馏提纯工段后无需再进行预热，降低了精馏工段能耗。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中，11、醋酸输送管道，12、预热装置ⅠA，13、氢气输送管道，14、预热装置ⅠB，15、汽化装置Ⅰ，16、反应器Ⅰ，17、气液分离器Ⅰ，18、换热机组Ⅰ，21、醋酸酯输送管道，22、预热装置ⅡA，23、预热装置ⅡB，24、汽化装置Ⅱ，25、反应器Ⅱ，26、气液分离器Ⅱ，27、换热机组Ⅱ，28、汽包，3、精馏提纯单元，4、一级循环压缩机，5、二级循环压缩机；
图中箭头方向指示物料的运行方向。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但实施例不是本实用新型保护范围的限制。
一种乙醇耦合合成装置，如图1所示，包括醋酸加氢单元、醋酸酯加氢单元、精馏提纯单元和压缩循环机组。其中，醋酸加氢单元和醋酸酯加氢单元用于合成粗乙醇，精馏提纯单元用于对粗乙醇进行精制提纯，压缩循环机组用于对反应尾气进行加压耦合、重新利用。
所述醋酸加氢单元包括预热装置ⅠA12、预热装置ⅠB14、汽化装置Ⅰ15、换热机组Ⅰ18、反应器Ⅰ16和气液分离器Ⅰ17。其中，预热装置ⅠA12、预热装置ⅠB14为并联设置，用于分别对两种原料进行预热；汽化装置Ⅰ15用于使两股原料汽化并混合均匀；换热机组Ⅰ18用于回收反应气余热、对进入反应器Ⅱ的原料混合气进行升温；反应器Ⅰ16用于实现醋酸的催化加氢、生成乙醇；气液分离器Ⅰ17用于对反应产物进行气液分离，提取到粗乙醇。醋酸加氢单元各设备的具体连接关系为：
所述预热装置ⅠA12的入口连接醋酸输送管道11，其出口连通至汽化装置Ⅰ15的进料口。所述预热装置ⅠB14的入口连接氢气输送管道13，其出口连通至汽化装置Ⅰ15的进料口。汽化装置Ⅰ15的出口连通换热机组Ⅰ18的管程入口，换热机组Ⅰ18的管程出口连接反应器Ⅰ16的底部进料口。反应器Ⅰ16的顶部出料口与换热机组Ⅰ18的壳程入口相连通，换热机组Ⅰ18的壳程出口连通至气液分离器Ⅰ17的顶部入口。气液分离器的液体出料口连通至精馏提纯单元3，其上部排气口所连管道具有两个分支，第一分支管道直接连通至预热装置Ⅱ23将富氢尾气送入醋酸酯加氢单元作为原料气，第二分支管道连通至一级循环压缩机4。
所述醋酸酯加氢单元包括预热装置ⅡA22、预热装置ⅡB23、汽化装置Ⅱ24、换热机组Ⅱ27、反应器Ⅱ25和气液分离器Ⅱ26。其中，预热装置ⅡA22、预热装置ⅡB23为并联设置，用于分别对两种原料进行预热；汽化装置Ⅱ24用于使两股原料汽化并混合均匀；换热机组Ⅱ27用于回收反应气余热、对进入反应器Ⅱ的原料混合气进行升温；反应器Ⅱ25用于实现醋酸酯的催化加氢、生成乙醇；气液分离器Ⅱ26用于对反应产物进行气液分离，提取到粗乙醇。醋酸酯加氢单元各设备的具体连接关系为：
所述预热装置ⅡA22的入口连接醋酸酯输送管道21，其出口连通至汽化装置Ⅱ24的进料口。所述预热装置ⅡB23的入口连接气液分离器Ⅰ17的排气口，即醋酸加氢单元的富氢尾气作为醋酸酯加氢单元的反应原料，预热装置ⅡB23的出口也连通至汽化装置Ⅱ24的进料口。所述汽化装置Ⅱ24的出料口经换热机组Ⅱ27的管程、与反应器Ⅱ25的底部进料口相连。反应器Ⅱ25的顶部出料口连接换热机组Ⅱ27的壳程，壳程出口连通至气液分离器Ⅱ26的入口；气液分离器Ⅱ26底部的液体出料口连通至精馏提纯单元3，其上部的排气口经管道直接连通至一级循环压缩机4；一级循环压缩机4的出口连通二级循环压缩机5的入口，二级循环压缩机5的出口连通至氢气输送管道13。
所述反应器Ⅰ16为固定床等温反应器。所述反应器Ⅱ25为等温反应器，内设置用于回收反应热的冷却盘管，冷却盘管连接汽包28、副产蒸汽。
本实用新型的使用过程为：
来自醋酸输送管道的醋酸、来自氢气输送管道的氢气分别进入预热装置ⅠA、预热装置ⅠB中进行预热，然后送入汽化装置Ⅰ中汽化、混合，反应混合气进入换热机组Ⅰ的管程、吸取壳程中流动的反应产物的热量后温度升高，进入反应器Ⅰ，反应混合气经过反应器Ⅰ的催化剂床层、发生催化加氢反应生产乙醇，反应产物由出料口排出、进入换热机组Ⅰ的壳程回收余热，然后进入气液分离装置Ⅰ中进行分离，分离出的粗乙醇为液态，送至精馏提纯单元进行进一步提纯，分离出的尾气中富含氢气、作为醋酸酯加氢单元的原料使用，直接送入预热装置ⅡB；
来自醋酸酯输送管道的醋酸酯、来自醋酸加氢单元的富氢尾气分别进入预热装置ⅡA、预热装置ⅡB中进行预热，然后送入汽化装置Ⅱ中汽化、混合，反应混合气进入换热机组Ⅱ的管程、吸取壳程中流动的反应产物的热量后温度升高，进入反应器Ⅱ，反应混合气经过反应器Ⅱ的催化剂床层、发生催化加氢反应生产乙醇，并副产蒸汽，反应产物由出料口排出、进入换热机组Ⅱ的壳程回收余热，然后进入气液分离装置Ⅱ中进行分离，分离出的粗乙醇为液态，送至精馏提纯单元进行进一步提纯，分离出的尾气进入一级循环压缩机，与醋酸加氢单元所排放的部分富氢尾气一起经过压缩、送入二级循环压缩机进行二次加压，二次加压后的尾气送回氢气输送管道、作为醋酸加氢单元的原料气循环使用。
上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：包括用于合成乙醇的醋酸加氢单元和醋酸酯加氢单元、用于实现粗乙醇提纯的精馏提纯单元(3)、用于实现反应尾气加压耦合的压缩循环机组；
所述醋酸加氢单元包括预热装置ⅠA(12)、预热装置ⅠB(14)、汽化装置Ⅰ(15)、反应器Ⅰ(16)和气液分离器Ⅰ(17)；所述预热装置ⅠA(12)的入口连接醋酸输送管道(11)，其出口连通至汽化装置Ⅰ(15)；所述预热装置ⅠB(14)的入口连接氢气输送管道(13)，其出口也连通至汽化装置Ⅰ(15)；汽化装置Ⅰ(15)的出料口通过管道连通至反应器Ⅰ(16)底部的进料口，反应器Ⅰ(16)的出料口通过管道连通气液分离器Ⅰ(17)的进料口；气液分离器Ⅰ(17)底部的液体出料口连通至精馏提纯单元(3)，其上部的排气口连通至醋酸酯加氢单元；
所述醋酸酯加氢单元包括预热装置ⅡA(22)、预热装置ⅡB(23)、汽化装置Ⅱ(24)、反应器Ⅱ(25)和气液分离器Ⅱ(26)；所述预热装置ⅡA(22)的入口连接醋酸酯输送管道(21)，其出口连通至汽化装置Ⅱ(24)；所述预热装置ⅡB(23)的入口连接气液分离器Ⅰ(17)的排气口，其出口也连通至汽化装置Ⅱ(24)；汽化装置Ⅱ(24)的出料口通过管道连通至反应器Ⅱ(25)底部的进料口，反应器Ⅱ(25)的出料口通过管道连通气液分离器Ⅱ(26)；气液分离器Ⅱ(26)底部的液体出料口连通至精馏提纯单元(3)，其上部的排气口经管道连接压缩循环机组、最终连通至氢气输送管道(13)；
所述压缩循环机组包括一级循环压缩机(4)和二级循环压缩机(5)。
2.如权利要求1所述的一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：所述醋酸加氢单元还包括用于回收反应气余热的换热机组Ⅰ(18)；换热机组Ⅰ(18)的管程入口连接汽化装置Ⅰ(15)的出口，其管程出口连接反应器Ⅰ(16)的底部进料口；换热机组Ⅰ(18)的壳程入口与反应器Ⅰ(16)的顶部出料口相连， 其壳程出口连通至气液分离器Ⅰ(17)的顶部入口。
3.如权利要求1所述的一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：所述反应器Ⅰ(16)为固定床等温反应器。
4.如权利要求1所述的一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：所述醋酸酯加氢单元还包括用于回收反应气余热的换热机组Ⅱ(27)；换热机组Ⅱ(27)的管程入口连接汽化装置Ⅱ(24)的出口，其管程出口连接反应器Ⅱ(25)的底部进料口；换热机组Ⅱ(27)的壳程入口与反应器Ⅱ(25)的顶部出料口相连，其壳程出口连通至气液分离器Ⅱ(26)的顶部入口。
5.如权利要求1所述的一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：所述反应器Ⅱ(25)为等温反应器，内设置用于回收反应热的冷却盘管，冷却盘管连接汽包(28)。
6.如权利要求1所述的一种乙醇耦合合成装置，其特征在于：所述气液分离器Ⅰ(17)排气口所连管道具有两个分支，第一分支管道直接连通至预热装置ⅡB(23)，第二分支管道连通至一级循环压缩机(4)；所述气液分离器Ⅱ(26)排气口所连管道直接连通至一级循环压缩机(4)，一级循环压缩机(4)的出口通过管道连接二级循环压缩机(5)的入口，二级循环压缩机(5)的出口连通至氢气输送管道(13)。
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| CN201620482714.5U CN205740825U (zh) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | 一种乙醇耦合合成装置 |
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