化・学工业 第２９卷第１１期 ２０１１ 年 １１ 月 ２４・ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 丙烯酸反应系统的能量优化利用工艺 刘 利．于春梅 （中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林市１３２００２） 摘要：介绍了丙烯酸反应系统能量利用的优化工艺。该工艺将丙烯酸反应系统放出的热量进行回收，经废气 处理系统将回收热量产生的蒸汽过热，用于反应系统的压缩机透平驱动，降低了能耗，经济效益显著。 关键词：丙烯酸；反应热；能量动力工程；技术革新；工艺设计 文章编号：１６７３—９６４７（２０１１）１１－００２４—０２ 中图分类号：ＴＱ２２５．１３ １ 文献标识码：Ａ 丙烯二步氧化法生产丙烯酸．是一个放热反 应．反应分两步完成。第一步丙烯氧化生成丙烯 醛．第二步将丙烯醛进一步氧化成丙烯酸。其反 应式如下： ＣＨ２＝ＣＨ—ＣＨ３＋Ｏ２一ＣＨ２＝ＣＨ—ＣＨＯ＋Ｈ２０＋ Ｈａｓ移出，之后该热量通过Ｅ一３（Ｒ一２ＨＴＳ冷却 器）产生表压为１．５～２．０ ＭＰａ蒸汽进入Ｄ—ｌ（闪蒸 罐）。在Ｄ一１（闪蒸罐）中产生恒压的饱和蒸汽。 ２反应系统能量优化利用 将反应系统Ｄ一１ ｆ闪蒸罐）产生的饱和蒸汽 送人催化焚烧单元进行过热．其过热温度可由压 缩机的透平要求而定 反应器产生的热量可在Ｅ一１、Ｅ一２及Ｅ一３中 ３３４．８８ ｋＪ， ＣＨ２＝ＣＨ－ＣＨＯ＋１／２０２———一ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＨ＋ ２５１．１６ ｋＪ。 从上述反应式中可以看出．生成１ ｍｏｌ的丙 烯酸将放出５８６．０４ ｋＪ的热量。这些热量由熔盐热 载体移走．通过冷却器产生一定压力的饱和蒸汽， 送入蒸汽管网，达到能量回收的目的。反应系统 产生的废气进入催化焚烧系统进行催化焚烧处理， 释放大量的热量。反应系统的压缩机透平需要一 定压力的过热蒸汽驱动。如不将这部分能量回收 生成１．５ ２．０ ＭＰａ的蒸汽 将产生的蒸汽送人Ｄ一１ （闪蒸罐）进一步闪蒸．可生成１．５～２．０ ＭＰａ的饱 和蒸汽。 现有的装置是将饱和蒸汽直接并人管网．再 供给到下游用户使用。由于长距离输送，会降低 蒸汽的温度．降低蒸汽的实用性 本优化工艺是．将闪蒸罐产生的饱和蒸汽送 入反应单元的催化焚烧单元中的Ｅ一４（蒸汽过热 器）进行过热．过热蒸汽的温度的设定可根据透 平的需要 过热之后的蒸汽可直接用于蒸汽透平 驱动．同时降低了催化焚烧系统排烟温度．催化 焚烧系统的反应器出口温度可达５２５～５５０℃左右 利用．将造成装置的能耗高，从而降低了装置的 整体效益 通过本次能量优化利用．可大量节省 蒸汽．并使丙烯酸系统操作更平稳．不受外界影 响 该工艺已于２００９年申请了国家发明专利．专 利授权号为ＺＬ２００９１００６６４０８．８。 １丙烯酸反应系统热量平衡 在丙烯酸生产过程中．在Ｒ一１（第一反应器） 过热前．蒸汽的操作参数为：压力１．５～２．０ ＭＰａ． 温度２００～２１０℃：经过废热锅炉产生过热蒸汽后． 蒸汽的操作参数为：压力１．５～２．０ ＭＰａ，温度 ２８０～３００℃ 废气的温度可降到４５０ ｃＩ＝左右．降 低了尾气冷却器的负荷和净化尾气的排放温度 经废热锅炉产生的过热蒸汽．可连续供反应系统 的空气压缩机透平使用．降低了装置的能耗 丙 收稿日期：２０１１－０８—０２ 中．丙烯有选择性地氧化成丙烯醛．少量丙烯醛 深度氧化成丙烯酸。反应生成的热量由循环于反 应器壳程的无机盐热载体（以下简称ＨａＳ）移出， 之后该热量通过Ｅ—ｌ和Ｅ一２（Ｒ一１第一Ｈａｓ冷却 器和Ｒ一１第二ＨＴＳ冷却器）产生表压为１．５ ２．０ ＭＰａ蒸汽进入Ｄ一１（闪蒸罐）。 在Ｒ一２（第二反应器）中，丙烯醛氧化成丙 烯酸．反应生成的热量由循环于反应器壳程的 作者简介：刘利（１９６５一），女，吉林省人，高级工程师，主要 从事化工过程开发、设计工作。 第１１期 刘 利等：丙烯酸反应系统的能量优化利用工艺 ・２５・ 烯酸反应系统能量优化利用工艺流程见图１。 １４ １９２ ｋｇ／ｈ 反应系统富产蒸汽总量为４２ ９５２ ｋｇ／ｈ．Ｉ 一１（蒸汽透平机）消耗１．５ ＭＰａ过热蒸 汽４２ ｔ／ｈ．放出４１．３７ ｔ／ｈ的０．３ ＭＰａ蒸汽。通过 能量优化利用之后．利用催化焚烧单元的废热， 将反应系统产生的饱和蒸汽过热到２８０～３００ ｏＣ． 供透平使用．从而使压缩机透平无需外来蒸汽． 节省蒸汽４２ ｔ／ｈ 某８万ｔ／ａ丙烯酸装置反应系 统能量平衡见图２ 图１丙烯酸反应系统能量优化利用工艺流程 反应系统能量优化的特点是．开车初期可引 进外来气源．在装置的开车初期也起到灵活操作 的作用：当装置负荷达到１００％时，可将催化焚烧 系统的过热蒸汽切换到压缩机透平。 如果装置界区外没有足够的蒸汽供开车使用。 可在反应系统开车之前，启动催化焚烧系统。在催 化焚烧系统的开工炉中加入燃料气．控制催化焚烧 反应器的温度．放出的热量由废热锅炉产生１．５～２．Ｏ ＭＰａ的饱和蒸汽．供开车初期压缩机透平使用。当 装置负荷达到７０％时。逐渐关闭燃料气进料阀门。 图２某８万ｔ／ａ丙烯酸装置反应系统能量平衡 ４结论 通过对丙烯酸反应系统的能量优化利用．将 ３应用效果 某８万ｔ／ａ丙烯酸装置．反应系统放出的总 热量为２９ ９４３ ｋＷ／ｈ。通过Ｅ一１，Ｅ一２，Ｅ一３分别 丙烯酸反应系统放出的热量充分利用．使其不用 外来蒸汽．整个反应系统能够自成系统运行．不 受外管网干扰。同时节省大量的蒸汽，达到节能 产生１＿５ ＭＰａ饱和蒸汽为２５ ７８７ ｋｇ／ｈ．２ ９７３ ｋＣｈ， 减排的目的．从而降低了生产成本。 Ｅｎｅｒｇｙ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＵ Ｌｉ．ＹＵ Ｃｈｕｎ—ｍｅｉ （Ｐｅ￣ｏＣｈｉｎａ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｒｅｆｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｌｉｎ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｌｉｎ １３２００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｎｅｒｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ａｎｄ ｍａｄｅ ｉｔｓ ｓｔｅａｍ ｏｖｅｒｈｅａｔｅｄ ｉｎ ｗａｓｔｅ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｕｒｂｏ— ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ；ｒｅａｃｔｉｏｎ ｈｅａｔ；ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅｓ ｐｏｗｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｓｉｇｎ
