全文摘要
本实用新型公开了一种苯气相加氢中热能利用装置，预热器的顶部通过苯排出管与苯汽化器相连，所述预热器的底部侧壁连通有苯进入管和氢进入管；所述预热器的另一侧壁上从上到下依次连通有加氢反应器出管、氢排出管和环己烷排出管；所述汽化器的顶部通过顶部连通管与加氢反应器相连，所述加氢反应器通过加氢反应器出管与预热器相连；所述氢排出管和环己烷排出管都与环己烷缓冲罐相连，所述环己烷缓冲罐的顶部通过第一连通管与环己烷冷凝器相连，所述环己烷冷凝器与烷中间槽相连，所述烷中间槽通过第二连通管与环己烷缓冲罐相连。预热器同时给新氢以及苯进行加热，热能回收效率为60‑80%，部分苯汽化，极大的降低加氢反应蒸汽消耗。
主设计要求
1.一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：它包括预热器（1），所述预热器（1）的顶部通过苯排出管（5）与苯汽化器（17）相连，所述预热器（1）的底部侧壁连通有苯进入管（3）和氢进入管（4）；所述预热器（1）的另一侧壁上从上到下依次连通有加氢反应器出管（6）、氢排出管（7）和环己烷排出管（9）；所述汽化器（17）的顶部通过顶部连通管（22）与加氢反应器（19）相连，所述加氢反应器（19）通过加氢反应器出管（6）与预热器（1）相连；所述氢排出管（7）和环己烷排出管（9）都与环己烷缓冲罐（11）相连，所述环己烷缓冲罐（11）的顶部通过第一连通管（10）与环己烷冷凝器（20）相连，所述环己烷冷凝器（20）与烷中间槽（21）相连，所述烷中间槽（21）通过第二连通管（13）与环己烷缓冲罐（11）相连；所述汽化器（17）和环己烷冷凝器（20）之间的连通管安装有压缩机（18）。
设计方案
1.一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：它包括预热器（1），所述预热器（1）的顶部通过苯排出管（5）与苯汽化器（17）相连，所述预热器（1）的底部侧壁连通有苯进入管（3）和氢进入管（4）；所述预热器（1）的另一侧壁上从上到下依次连通有加氢反应器出管（6）、氢排出管（7）和环己烷排出管（9）；所述汽化器（17）的顶部通过顶部连通管（22）与加氢反应器（19）相连，所述加氢反应器（19）通过加氢反应器出管（6）与预热器（1）相连；所述氢排出管（7）和环己烷排出管（9）都与环己烷缓冲罐（11）相连，所述环己烷缓冲罐（11）的顶部通过第一连通管（10）与环己烷冷凝器（20）相连，所述环己烷冷凝器（20）与烷中间槽（21）相连，所述烷中间槽（21）通过第二连通管（13）与环己烷缓冲罐（11）相连；所述汽化器（17）和环己烷冷凝器（20）之间的连通管安装有压缩机（18）。
2.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述预热器（1）的内部设置有第一列管（2）和第二列管（8），所述第一列管（2）的直径大于第二列管（8）的直径。
3.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述环己烷缓冲罐（11）上设置有液位高度调节计（12）相连，并控制其内部液位高度。
4.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述苯汽化器（17）的上部侧壁连接有蒸汽进入管（16），在其下部侧壁连接有冷凝水排出管（15）。
5.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述第二连通管（13）上安装有调节阀门（14）。
6.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述环己烷冷凝器（20）由多台构成，并分别通过循环水、低温水作为冷却介质。
7.根据权利要求1所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述加氢反应器（19）采用多台串联相连。
8.根据权利要求2所述的一种苯气相加氢中热能利用装置，其特征在于：所述第一列管（2）和第二列管（8）长度3-6m，直径700-1400mm，垂直放置；采用碳钢或者不锈钢材质；两种不同规格的列管，嵌套在一起。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种苯气相加氢中热能利用装置，属于苯气相加氢新工艺流程及设备领域，具体属于综合利用苯气相加氢过程中反应器出口热能的装置。
背景技术
环己烷是一种重要的化工原料，由苯加氢直接生成，环己烷氧化主要生成环己酮，其作为己内酰胺、己二酸生产的原料，随着经济的发展，国内己内酰胺、己二酸的消费量大幅增长，环己酮的消费量随之大幅增长，开发利用前景广阔。
目前苯加氢工艺路线主要由苯气相加氢和苯液相加氢两种，随着苯加氢固定床催化剂以其加氢反应器的制造不断成熟，气相加氢生产稳定、控制简单等优势不断体现出来，液相加氢生产工艺逐渐被淘汰。
苯气相加氢主要由苯加热升温至140-190℃，汽化成为气态与氢气混合后进入加氢反应器进行反应，反应压力0.3-0.7MPa，温度150-230℃，采用镍系催化剂在固定床式反应器进行催化加氢反应，并通过副产低压蒸汽对放热反应的热量进行回收，反应器出口环己烷、氢气等混合气体进入冷凝进行冷凝回收环己烷，部分氢气使用压缩机循环使用，以提高氢苯比。
苯加氢反应器的出口气体温度140-210℃，主要含有环己烷、氢气等的高温气体，其所含的热量较大，传统的工艺中该混合气体仅仅与混合氢气进行换热，由于氢气的比热较低、传热系数差等原因，热量利用率较差，其换热器出口温度降仅为5-15℃，这造成高温的气体直接进入水冷器进行冷凝，造成巨大的循环水消耗，同时苯由低温加热以及汽化的过程中消耗了大量中压蒸汽，以10万吨\/年环己酮装置统计，其苯加氢中压蒸汽消耗达到2.5-4.5吨\/h。
苯气相加氢过程中的蒸汽消耗较大，而苯加氢反应器出口温度较高，其相互之间存在较大的温度差，存在热能相互利用的实际情况，因此需要设计一种苯气相加氢中热能利用装置，能够合综合利用苯气相加氢过程中热能，以实现热能利用最大化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新的苯气相加氢新工艺流程及设备，综合利用苯气相加氢过程中的各种热能的装置。
为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种苯气相加氢中热能利用装置，它包括预热器，所述预热器的顶部通过苯排出管与苯汽化器相连，所述预热器的底部侧壁连通有苯进入管和氢进入管；所述预热器的另一侧壁上从上到下依次连通有加氢反应器出管、氢排出管和环己烷排出管；所述汽化器的顶部通过顶部连通管与加氢反应器相连，所述加氢反应器通过加氢反应器出管与预热器相连；所述氢排出管和环己烷排出管都与环己烷缓冲罐相连，所述环己烷缓冲罐的顶部通过第一连通管与环己烷冷凝器相连，所述环己烷冷凝器与烷中间槽相连，所述烷中间槽通过第二连通管与环己烷缓冲罐相连；所述汽化器和环己烷冷凝器之间的连通管安装有压缩机。
所述预热器的内部设置有第一列管和第二列管，所述第一列管的直径大于第二列管的直径。
所述环己烷缓冲罐上设置有液位高度调节计相连，并控制其内部液位高度。
所述苯汽化器的上部侧壁连接有蒸汽进入管，在其下部侧壁连接有冷凝水排出管。
所述第二连通管上安装有调节阀门。
所述环己烷冷凝器由多台构成，并分别通过循环水、低温水作为冷却介质。
所述加氢反应器采用多台串联相连。
所述第一列管和第二列管长度3-6m，直径700-1400mm，垂直放置；采用碳钢或者不锈钢材质；两种不同规格的列管，嵌套在一起。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型通过加氢反应器出口高温混合气体加热，通过新型的预热器以及环己烷缓冲罐，充分回收加氢反应器出口较大的热量，替代原反应气体换热器，解决了原反应气体换热器仅仅给混合氢气加热，热能回收效率仅为10-20%，预热器同时给新氢以及苯进行加热，热能回收效率为60-80%，部分苯汽化，极大的降低加氢反应蒸汽消耗，降低了生产成本。
2、本实用新型通过新苯预热器使得苯以及氢气被加热，部分苯的汽化，取消了原流程中苯预热器，以及反应气体换热器以及蒸汽的加入，以及大节约的蒸汽的加入，因回收的效率提高，冷凝器的冷却水使用量也得到了大幅度的下降，原工艺中水冷凝器在循环水侧容易产生水垢，而利用新工艺以及设备充分利用其热能后，不会再发生结垢问题，有利于生产的长周期运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型整体系统图。
图2为本实用新型预热器和环己烷缓冲罐连接图。
图3为现有的年产10万吨环己酮装置原苯气相加氢流程。
图中：预热器1、第一列管2、苯进入管3、氢进入管4、苯排出管5、加氢反应器出管6、氢排出管7、第二列管8、环己烷排出管9、第一连通管10、环己烷缓冲罐11、液位高度调节计12、第二连通管13、调节阀门14、冷凝水排出管15、蒸汽进入管16、苯汽化器17、压缩机18、加氢反应器19、环己烷冷凝器20、烷中间槽21、顶部连通管22。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
如图1-2所示，一种苯气相加氢中热能利用装置，它包括预热器1，所述预热器1的顶部通过苯排出管5与苯汽化器17相连，所述预热器1的底部侧壁连通有苯进入管3和氢进入管4；所述预热器1的另一侧壁上从上到下依次连通有加氢反应器出管6、氢排出管7和环己烷排出管9；所述汽化器17的顶部通过顶部连通管22与加氢反应器19相连，所述加氢反应器19通过加氢反应器出管6与预热器1相连；所述氢排出管7和环己烷排出管9都与环己烷缓冲罐11相连，所述环己烷缓冲罐11的顶部通过第一连通管10与环己烷冷凝器20相连，所述环己烷冷凝器20与烷中间槽21相连，所述烷中间槽21通过第二连通管13与环己烷缓冲罐11相连；所述汽化器17和环己烷冷凝器20之间的连通管安装有压缩机18。通过上述结构的热能利用装置能够充分回收加氢反应器19出口较大的热量，替代原反应气体换热器，解决了原反应气体换热器仅仅给混合氢气加热，热能回收效率仅为10-20%，新预热器同时给新氢以及苯进行加热，热能回收效率为60-80%，部分苯汽化，极大的降低加氢反应蒸汽消耗，降低了生产成本。
进一步的，所述预热器1的内部设置有第一列管2和第二列管8，所述第一列管2的直径大于第二列管8的直径。通过采用上述结构的预热器1能够利用压力较高的氢气带动苯进入预热器预热区。
进一步的，所述环己烷缓冲罐11上设置有液位高度调节计12相连，并控制其内部液位高度。利用液位高度调节计12能够控制预热器内液体的液位，达到降低环己烷温度、有效的对气体、液体进行分离的目的。
进一步的，所述苯汽化器17的上部侧壁连接有蒸汽进入管16，在其下部侧壁连接有冷凝水排出管15。通过上述结构的苯汽化器17能够对苯进行汽化预热。
进一步的，所述第二连通管13上安装有调节阀门14。通过调节阀门14能够调节流量。
进一步的，所述环己烷冷凝器20由多台构成，并分别通过循环水、低温水作为冷却介质。
进一步的，所述加氢反应器19采用多台串联相连。
进一步的，所述第一列管2和第二列管8长度3-6m，直径700-1400mm，垂直放置；采用碳钢或者不锈钢材质；两种不同规格的列管，嵌套在一起。利用压力较高的氢气带动苯进入预热器预热区。
实施例2：
年产10万吨苯气相加氢装置如图3所示工艺流程。
温度5-25℃、流量7000-10000Nm³\/h氢气通过预热器1与温度15-30℃，流量10-13t\/h苯通过进行充分的混合后进入预热器1的换热区，与加氢反应器19出口140-220℃混合气体换热，经加热以及汽化后进入苯汽化器17，与循环氢再次混合，经汽化器蒸汽彻底的加热完全汽化后进入加氢反应器19进行加氢反应，加氢反应器19由2-3台反应器串联而成，反应放出的热量通过副产蒸汽进行移除，反应器出口生成高温环己烷气体以及氢气等混合气体进入预热器1的壳程进行换热器，通过新型的预热器，使得反应器出口60-80%的环己烷气体被冷凝，氢气被冷却，温度40-70℃进行环己烷缓冲罐11下部，未冷凝的环己烷气体以及冷却后的氢气等混合气体由管道进入环己烷缓冲罐11上部，经分离后的混合气体在进入环己烷冷凝器20，环己烷冷凝器20由2-3台设备组成，分别由循环水、低温水作为冷却介质，环己烷缓冲罐11环己烷由调节阀通过位差进入烷中间槽21，与环己烷冷凝器20的环己烷，温度15-35℃混合后进入烷中间槽21，经降温分水后得到环己烷产品，流量在10.7-15t\/h，未冷凝的氢气以及其他气体约4500-10000Nm³\/h进行压缩机循环使用，另一部分尾气以流量50-500Nm³\/h进行放空。
实施例3：
对比现有年产10万吨环己酮装置原苯气相加氢流程，其综合节能如下：原苯预热器7以及汽化器3加热10-14t\/h苯至汽化，苯与氢气提高至温度170-190℃需要中压蒸汽3.5-5t\/h，采用新预热器1后，取消了原苯预热器7以及反应器气体换热器8，回收加氢反应器出口混合气体60-80%的热量，较原反应气体换热器热量回收效率仅为10-20%，提高50%-70%的热量的利用率，使得蒸汽消耗下降1.8-3.5t\/h，同时因热量的回收，使得环己烷冷凝器5的负荷大幅度下降，节约循环水200-500m³\/h。
本实用新型的工作过程和原理：
温度较低的氢气通过预热器1的第二列管8与温度较低苯通过第一列管2进行充分的混合后进入预热器1的换热区，与加氢反应器19出口的高温混合气体换热，经加热以及汽化后进入苯汽化器17，与循环氢再次混合，经苯汽化器17蒸汽彻底的加热完全汽化后进入加氢反应器19进行加氢反应，加氢反应器由2-3台反应器串联而成，反应放出的热量通过副产蒸汽进行移除，反应器出口生成高温环己烷气体以及氢气等混合气体进入预热器1的壳程进行换热器，部分环己烷气体冷凝成液体后进入环己烷缓冲罐11下部，未冷凝的环己烷气体以及冷却后的氢气等混合气体由管道进入环己烷缓冲罐11上部，经分离后的混合气体在进入环己烷冷凝器20，环己烷冷凝器20由2-3台设备组成，分别由循环水、低温水作为冷却介质，环己烷缓冲罐11环己烷由调节阀通过位差进入烷中间槽21，与环己烷冷凝器20的环己烷混合后进入烷中间槽21，经降温分水后得到环己烷产品，未冷凝的氢气以及其他气体一部分进行压缩机循环使用，另一部分进行放空。
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，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920309732.7
申请日:2019-03-12
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:42(湖北)
授权编号:CN209721990U
授权时间:20191203
主分类号:C07C5/10
专利分类号:C07C5/10;C07C13/18
范畴分类:申请人:湖北三宁化工股份有限公司
第一申请人:湖北三宁化工股份有限公司
申请人地址:443200 湖北省宜昌市枝江市姚家港沿江路9号
发明人:薛世桃;周学军;沈承彪;陈云;陈华
第一发明人:薛世桃
当前权利人:湖北三宁化工股份有限公司
代理人:李登桥
代理机构:42103
代理机构编号:宜昌市三峡专利事务所 42103
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计