环保制冷剂R32的生产系统论文和设计-张蕴

全文摘要

本实用新型属于化工设备领域，具体涉及一种环保制冷剂R32的生产系统。包括反应釜，反应釜顶部设置AHF进料管道、二氯甲烷进料管道和氯气进料管，反应釜顶部出口通过第一气相管连接反应回流塔底部进口，反应回流塔底部出口通过第一液相管连接反应釜顶部进口，反应回流塔为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器，反应回流塔的顶部出口通过第二气相管连接塔顶冷凝器进口，塔顶冷凝器液体出口通过第二液相管连接反应回流塔的顶部进口，塔顶冷凝器上部气体出口连接后处理设备，塔顶冷凝器上还设有制冷剂进管和制冷剂气相出管。本实用新型大大降低了制冷压缩机负荷，节约了大量的电能，降低了产品的电耗，提高了装置的经济效益。

主设计要求

1.一种环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：包括反应釜(4)，反应釜(4)顶部设置AHF进料管道(2)、二氯甲烷进料管道(3)和氯气进料管(1)，反应釜(4)顶部出口通过第一气相管(6)连接反应回流塔(10)底部进口，反应回流塔(10)底部出口通过第一液相管(5)连接反应釜(4)顶部进口，反应回流塔(10)为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器(11)，反应回流塔(10)的顶部出口通过第二气相管(13)连接塔顶冷凝器(14)进口，塔顶冷凝器(14)液体出口通过第二液相管(22)连接反应回流塔(10)的顶部进口，塔顶冷凝器(14)上部气体出口连接后处理设备(20)，塔顶冷凝器(14)上还设有制冷剂液相进管(21)和制冷剂气相出管(15)，制冷剂气相出管(15)连接制冷压缩机(16)进口，制冷压缩机(16)出口通过管道连接循环冷却水凉水塔(17)进口，循环冷却水凉水塔(17)出口连接制冷剂液相进管(21)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：冷却器(11)为列管式换热器。

3.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：氯气进料管(1)包括进口和出口，进口位于反应釜(4)外部，出口位于反应釜(4)内部的底部。

4.根据权利要求3所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：氯气进料管(1)的出口连接喷嘴(23)。

5.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：循环冷却水凉水塔(17)和制冷剂液相进管(21)之间的管道上设置冷媒泵(18)和节流调节膨胀阀(19)。

6.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：冷却器(11)位于反应回流塔(10)的中上部位置。

7.根据权利要求6所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：冷却器(11)距离反应回流塔(10)塔顶的距离为反应回流塔(10)高度的1\/3。

8.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：冷却器(11)下部设有循环冷却水进管(7)，冷却器(11)上部设有循环冷却水出管(8)，在循环冷却水出管(8)上设有测温设备和气动调节阀(9)，所述的测温设备和所述的气动调节阀(9)相连接。

9.根据权利要求1所述的环保制冷剂R32的生产系统，其特征在于：在冷却器(11)的上部和下部、反应回流塔(10)的上部和下部分别设置测温设备(12)。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于化工设备领域，涉及一种环保制冷剂的生产系统，具体涉及一种环保制冷剂R32的生产系统。

背景技术

R32是二氟甲烷的简称，在常温下为气体，在自身压力下为无色透明液体，易溶于油，难溶于水，是一种拥有零臭氧损耗潜势的冷却剂，同时是一种高效、环保、节能的冷却剂。

当今社会，能源和环境问题越来越突出，地球产生温室效应也越来越明显。以往R22、R410A、R407C制冷剂GWP值较高，属非环保制冷剂，对气候有一定的破坏。国际环保公约规定，2030年前我国必须完成非环保制冷剂的淘汰，GWP值较低的新环保冷媒R32、R290将成为行业的新宠。

现有R32的制备过程中，反应釜内物料经反应回流塔分馏，需要塔顶冷凝器进行冷却，塔顶冷凝器采用－15℃的高耗能制冷系统，制冷系统中的制冷压缩机负荷大、耗电量大，

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种环保制冷剂R32的生产系统，大大降低制冷压缩机负荷，节约大量的电能，降低产品的电耗，提高装置的经济效益。

本实用新型所述的环保制冷剂R32的生产系统，包括反应釜，反应釜顶部设置AHF进料管道、二氯甲烷进料管道和氯气进料管，反应釜顶部出口通过第一气相管连接反应回流塔底部进口，反应回流塔底部出口通过第一液相管连接反应釜顶部进口，反应回流塔为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器，反应回流塔的顶部出口通过第二气相管连接塔顶冷凝器进口，塔顶冷凝器液体出口通过第二液相管连接反应回流塔的顶部进口，塔顶冷凝器上部气体出口连接后处理设备，塔顶冷凝器上还设有制冷剂液相进管和制冷剂气相出管，制冷剂气相出管连接制冷压缩机进口，制冷压缩机出口通过管道连接循环冷却水凉水塔进口，循环冷却水凉水塔出口连接制冷剂液相进管。

氯气进料管包括进口和出口，进口位于反应釜外部，出口位于反应釜内部的底部。使用时，氯气进料管的出口在反应釜内液位以下，氯气和原料充分接触，反应更彻底，氯气进料管的出口优选连接喷嘴，使反应更加彻底。

循环冷却水凉水塔和制冷剂液相进管之间的管道上设置冷媒泵和节流调节膨胀阀。

冷却器位于反应回流塔的中上部位置。

冷却器距离反应回流塔塔顶的距离为反应回流塔高度的1\/3，制冷效果更好。

冷却器为列管式换热器。

冷却器下部设有循环冷却水进管，冷却器上部设有循环冷却水出管，在循环冷却水出管上设有气动调节阀，通过气动调节阀控制循环冷却水大小流量，控制冷却器上部塔内物料气温度，以满足工艺控制需求。

在循环冷却水出管上设有测温设备，所述的测温设备和所述的气动调节阀相连接。

在冷却器的上部和下部、反应回流塔的上部和下部分别设置测温设备。

原料AHF和原料二氯甲烷分别由AHF进料管道和二氯甲烷进料管道进入反应釜，氯气进料管包括进口和出口，进口位于反应釜外部，出口位于反应釜内部的底部，氯气(作用是活化催化剂)由氯气进料管底部出口进入反应釜内，氯气进料管的出口在反应釜内液位以下，使氯气和原料充分接触，反应更彻底，出口优选连接喷嘴，活化反应更加彻底。反应釜内反应得到的气相物料由顶部出口通过第一气相管进入反应回流塔底部，然后经反应回流塔分馏，反应回流塔顶部的气相物料由第二气相管进入塔顶冷凝器进行冷凝，塔顶冷凝器冷却反应回流塔来的气相物料，部分气相物料冷却为液体返回到反应回流塔中，最后经过反应回流塔的分馏，分离出未反应的原料及中间品，并通过反应回流塔底部的第一液相管返回到反应釜中，以进一步反应。塔顶冷凝器中未冷凝的气相物料，进入后处理设备到下一工序继续处理，后处理工序采用常规处理工艺即可。

塔顶冷凝器采用冷媒冷却，冷媒为－15℃的高耗能冷媒系统，制冷剂由制冷剂液相进管进入塔顶冷凝器，吸收工艺物料中的能量进行气态蒸发，以达到对工艺物料的间接冷却。制冷剂变为气相后再经过制冷压缩机压缩升压升温后进入循环冷却水凉水塔冷凝成液体，用冷媒泵经过节流调节膨胀阀，打回到塔顶冷凝器中再蒸发对工艺物料降温，循环运行。

本实用新型所述的反应回流塔为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器，冷却器下部设有循环冷却水进管，冷却器上部设有循环冷却水出管，冷却器的冷却采用低能耗循环水系统对反应物料气进行预冷却。反应釜内反应得到的气相物料进入反应回流塔分馏，气相物料先经冷却器预冷却，通过预冷却提前除去冷凝部分重组份物料，然后再去塔顶冷凝器冷却工艺物料气，使塔顶的工艺物料气达到工艺所需要的温度。减小了塔顶冷凝器的冷负荷，因此整个生产电耗得以降低。

本实用新型所述的反应釜的温度大约在85～110℃之间；反应回流塔底部温度约为85～90℃，冷却器下部的温度在50～70℃，冷却器上部的温度在30～50℃，冷却器上下部的温差约20℃，反应回流塔塔顶部温度在-5～20℃；塔顶冷凝器温度在-10～10℃。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型在反应回流塔的中上部位设置冷却器，采用低能耗循环水系统对反应物料气进行预冷却，反应釜内反应得到的气相物料进入反应回流塔分馏，气相物料先经冷却器预冷却，通过预冷却提前除去冷凝部分重组份物料，然后再去塔顶冷凝器冷却工艺物料气，使塔顶的工艺物料气达到工艺所需要的温度。减小了塔顶冷凝器的冷负荷，因此整个生产电耗得以降低。

(2)本实用新型利用循环水的温度低于回流塔中物料气冷凝温度；从而利用低耗能循环水系统，对塔内物料气进行预冷却吸收热量，再到塔顶冷凝器使用－15℃高耗能冷媒系统冷却，从而节约了大量的电能。

(3)本实用新型塔顶冷凝器所用的冷媒制冷系统的制冷压缩机负荷大大降低，压缩机的负荷约为原来负荷的2\/3左右，从而节约了大量的电能，降低了产品的电耗。

(4)本实用新型冷却器位于反应回流塔的中上部位置，效果更好，能够更好的降低电耗，提高装置的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中：1-氯气进料管，2-AHF进料管道，3-二氯甲烷进料管道，4-反应釜，5-第一液相管，6-第一气相管，7-循环冷却水进管，8-循环冷却水出管，9-气动调节阀，10-反应回流塔，11-冷却器，12-测温设备，13-第二气相管，14-塔顶冷凝器，15-制冷剂气相出管，16-制冷压缩机，17-循环冷却水凉水塔，18-冷媒泵，19-节流调节膨胀阀，20-后处理设备，21-制冷剂液相进管，22-第二液相管，23-喷嘴。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

一种环保制冷剂R32的生产系统，如图1所示，包括反应釜4，反应釜4顶部设置AHF进料管道2、二氯甲烷进料管道3和氯气进料管1，反应釜4顶部出口通过第一气相管6连接反应回流塔10底部进口，反应回流塔10底部出口通过第一液相管5连接反应釜4顶部进口，反应回流塔10为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器11，反应回流塔10的顶部出口通过第二气相管13连接塔顶冷凝器14进口，塔顶冷凝器14液体出口通过第二液相管22连接反应回流塔10的顶部进口，塔顶冷凝器14上部气体出口连接后处理设备20，塔顶冷凝器14上还设有制冷剂液相进管21和制冷剂气相出管15，制冷剂气相出管15连接制冷压缩机16进口，制冷压缩机16出口通过管道连接循环冷却水凉水塔17进口，循环冷却水凉水塔17出口连接制冷剂液相进管21。

冷却器11为列管式换热器。

氯气进料管1包括进口和出口，进口位于反应釜4外部，出口位于反应釜4内部的底部。氯气进料管1的出口连接喷嘴23。

循环冷却水凉水塔17和制冷剂液相进管21之间的管道上设置冷媒泵18和节流调节膨胀阀19。

冷却器11位于反应回流塔10的中上部位置。

冷却器11下部设有循环冷却水进管7，冷却器11上部设有循环冷却水出管8，在循环冷却水出管8上设有测温设备和气动调节阀9，所述的测温设备和所述的气动调节阀9相连接。

在冷却器11的上部和下部、反应回流塔10的上部和下部分别设置测温设备12。

运行过程：

原料AHF和原料二氯甲烷分别由AHF进料管道2和二氯甲烷进料管道3进入反应釜4，氯气进料管1包括进口和出口，进口位于反应釜4外部，出口位于反应釜4内部的底部，氯气由氯气进料管1底部出口进入反应釜4内，氯气进料管1的出口在反应釜4内液位以下，使氯气和原料充分接触，出口连接喷嘴，反应更加彻底。反应釜4反应得到的气相物料由顶部出口通过第一气相管6进入反应回流塔10底部，然后经反应回流塔10分馏，反应回流塔10顶部的气相物料由第二气相管13进入塔顶冷凝器14进行冷凝，塔顶冷凝器14冷却反应回流塔10来的气相物料，部分气相物料冷却为液体返回到反应回流塔10中，最后经过反应回流塔10的分馏，分离出未反应的原料及中间品，并通过反应回流塔10底部的第一液相管5返回到反应釜4中，以进一步反应。塔顶冷凝器14中未冷凝的气相物料，进入后处理设备20到下一工序继续处理，后处理工序采用常规处理工艺即可。

塔顶冷凝器14采用冷媒冷却，冷媒为－15℃的高耗能冷媒系统，制冷剂由制冷剂液相进管21进入塔顶冷凝器14，吸收工艺物料中的能量进行气态蒸发，以达到对工艺物料的间接冷却。制冷剂变为气相后再经过制冷压缩机16绝热压缩升压升温后进入循环冷却水凉水塔17冷凝成液体，用冷媒泵18经过节流膨胀调节阀19，打回到塔顶冷凝器14中再蒸发对工艺物料降温，循环运行。

所述的反应回流塔10为包括多个塔节的填料塔，在其中两个塔节之间设置冷却器11，冷却器11下部设有循环冷却水进管7，冷却器11上部设有循环冷却水出管8，冷却器11的冷却采用低能耗循环水系统对反应物料气进行预冷却。反应釜4内反应得到的气相物料进入反应回流塔10分馏，气相物料先经冷却器11预冷却，通过预冷却提前除去冷凝部分重组份物料，然后再去塔顶冷凝器14冷却工艺物料气，使塔顶的工艺物料气达到工艺所需要的温度。减小了塔顶冷凝器14的冷负荷，因此整个生产电耗得以降低。

对比例

某1万吨R32生产装置，结构与实施例相同，不同点在于反应回流塔上没有设置冷却器。

塔项冷凝器采用－15℃循环冷媒系统冷却，冷媒系统的压缩机负荷在100％以上，R32装置生产无法满负荷运行。

采用该实施例改进后的环保制冷剂R32的生产系统后，冷媒系统的压缩机负荷在60％以下，R32装置生产可满负荷运行。

对比例吨产品电耗在900kwh以上；实施例吨产品电耗在850kwh以下。按年生产8000h计算，年节约电量约为40×10^{4<\/sup>kwh，节约了大量的电能，提高了装置的经济效益。}

设计图

环保制冷剂R32的生产系统论文和设计

环保制冷剂R32的生产系统论文和设计-张蕴

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主设计要求

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