Способ и установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты
Владельцы патента RU 2517524:
ЧАЙНА НЭШНЛ ПЕТРОЛЕУМ КОРПОРЕЙШН (CN)
ЧАЙНА ТЕКСТАЙЛ ИНДАСТРИАЛ ИНЖИНИРИНГ ИНСТИТЬЮТ (CN)
Изобретение относится к способу переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты. Способ осуществляют путем охлаждения и декомпрессии несконденсированных газов, выделяемых в ходе кристаллизации и мгновенного испарения, для удаления из них водяного пара и переработки водорода. Несконденсированные газы охлаждают и декомпрессируют, используя этапы, указанные в п.1 формулы изобретения. Также изобретение относится к установке, предназначенной для осуществления указанного способа. Установка содержит водородный компрессор и оборудование для снижения температуры и давления. Впускной канал оборудования для снижения температуры и давления соединен с выпускным каналом для несконденсированных газов группы кристаллизатора и его выпускной канал соединен с впускным каналом водородного компрессора; оборудование для снижения температуры и давления содержит группу нагревателя, первый ограничитель потока, второй теплообменник, второй ограничитель потока и третий теплообменник. Технический результат - снижение энергетических затрат при переработке водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и установке для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты (ОТК), главным образом относится к области техники, связанной с ОТК.
Уровень техники
Устройство для ОТК состоит из двух производственных единиц и включает узел окисления и узел очистки; узел окисления используется для окисления параксилола (ПК) в терефталевую кислоту (ТК), которая затем кристаллизуется, фильтруется с целью отделения и высушивается для получения неочищенной терефталевой кислоты (НТК), указанная НТК содержит 4КБА (4-карбоксибензальдегид), п-ТК (4-толуоловую кислоту) и другие примеси и проходит обработку и очистку в узле очистки; указанный узел очистки преобразовывает 4КБА в п-ТК способом гидроочистки.
Благодаря растворимости п-ТК, ее можно удалять из ТК при помощи кристаллизации, фильтрации и промывки; другой функцией гидрогенизации является преобразование двойной связи окрашенной группы в окрашенных примесях в одинарную связь, которая таким образом обесцвечивается. Содержание 4КБА и других примесей в НТК зависит от производственного процесса в узле окисления, и обычное содержание 4КБА составляет 2500~3500 частиц на миллион. При производстве ОТК расход водорода на тонну продукта составляет 0,35~0,4 кг, но в химической реакции используется лишь 25-30% добавки, то есть, расход водорода примерно в 4 раза больше теоретического расхода водорода при гидрогенизации 4КБА.
В традиционном производственном процессе очистки, большое количество водорода, не вступившего в реакцию (около 70% добавки), обрабатывается с регулировкой давления кристаллизатором, и затем несконденсированный водород выпускается из конденсатора в опорожняющуюся башню для выщелачивания; так как водород является легковоспламеняющимся и взрывоопасным веществом, в целях безопасности должно добавляться большое количество азота при выходе водорода в атмосферу из башни для выщелачивания, следовательно, расходуется большое количество азота и водорода. В настоящее время отечественные и зарубежные устройства для ОТК используют традиционную технологию очистки, которая не включает способ восстановления и измерения водорода.
Суть изобретения
Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков существующей технологии, и предоставление способа и установки для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты, для того, чтобы перерабатывать водород для повторного использования, таким образом, экономя энергию и водород.
Настоящее изобретение осуществляется с помощью следующих технических схем:
Способ переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты включает: охлаждение и декомпрессию несконденсированных газов, выделяемых в ходе кристаллизации и мгновенного испарения, для удаления из них водяного пара и последующего образования водорода с чистотой, необходимой для переработки.
Чистота водорода для переработки обычно не ниже 99% по объему.
Обычно, водород, образованный в ходе вышеупомянутой обработки, нужно обнаружить; очистка должна выполняться в том случае, когда содержание вредного газа превышает стандартное значение; очистка проводится в режиме серийной обработки или таким способом, что часть водорода очищается и затем смешивается с неочищенным водородом.
Несконденсированные газы можно остужать и декомпрессировать, используя следующие этапы:
(1) подача пара и несконденсированных газов, выпущенных из группы кристаллизатора, в качестве тепловыделяющей среды в группу нагревателя для теплообмена с теплопоглощающей средой указанной группы нагревателя;
(2) передача жидкой части тепловыделяющей среды, выпущенной из группы нагревателя в резервуар для конденсата, и последующее снижение давления и ограничение потока газов, отделенных в указанном резервуаре для конденсата, и газовой части тепловыделяющей среды, выпущенной из группы нагревателя, через первый ограничитель потока;
(3) передача газа, полученного в первом ограничителе потока путем снижения давления и ограничения потока, в качестве тепловыделяющей среды во второй теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой второго теплообменника;
(4) тепловыделяющая газовая среда из второго теплообменника подвергается снижению давления и ограничению потока во втором ограничителе потока;
(5) передача газа, выпущенного из второго ограничителя потока, после снижения давления и ограничения потока в качестве тепловыделяющей среды в третий теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой, и последующая переработка тепловыделяющей газовой среды, выпущенной из третьего теплообменника в водород с необходимой чистотой.
Группа нагревателя может быть группой нагревателя суспензии НТК указанного узла очистки, и его теплопоглощающая среда является суспензией НТК; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанной группе нагревателя составляет 39,0-39,9 бар, а температура составляет 242-244°C; второй теплообменник является нагревателем с обессоленной водой указанного узла очистки, и теплопоглощающая среда является обессоленной водой; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанном втором теплообменнике составляет 17,0-17,9 бар, а температура составляет 169-171°C; третий теплообменник является теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки, и его теплопоглощающая среда является охлаждающей водой; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанном третьем теплообменнике составляет 10,0-10,9 бар, а температура составляет 39-41°C.
Установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты содержит: водородный компрессор и оборудование для понижения температуры и давления; впускной канал указанного оборудования для снижения температуры и давления соединен с выпускным каналом для несконденсированных газов группы кристаллизатора в узле очистки и его выпускной канал соединен с впускным каналом водородного компрессора.
В настоящем изобретении, гидроочищенная суспензия течет через группу кристаллизатора, несконденсированные газы, выделенные из нее, охлаждаются и их давление снижают, а затем давление повышают и газы перерабатываются для дальнейшего использования, таким образом, по сравнению с традиционной технологией, несконденсированный водород не будет выпускаться из башни для выщелачивания и исчезает необходимость добавления азота в целях безопасности, таким образом, решается проблема расхода водорода и азота; помимо этого, первоначальный производственный процесс не претерпел значительных изменений, затраты на него практически не изменились и он является простым и легким в применении, что более важно, снижается расход энергии (метанола, азота и паров), общий расход энергии на каждую тонну готовых продуктов ОТК будет снижен на 6,6 кг обычной нефти; таким образом, можно сэкономить десять миллионов юаней в год, что является значительной экономической выгодой.
Описание графических материалов
Фиг.1 является схемой производственного процесса согласно настоящему изобретению.
Конкретный вариант осуществления изобретения
Как изображено на Фиг.1, настоящее изобретение предоставляет установку для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты, указанная установка содержит: водородный компрессор и оборудование для снижения температуры и давления; впускной канал указанного оборудования для снижения температуры и давления соединен с выпускным каналом для несконденсированных газов группы кристаллизатора в узле очистки и его выпускной канал соединен с впускным каналом водородного компрессора.
Оборудование для снижения температуры и давления также может содержать группу нагревателя, первый ограничитель потока, второй теплообменник, второй ограничитель потока и третий теплообменник, при этом выпускной канал для тепловыделяющей среды указанной группы нагревателя соединен с впускным каналом первого ограничителя потока, и выпускной канал первого ограничителя потока соединен с впускным каналом тепловыделяющей среды второго теплообменника; выпускной канал для тепловыделяющей среды второго теплообменника соединен с впускным каналом второго ограничителя потока, и выпускной канал второго ограничителя потока соединен с впускным каналом тепловыделяющей среды третьего теплообменника; впускной канал тепловыделяющей среды указанной группы нагревателя служит впускным каналом (впускными каналами) указанного оборудования для снижения температуры и давления; и выпускной канал для тепловыделяющей среды третьего теплообменника служит выпускным каналом (выпускными каналами) указанного оборудования для снижения температуры и давления. После неоднократного понижения температуры и давления, несконденсированные газы достигают впускного канала водородного компрессора, при этом их температура составляет 40°C, давление составляет 10 бар, и чистота водорода превышает 99% по объему.
Обычно, ограничительное отверстие (OO) может использоваться в качестве указанного ограничителя потока, способного в определенной мере контролировать количество выпускаемых газов, таким образом, снижая давление.
Группа нагревателя может быть группой нагревателя суспензии НТК указанного узла очистки, тепловыделяющая среда группы нагревателя является парами и несконденсированными газами, выпущенными из указанной группы кристаллизатора, и его теплопоглощающая среда является суспензией; второй теплообменник может быть нагревателем с обессоленной водой указанного узла очистки, тепловыделяющая среда нагревателя с обессоленной водой является парами и несконденсированными газами, выпущенными из указанного первого ограничителя потока, и его теплопоглощающая среда является обессоленной водой, таким образом, температура указанной обессоленной воды будет повышаться, что удобно для последующей промывки отфильтрованного осадка; третий теплообменник может быть теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки, тепловыделяющая среда теплообменника с охлаждающей водой является парами и несконденсированными газами, выпущенными из указанного второго ограничителя потока, и его теплопоглощающая среда является охлаждающей водой.
Оборудование для производства водорода также расположено между теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки и водородным компрессором, и впускной канал и выпускной канал оборудования для производства водорода соответственно соединены с выпускным каналом для тепловыделяющей среды указанного теплообменника с охлаждающей водой узла очистки и впускным каналом указанного водородного компрессора. Если содержание вредных газов, обнаруженных в несконденсированных газах перед повышением давления, превышает стандартное значение, они могут быть направлены, серийно или частично, сначала в оборудование для производства водорода, а затем в водородный компрессор, для повышения давления и переработки; но если содержание вредных газов, обнаруженных в несконденсированных газах перед повышением давления, не превышает стандартное значение, они могут быть направлены непосредственно в водородный компрессор для повышения давления и переработки.
Группа нагревателя также может содержать выпускной канал для конденсата тепловыделяющей среды, который соединен с впускным каналом резервуара для конденсата; газовыпускной канал указанного резервуара для конденсата соединен с газовпускным каналом указанного первого ограничителя потока с помощью трубы.
Выпускной канал для суспензии указанной группы кристаллизатора обычно соединен с впускным каналом для суспензии фильтрующего промывателя; выпускной канал для отфильтрованного осадка указанного фильтрующего промывателя соединен с впускным каналом для материала осушителя; промывающий впускной канал указанного фильтра соединен с выпускным каналом для обессоленной воды нагревателя с обессоленной водой указанного узла очистки; впускной канал для теплопоглощающей среды нагревателя с обессоленной водой указанного узла очистки соединен с выпускным каналом для теплопоглощающей среды пародистиллятного теплообменника с помощью труб(ы); указанный пародистиллятный теплообменник также может повышать температуру указанной обессоленной воды, облегчая ее дальнейший нагрев до 125°C в нагревателе с обессоленной водой, для того, чтобы гарантировать эффект промывки отфильтрованного осадка обессоленной водой. Промывающий выпускной канал указанного фильтра соединен с впускным каналом коллектора исходной жидкости, и выпускной канал коллектора исходной жидкости соединен с узлом окисления; фильтр используется для отделения твердых частиц суспензии, выпущенной из группы кристаллизатора, от жидких частиц, где твердые частицы являются отфильтрованным осадком, который промывается обессоленной водой и затем поступает в осушитель для образования продукта ОТК. Чистый раствор, восстановленный из исходной жидкости, направляется на выщелачивание, и концентрированный раствор перемещается в узел окисления для повторного использования; газы, полученные при сушке, направляются на выщелачивание и затем выпускаются в атмосферу, и продукт выщелачивания перерабатывается для повторного использования.
Установка для переработки водорода также может содержать башню для выщелачивания, при этом впускные каналы соответственно соединены с выпускным каналом для жидкости указанного резервуара для конденсата и выпускным каналом для жидкости нагревателя с обессоленной водой указанного узла очистки. Жидкости, выпущенные из указанного резервуара для конденсата и нагревателя с обессоленной водой, попадают в башню для выщелачивания для переработки. Жидкости, выпущенные из указанной башни для выщелачивания, также могут попадать в узел смешивания суспензии для переработки.
Способ переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты включает: охлаждение и декомпрессию несконденсированных газов, выделяемых в ходе кристаллизации для удаления из них водяного пара; в результате этого образуется водород с чистотой, необходимой для переработки.
Группа кристаллизатора указанного узла очистки отделяет газы и суспензию, полученные при реакции очистки и соответственно выпускает их; выпущенные газы содержат пары и несконденсированные газы, данные газы поступают в качестве тепловыделяющей среды в группу нагревателя для теплообмена с теплопоглощающей средой группы нагревателя; жидкая часть тепловыделяющей среды, выпущенная из группы нагревателя, частично попадает в резервуар для конденсата; первый ограничитель потока осуществляет снижение давления и ограничение потока газов, отделенных от резервуара для конденсата и газовой части тепловыделяющей среды, выпущенной из группы нагревателя; газы из первого ограничителя потока используются в качестве тепловыделяющей среды и направляются во второй теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой второго теплообменника; второй ограничитель потока осуществляет снижение давления и ограничение потока газов тепловыделяющей среды, выпущенных из второго теплообменника; газы из второго ограничителя потока используются в качестве тепловыделяющей среды и направляются в третий теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой третьего теплообменника; газы тепловыделяющей среды, выпущенные из третьего теплообменника, выводятся в виде водорода с чистотой, необходимой для переработки.
Несконденсированные газы, выпущенные из первого ограничительного отверстия, имеют высокую температуру и содержат много паров; когда нагреватель с обессоленной водой осуществляет теплообмен, указанные пары, смешанные с несконденсированными газами, конденсируются и затем выпускаются в башню для выщелачивания через выпускной канал для конденсата указанного нагревателя с обессоленной водой, а затем - в атмосферу или на переработку.
Суспензия, выпущенная из группы кристаллизатора, фильтруется с помощью фильтра, затем отфильтрованный осадок промывается обессоленной водой и высушивается осушителем, в результате получается продукт ОТК; для обеспечения промывки отфильтрованного осадка обессоленной водой, температура достигает примерно 125°C; после того, как отфильтрованная остаточная жидкость утилизируется устройством для утилизации исходной жидкости, концентрированная жидкость течет в узел окисления.
1. Способ переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты, который содержит: охлаждение и декомпрессию несконденсированных газов, выделяемых в ходе кристаллизации и мгновенного испарения, для удаления из них водяного пара с последующим образованием водорода; переработку водорода; при этом несконденсированные газы охлаждают и декомпрессируют, используя этапы, на которых:
(1) подают пар и несконденсированные газы, выпущенные из группы кристаллизатора, в качестве тепловыделяющей среды в группу нагревателя для теплообмена с теплопоглощающей средой указанной группы нагревателя;
(2) передают жидкую часть тепловыделяющей среды, выпущенную из группы нагревателя, в резервуар для конденсата, и после снижают давление и ограничивают поток газов, отделенных в указанном резервуаре для конденсата, и газовой части тепловыделяющей среды, выпущенной из группы нагревателя, через первый ограничитель потока;
(3) передают газ, полученный в первом ограничителе потока путем снижения давления и ограничения потока, в качестве тепловыделяющей среды во второй теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой второго теплообменника;
(4) тепловыделяющую газовую среду из второго теплообменника подвергают снижению давления и ограничению потока во втором ограничителе потока;
(5) передают газ, выпущенный из второго ограничителя потока, после снижения давления и ограничения потока в качестве тепловыделяющей среды в третий теплообменник для теплообмена с теплопоглощающей средой;
причем группа нагревателя является группой нагревателя суспензии НТК указанного узла очистки, и его теплопоглощающая среда является суспензией НТК; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанной группе нагревателя составляет 39,0-39,9 бар, а температура составляет 242-244°C; второй теплообменник является нагревателем с обессоленной водой указанного узла очистки, и теплопоглощающая среда является обессоленной водой; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанном втором теплообменнике составляет 17,0-17,9 бар, а температура составляет 169-171°C; третий теплообменник является теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки, и его теплопоглощающая среда является охлаждающей водой; давление газовой части тепловыделяющей среды в указанном третьем теплообменнике составляет 10,0-10,9 бар, а температура составляет 39-41°C.
2. Способ переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты по п.1, отличающийся тем, что чистота водорода для переработки не ниже 99% по объему.
3. Способ переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты по пп.1 или 2, отличающийся тем, что очистка должна выполняться в том случае, когда содержание вредного газа превышает стандартное значение; очистку проводят в режиме серийной обработки или таким способом, что часть водорода очищают и затем смешивают с неочищенным водородом.
4. Установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты, которая содержит: водородный компрессор и оборудование для снижения температуры и давления; впускной канал указанного оборудования для снижения температуры и давления соединен с выпускным каналом для несконденсированных газов группы кристаллизатора в узле очистки и его выпускной канал соединен с впускным каналом водородного компрессора; оборудование для снижения температуры и давления содержит группу нагревателя, первый ограничитель потока, второй теплообменник, второй ограничитель потока и третий теплообменник, отличающаяся тем, что выпускной канал для тепловыделяющей среды указанной группы нагревателя соединен с впускным каналом первого ограничителя потока, и выпускной канал первого ограничителя потока соединен с впускным каналом тепловыделяющей среды второго теплообменника; выпускной канал для тепловыделяющей среды второго теплообменника соединен с впускным каналом второго ограничителя потока, и выпускной канал второго ограничителя потока соединен с впускным каналом тепловыделяющей среды третьего теплообменника; впускной канал тепловыделяющей среды указанной группы нагревателя служит впускным каналом указанного оборудования для снижения температуры и давления; и выпускной канал для тепловыделяющей среды третьего теплообменника служит выпускным каналом указанного оборудования для снижения температуры и давления, где указанная установка предназначена для осуществления способа по п.1.
5. Установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты по п.4, отличающаяся тем, что группа нагревателя является группой нагревателя суспензии НТК указанного узла очистки, второй теплообменник является нагревателем с обессоленной водой указанного узла очистки, третий теплообменник является теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки; оборудование для производства водорода также расположено между теплообменником с охлаждающей водой указанного узла очистки и водородным компрессором, и впускной канал и выпускной канал оборудования для производства водорода соответственно соединены с выпускным каналом для тепловыделяющей среды указанного теплообменника с охлаждающей водой узла очистки и впускным каналом указанного водородного компрессора.
6. Установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты по п.5, отличающаяся тем, что группа нагревателя также содержит выпускной канал для конденсата тепловыделяющей среды, данный выпускной канал для конденсата тепловыделяющей среды соединен с впускным каналом резервуара для конденсата; газовыпускной канал указанного резервуара для конденсата соединен с газовпускным каналом указанного первого ограничителя потока с помощью трубы.
7. Установка для переработки водорода в узле очистки устройства для очистки терефталевой кислоты по пп.4, 5 или 6, отличающаяся тем, что выпускной канал для суспензии указанной группы кристаллизатора соединен с впускным каналом для суспензии фильтрующего промывателя; выпускной канал для отфильтрованного осадка указанного фильтрующего промывателя соединен с впускным каналом для материала осушителя; промывающий впускной канал указанного фильтра соединен с выпускным каналом для обессоленной воды нагревателя с обессоленной водой указанного узла очистки; впускной канал для теплопоглощающей среды нагревателя с обессоленной водой указанного узла очистки соединен с выпускным каналом для теплопоглощающей среды пародистиллятного теплообменника с помощью труб(ы); промывающий выпускной канал указанного фильтра соединен с впускным каналом коллектора исходной жидкости, и выпускной канал коллектора исходной жидкости соединен с узлом окисления.
