提高薄膜蒸發(fā)器AA收率

提高薄膜蒸發(fā)器丙烯酸回收效率潘有江楊召啟劉志剛常艷博吳建民(中國石油蘭州石化公司甘肅蘭州730060)摘要：丙烯酸裝置精制單元薄膜蒸發(fā)器的主要作用是回收丙烯酸二聚物中含有的部分丙烯酸，以降低生產(chǎn)過程中的丙烯酸消耗，本文結(jié)合分析數(shù)據(jù)討論影響薄膜蒸發(fā)器回收效率的因素，從而得出提高丙烯酸回收率的措施，進(jìn)而采取相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，最終帶來可觀的效益。關(guān)鍵詞：薄膜蒸發(fā)器丙烯酸回收率引言丙烯酸是有機(jī)化工中極其重要的原料和中間體，其聚合物具有優(yōu)良的耐紫外光、耐水、耐熱等特性，因此在膠粘劑、涂料、塑料、紡織、造紙、皮革化工、彈性體、印刷、合成纖維、建筑材料、高吸水性樹脂、絮凝劑、助劑工業(yè)、洗滌劑工業(yè)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[1]某丙烯酸裝置采用丙烯氣相兩步氧化法生產(chǎn)丙烯酸，通過氧化單元得到約60%的丙烯酸水溶液，再通過精制單元輕組分分餾工序、丙烯酸提純工序和二聚物分解工序精制得到丙烯酸產(chǎn)品，其中二聚物分解工序是通過薄膜蒸發(fā)器完成。目前控制薄膜蒸發(fā)器的溫度和壓力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，而出口丙烯酸含量在38%?50%之間，造成大量丙烯酸的浪費(fèi)，增加了丙烯酸的物耗。本文通過分析影響因素，從而優(yōu)化工藝操作，提高丙烯酸回收效率，滿足裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)轉(zhuǎn)，創(chuàng)造更好的效益。1工藝流程某丙烯酸裝置精制單元采用三塔精制工藝，流程短，耗能低。輕組分分餾塔T-2110塔的作用是通過共沸蒸餾的方法把水和醋酸從丙烯酸中分離出去，所用的共沸劑是甲苯(TOL)。醋酸塔T-2120為提餾塔，其作用是將共沸劑徹底脫除，盡量脫醋酸。T-2130為丙烯酸提純塔，其主要作用是脫除粗丙烯酸中的重組分，塔頂?shù)玫椒袭a(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的產(chǎn)品，塔釜物料經(jīng)過薄膜蒸發(fā)器再次回收二聚物中少量的丙烯酸，從而提高產(chǎn)品的回收率，其工藝流程見圖1.

醋酸塔T-2120輕組分分餾塔T-2110提純塔T-2130薄膜蒸發(fā)器E-2234圖1丙烯酸精制單元工藝流程2薄膜蒸發(fā)器的工作原理醋酸塔T-2120輕組分分餾塔T-2110提純塔T-2130薄膜蒸發(fā)器E-2234圖1丙烯酸精制單元工藝流程2薄膜蒸發(fā)器的工作原理圖2薄膜蒸發(fā)器簡圖X上精機(jī)械密封分離筒撲誅器分布器6轉(zhuǎn)子7.到板B.夾會(huì)9常體底村頭LL下端密封T-2130塔塔釜物料由蒸發(fā)器上部進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)腔，通過轉(zhuǎn)子帶動(dòng)薄壁刮板旋轉(zhuǎn)，利用重力物料自上而下均勻分布于內(nèi)筒壁，形成薄膜，夾套內(nèi)分上下兩部分通入蒸汽，物料在蒸發(fā)器內(nèi)呈膜式蒸發(fā)。由于沸點(diǎn)的不同，輕組分轉(zhuǎn)化為蒸汽從頂部蒸出返回到T-2130塔，最后含有少量丙烯酸的二聚物溶液從蒸發(fā)器下部排出。為了防止聚合、進(jìn)一步提高回收效率，E-2234增加了頂部和底部的循環(huán)（圖2為薄膜蒸發(fā)器簡圖）⑵3影響因素分析3.1溫度溫度會(huì)直接影響蒸發(fā)器內(nèi)組分的飽和蒸汽壓。一般來說隨溫度升高，液體的飽和蒸汽壓增大。如果溫度過低，可能造成過量的輕組分（丙烯酸）落入底部，使出口丙烯酸含量較高；如果溫度過高，重組分被部分汽化造成頂部二聚物含量過高，同時(shí)也容易引發(fā)丙烯酸的聚合，造成管線堵塞，影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行。因此，適量提升薄膜蒸發(fā)器的溫度，可以降低出口丙烯酸含量。3.2進(jìn)料量進(jìn)料量不夠，會(huì)造成薄膜蒸發(fā)器轉(zhuǎn)鼓干磨從而造成對(duì)設(shè)備的損害，影響設(shè)備的使用壽命。但進(jìn)料量過多，超出設(shè)備本身所承受的負(fù)荷勢(shì)必會(huì)造成物料的損耗，很可能適得其反。通過實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)得出，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整進(jìn)料量可以降低出口丙烯酸含量。3.3循環(huán)量強(qiáng)制循環(huán)可以對(duì)蒸發(fā)器內(nèi)物料起到攪動(dòng)作用，以避免物料長時(shí)間靜止；同時(shí)可以增強(qiáng)換熱，避免物料局部溫度過高發(fā)生聚合。循環(huán)分頂部和底部循環(huán)兩部分，加大循環(huán)量可以起到一定作用。4工藝參數(shù)優(yōu)化4.1溫度在薄膜蒸發(fā)器E-2234穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，通過緩慢提升通入E-2234的蒸汽量進(jìn)而提高E-2234溫度，觀察E-2234溫度與采出液中丙烯酸含量之間的關(guān)系見圖3,可得出E-2234適宜的操作溫度范圍。

80828486889092949698100102104106108110E-2234底部溫度TIC-2037(°C)圖3溫度與出口丙烯酸含量的關(guān)系我們可以很直觀的看出隨著溫度的升高，底部采出液中丙烯酸含量在逐漸減小。當(dāng)溫度大于95C時(shí)，出口丙烯酸含量降低，當(dāng)溫度大于99C,AA含量沒有明顯變化，但管線堵塞現(xiàn)象加重，裝置穩(wěn)定運(yùn)行存在困難，由此得出最佳溫度為96?99C。4.2進(jìn)料量在薄膜蒸發(fā)器E-2234穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，穩(wěn)定控制溫度，通過緩慢提升進(jìn)料量，觀察丙烯酸含量變化趨勢(shì)見圖4。11.21.41.61.822.22.42.62.83E-2234進(jìn)料量FIC-2019(t/h)可以看出隨著進(jìn)料量的不斷提高，底部采出液丙烯酸含量在逐漸減小。當(dāng)進(jìn)料量提升至1.8t/h時(shí)，AA含量降至40%以下。當(dāng)提升至2.4t/h以上時(shí)，丙烯酸含量不但不再降低反而逐漸增多，由此得出最佳進(jìn)料量為1.8?2.4t/h。4.3循環(huán)量在薄膜蒸發(fā)器E-2234穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，穩(wěn)定進(jìn)料量為1.8t/h，控制溫度為98°C，分別改變頂部和底部循環(huán)量，得出出口丙烯酸含量變化趨勢(shì)見圖5和圖6。0.50.70.91.11.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1E-2234頂部循環(huán)量FI-2023(t/h)2.52.72.93.13.33.53.73.9E-2234底部循環(huán)量FI-2026(t/h)結(jié)合圖5和圖6可以看出：頂部最佳循環(huán)量為1.4?1.6t/h，底部最佳循環(huán)量為3.3?3.6t/h。5工藝優(yōu)化后效果綜合影響因素分析，將工藝參數(shù)控制優(yōu)化見表2：表2工藝參數(shù)優(yōu)化對(duì)比優(yōu)化前優(yōu)化后底部溫度（C）80?9596?99進(jìn)料量（t/h）1.2?1.81.8?2.4頂部循環(huán)量（t/h）0.5?1.21.4?1.6底部循環(huán)量（t/h）1.0?3.03.3?3.6通過統(tǒng)計(jì)對(duì)比優(yōu)化前后出口丙烯酸含量變化數(shù)據(jù)（見圖7、圖8）得出，優(yōu)化調(diào)整后薄膜蒸發(fā)器出口丙烯酸含量明顯下降至36%以下，大大提高了丙烯酸回收效率，從而降低了丙烯酸物耗。圖7調(diào)整前出口丙烯酸含量圖8調(diào)整后出口丙烯酸含量6結(jié)論通過不斷摸