CN105001072B - 丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法，特点是包括丙烯汽化塔、第一氧化反应器、第二氧化反应器和三合一塔，丙烯汽化塔的顶部设置有混合过热器，混合过热器的顶部出口、氧化反应器的顶部进口、第二氧化反应器的底部出口与三合一塔的下端进口依次串联连接，第二氧化反应器与三合一塔之间设置有产物蒸汽发生器，三合一塔内设置有上部洗涤水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反应物冷却段，本系统和方法的优点是最终获得的丙烯酸溶液浓度高、杂质含量低，安全、环保、节能且能有效保护氧化催化剂。

Description

丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法。

背景技术

利用丙烯氧化生产丙烯酸已经是成熟的工艺。丙烯酸生产通常是由丙烯经两步氧化反应制得。丙烯氧化吸收是进行后续丙烯酸提纯的基础。氧化吸收的效果、能耗高低决定了技术是否先进。在氧化吸收过程中，常规的方法是原料液体丙烯经釜式汽化器汽化然后再经管壳式过热器过热，然后与水蒸气、空气混合后依次进入第一、第二氧化反应器，经两级氧化反应生成丙烯酸后的气体送入急冷塔，急冷塔塔顶送入急冷水，塔底得到丙烯酸水溶液。塔顶的吸收废气送焚烧处理后放空。常规工艺存在以下问题：

1、原料液体丙烯进料直接经釜式汽化器汽化，丙烯在储存过程中产生的聚合物没有去除，会被汽化带入反应器，聚合物附着在催化剂表面，影响氧化反应的收率，并降低催化剂的寿命。

2、丙烯汽化、过热、混合需要通过依次连接的多台设备，由于丙烯的易燃易爆性，通过的设备台数越多，连接点越多，泄漏风险就越大，危险性也越高。

3、氧化产物送入吸收塔进行吸收时，塔顶采用脱盐水作为冷却吸收介质，因此消耗大量的脱盐水，而且导致后续丙烯酸精制过程中会排出大量含有机物的污水，污染环境。

4、塔顶排出的废气温度低，送入焚烧时热值低，导致焚烧成本高。

5、没有适用于丙烯酸吸收的塔内件，常规塔内件导致吸收效果差，而且容易出现塔盘液泛问题，因此急需开发适合丙烯酸吸收的高效塔内件。

6、为了减少能耗，将氧化吸收塔塔顶的气体返回氧化反应，这样可减少系统的蒸汽消耗。但是由于氧化吸收塔顶尾气中含有多种有机杂质，直接返回反应器会降低氧化催化剂的寿命，导致生产成本上升。

以上问题的有效解决，都将大幅提高丙烯氧化生产丙烯酸的技术水平，对降低生产成本、提高系统安全、降低能耗、减少环境污染均有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全、环保、节能且能有效保护催化剂、丙烯酸溶液浓度高杂质含量低的丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统，包括丙烯汽化塔、第一氧化反应器、第二氧化反应器和三合一塔，所述的丙烯汽化塔的顶部设置有混合过热器，所述的混合过热器的顶部出口与所述的第一氧化反应器的顶部进口连接，所述的第一氧化反应器的底部出口与所述的第二氧化反应器的顶部进口连接，所述的第二氧化反应器的底部出口与所述的三合一塔的下端进口连接，所述的混合过热器与所述的第一氧化反应器的连接管路上设置有第一进料混合器，所述的第一氧化反应器与所述的第二氧化反应器的连接管路上设置有第二进料混合器，所述的第二氧化反应器与所述的三合一塔的连接管路上设置有反应产物蒸汽发生器，所述的三合一塔内设置有上部洗涤水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反应物急冷段，所述的三合一塔的上端设置有洗涤水进口，所述的三合一塔的顶部设置有与所述的第一进料混合器连接的尾气排放口，所述的尾气排放口与所述的第一进料混合器连接的管路上设置有尾气焚烧器，所述的三合一塔的底部设置有丙烯酸水溶液出口。

所述的丙烯汽化塔为内部安装有筛板的提馏塔。采用筛板结构可有效防止丙烯聚合堵塞内件，并有效去除丙烯在储存过程中产生的聚合物。

所述的混合过热器为管壳式换热器，所述的管壳式换热器的下端设置有管板。可使来自下部丙烯汽化塔的气体和水蒸气均匀分布并混合均匀。

所述的第一进料混合器上设置有丙烯水蒸气混合进料口、焚烧尾气进口以及空气进口，所述的丙烯水蒸气混合进料口、空气进口和焚烧尾气进口处均设有流量计，所述的第一进料混合器的空气进口与所述的第二进料混合器的空气进口分别连接空气压缩机，所述的尾气焚烧器与所述的第一进料混合器连接的管路上设置有尾气压缩机。

所述的第一氧化反应器为列管式固定床反应器，所述的第一氧化反应器内设置有上段反应区和下段冷却区。上段反应区主要发生丙烯氧化生成丙烯醛的反应，下段冷却区主要发生氧化产物的冷却，以防止过度反应，减少副反应的发生。

所述的第二氧化反应器为列管式固定床反应器，所述的第一反应混合器和所述的第二反应混合器均为SV型静态混合器。此型式静态混合器可有效混合反应进料。

所述的三合一塔的上部连接有洗涤水加入管线，所述的三合一塔的中部连接有冷却器，所述的三合一塔与所述的冷却器之间的连接管路上连接有阻聚剂加入管线。中间吸收段设有冷却器，保证丙烯酸的吸收效果，同时加入阻聚剂减少物料聚合。

所述的上部洗涤水汽提段和所述的中部丙烯酸吸收段均采用高效散堆填料或规整填料，所述的下部反应物冷却段内设置有若干层立体拉膜破泡塔板，每层所述的立体拉膜破泡塔板包括若干个水平分布的呈下大上小锥台形的气液传质区，所述的气液传质区的底部设置有开口呈喇叭扩口型的气体上升孔，所述的气液传质区的顶部设置有帽罩，所述的气液传质区的侧部由上到下依次设置有若干个呈喇叭扩口型的环形导流板，上下相邻的所述的环形导流板之间的连接板上沿圆周方向设置有若干个气液导流孔，位于最下端的所述的环形导流板与所述的气体上升孔之间设置有液体流入环隙。来自下层立体拉膜破泡塔板的气体进入气体上升孔内，将从液体流入环隙流入的液体提升拉膜后一起进入气液传质区内，气液两相在气液传质区内完成气液传质，完成气液传质后的气液混合物受顶部帽罩的导流作用经气液传质区侧部设置的气液导流孔流出。在气液混合物流过气液导流孔的过程中，受环形导流板的斜八字方向的影响，由于惯性的作用，液体会被捕集回到塔板上，气体则从气液导流孔流出后上升进入上层立体拉膜破泡塔板，从而实现气液分离。这种气液传质内件对易起泡体系有良好的消泡功能，气液传质区为下大上小的锥台形，这种结构可以对内部的流体起到加速作用，从而提高气液传质效果。立体拉模破泡塔板传质效率高，处理量大，并且具有显著的消泡功能，不需再加入消泡剂。

一种利用上述丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，具体包括以下步骤：

1）将液体丙烯送入丙烯汽化塔汽化为丙烯气体后，将丙烯气体与1.6-2.0MPAG蒸汽混合后送入混合过热器中，将丙烯蒸汽与水蒸气混合并过热到50-70℃；其中水蒸汽与丙烯的摩尔比为（1.5-1.8）：1；所述的丙烯汽化塔塔底采用10℃水作为加热介质；10℃水用于回收丙烯汽化的冷量；

2）将新鲜空气经空气压缩机压缩后，与来自三合一塔顶的经催化焚烧后的部分经尾气压缩机提压后的尾气，及来自混合过热器的丙烯与水蒸汽一同送入第一进料混合器混合后，最后送入第一氧化反应器的上段反应区，控制上段反应区的温度为300-340℃， 压力为40-60Kpag，丙烯与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯醛和少量丙烯酸，生成的丙烯醛和少量丙烯酸进入下段冷却区冷却至260℃后，再送入第二进料混合器，第一氧化反应器入口氧气与丙烯的摩尔比为（1.6-1.8）：1，送入第一进料混合器的尾气为焚烧尾气总量的25-40 wt%；第一氧化反应器内丙烯的转化率为99wt%以上，且氧化产物丙烯酸含量低于1%wt；

3）将第一氧化反应器的产物与来自空气压缩机的空气在第二进料混合器内混合后送入第二氧化反应器，控制反应温度为250-260℃，压力为40-60Kpag，丙烯醛与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯酸；含丙烯酸的反应产物经反应产物蒸汽发生器温度降至160-170℃后送入三合一塔；第二氧化反应器入口丙烯醛与氧气的摩尔比为（0.75-0.85）：1；第二氧化反应器的丙烯醛转化率为99.9wt%以上，这样可以有效控制丙烯醛在三合一塔的聚合和结垢；

4）将洗涤水从三合一塔塔顶送入依次向下经过上部洗涤水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反应物冷却段，将含丙烯酸的氧化反应产物从三合一塔塔底送入依次向上经过下部反应物冷却段、中部丙烯酸吸收段区和上部洗涤水汽提段，含丙烯酸的反应产物被洗涤水吸收、急冷，三合一塔塔底得到质量浓度为55-65%的丙烯酸水溶液。

所述的第一氧化反应器中催化剂为含钼、钒元素的复合催化剂，所述的第二氧化反应器中催化剂为含钼、钒元素的复合催化剂，所述的第一氧化反应器和所述的第二氧化反应器均为列管式固定床反应器，所述的第一氧化反应器和所述的第二氧化反应器氧化反应放出的热量均由热熔盐带走，热熔盐进入熔盐冷却器来产生1.6-2.0MPaG蒸汽。

所述的洗涤水采用丙烯酸水溶液脱轻塔塔顶排放的含醋酸及轻组分的含酸废水，所述的含酸废水经汽提后大部分轻组分和醋酸被汽提到尾气排放口。

所述的三合一塔塔顶排出的尾气经催化焚烧除去有机物后，一部分经循环气压缩机提压送入第一进料混合器，其余气体排大气。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统及方法，将液体丙烯汽化过热，然后与空气、水混合后经装有催化剂的固定床反应器发生氧化反应生成丙烯酸，并经有效急冷、吸收，最终获得高丙烯酸浓度、低杂质含量的丙烯酸水溶液，优点如下：

1、采用丙烯汽化塔集成混合过热器对丙烯进行汽化精制和与水蒸气混合过热：相对于液体丙烯用釜式蒸发器然后再经过热器，然后再用静态混合器将水蒸汽和过热丙烯混合相比，采用汽化塔可以对丙烯汽化的同时进行精制，除去在液体丙烯储存和输送过程中产生的聚合物和其他重组分。混合过热器不仅使混合气体过热，而且混合过热器的孔板式管板起到分布均匀和混合作用。混合过热器集成在丙烯蒸发塔顶部将汽化后的丙烯与蒸汽混合并过热，混合过热器集成在塔顶，可以减少过程中的热损失，减少连接管道，减少设备占地面积（常规丙烯汽化采用BKU形式的釜式蒸发器，占地面积大），降低成本。同时减少了设备数量，减少连接点，减少泄漏点，提高了系统的安全。

2、丙烯进料、水蒸气进料、新鲜空气进料、循环气进料均设有流量计，流量测量数据送DCS控制系统，通过DCS的计算功能控制系统中物料组成在爆炸限以外，提高了安全性。

3、第一氧化反应器内丙烯的转化率为99wt%以上，且氧化产物丙烯酸含量低于1%wt。转化率如果不达标，会造成第二氧化反应器飞温，破坏第二氧化反应器中的催化剂和设备。第一氧化反应器为列管式固定床反应器，且反应器分为上段反应区和下段冷却区，从而避免丙烯醛的过度氧化，提高目标产物的收率。

4、第二氧化反应器的丙烯醛转化率控制99.9wt%以上，可以有效控制丙烯醛在三合一塔的聚合和结垢。如果转化率过低，会造成丙烯醛在三合一塔的聚合，堵塞塔内件。而且会降低目标产物丙烯酸的产率。第二氧化反应器反应产物经产物蒸汽发生器产蒸汽后控制温度为160-170℃，不仅可有效回收热量，而且能有效控制丙烯酸的聚合。

5、三合一塔为同时实现洗涤水汽提净化、丙烯酸吸收、反应产物冷却组合功能的集成设备。有效降低流体输送的动力损失，减少设备占地和投资。并且三合一塔塔顶送入的洗涤水采用丙烯酸水溶液脱轻塔塔顶排放的含醋酸及轻组分的含酸废水，此污水送入三合一塔顶部，先利用排放尾气进行汽提，含酸污水中的大部分轻组分和醋酸被汽提到三合一塔顶排气中，这样减少了含酸废水中杂质的含量，有利于丙烯酸的吸收，而且减少排放污水处理的负担。同时增加了排放尾气中的有机物含量，提高了废气焚烧的热值。不仅节省了吸收用脱盐水，减少了废水排放，而且回收了有用的有机物。

6、通过控制三合一塔塔顶送入的洗涤水量、中间冷却器的回水温度，最终控制三合一塔塔顶排出的气体温度为60-65℃。对应塔底的水溶液浓度为55-65%wt。塔顶温度高，有效降低了塔底水溶液中醋酸的含量，降低后续精制丙烯酸过程中除醋酸的难度。同时，塔顶气体温度高，经催化焚烧可回收热量更多。塔底水溶液浓度高，可减少后续脱水的能量和动力消耗。

7、三合一塔塔顶排出的气体经催化焚烧除去有机物后，一部分经压缩机提压送入第一进料混合器反应器，其余气体排大气。吸收后尾气经催化焚烧后的25-40%wt循环利用。充分利用循环气中的水蒸气等有用有机物。同时由于焚烧后尾气温度高（约100℃）、水含量高，可以减少用于控制反应系统水含量用蒸汽的用量。三合一塔塔顶排出的气体先进行催化焚烧除去有害杂质后返回反应器，可以有效保护氧化催化剂，减少催化剂中毒，提高催化剂寿命。更重要的是可以有效降低丙酮、丙酸等副产物的生成，以提高丙烯醛和丙烯酸的收率。

8、三合一塔下部急冷段塔内件采用立体拉膜破泡塔板。塔板传质效率高，处理量大，并且具有显著的消泡功能，不需再加入消泡剂。汽提段和吸收段采用高效散堆填料或规整填料，可提高汽提和吸收效果。三合一塔中间设有冷却器，保证丙烯酸的吸收效果。吸收段加入阻聚剂，减少物料聚合。

附图说明

图1为本发明丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统的结构示意图；

图2为立体拉膜破泡塔板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例一

一种丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统，如图1所示，包括丙烯汽化塔1、第一氧化反应器2、第二氧化反应器3和三合一塔4，丙烯汽化塔1的顶部设置有混合过热器5，混合过热器5的顶部出口与第一氧化反应器2的顶部进口连接，第一氧化反应器2的底部出口与第二氧化反应器3的顶部进口连接，第二氧化反应器3的底部出口与三合一塔4的下端进口连接，混合过热器5与第一氧化反应器2的连接管路上设置有第一进料混合器6，第一氧化反应器2与第二氧化反应器3的连接管路上设置有第二进料混合器7，第二氧化反应器3与三合一塔4的连接管路上设置有产物蒸汽发生器8，三合一塔4内设置有上部洗涤水汽提段9、中部丙烯酸吸收段10和下部反应物冷却段11，三合一塔4的上端设置有洗涤水进口12，三合一塔4的顶部设置有与第一进料混合器6连接的尾气排放口13，尾气排放口13与第一进料混合器6连接的管路上设置有尾气焚烧器22，三合一塔4的底部设置有丙烯酸水溶液出口14。

在此具体实施例中，丙烯汽化塔1的结构为内部安装有筛板的提馏塔。采用塔板结构可有效防止丙烯聚合堵塞内件，并有效去除丙烯在储存过程中产生的聚合物。丙烯汽化塔1塔底采用10℃水作为加热介质，10℃水用于回收丙烯气化的冷量；混合过热器5为管壳式换热器，管壳式换热器的下端设置有管板，可使来自下部丙烯汽化塔1的气体和水蒸气均匀分布并混合均匀。

在此具体实施例中，如图1所示，第一进料混合器6上丙烯水蒸气混合进料口、尾气进口以及空气进口，丙烯水蒸气混合进料口、空气进口和尾气进口处均设有流量计，第一进料混合器6的空气进口与第二进料混合器7的空气进口分别连接空气压缩机15。尾气焚烧器22与第一进料混合器6连接的管路上设置有尾气压缩机16。

在此具体实施例中，第一氧化反应器2为列管式固定床反应器，第一氧化反应器2内设置有上段反应区17和下段冷却区18。第二氧化反应器3为列管式固定床反应器，第一反应混合器6和第二反应混合器7均为为SV型静态混合器。三合一塔4的上部连接洗涤水加入管线19，三合一塔4的中部连接有冷却器20，三合一塔4与冷却器20之间的连接管路上连接有阻聚剂加入管线21。上部洗涤水汽提段9和中部丙烯酸吸收段10采用高效散堆填料或规整填料，下部反应物冷却段11内设置有若干层立体拉膜破泡塔板23，每层立体拉膜破泡塔板23包括若干个水平分布的呈下大上小锥台形的气液传质区24，气液传质区24的底部设置有开口呈喇叭扩口型的气体上升孔25，气液传质区24的顶部设置有帽罩26，气液传质区24的侧部由上到下依次设置有若干个呈喇叭扩口型的环形导流板27，上下相邻的环形导流板27之间的连接板上沿圆周方向设置有若干气液导流孔28，位于最下端的环形导流板27与气体上升孔25之间形成液体流入环隙29。来自下层立体拉膜破泡塔板23的气体进入气体上升孔25内，将从液体流入环隙29流入的液体提升拉膜后一起进入气液传质区24内，气液两相在气液传质区24内完成气液传质后，气液混合物受顶部帽罩26的导流作用经气液传质塔24侧部设置的气液导流孔28流出。在气液混合物流过气液导流孔28的过程中，受环形导流板27的斜八字方向的影响，由于惯性的作用，液体会被捕集回到塔板上，气体则从气液导流孔28流出后上升进入上层立体拉膜破泡塔板，从而实现气液分离。

具体实施例二

一种利用上述具体实施例一丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，具体包括以下步骤：

1）将液体丙烯送入丙烯汽化塔1汽化为丙烯气体并精制后，将丙烯气体与1.6MPAG蒸汽混合后送入混合过热器5中，将丙烯蒸汽与水蒸气混合并过热到50-70℃；其中水蒸汽与丙烯的摩尔比为（1.5-1.8）：1；

2）将新鲜空气经空气压缩机15压缩后，与来自三合一塔4的经催化焚烧后的部分经尾气压缩机16提压后的尾气（返回量为总焚烧尾气量的25-40 wt%），及来自混合过热器5的丙烯与水蒸汽混合气一同送入第一进料混合器6混合后，再送入第一氧化反应器2的上段反应区，控制上段反应区17温度为300-340℃，压力为40-60Kpag，丙烯与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯醛和少量丙烯酸后，反应产物进人下段冷却区18冷却至260℃后，再送入第二进料混合器7，第一氧化反应器入口氧气与丙烯的摩尔比为（1.6-1.8）：1；

3）将来自下段冷却区18的反应产物与来自空气压缩机15的空气在第二进料混合器7内混合后送入第二氧化反应器3，控制反应温度为250-260℃，压力为40-60Kpag，丙烯醛与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯酸，含丙烯酸的反应产物经产物蒸汽发生器8降至160-170℃后送入三合一塔4；第二氧化反应器入口丙烯醛与氧气的摩尔比为（0.75-0.85）：1；

4）将洗涤水从三合一塔4塔顶送入依次向下经过上部洗涤水汽提段9、中部丙烯酸吸收段10和下部反应物冷却段11，将含丙烯酸的反应产物从三合一塔4塔底送入依次向上经过下部反应物冷却段11、中部丙烯酸吸收段10和上部洗涤水汽提段9，含丙烯酸的反应产物被洗涤水吸收、急冷，三合一塔4塔底得到质量浓度为55-65%的丙烯酸水溶液，三合一塔4塔顶得到的尾气经催化焚烧22后部分返回第一氧化反应器2循环利用，其他焚烧尾气放空。

在此具体实施例中，第一氧化反应催化剂为含钼、铋元素的复合催化剂，第二氧化反应催化剂为含钼、钒元素的复合催化剂。第一氧化反应器2和第二氧化反应器3均为列管式固定床反应器，第一氧化反应器2和第二氧化反应器3放出的热量均由热熔盐带走，用于产生蒸汽。洗涤水采用丙烯酸水溶液脱轻塔塔顶排放的含醋酸及轻组分的含酸废水，含酸废水经三合一塔4汽提后大部分轻组分和醋酸被汽提到尾气排放口；三合一塔塔顶排出的尾气经催化焚烧除去有机物后，一部分经循环气压缩机16提压送入第一进料混合器6循环利用，其余气体排大气。

具体实施例三

将丙烯含量为99%wt，低聚物和重组分含量为0.5%wt的液体丙烯送入丙烯汽化塔1进行丙烯气化精制，来自氧化反应器副产的2.0MPAG蒸汽送入丙烯汽化塔1的顶部与汽化后的丙烯混合后一起进入丙烯汽化塔1顶部的混合过热器5，通过控制加热蒸汽流量，控制混合过热器5出口物料温度为60℃。

焚烧后尾气组成为：氮气：77.4%wt，水：13.7%wt，二氧化碳：6.5%，氧气：2.4%。

控制送入第一进料混合器6的新鲜空气进料量，保证第一进料混合器6出口的混合物中丙烯：氧气：水（摩尔比）=1:1.7:1。满足组成要求的混合气送入第一氧化反应器。

第一氧化反应器2内反应段装有含钼、秘的复合催化剂。经第一氧化反应后，出口物料温度为260℃，压力50KPAG。组成为：氮气：67.4%wt，水：10.2%wt，丙烯醛：14.0%wt，丙烯酸：0.7%wt，丙烯：0.08%wt。

第二氧化反应器3内反应段装有含钼、钒的复合催化剂。经第二氧化反应后产物组成为：氮气：68.9%wt，水：8.7%wt，丙烯醛：0.1%wt，丙烯酸：14.8%wt，丙烯：0.05%wt，醋酸：0.38%wt

第二氧化反应器3出口产物经产物蒸汽发生器8降至170℃后送入三合一塔4。

三合一塔4塔顶送入的洗涤水组成为：水：96.5%wt，醋酸：2.6%wt，丙烯酸：0.7%wt，其他有机物：0.2%wt。

经三合一塔4进行洗涤水汽提、丙烯酸吸收、反应物冷却后，塔底排出的丙烯酸水溶液组成为：丙烯酸：60.2%wt，水：37.9%wt，醋酸：1.3%wt，其他：0.6%。塔顶排出的气体组成为：氮气：78.9%wt，水：12.6%wt，氧气：4.7%wt，醋酸:0.45%wt。

与常规工艺相比：

1)氧化吸收得到的丙烯酸水溶液浓度达到60.2%wt，远高于常规工艺的50%wt。

2)氧化吸收后吸收排放尾气中醋酸的含量为0.45%wt，而常规工艺中塔顶排放尾气中基本不含醋酸。

3)采用该专利技术运行的结果表明，在不对三合一塔4使用消泡剂的情况下，三合一塔运行平稳，没有出现因为消泡不彻底而导致塔液泛的问题。也由此可见立体拉膜破泡板具有良好的离体力学性能和消泡功能。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，所述的丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统包括丙烯汽化塔、第一氧化反应器、第二氧化反应器和三合一塔，所述的丙烯汽化塔的顶部设置有混合过热器，所述的混合过热器的顶部出口与所述的第一氧化反应器的顶部进口连接，所述的第一氧化反应器的底部出口与所述的第二氧化反应器的顶部进口连接，所述的第二氧化反应器的底部出口与所述的三合一塔的下端进口连接，所述的混合过热器与所述的第一氧化反应器的连接管路上设置有第一进料混合器，所述的第一氧化反应器与所述的第二氧化反应器的连接管路上设置有第二进料混合器，所述的第二氧化反应器与所述的三合一塔的连接管路上设置有反应产物蒸汽发生器，所述的三合一塔内设置有上部洗涤水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反应物急冷段，所述的三合一塔的上端设置有洗涤水进口，所述的三合一塔的顶部设置有与所述的第一进料混合器连接的尾气排放口，所述的尾气排放口与所述的第一进料混合器连接的管路上设置有尾气焚烧器，所述的三合一塔的底部设置有丙烯酸水溶液出口，其特征在于具体包括以下步骤：

1)将液体丙烯送入丙烯汽化塔汽化为丙烯气体后，将丙烯气体与1.6-2.0MPaG蒸汽混合后送入混合过热器中，将丙烯蒸汽与水蒸气混合并过热到50-70℃；其中水蒸气与丙烯的摩尔比为(1.5-1.8)：1；

2)将新鲜空气经空气压缩机压缩后，与来自三合一塔顶的经催化焚烧后的部分经尾气压缩机提压后的尾气，及来自混合过热器的丙烯与水蒸气一同送入第一进料混合器混合后，最后送入第一氧化反应器的上段反应区，控制上段反应区的温度为300-340℃，压力为40-60KPaG，丙烯与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯醛和少量丙烯酸，生成的丙烯醛和少量丙烯酸进入下段冷却区冷却至260℃后，再送入第二进料混合器，第一氧化反应器入口氧气与丙烯的摩尔比为(1.6-1.8)：1，送入第一进料混合器的尾气为焚烧尾气总量的25-40wt％；

3)将第一氧化反应器的产物与来自空气压缩机的空气在第二进料混合器内混合后送入第二氧化反应器，控制反应温度为250-260℃，压力为40-60KPaG，丙烯醛与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应生成丙烯酸；含丙烯酸的反应产物经反应产物蒸汽发生器温度降至160-170℃后送入三合一塔；第二氧化反应器入口丙烯醛与氧气的摩尔比为(0.75-0.85)：1；

4)将洗涤水从三合一塔塔顶送入依次向下经过上部洗涤水汽提段、中部丙烯酸吸收段和下部反应物冷却段，将含丙烯酸的反应产物从三合一塔塔底送入依次向上经过下部反应物冷却段、中部丙烯酸吸收段区和上部洗涤水汽提段，含丙烯酸的反应产物被洗涤水吸收、急冷，三合一塔塔底得到质量浓度为55-65％的丙烯酸水溶液。

2.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的丙烯汽化塔为内部安装有筛板的提馏塔，所述的混合过热器为管壳式换热器，所述的管壳式换热器的下端设置有管板。

3.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的第一进料混合器上设置有丙烯水蒸气混合进料口、焚烧尾气进口以及空气进口，所述的丙烯水蒸气混合进料口、空气进口和焚烧尾气进口处均设有流量计，所述的第一进料混合器的空气进口与所述的第二进料混合器的空气进口分别连接空气压缩机，所述的尾气焚烧器与所述的第一进料混合器连接的管路上设置有尾气压缩机。

4.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的第一氧化反应器为列管式固定床反应器，所述的第一氧化反应器内设置有上段反应区和下段冷却区。

5.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的第二氧化反应器为列管式固定床反应器，所述的第一进料混合器和所述的第二进料混合器均为SV型式静态混合器。

6.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的三合一塔的上部连接有洗涤水加入管线，所述的三合一塔的中部连接有冷却器，所述的三合一塔与所述的冷却器之间的连接管路上连接有阻聚剂加入管线。

7.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的上部洗涤水汽提段和所述的中部丙烯酸吸收段均采用高效散堆填料或规整填料，所述的下部反应物冷却段内设置有若干层立体拉膜破泡塔板，每层所述的立体拉膜破泡塔板包括若干个水平分布的呈下大上小锥台形的气液传质区，所述的气液传质区的底部设置有开口呈喇叭扩口型的气体上升孔，所述的气液传质区的顶部设置有帽罩，所述的气液传质区的侧部由上到下依次设置有若干个呈喇叭扩口型的环形导流板，上下相邻的所述的环形导流板之间的连接板上沿圆周方向设置有若干个气液导流孔，位于最下端的所述的环形导流板与所述的气体上升孔之间设置有液体流入环隙。

8.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的第一氧化反应器中催化剂为含钼、钒元素的复合催化剂，所述的第二氧化反应器中催化剂为含钼、钒元素的复合催化剂，所述的第一氧化反应器和所述的第二氧化反应器均为列管式固定床反应器，所述的第一氧化反应器和所述的第二氧化反应器放出的热量均由热熔盐带走，热熔盐进入熔盐冷却器来产生1.6-2.0MPaG蒸汽，所述的丙烯汽化塔塔底采用10℃水作为加热介质。

9.根据权利要求1所述的一种利用丙烯制丙烯酸的氧化吸收系统制备丙烯酸的方法，其特征在于：所述的洗涤水采用丙烯酸水溶液脱轻塔塔顶排放的含醋酸及轻组分的含酸废水，所述的含酸废水经汽提后大部分轻组分和醋酸被汽提到尾气排放口；所述的三合一塔塔顶排出的尾气经催化焚烧除去有机物后，一部分经循环气压缩机提压送入第一进料混合器，其余气体排大气。