[实用新型]煤制乙二醇生产中氮氧化物补入设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化工生产供氮设备，特别是涉及一种乙二醇生产中的供氮设备。

背景技术

四氧化二氮是一种剧毒，且有腐蚀性的无色气体，其分子量为92.011，冰点-11.23°C，沸点21.5°C，蒸汽压96kPa（20°C时），四氧化二氮一般通过a反应生产，

N2O4==2NO2（可逆）    （a）

当温度升高时，反应向生成二氧化氮的方向进行，所以实际上四氧化二氮成品都是与二氧化氮的平衡态混合物，四氧化二氮与水发生（b）反应：

N2O4+H2O==HNO2+HNO3    (b)

目前合成气制乙二醇工业化装置的草酸二甲酯的生产包括酯化反应和羰化反应两部分，其主要化学反应式如下：

2NO+2CH₃OH+1/2Q₂→2CH₃ONO+H₂O    （c）

2CH₃ONO+2CO→(COOH₃)₂+2NO        （d）

综合上述反应，草酸二甲酯总的化学反应式为：

2CH₃OH+2CO+1/2Q₂→(COOH₃)₂+H₂O        （f）

从总的反应式可以看出，草酸二甲酯的生产理论上是不需要消耗氮氧化物的，而实际的工业化生产中往往会有一定的副反应存在，比如

CH₃OH+N₂O₄→CH₃ONO+HNO₃    (e)

3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO         (h)

N₂O₄+H₂O→HNO₂+HNO₃        (g)

这些副反应的存在必然会使整个反应系统的氮氧化物有一定的损耗，为此就需要向反应系统内补入少量的氮氧化物，以维持整个乙二醇生产的正常进行。

实际生产中氮氧化物的补入设备如图1所示：包括通过输送管（3’）连通的四氧化二氮贮罐（1’）和四氧化二氮蒸发罐（2’），四氧化二氮贮罐（1’）上端连通四氧化二氮输入管（11’）、氮气输入管（12’）和第一放空管（13’），下端连通输送管（3’）前端，输送管（3’）后端连通在四氧化二氮蒸发罐（2’）上端，输送管（3’）上设置有液氮控制阀（31’）和四氧化二氮孔板流量计（32’），四氧化二氮蒸发罐（2’）上端还设置有第二放空管（21’）和连通精馏塔预热器的第二输送管（22’），四氧化二氮蒸发罐（2’）的下端安装有循环蒸汽加热管（4’）。传统的补氮工艺如下：

首先从界外通过四氧化二氮输入管（11’）接收液体四氧化二氮进入四氧化二氮贮罐（1’），这期间整个管道的输送过程中需要进行保冷，然后通过氮气输入管（12’）输送氮气给四氧化二氮贮罐（1’）充压，把液体四氧化二氮压入四氧化二氮蒸发罐（2’）。虽然在输送管（3’）上装有四氧化二氮孔板流量计（32’），但它只能控制四氧化二氮压进四氧化二氮蒸发罐（2’）的总量。接着再根据对整个反应系统循环气气体组分的取样分析，氮氧化物含量达不到生产工艺要求时进行补氮，这时只能用四氧化二氮蒸发罐（2’）的蒸汽调节阀控制蒸汽量的大小，蒸汽量越大，带来热量越多，液态四氧化二氮蒸发就越多，生成的二氧化氮也越多，同时结合四氧化二氮蒸发罐（2’）液位降低量来控制四氧化二氮汽化补入反应系统量的大小。一般情况下四氧化二氮蒸发罐（2’）液位下降10%左右就要停止向系统补氮。这样补入的氮氧化物只能维持三、四个小时的正常生产，接着还要重复进行上述补氮操作。而在补氮的实际的操作过程中，由于蒸汽压力不稳，波动比较大，控制的不好蒸汽量，当蒸汽量大，液态四氧化二氮蒸发过多，四氧化二氮蒸发罐（2’）会超压，安全阀起跳，大量的氮氧化物就通过第二放空管（21’）排入大气，对环境造成污染，同时也造成氮氧化物不必要的损耗，为此就需要人为的在现场进行蒸汽控制，这不仅增加了化工操作人员的劳动强度，同样也使氮氧化物的补入量很难做到连续稳定的进行。

实用新型内容