專利名稱：熱敏性液體汽化設備的制作方法
技術領域：
熱敏性液體汽化設備技術領域[0001]本實用新型涉及一種液體汽化設備，更具體地說，涉及一種熱敏性液體的汽化設備，油氣適用于己內酰胺工藝中作為環(huán)己酮肟汽化設備。
背景技術：
[0002]ε -己內酰胺(以下簡稱為己內酰胺)是生產(chǎn)錦綸、工業(yè)簾子線以及尼龍工程塑料三大系列產(chǎn)品的主要原料，隨著國內工程塑料需求量的不斷增加，其需求量也呈逐年增加的趨勢。環(huán)己酮肟貝克曼重排工藝生產(chǎn)己內酰胺包括液相法和氣相法兩種，液相法采用濃硫酸或發(fā)煙硫酸作為催化劑，催化環(huán)己酮肟發(fā)生貝克曼重排反應后，再用氨中和反應體系中的酸，生成己內酰胺和副產(chǎn)物硫酸銨等。液相法生產(chǎn)己內酰胺工藝最大的缺點是副產(chǎn)大量的低價值的硫酸銨，此外采用硫酸作為催化劑導致設備腐蝕和嚴重環(huán)境污染。氣相法以 MFI結構的分子篩作為酸性催化劑，在工藝過程中不需要消耗硫酸，使己內酰胺的生產(chǎn)過程變得更加綠色，因此逐漸受到廣泛關注。[0003]在環(huán)己酮肟氣相貝克曼重排生產(chǎn)己內酰胺工藝中，環(huán)己酮肟必須以氣相形式進入反應器參與反應。由于環(huán)己酮肟屬于高度熱敏性物質，在常壓下，環(huán)己酮肟的汽化溫度為 208°C。氣化過程中，未被汽化的液相環(huán)己酮肟極易出現(xiàn)縮聚等副反應而發(fā)生非催化結焦現(xiàn)象。因此環(huán)己酮肟汽化是氣相貝克曼重排生產(chǎn)己內酰胺工藝的關鍵技術之一。文獻記載的環(huán)己酮肟的汽化方法主要有以下幾種。[0004]US4268440公開了一種環(huán)己酮肟汽化方法，其中環(huán)己酮肟是在惰性氣體的環(huán)境下通過流化床與惰性顆粒如硅砂接觸進行汽化。這種方法仍然不能避免一部分環(huán)己酮肟在流化床中分解或者結焦，導致環(huán)己酮肟汽化過程中物耗較高；結焦生成物阻塞床層通道，床層壓降不斷增加，需要不斷提高惰性氣體的入口壓力來平衡流化床床層壓降的增加，因此操作控制難度較大；此外，采用流化床的汽化方法所使用的流化床設備結構復雜。[0005]US4137263公開了一種環(huán)己酮肟汽化方法，該方法采用降膜蒸發(fā)器汽化環(huán)己酮肟液體，在絕對壓力為1060托的條件下使環(huán)己酮肟汽化，汽化溫度控制在170°C以下。這種方法在環(huán)己酮肟汽化過程中，環(huán)己酮肟受熱有焦油產(chǎn)生，為了脫除焦油需要添加復雜的附屬設施，同時焦油會在降膜蒸發(fā)器的表面結碳，降低汽化效率并有堵塞蒸發(fā)器管路的危險。由于環(huán)己酮肟物料對高溫具有高度敏感性，往往需要采取較低的汽化溫度，因而需要后續(xù)的升溫過程才能達到氣相貝克曼重排反應所需的溫度。[0006]目前公開的環(huán)己酮肟汽化設備，有傳統(tǒng)的換熱器或者流化床等形式。這類設備均有局部過熱的現(xiàn)象。環(huán)己酮肟液體在受熱汽化過程中極其容易發(fā)生受熱不均導致的局部過熱而形成焦油或者結焦。因此迫切需要開發(fā)一種快速、簡便的汽化設備。實用新型內容[0007]本實用新型的目的是提供一種熱敏性液體汽化設備，應用于己內酰胺生產(chǎn)工藝中以有效防止環(huán)己酮肟在汽化過程中結焦。[0008]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備，包括汽化器殼體8、汽化器殼體8的一端帶有霧化噴槍4和高溫介質入口 1，汽化器殼體8的另一端為汽化后的氣相物料出口 7 ；所述的霧化噴槍包括槍體和霧化噴嘴5，霧化噴嘴5伸入汽化器殼體8內部，槍體另一端為液體入口 2。[0009]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備的有益效果為[0010]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備適用于環(huán)己酮肟汽化過程，在使用過程中，先將環(huán)己酮肟霧化為小液滴，然后與高溫氣體接觸迅速汽化，可以有效抑制環(huán)己酮肟受熱結焦。將本實用新型的液體汽化設備安裝在環(huán)己酮肟氣相貝克曼重排反應器中，環(huán)己酮肟汽化后直接進入催化劑床層反應，液體輸送、汽化、反應三者有機結合，操作控制簡便。


[0011]附圖為本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備結構示意圖；[0012]其中，1-高溫介質入口 ；2-液體入口 ；3-伴熱夾套；4-霧化噴槍；5-霧化噴嘴； 6-填料層；7-氣相物料出口 ；8-汽化器殼體。
具體實施方式
[0013]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備，包括汽化器殼體8、汽化器殼體8的一端帶有霧化噴槍4和高溫介質入口 1，汽化器殼體8的另一端為氣相物料出口 7 ；所述的霧化噴槍包括槍體和霧化噴嘴5，霧化噴嘴5伸入汽化器殼體8內部，槍體另一端為液體入口 2。[0014]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備中，所述的霧化噴槍槍體外部設置伴熱夾套(3)。所述的伴熱夾套可以是伴熱水夾套和/或伴熱氣夾套，所述的伴熱水夾套上有伴熱水入口和伴熱水出口，所述的伴熱氣夾套上設置伴熱氣入口和出口。優(yōu)選在霧化噴槍槍體外設置伴熱水夾套和伴熱氣夾套，所述的伴熱氣夾套設置在伴熱水夾套外部。由于環(huán)己酮肟氣相貝克曼重排工藝的反應溫度為300°C -400°C，反應壓力為0-0. 5MPa。因此液相環(huán)己酮肟汽化后的環(huán)己酮肟氣體需要升溫至300°C _400°C條件下進行反應。在霧化噴槍槍體外設置伴熱水和/或伴熱氣夾套有利于保持環(huán)己酮肟的溫度，維持環(huán)己酮肟良好的進料狀態(tài)。使得環(huán)己酮肟汽化后就達到需要的溫度和壓力，簡化工藝流程。[0015]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備中，所述的汽化器殼體內部，霧化噴嘴和氣相物料出口之間部分設置填料層6。所述的填料層可以是規(guī)整填料層或散堆填料堆積層， 優(yōu)選金屬絲網(wǎng)的填料層。填料層的使用不僅可以過濾氣體中夾帶的少量固體顆粒，同時對汽化后的氣相物料均勻分布，使氣體流場更加均勻。[0016]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備中，所述的霧化噴槍為能夠將環(huán)己酮肟液體霧化為小液滴的霧化設備，本實用新型對噴槍的結構沒有限制。所述的霧化噴槍可以是機械霧化式噴槍(壓力霧化)或雙流體霧化式噴槍。雙流式霧化噴槍即引入霧化氣流使得液體快速霧化的噴槍形式。雙流式霧化噴槍按照液體與霧化氣相互作用的不同分為外混式和內混式兩種，外混式是氣流霧化液體主要在噴口處或噴口外進行，內混式則在噴口前和局部霧化后，在經(jīng)噴口噴射繼續(xù)霧化。[0017]本實用新型提供的液體汽化設備中所采用的霧化噴槍中，優(yōu)選采用壓力式霧化噴槍，所述的壓力式霧化噴槍基本結構包含槍身、噴嘴、控制部件和其他附件等。液體如環(huán)己4酮肟由液體入口 2引入噴槍，在一定的壓力驅動下，液體沿著噴嘴高速噴出，將壓力能轉化成動能，克服液體表面張力和粘性而撕裂成細小液滴，形成霧狀流的過程。霧化過程使環(huán)己酮肟液體分散成大量細小的液滴，極大地增加了氣液相間面積，從而極大增加了汽化的熱交換面積，在與高溫氣體接觸時，瞬間汽化。上述霧化過程可以在汽化室內部，或者在高溫氣體流通的通道內進行。壓力霧化相比于氣液霧化手段，不需要霧化介質的介入，減少環(huán)己酮肟汽化過程的操作成本。[0018]本實用新型提供的熱敏性液體汽化設備中，優(yōu)選將所述的霧化噴槍通過霧化噴槍支撐套管固定安裝在汽化器殼體壁上。設置霧化噴槍支撐套管可以使霧化噴槍安裝拆卸更方便，使操作、維修更加靈活。[0019]本實用新型提供的熱敏液體汽化設備可以作為一個獨立的汽化室單元，也可以與環(huán)己酮肟氣相重排反應器集成于一體。[0020]本實用新型提供的熱敏液體汽化設備，適用于對熱較敏感的液體的霧化過程。尤其適用于環(huán)己酮肟液體的汽化過程，先經(jīng)霧化噴槍將環(huán)己酮肟液體霧化分散成大量微小的液滴，與通過高溫氣體分配器引入的高溫惰性氣體接觸實現(xiàn)汽化過程。霧化后的環(huán)己酮肟進料具有更大的表面積，極大的增加了氣液相間的傳熱面積，強化了高溫介質與環(huán)己酮肟的熱傳遞過程，以實現(xiàn)環(huán)己酮肟瞬間汽化。快速汽化過程大大縮短了環(huán)己酮肟的相變時間， 抑制了環(huán)己酮肟在汽化中的副反應(如縮合過程)，從而降低了環(huán)己酮肟汽化中的結焦。同時，由于快速汽化，可避免液滴在運動中的重新聚集而削弱霧化效果。[0021]本實用新型提供的液體汽化設備在使用過程中，涉及的汽化過程不與器壁接觸汽化，因此不會出現(xiàn)熱敏感液體例如環(huán)己酮肟在汽化過程中與熱壁接觸而容易出現(xiàn)的結焦。[0022]本實用新型提供的液體汽化設備結構簡單，便于維護維修。[0023]本實用新型提供的液體汽化設備的工作過程以附圖為例說明。伴熱惰性氣體或保溫熱水在伴熱夾套3內連續(xù)循環(huán)，維持環(huán)己酮肟良好的進料流動狀態(tài)。環(huán)己酮肟通過液體入口 2進入霧化噴槍4中，液體在一定壓力作用下環(huán)己酮肟在霧化噴嘴5處噴出形成小液滴，高溫介質由高溫介質入口 1引入汽化器殼體8，在霧化噴嘴5處與霧化后環(huán)己酮肟接觸， 瞬間汽化?；旌蠚怏w通過填料層6，在汽化器殼體8內維持較短的停留時間，快速從氣相物料出口 7引出。[0024]下面通過實施例具體說明本實用新型的效果，但本實用新型并不因此而受到任何限制。[0025]實施例[0026]實施例說明本實用新型提供的環(huán)己酮肟汽化設備的效果。[0027]如附圖1所示，霧化噴槍外設置伴熱氣夾套，伴熱氣的溫度為150°C，環(huán)己酮肟由液體入口引入液體汽化設備中，進料量為100Kg/h，進料溫度為100°C，進料壓力為0. SMPa0 霧化介質氮氣由高溫介質入口引入，流量為10妨kg/h，環(huán)己酮肟被快速霧化為小液滴后與高溫氮氣接觸汽化，汽化溫度為352°C。汽化后的環(huán)己酮肟氣體經(jīng)氣相物料出口引出液體汽化設備，進入反應器。液體汽化設備運轉150小時，在催化劑床層上部未出現(xiàn)明顯結焦現(xiàn)象。運轉250小時，液體汽化設備內出現(xiàn)少量的結焦顆粒。[0028]對比例[0029]對比例說明現(xiàn)有技術中環(huán)己酮肟汽化效果。[0030] 環(huán)己酮肟不經(jīng)過本實用新型提供的液體汽化設備，直接與熱氮氣接觸汽化后進入反應器的反應床層。環(huán)己酮肟的進料量為100kg/h，進料壓力為0. 4MPa ；熱氮氣注入量為 1046kg/ho汽化溫度為350°C。運轉50小時，在汽化室底部有出現(xiàn)明顯結焦現(xiàn)象，出現(xiàn)大顆粒結碳。
權利要求1.一種熱敏性液體汽化設備，其特征在于，包括汽化器殼體(8)、汽化器殼體(8)的一端帶有霧化噴槍(4)和高溫介質入口(1)，汽化器殼體(8)另一端為汽化后的氣相物料出口 (7)；所述的霧化噴槍包括槍體和霧化噴嘴(5)，霧化噴嘴( 伸入汽化器殼體(8)內部，槍體另一端為液體入口 O)。
2.按照權利要求1所述的液體汽化設備，其特征在于所述的霧化噴槍槍體外部設置伴熱夾套⑶。
3.按照權利要求1或2的液體汽化設備，其特征在于所述的汽化器殼體內部，霧化噴嘴 (5)和氣相物料出口 (7)之間部分設置填料層(6)。
4.按照權利要求1或2的液體汽化設備，其特征在于所述的霧化噴槍(4)為壓力式霧化噴槍。
專利摘要一種熱敏性液體汽化設備，包括汽化器殼體(8)、汽化器殼體(8)的一端帶有霧化噴槍(4)和高溫介質入口(1)，汽化器殼體(8)另一端為氣相物料出口(7)；所述的霧化噴槍包括槍體和霧化噴嘴(5)，霧化噴嘴(5)伸入汽化器殼體(8)內部，槍體另一端為液體入口(2)。本實用新型提供的液體汽化設備可實現(xiàn)熱敏感液體的快速汽化，尤其適用于環(huán)己酮肟的汽化過程，可以防止環(huán)己酮肟在汽化過程中的結焦。
文檔編號B01J4/00GK202290053SQ20112013257
公開日2012年7月4日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2011年4月29日
發(fā)明者張樹忠, 楊克勇, 江雨生, 王皓, 程時標, 范瑛琦, 趙娜 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院