一種新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝的製作方法
2023-06-14 10:35:11
專利名稱：一種新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種化合物的生產系統及其生產工藝，特別是涉及甲胺的生產系統及其生產工藝。
背景技術：
甲胺是一甲胺、二甲胺、三甲胺等多種化合物的總稱，廣泛應用於工農業生產的各個領域。甲胺在常溫下為無色、有氨味的氣體或液體，分子式分別為一甲胺CH3NH2、二甲胺(CH3)2NH、三甲胺(CH3)3N。
甲胺生產的反應方程式如下CH3OH+NH3＝CH3NH2+H2O+Q；2CH3OH+NH3＝(CH3)2NH+2H2O+Q；3CH3OH+NH3＝(CH3)3N+3H2O+Q。
一甲胺可用於生產農藥、醫藥、染料、炸藥等，還有一些精細化工也用一甲胺。目前，引導一甲胺消費主流的是農藥工業。
二甲胺主要用於生產二甲基甲醯胺(DMF)、化學溶劑、橡膠促進劑、農藥、醫藥、皮革去毛劑、高能燃料二甲肼推進劑和炸藥。
三甲胺主要用於生產飼料添加劑氯化膽鹼、農藥、醫藥和其他工業產品。由於目前我國以及亞洲地區氯化膽鹼的需求發展較快，故對三甲胺的需求量也在逐步提高。
目前，國內甲胺生產一般採用間歇配料，高壓合成的生產工藝。由於目前甲胺的生產方法存在工藝落後和原材料、輔助材料以及動力的消耗較高等弊端，從而導致了生產過程存在成本高並且汙染嚴重的問題。目前，國外一般採用低壓法生產甲胺。在低壓法生產甲胺的過程中，一般採用間歇配料，即將液氨、循環物料、甲醇等首先加入一個配液槽，通過充分混合、分析、計算，確定適當的碳氮比(N/C)，然後通過高壓泵加入蒸發器中。在整個工藝流程中，需要兩個配料槽交替使用，液氨的冷量得不到充分利用。這無疑增加了工藝成本和相應的動力消耗，並不利於保證操作的穩定性。
在低壓法生產甲胺的過程中，精餾塔冷凝器採用下裝強制回流式，降低了操作的可控性，同時也增加了洩露的可能性。
在低壓法生產甲胺的過程中，液氨需要利用液氨泵送入後一工序，這也增加了動力消耗。
發明內容
本發明提供一種新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝，以解決目前甲胺生產工藝中存在的，操作的可控性和穩定性差以及成本高並且汙染嚴重等問題。
本發明的技術方案如下本發明提供一種新型甲胺生產系統，包括如下組成部分蒸發器；反應器；粗產品冷凝器；脫氨塔；萃取塔；分離塔。
作為優化，所述系統在蒸發器和反應器之間還設置有過熱器和換熱器，在萃取塔和分離塔之間還設置有脫水塔。
作為進一步優化，所述系統在分離塔後還設置有甲醇回收塔，粗產品冷凝器後還設置有放空冷凝器和二級吸收塔。
本發明還提供一種利用所述系統的甲胺生產新工藝，採用低壓法合成，包括如下步驟(1)甲醇、循環物料和氨補入蒸發器，蒸發形成氣體混合物；(2)步驟(1)所得的氣體混合物進入反應器，進行反應；(3)反應後氣體進入粗產品冷凝器，進行冷凝；(4)冷凝後的混合液輸入脫氨塔，進行脫氨；(5)脫氨塔中不含氨的塔釜液體進入萃取塔，萃取出三甲胺；(6)萃取塔的塔釜液進入分離塔，對水、甲醇、一甲胺和二甲胺進行分離。
作為優化，步驟(1)所得的氣體混合物進入反應器之前，先進入過熱器進行過熱，過熱後的氣體混合物在進入反應器之前，先進入換熱器，與反應器來的反應後氣體進行換熱；步驟(3)反應後氣體進入粗產品冷凝器前，依次與過熱器來的氣體混合物和步驟(1)補入蒸發器的原料進行換熱。
作為優化，步驟(6)萃取塔的塔釜液進入分離塔之前，先進入脫水塔進行脫水。
作為優化，步驟(6)分離出的甲醇和水進入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，廢水進入汙水處理系統。
作為優化，經過步驟(3)粗產品冷凝器冷凝後的不凝氣進入放空冷凝器進行冷凝，冷凝後的不凝氣進入廢氣回收系統，將其中的絕大部分氨和甲醇回收，剩餘氣體送入吹風氣回收系統，燃燒後放空。
作為優化，新補充的液氨是直接補入脫氨塔或對放空冷凝器進行冷凝後補入脫氨塔，再從脫氨塔輸入蒸發器。
步驟(1)所述的甲醇可以是新補充的甲醇和後續工序中回收的甲醇中的一種或其組合。
步驟(1)所述的氨可以是新補充的液氨和脫氨塔回收的氨中的一種或其組合。
步驟(1)所述的循環物料是指一甲胺和二甲胺。
工藝流程中生產的一甲胺和二甲胺可以根據需要採出，也可以進入循環進料罐來作為循環物料。
本發明所實現的技術效果如下本發明所提供的新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝去掉了原來的間歇配料槽，甲醇、循環物料、氨均為連續進料，通過分析進口物料成分調節各組分的進料量，來控制碳氮比(C/N)，保證了操作的穩定性。
本發明所提供的新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝中，液氨直接加入脫氨塔，不但可以除去液氨中的油分，還可以利用液氨的冷量使塔頂介質冷卻，即可以減少塔頂冷凝器的換熱面積和循環冷卻水的用量，還可以減少蒸發器的換熱面積和蒸汽的用量。
本發明所提供的新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝中，過熱器來的氣體混合物進入反應器以前先利用反應後的氣體進行蒸發和加熱，降低了粗產品冷凝器循環冷卻水的消耗，實現了能量的綜合利用和熱量的基本平衡。
本發明所提供的新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝中，液氨槽保持滿液位操作，在開車初期觸媒活性較好和操作壓力較低時，液氨依靠自身壓力經過副線直接進入氨塔，直到觸媒使用後期，操作壓力需要提高時才使用液氨泵給液氨增壓，有效地減少了液氨泵電能的消耗。
圖1甲胺生產工藝流程示意圖。
具體實施例方式
為了更具體的對本發明所提供的新型甲胺生產系統及利用該系統的甲胺生產新工藝進行公開和說明，本發明提供以下具體實施例，但實施例的內容不應視為對發明內容和技術方案的限定與約束。
所用儀器設備均購於德州德化裝備有限公司。
生產採用的工藝技術反應方程式合成工序胺循環液、氨塔回收的氣氨及來自罐區的原料液氨和甲醇—同進入蒸發器，用合成反應氣體在蒸發器蒸發，熱量不足部分用低壓蒸汽加熱蒸發。蒸發後的原料氣用中壓蒸汽加熱後連續用合成反應氣加熱，當開工和原料氣溫度達不到要求時用電加熱器加熱原料氣。在甲胺反應器中觸媒的作用下，氨和甲醇轉化為胺類。反應氣經熱量回收後，進入粗產品冷凝器，在冷凝器中冷卻水把水、甲醇、大部分胺類和氨冷凝為液體，末凝氣經過放空冷卻冷凝器回收部分為胺類，經放空總管進入吸收工序。
精餾工序由合成工序泵送來的反應液和由吸牧系統吸收塔水泵送來的吸牧液進入氨塔，在氨塔經過精餾分離，塔項採出氣氨。經分離罐進入蒸發器塔釜液進入2#塔，反應液在2#塔中用蒸汽冷凝液萃取一甲胺，二甲胺等反應物。(萃取水的一部分自醇塔塔釜排出的塔釜液)未被萃取的三甲胺由2#塔頂部一部分送入循環總管，另一部分送入罐區。
2#塔塔釜液靠2#塔塔壓流入醇塔，一部分用循環水泵與蒸汽冷凝液一起加入2#塔頂，作為萃取水用。另一部分塔釜液在換熱器與吸收工序來的吸收液換熱後再經廢水冷卻器用冷卻水冷卻後送至新建汙水處理系統。
反應物經精餾塔頂液相採出一甲胺產品，流入二甲胺儲槽或者送至罐區，1#塔含少量水的二甲胺物料，經DMF循環泵返回到醇塔繼續精餾。
當反應器觸媒使用後期，醇塔塔釜液含較多甲醇時，此物料送至4#塔回收甲醇。4#塔回收的甲醇氣體由塔頂部排入循環總管。其塔釜液經廢水冷卻器冷卻後送至新建汙水處理系統。
吸收工序來自合成系統，精餾系統及罐區的放空氣匯集到放空總管進到1#吸收塔塔底，從塔項出來氣體再到2#吸收塔塔底，經兩塔吸收，洗滌水溶性物料(主要是氨)基本被吸收。從2#吸收塔塔頂出來的尾氣經廢液分離罐進入火炬。來自蒸汽冷凝液，經冷凝液輸送泵加壓的蒸汽冷凝液，先經冷凝液冷卻器換熱後高位水槽，此冷毅液體為2#吸收塔的吸收液進入該塔，此吸收液大部分用2#吸收塔泵經2#吸收塔冷卻器送回2#吸收塔進行循環吸收。
吸收系統的壓力由廢液分離罐的液封來決定，兩個吸收塔的噴淋量由流量調節閥來調節。溫度用冷卻器冷卻水來控制。塔釜液面由液面調節閥來控制。
實施例1甲胺採用低壓法(1.8MPaG)合成，所採用的甲胺生產系統和甲胺生產工藝流程見圖1，具體流程如下(1)甲醇、循環物料和氨同時連續補入蒸發器，利用蒸汽和反應後的熱氣體進行加熱使原料充分蒸發形成氣體混合物；(2)步驟(1)所得的氣體混合物進入過熱器，用蒸氣進行過熱；
(3)過熱後的氣體混合物進入換熱器，與反應器來的反應後氣體進行換熱後進入反應器，進行反應；(4)反應器的反應後氣體先進入換熱器，依次與過熱器來的氣體混合物和原料氣換熱後進入粗產品冷凝器，進行冷凝；(5)在粗產品冷凝器中冷凝後的混合液用泵泵入脫氨塔；(6)在脫氨塔中，氨被脫出並與補入的液氨一起輸送入蒸發器；(7)脫氨塔中不含氨的塔釜液體進入萃取塔，萃取出三甲胺；(8)萃取塔的塔釜液進入脫水塔脫除水分；(9)萃取塔的塔釜液在脫水塔進行脫水後進入分離塔，對水、甲醇、一甲胺和二甲胺進行分離；(10)步驟(9)分離出的甲醇和水進入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，廢水進入汙水處理系統；(11)經過粗產品冷凝器冷凝後的不凝氣通過放空冷凝器用液氨冷凝；(12)經放空冷凝器冷凝後的不凝氣進入廢氣回收系統，通過二級回收，將其中的絕大部分氨回收；(13)經廢氣回收系統回收甲醇和氨氣後的剩餘氣體送入吹風氣回收系統，燃燒後放空。
步驟(1)所述的甲醇為新補充的甲醇和後續工序中回收的甲醇的混合物；所述的氨是新補充的液氨和脫氨塔回收的氨的混合物；所述的循環物料是指由分離塔分離出來的一甲胺和二甲胺。
利用本發明所提供的甲胺生產新工藝生產的甲胺產品質量指標如表1所示。
表1甲胺產品質量指標(企業標準)
甲胺水溶液產品質量指標如表2所示。
表2甲胺水溶液產品質量指標(GB9010-88優級品)
本發明所提供的甲胺生產新工藝運轉過程原材料消耗定額如表3所示。
表3甲胺裝置原材料消耗定額表
本發明所提供的甲胺生產新工藝運轉過程公用工程消耗定額如表4所示。
表4甲胺裝置公用工程消耗定額表
實施例2
甲胺採用低壓法(1.8MPaG)合成，具體工藝流程如下1)甲醇、循環物料和氨同時連續補入蒸發器，利用蒸汽和反應後的熱氣體進行加熱使原料充分蒸發形成氣體混合物；2)步驟(1)所得的氣體混合物進入過熱器，用蒸氣進行過熱；3)過熱後的氣體混合物進入換熱器，與反應器來的反應後氣體進行換熱後進入反應器，進行反應；4)反應器的反應後氣體先進入換熱器，依次與過熱器來的氣體混合物和原料氣換熱後進入粗產品冷凝器，進行冷凝；5)在粗產品冷凝器中冷凝後的混合液用泵泵入脫氨塔；6)在脫氨塔中，氨被脫出並與補入的液氨一起輸送入蒸發器；7)脫氨塔中不含氨的塔釜液體進入萃取塔，萃取出三甲胺；8)萃取塔的塔釜液進入分離塔，對水、甲醇、一甲胺和二甲胺進行分離；9)步驟(8)分離出的甲醇和水進入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，廢水進入汙水處理系統；10)經過粗產品冷凝器冷凝後的不凝氣進入廢氣回收系統，通過二級回收，將其中的絕大部分氨回收；11)經廢氣回收系統回收甲醇和氨氣後的剩餘氣體送入吹風氣回收系統，燃燒後放空。
步驟(1)所述的甲醇為新補充的甲醇；所述的氨是新補充的液氨；所述的循環物料是指由分離塔分離出來的一甲胺和二甲胺。
本實施例甲胺生產工藝運轉過程原材料消耗定額、甲胺生產工藝生產的甲胺產品質量指標、甲胺生產工藝運轉過程公用工程消耗定額均優於現有標準。
權利要求
1.一種新型甲胺生產系統，其特徵在於包括如下組成部分反應器；粗產品冷凝器；脫氨塔；萃取塔；分離塔；蒸發器。
2.根據權利要求1所述的新型甲胺生產系統，其特徵在於在蒸發器和反應器之間還設置有過熱器和換熱器，在萃取塔和分離塔之間還設置有脫水塔。
3.根據權利要求2所述的新型甲胺生產系統，其特徵在於在分離塔後還設置有甲醇回收塔，粗產品冷凝器後還設置有放空冷凝器和二級吸收塔。
4.一種利用權利要求1或2或3所述新型甲胺生產系統的甲胺生產新工藝，其特徵在於包括以下步驟(1)甲醇、循環物料和氨補入蒸發器，蒸發形成氣體混合物；(2)步驟(1)所得的氣體混合物進入反應器，進行反應；(3)反應後氣體進入粗產品冷凝器，進行冷凝；(4)冷凝後的混合液輸入脫氨塔，進行脫氨；(5)脫氨塔中不含氨的塔釜液體進入萃取塔，萃取出三甲胺；(6)萃取塔的塔釜液進入分離塔，對水、甲醇、一甲胺和二甲胺進行分離。
5.根據權利要求4所述的甲胺生產新工藝，其特徵在於步驟(1)所得的氣體混合物進入反應器之前，先進入過熱器進行過熱，過熱後的氣體混合物在進入反應器之前，先進入換熱器，與反應器來的反應後氣體進行換熱；步驟(3)反應後氣體進入粗產品冷凝器前，依次與過熱器來的氣體混合物和步驟(1)補入蒸發器的原料進行換熱。
6.根據權利要求5所述的甲胺生產新工藝，其特徵在於步驟(6)萃取塔的塔釜液進入分離塔之前，先進入脫水塔進行脫水；步驟(6)分離出的甲醇和水進入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，廢水進入汙水處理系統。
7.根據權利要求6所述的甲胺生產新工藝，其特徵在於經過步驟(3)粗產品冷凝器冷凝後的不凝氣進入放空冷凝器進行冷凝，冷凝後的不凝氣進入廢氣回收系統，將其中的絕大部分氨和甲醇回收，剩餘氣體送入吹風氣回收系統，燃燒後放空。
8.根據權利要求4所述的甲胺生產新工藝，其特徵在於步驟(1)所述的甲醇可以是新補充的甲醇和後續工序中回收的甲醇中的一種或其組合。
9.根據權利要求4所述的甲胺生產新工藝，其特徵在於步驟(1)所述的氨可以是新補充的液氨和脫氨塔回收的氨中的一種或其組合；新補充的液氨是直接補入脫氨塔或對放空冷凝器進行冷凝後補入脫氨塔，再從脫氨塔輸入蒸發器。
10.根據權利要求4所述任一甲胺生產新工藝，其特徵在於步驟(1)所述的循環物料是指甲胺。
全文摘要
本發明涉及一種化合物的生產系統及其生產工藝，特別是涉及甲胺的生產系統及其生產工藝。本發明提供一種新型甲胺生產系統，包括如下組成部分蒸發器；反應器；粗產品冷凝器；脫氨塔；萃取塔；分離塔。在蒸發器和反應器之間還設置有過熱器和換熱器，在萃取塔和分離塔之間還設置有脫水塔。在分離塔後還設置有甲醇回收塔，粗產品冷凝器後還設置有放空冷凝器和二級吸收塔。本發明還提供一種利用所述系統的甲胺生產新工藝。有效地降低了能量的消耗。
文檔編號C07C211/04GK101050183SQ20061007272
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月7日 優先權日2006年4月7日
發明者李紹磊 申請人:山東華魯恆升化工股份有限公司