專利名稱：一種嗎啉溶液中氨的回收方法
技術領域：
本發明屬于嗎啉生產技術領域，特別涉及到
-種在嗎啉溶液中氨的回收工藝。
背景技術：
嗎啉，又稱1，4氧氮雜環己烷，分子式C4H9NO,為無色油狀液體，具有吸濕性，強堿性，有胺味，能和有機溶劑混溶，不溶于強堿溶液，易燃，是重要的有機合成試劑，主要用作橡膠促進劑NOBS、OTOS等的原料。同時，在醫藥、紡織、油漆等行業中也有廣泛用途。根據國家標準，嗎啉的制備是以純度在99%的氨為原料。二甘醇液氨和氫氣經過加熱汽化后進入反應器，在特定溫度和壓力下，經觸媒進行氣-固相催化氨解環化反應，離開反應器的氣體混合物經換熱冷卻后進入氣液分離器，氣體物流循環使用，液體物流進入分離精制系統，分離出嗎啉純品。嗎啉催化氨化反應的過程
O
/ CH2-CH2-OH \ CHa—CHi—OH
Cat / CH2 CH2 \ Ml3ONH
Hz \ CHa-eCHa /
H2O
O
/ CH2"~CH2~~0H \ CH2-CH2-OH / CH2--CH2 \
Cet / CH2~CH2~NH2 + 2 HH3 ^ O
H2 V CH2~CH2~NH2
+ 2 H3O
O NH + 2 H2O + NH3 \ CH2-CH2 /從兩個主反應中可知每生成Imol嗎啉理論上需Imol 二甘醇和ImolNH3,但二甘醇催化氨解環化是一個復雜的有機反應過程，伴有很多副反應，為了抑制副反應的發生，現有的技術是增加NH3的投入量，使投入反應器的醇、氨比(mol)DEG NH3 = 1 8。多余的氨除一部分隨系統循環氣循環和尾氣放空外，但大部分同嗎啉一起冷凝，存于粗嗎啉溶液里。嗎啉溶液中除有嗎啉、N-乙基嗎啉、水等，大約還有35%的氨，由于氨的沸點-33. 5 °C，用常壓回收方法很難實現。目前，有些生產廠家采用閃蒸的方法，然后閃蒸的氨去氨冷凍機或壓縮機，這種方法存在兩種弊端一是嗎啉中的氨閃蒸不完全，隨后續工段廢水排入污水處理池，曝于大氣中，既浪費資源，又污染環境；二是氣氨經冷凍機或氨壓縮機為液氨，需消耗大量的電能，增加生產成本。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處，根據氨的物理特性，提供-
3種嗎啉溶液中回收氨的方法，為嗎啉溶液中氨的回收利用提供必要保證，達到節約資源，降低生產成本之目的。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，是以嗎啉溶液為原料，經入料計量泵，自脫氨塔中上部的入料口將其連續泵入脫氨塔內至30 %的塔釜液位上，通過脫氨塔外掛連通的再沸加熱器，利用蒸汽加熱塔內液體，根據氨的沸點較低這一物理特性，使嗎啉溶液中的氨經加熱氣化，形成一定壓力的塔壓，部分被氣化的氨在塔內上升過程中被冷凝為液氨，形成填料精餾塔操作所需要的回流液，其余來不及液化的氣氨繼續上升至塔頂，通過塔頂氣相管線進入塔頂冷凝器冷凝為液氨，再回流至脫氨塔頂溢流采出段，再持續入料，不斷形成塔頂冷凝液(液氨)的回流，其中一部分冷凝下來的液氨通過塔內的溢流堰溢流回塔內，作為塔內回流液，通過塔內各段液體收集分布器和液體收集分布錐后，形成均勻的液體向下噴淋，在塔內各段規整填料表面上與塔內因受熱上升的重組分交替傳質，傳熱，使氣氨受熱上移至塔頂，經冷凝后部分再回流至塔內，同時使嗎啉液等重組分被吸熱下行，如此反復循環從而有效防止重組分上移堵塞填料，另一部分液氨經采氨自動調節閥采出，完成氨的回收。所述的脫氨塔塔內各段液體收集分布器和液體收集分錐，是指在脫氨塔內通過設置液體收集分布器和液體收集分布錐把脫氨塔分為六段，第一段是外加熱段，第二段是氣液混合段，第三、四、五段是傳質傳熱段，第六段為溢流采出段，每段之間下部設液體收集分布錐，上部設液體收集分布器。所述的脫氨塔頂溢流出口處設置有自動采氨閥能夠調節其閥位大小，控制采氨量。所述的脫氨塔頂在脫氨塔塔頂設有壓力傳感器，脫氨塔塔頂的壓力通過設置的壓力傳感器，將壓力信息傳導給自動調節閥，由自動控制采氨調節閥閥位開啟度的大小，實現控制塔壓在設定的范圍內波動，本發明設定的塔頂操作壓力范圍是1. IMPa-l. 3Mpa。所述的各段液體收集分布器和液體收集分布錐，是在塔壓穩定的情況下，即保持在設定的塔頂操作壓力范圍1. IMPa-l. 3Mpa的情況下，通過入料計量泵控制入塔的物料量和通過加熱蒸汽的自動調節閥控制塔釜再沸器的蒸汽加熱量，實現塔內各段溫度的正常分布。脫氨塔最下段為外加熱釜段，通過控制再沸器的蒸汽調節閥控制加熱量，控制該段溫度在120°C _158°C之間，第二段為汽液混合段，通過入料計量泵調節閥，控制入塔物料量， 控制該段溫度在78V -8rC之間，通過塔壓傳感器，控制采氨調節閥的閥位，控制采出的氨量，從而控制第六段溢流采出段溫度在32°C-36°C之間，第三、第四、第五段為傳熱傳質段， 溫度分別在53°C -55°C、41°C -43°C、35°C _38°C區間內，工藝上不作調節控制，因該塔的第一段外加熱釜段、第二段汽液混合段及第六段溢流采出段溫度一旦恒定在某一溫度區間內，則根據填料塔工藝操作原理可知，該塔的第三、第四、第五傳熱傳質段也就一定會恒定在各自某一溫度區間不變。本發明具體操作工藝流程是(一)將嗎啉合成反應得來的嗎啉溶液通過管道輸入嗎啉儲罐，再經脫氨塔入料計量泵泵入脫氨塔中；(二)脫氨塔通過其外掛再沸器蒸汽加熱，使塔內嗎啉溶液中氨迅速氣化，產生塔壓，通過控制采氨量調節其壓力控制在 1. IMPa-l. 3MPa區間，同時將加熱蒸汽控制在2. 5MPa-2. 8MPa區間，從而控制脫氨塔塔頂溫度在32°C-36°C區間；(三)來自冷凝器的塔頂冷凝的液氨回流到脫氨塔的溢流堰內，一部分液氨經溢流堰溢流，再經液體分布器均勻分布噴淋，作為塔內回流液，另一部分液氨根據塔壓變化自動采出，連續往塔內均勻入料，形成如此往復循環，完成氨的回收。本發明通過內加壓精餾法，提高氨的液化溫度，從而實現以閃蒸為熱源的氨回收精餾操作。本發明的優點流程簡單，采用常規設備，利用脫氨塔內自回流和氣氨冷凝后采出，回收的氨中純度很高，達90% CW，危害嗎啉反應的副反應少，適于在制備中再利用。
附圖為實現本發明的裝置結構示意圖在附圖中，1是嗎啉罐，2是計量泵，3是脫氨塔，4是冷凝器，5是再沸器，6是外加熱釜段，7是氣液混合段，8是傳熱傳質段，9是傳熱傳質段，10是傳熱傳質段，11是溢流采出段，12是冷卻水出口，13是冷卻水進口，14是塔頂氣相管線，15是溢流堰，16是采氨閥，17 是液體收集分布器，18是液體收集分布錐，19是蒸汽出口，20是蒸汽進口。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明一種嗎啉溶液中氨的回收方法，是以嗎啉溶液為原料，經入料計量泵2，自脫氨塔 3中上部入料口將其連續泵入脫氨塔3內至30%的塔釜液位，再通過脫氨塔3外掛連通的再沸加熱器5，利用蒸汽加熱塔內液體，根據氨的沸點較低這一物理特性，使嗎啉溶液中的氨立即大量氣化，形成一定壓力的塔壓，部分氣氨在塔內上升過程中被冷凝為液氨，形成填料精餾塔操作所需要的回流液，其余來不及液化的氣氨，繼續上升至塔頂，通過其塔頂氣相管線14，進入塔頂冷凝器4冷凝為液氨，再回流至脫氨塔3頂溢流采出段11，再持續入料， 不斷形成塔頂冷凝液(液氨)的回流，其中一部分冷凝下來的液氨通過塔內的溢流堰15，溢流回塔內，作為塔內回流液，經通過塔內各段液體收集分布器17和液體收集分布錐18后， 形成均勻的液體向下噴淋，在塔內各段規整填料表面上與塔內因受熱上升的重組分交替傳質，傳熱，使氣氨等輕組分受熱上移至塔頂，經冷凝部分再回流至塔內，同時使嗎啉液等重組分被吸熱下行，如此反復循環從而有效防止重組分上移堵塞填料，另一部分液氨經采氨閥16采出，完成氨的回收。所述的脫氨塔3塔內各段液體收集分布器17和液體收集分錐18，是指在脫氨塔3 內通過設置液體收集分布器17和液體收集分布錐18把脫氨塔3分為六段，第一段是外加熱釜段6，第二段是氣液混合段7，第三段是傳熱傳質段8，第四段是傳熱傳質段9，第五段為傳熱傳質段10，第六段為溢流采出段11，每段之間下部設液體收集分布錐18，上部設液體收集分布器17。所述的脫氨塔3頂溢流出口處設置有采氨閥16能夠調節其閥位大小，控制采氨量。所述的脫氨塔3頂溢流出口處設置采氨閥16是自動調節閥，在脫氨塔3塔頂設有壓力傳感器，脫氨塔3塔頂的壓力通過設置的壓力傳感器，將壓力信息傳導給自動調節采氨閥16，由自動控制采氨閥16閥位開啟度的大小，就可以控制塔壓在設定的范圍內波動， 本發明設定塔頂操作壓力1. IMpa-l. 3Mpa。所述的各段液體收集分布器17，在塔壓穩定的情況下，即保持在設置的1. IMPa-l. 3Mpa的情況下，通過入料計量泵3控制入塔的物料量和通過加熱蒸汽的自動調節閥控制塔釜再沸器5的蒸汽加熱量實現塔內各段溫度的正常分布，脫氨塔3最下段為外加熱釜段6，通過控制再沸器5的蒸汽調節閥控制其加熱量，控制該段溫度在120°C -158°C 之間，第二段為汽液混合段7，通過入料計量泵2調節閥，控制入塔物料量，控制該段溫度在 78 0C -81°C之間，通過塔壓傳感器，控制調節采氨閥16的閥位，控制采出的氨量，從而控制第六段溢流采出段11溫度在32°C _36°C之間，第三、第四、第五段為傳熱傳質段，溫度分別在53°C -55°C、41°C -43°C、35°C _38°C區間內，工藝上不作調節控制，因該塔的第一段外加熱釜段6、第二段汽液混合段7及第六段溢流采出段11溫度一旦恒定在某一溫度區間內，則根據填料塔工藝操作原理可知，該塔的第三、第四、第五傳熱傳質段也就一定會恒定在各自某一溫度區間不變。其具體操作工藝流程是(一)將嗎啉合成反應得來的嗎啉溶液通過管道輸入嗎啉儲罐1，再經脫氨塔入料計量泵2泵入脫氨塔3中；(二)脫氨塔3通過其外掛再沸器 5蒸汽加熱，使塔內嗎啉溶液中氨迅速氣化，產生塔壓，通過控制采氨量調節其壓力控制在 1. IMPa-l. 3MPa區間，同時將加熱蒸汽控制在2. 5MPa-2. 8MPa區間，從而控制脫氨塔3塔頂溫度在32°C _36°C區間；(三)來自冷凝器4的塔頂冷凝的液氨回流到脫氨塔3的溢流堰15 內，一部分液氨經溢流堰15溢流，再經液體收集分布器17均勻分布噴淋，作為塔內回流液， 另一部分液氨根據塔壓變化自動采出，再往塔內連續均勻入料，就會形成如此往復循環，完成氨的回收。實施例以嗎啉制備過程中生成的嗎啉為原料，設置粗嗎啉罐1由入料計量泵2，若提高1 的壓力，可不用泵直接入3，將粗嗎啉泵入脫氨塔3，脫氨塔3在蒸汽加熱狀態下，物料中氨氣化產生氣化壓即塔壓，其壓力控制在1. IMPa，加熱蒸汽為2. 5MPa。控制脫氨塔3塔頂溫度36°C，出自冷凝器4的塔頂冷凝物(液氨)回流至脫氨塔3的溢流堰15內，一部分經溢流堰15和液體收集分布分器17，作為塔內回流液，一部分作為采出物采出，如此往復循環， 完成氨的回收。
權利要求
1.一種嗎啉溶液中氨的回收方法，是以嗎啉溶液為原料，經入料計量泵，自脫氨塔中上部的入料口將其連續泵入脫氨塔內至30 %的塔釜液位上，通過脫氨塔外掛連通的再沸加熱器，利用蒸汽加熱塔內液體，根據氨的沸點較低這一物理特性，使嗎啉溶液中的氨經加熱氣化，形成一定壓力的塔壓，部分被氣化的氨在塔內上升過程中被冷凝為液氨，形成填料精餾塔操作所需要的回流液，其余來不及液化的氣氨繼續上升至塔頂，通過塔頂氣相管線進入塔頂冷凝器冷凝為液氨，再回流至脫氨塔頂溢流采出段，再持續入料，不斷形成塔頂冷凝液 (液氨)的回流，其中一部分冷凝下來的液氨通過塔內的溢流堰溢流回塔內，作為塔內回流液，通過塔內各段液體收集分布器和液體收集分布錐后，形成均勻的液體向下噴淋，在塔內各段規整填料表面上與塔內因受熱上升的重組分交替傳質，傳熱，使氣氨受熱上移至塔頂， 經冷凝后部分再回流至塔內，同時使嗎啉液等重組分被吸熱下行，如此反復循環從而有效防止重組分上移堵塞填料，另一部分液氨經采氨自動調節閥采出，完成氨的回收。
2.根據權利要求1所述的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，其特征是所述的脫氨塔塔內各段液體收集分布器和液體收集分錐，是指在脫氨塔內通過設置液體收集分布器和液體收集分布錐把脫氨塔分為六段，第一段是外加熱段，第二段是氣液混合段，第三、四、五段是傳質傳熱段，第六段為溢流采出段，每段之間下部設液體收集分布錐，上部設液體收集分布ο
3.根據權利要求1所述的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，其特征是所述的脫氨塔頂溢流出口處設置有自動采氨閥能夠調節其閥位大小，控制采氨量。
4.根據權利要求1所述的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，其特征是所述的脫氨塔頂在脫氨塔塔頂設有壓力傳感器，脫氨塔塔頂的壓力通過設置的壓力傳感器，將壓力信息傳導給自動調節閥，由自動控制采氨調節閥閥位開啟度的大小，實現控制塔壓在設定的范圍內波動，本發明設定的塔頂操作壓力范圍是1. IMPa-l. 3Mpa。
5.根據權利要求1所述的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，其特征是所述的各段液體收集分布器和液體收集分布錐，是在塔壓穩定的情況下，即保持在設定的塔頂操作壓力范圍1. IMPa-l. 3Mpa的情況下，通過入料計量泵控制入塔的物料量和通過加熱蒸汽的自動調節閥控制塔釜再沸器的蒸汽加熱量，實現塔內各段溫度的正常分布，脫氨塔最下段為外加熱釜段，通過控制再沸器的蒸汽調節閥控制加熱量，控制該段溫度在120°C _158°C之間，第二段為汽液混合段，通過入料計量泵調節閥，控制入塔物料量，控制該段溫度在78°c -src 之間，通過塔壓傳感器，控制采氨調節閥的閥位，控制采出的氨量，控制第六段溢流采出段溫度在32°C -36°C之間，第三、第四、第五段為傳熱傳質段，溫度分別在53°C _55°C、 41°C -43°C>35°C -38°C區間內，工藝上不作調節控制。
6.根據權利要求1所述的一種嗎啉溶液中氨的回收方法，其具體操作工藝流程是 (1)將嗎啉合成反應得來的嗎啉溶液通過管道輸入嗎啉儲罐，再經脫氨塔入料計量泵泵入脫氨塔中；( 脫氨塔通過其外掛再沸器蒸汽加熱，使塔內嗎啉溶液中氨迅速氣化，產生塔壓，通過控制采氨量調節其壓力控制在1. IMPa-l. 3MPa區間，同時將加熱蒸汽控制在 2. 5MPa-2. SMPa區間，從而控制脫氨塔塔頂溫度在32°C _36°C區間；(3)來自冷凝器的塔頂冷凝的液氨回流到脫氨塔的溢流堰內，一部分液氨經溢流堰溢流，再經液體分布器均勻分布噴淋，作為塔內回流液，另一部分液氨根據塔壓變化自動采出，連續往塔內均勻入料，形成如此往復循環，完成氨的回收。
全文摘要
一種嗎啉溶液中氨的回收方法，是以嗎啉溶液為原料，經入料計量泵，自脫氨塔中上部的入料口將其連續泵入脫氨塔內至30％的塔釜液位上，通過脫氨塔外掛連通的再沸加熱器，利用蒸汽加熱塔內液體，根據氨的沸點較低這一物理特性，使嗎啉溶液中的氨經加熱氣化，部分被氣化的氨在塔內上升過程中被冷凝為液氨，其余來不及液化的氣氨繼續上升至塔頂，通過塔頂氣相管線進入塔頂冷凝器冷凝為液氨，再持續入料，不斷形成塔頂冷凝液(液氨)的回流，如此反復循環完成氨的回收。本發明通過內加壓精餾法，提高氨的液化溫度，從而實現以閃蒸為熱源的氨回收精餾操作。
文檔編號C01C1/02GK102502697SQ20111028907
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者凡殿才, 李志軍, 梅樹美, 鄭高潮, 高明林, 高玉磊 申請人:安徽昊源化工集團有限公司