專利名稱：一種蒸發環己酮肟的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過氣相貝克曼重排制備e -己內酰胺工藝中的環己酮肟蒸發的方法，更具體地說，本發明涉及一種采用升膜蒸發器蒸發環己酮肟的方法。
背景技術：
￡ -己內酰胺(以下簡稱為己內酰胺)是生產錦綸、工業簾子線以及尼龍工程塑料三大系列產品的主要原料。己內酰胺的生產方法有多種，而環己酮肟的氣相貝克曼重排反應制備己內酰胺已成為近年來的研究熱點。在此工藝中，環己酮肟必須先汽化才能進行氣相重排反應，并且目前已經有多種環己酮肟的汽化方法。例如，US 6482945 B2公開了一種流化床汽化環己酮肟的方法，其中環己酮肟和溶劑在惰性氣體的輸送下與高溫惰性固體顆粒在流化床中接觸并汽化。這種方法的問題是會由于局部過熱而導致環己酮肟在流化床中分解，并且固體顆粒無法進行連續的燒焦再生，長周期運轉困難。CN1379021A中公開了一種蒸發環己酮肟的方法，利用降膜蒸發器在壓力小于1060托下通過圍繞所述蒸發器最底部的蒸發器表面外周將所述蒸發器的蒸發表面用環己酮肟潤濕，在整個蒸發器的蒸發表面形成環己酮肟薄膜，并且環己酮肟的液流速度不小于每米170千克/小時的情況下，在惰性氣體的環境下，對環己酮肟進行蒸發。這種方法的問題是液體在降膜蒸發管上的分配不容易做到均勻，局部存在潤濕盲區，仍然有少量的環己酮肟受熱分解，形成焦油，需要增加專門設施處理焦油。并且這種方法不適用于加壓環境下的環己酮肟汽化
發明內容
本發明的目的是提供一種蒸發效率高、環己酮肟的熱分解微小，節省能量，適合于加壓環境長周期運轉的環己酮肟蒸發方法。本發明提供的環己酮肟蒸發方法，將環己酮肟料液加入升膜蒸發器內，料液受熱蒸發沿蒸發管軸向形成密度差，促使其沿著蒸發管向上流動，同時料液蒸發的蒸汽在管內高速上升，帶動料液沿管壁成膜狀向上流動，升膜蒸發器蒸發表面被環己酮肟料液充分潤濕，加熱介質通入蒸發管另一側與料液換熱使料液部分汽化，料液和蒸汽向上流動至閃蒸室進行氣液分離，閃蒸室頂部得到環己酮肟氣體，未蒸發的料液由閃蒸室底部經循環管返回升膜蒸發器底部繼續蒸發。本發明提供的環己酮肟蒸發方法的有益效果為本發明提供的方法采用升膜蒸發器蒸發環己酮肟，環己酮肟與溶劑的混合液以密度差為推動力沿蒸發管向上流動，未蒸發的混合液在重力作用下返回蒸發器底部，形成自循環，節省了設備投資并減低了能耗。本發明提供的方法環己酮肟液體能很好的潤濕蒸發管表面，同時消除潤濕盲區，可有效提高蒸發效率，并避免環己酮肟的熱分解。本發明提供的方法適用于加壓環境下的環己酮肟汽化，以便環己酮肟氣體直接進入后續設備操作，并且汽化壓力可通過改變氣體或溶劑的進料量進行有效調節，滿足后續操作需要。
圖1為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的一種實施方式的流程示意圖；圖2為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的第二種實施方式的流程示意圖；圖3為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的第三種實施方式的流程示意圖；圖4為對比例中采用降膜蒸發器蒸發環己酮肟的流程示意圖。
具體實施例方式本發明提供的環己酮肟的蒸發方法是這樣具體實施的本發明提供的環己酮肟蒸發方法，將環己酮肟料液加入升膜蒸發器內，可以加入閃蒸室或閃蒸室至升膜蒸發器底部的循環管線上，環己酮肟料液受熱蒸發沿蒸發管軸向形成密度差，促使其沿著蒸發管向上流動，同時料液蒸發產生的蒸汽高速上升，帶動料液沿管壁成膜狀向上流動，確保升膜蒸發器蒸發表面被環己酮肟料液充分潤濕，加熱介質通入蒸發管另一側與料液換熱使料液部分汽化，料液和蒸汽向上流動至閃蒸室進行氣液分離，閃蒸室頂部得到環己酮肟氣體，未蒸發的料液由閃蒸室底部經循環管返回升膜蒸發器底部繼續蒸發。本發明提供的方法中，所述的環己酮肟的料液為環己酮肟液體，或者環己酮肟與溶劑的混合液。優選為環己酮肟和溶劑的混合液，即將環己酮肟和溶劑混合后作為料液加入升膜蒸發器中，溶劑和環己酮肟一起蒸發。更優選環己酮肟和溶劑混合液中，環己酮肟的質量百分數為50% 90%。所述的與環己酮肟混合和蒸發的溶劑是沸點低于環己酮肟的沸點，并能夠溶解環己酮肟的溶劑。所述的溶劑選自碳原子數為1-8的直鏈烷烴、飽和醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、1-己醇、1-辛醇和芳香族的碳氫化合物如苯、甲苯。在這些混合物中，優選為甲醇、乙醇和丙醇中的一種或幾種的混合物。環己酮肟與溶劑以混合物的形式一起蒸發，以便減少環己酮肟的熱分解。本發明提供的方法中，優選的方案是，所述的升膜蒸發器底部通入氣體。所述的氣體與環己酮肟料液一起沿蒸發管向上流動。優選所述的氣體和環己酮肟料液在蒸發管內，沿蒸發管內壁向上流動。加熱介質在蒸發管外，與蒸發管內的料液換熱使其蒸發。所述的氣體是溶劑氣體，或者是惰性氣體，或者是所述的溶劑氣體與惰性氣體的混合物。其中，所述的惰性氣體為氮氣、氬氣、以及它們的混合物，優選氮氣。氣體的加入有助于蒸發器管壁上形成液膜。另外，溶劑及惰性氣體的加入都可有效降低環己酮肟的汽化分壓，使其在較低的溫度下汽化，減少環己酮肟的熱分解反應。降低環己酮肟分壓的方法也可以用于環己酮肟的加壓蒸發環境，并且汽化壓力可通過溶劑或惰性氣體的加入比例進行有效調節，滿足不同操作壓力下環己酮肟的有效汽化。本發明提供的方法中，通過調節加入的所述溶劑和所述氣體中溶劑的量使蒸發的環己酮肟與進料平衡，避免環己酮肟在升膜蒸發器內不斷累積。本發明提供的方法中，所述的蒸發管內氣體流速為10-50m/s，優選為20_30m/S。升膜蒸發器內部，所述的料液沿蒸發管向上流動，形成環狀流流型，蒸發管內的氣體和料液同向流動。為保證較大的傳熱系數，蒸發管內氣體流速為10-50m/s所述的蒸發管內的氣體包括由蒸發器底部通入的溶劑氣體和/或惰性氣體，和料液蒸發產生的蒸氣。本發明提供的方法中，所述的升膜蒸發器中，控制環己酮肟的蒸發溫度為1200C -170°C。本發明提供的方法中，所述的升膜蒸發器的操作壓力為0. 01-0. 5MPa，優選在加壓環境下采用本發明提供的方法蒸發環己酮肟，便于蒸發后的環己酮肟氣體直接引入反應裝置。優選的升膜蒸發器的操作壓力為O.l-o. 3MPa。本發明提供的方法中，所述的升膜蒸發器的汽化率為0. 1-0. 6，優選0.2-0. 4。所述的汽化率是指料液蒸發產生的氣體的量在總的料液中的重量百分比。在不加入溶劑的情況下，所述的料液蒸發產生的氣體量為蒸發的環己酮肟的量；在加入溶劑的情況下，所述的料液蒸發產生的氣體量包括蒸發的環己酮肟的量和蒸發的溶劑的量。本發明提供的方法可控制升膜蒸發器的汽化率，確保有足夠的料液將加熱管道內壁充分潤濕，低的汽化率能保證有足夠的液體循環量將加熱管道內壁完全潤濕，使得蒸發器內部不會出現干壁現象，避免蒸發器內部產生硬皮(如焦油)等物質堵塞管道，同時也降低了環己酮肟的熱分解反應，保證了有效的傳熱面。本發明提供的方法中，所述的閃蒸室獨立于升膜蒸發器外部或者內嵌于升膜蒸發器頂部。環己酮肟料液可加入閃蒸室或閃蒸室至升膜蒸發器底部循環管線上。所述的升膜蒸發器由蒸發管、閃蒸室和循環管組成，閃蒸室位于蒸發管之上，循環管連通閃蒸室底部和蒸發管底部，所述的閃蒸室可以內嵌于升膜蒸發器的頂部，蒸發管位于升膜蒸發器的下部，如附圖1所示；也可以采用閃蒸室和蒸發管各自為獨立結構，其中閃蒸室位于蒸發管的上部，如附圖2所示。采用位于蒸發管外部的閃蒸室獨立結構時，可以采用一組或多組升膜蒸發管共用一個閃蒸室，采用多組升膜蒸發管時，可以經切換不同組的升膜蒸發管而使整個裝置連續工作。本發明提供的方法中，所述的蒸發器中通入加熱介質與料液換熱，加熱料液。所述的加熱介質可以是水蒸汽等。含有環己酮肟的料液在蒸發管內流動，所述的加熱介質通入蒸發管外部。優選加熱介質與含有環己酮肟的料液逆向流動換熱。本發明提供的方法利用升膜蒸發器蒸發環己酮肟。環己酮肟與溶劑的混合液無須泵循環，依靠重力和密度差形成的推動力在升膜蒸發器內形成自循環，并且升膜蒸發器的無須液體分布器，節省了蒸發器循環回路的設備和能耗。控制汽化率保證環己酮肟液體能很好的潤濕蒸發管表面，通入氣體和控制混合液流速可以消除潤濕盲區，有效減少環己酮肟的分解，避免了蒸發管道堵塞等工程問題，保證了有效的傳熱面，提高了蒸發效率。本方法設備簡單，操作方便，蒸發效率高，環己酮肟的熱分解少，本發明提供的方法適用于加壓環境，帶壓的環己酮肟氣體可直接進入后續氣相重排反應器，，節省了制備己內酰胺工藝的設備和能耗。下面結合附圖對本發明進一步說明，但本發明并不因此而受到任何限制圖1為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的一種實施方式流程示意圖。如圖1所示，環己酮肟和溶劑的混合液通過管線I引入升膜蒸發器6頂部的閃蒸室7中，新鮮進料和循環液混合后經循環管線3進入升膜蒸發器6的底部。氣體可通過氣體引入管9引入蒸發器底部。環己酮肟的混合液在蒸發管8內流動，蒸發管8的外側被水蒸汽加熱，水蒸汽是從熱源輸送管4輸送到蒸發器殼程，熱量通過蒸發管8傳熱給混合液，混合液受熱后部分汽化，水蒸汽凝液通過凝液管5引出升膜蒸發器。在升膜蒸發器內部加熱介質水蒸汽走殼程，混合液走管程，并進行逆流換熱。受熱部分蒸發的氣液混合物向上流動引入閃蒸室7，在閃蒸室7中進行氣液分離，分離得到的氣體通過蒸發室7頂部的管線2引出蒸發器，可直接與后續環己酮肟的氣相貝克曼重排反應裝置連接，蒸發室7的底部得到未蒸發的液體，通過循環管線3循環至升膜蒸發器的底部繼續蒸發。在閃蒸室7的底部引出一條管線10，該管線主要是為了排出蒸發過程中可能產生的一些雜質如焦油，及時除雜避免管道堵塞。圖2為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的第二種實施方式流程示意圖。該實施方案與圖1類似，所不同的是閃蒸室獨立于升膜蒸發器外部。操作方式與將閃蒸室嵌于升膜蒸發器中的實施方式基本一致，所不同的是環己酮肟料液在升膜蒸發器內受熱部分蒸發的氣液混合物通過管線11引入外置的閃蒸室進行氣液分離，經分離后環己酮肟氣體至后續裝置，未蒸發的液體循環至升膜蒸發器底部繼續蒸發。圖3為本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的第三種實施方式的流程示意圖，與圖2不同的是兩個升膜蒸發器可共用同一個閃蒸室進行環己酮肟的汽化，便于多個升膜蒸發器切換操作和設備檢修。下面通過實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于下述實施例的內容。實施例1實施例1說明本發明提供的環己酮肟的蒸發方法的實施效果。適用如圖1所示同樣類型的升膜蒸發器，蒸發器內部設置蒸發管為8根25X2mm的不銹鋼管，長度為6m。在0. 25MPa下，用甲醇作為溶劑和環己酮肟混合一起蒸發。將40°C的環己酮肟的甲醇溶液加入閃蒸室，溶液中環己酮肟的質量分數為83. 33%，引入的氣體是甲醇與氮氣的混合氣體。通入適量的甲醇氣體并改變氮氣的通入量，可改變環己酮肟蒸發的分壓，控制蒸發溫度在165-170°C之間。用水蒸汽作為熱源，連續加熱蒸發10天后，觀察蒸發管的堵塞情況，并用氣相色譜分析升膜蒸發器頂部氣體出口管2中環己酮肟蒸汽中的副產物的數量，以及測量循環管和閃蒸室內剩余的環己酮肟液體中的副產物，計算環己酮肟的分解率。蒸發器的汽化率為0.70。蒸發條件及結果匯總于表1.實施例2實施例2說明本發明提供的環己酮肟蒸發方法的實施效果。按照如圖2所示同樣類型的升膜蒸發器，蒸發器內部設置的蒸發管為4根25X2_的不銹鋼管，長度為6m。將120°C的環己酮肟加入升膜蒸發器在0. 15MPa下進行蒸發。蒸發器內部不通入惰性氣體，通入甲醇氣體，用水蒸汽作熱源，連續蒸發10天。蒸發器的汽化率為0. 54。蒸發條件及結果匯總于表I。實施例3實施例3說明本發明提供的環己酮肟蒸發方法的實施效果。按照如圖2所示同樣類型的升膜蒸發器，蒸發器內部設置的蒸發管為8根25X2mm的不銹鋼管，長度為6m。在0. 2MPa下，將40°C的環己酮肟的乙醇溶液加入閃蒸室，溶液中環己酮肟的質量分數為71. 43%，，引入的氣體為氮氣和乙醇的混合物，用水蒸汽作為熱源，連續蒸發10天。蒸發器的汽化率為0.60。蒸發條件及結果匯總于表I。對比例
對比例I說明采用降膜蒸發器蒸發環己酮肟的效果。使用如圖4所示的降膜蒸發器1，該蒸發器內設置有四個圓柱蒸發管2，各管的直徑為50mm，長度為6m。環己酮肟和溶劑的混合物從柱頂部的管3引入降膜蒸發器中，混合物下落的過程中在蒸發管2內壁形成薄液層，蒸發管2外側被加熱介質加熱，加熱介質為水蒸汽，由輸送管6引入降膜蒸發器I內，由管10引出蒸發器，使蒸發管內的混合物受熱蒸發。環己酮肟和溶劑甲醇分別通過管4和管5引入供應部分3，惰性氣體和甲醇氣體分別通過管7和管8引入，并以混合物的形式輸送到供應部分3。蒸發的混合物氣體從蒸發器的底部9排出，通過管12到后續反應部分。同時，蒸發管2內未蒸發的環己酮肟聚集在蒸發器底部9，并被泵11通過循環管13送回供應部分3。通過這種方式實現環己酮肟的循環。未蒸發的混合物一部分可以通過循環管13排出，以便調節混合物的成分。按上述的方法對環己酮肟連續蒸發10天，蒸發條件及結果見表I。表I蒸發條件及結果
權利要求
1.一種蒸發環己酮肟的方法，其特征在于，將環己酮肟料液加入升膜蒸發器內，料液受熱蒸發沿蒸發管軸向形成密度差，促使其沿著蒸發管向上流動，同時料液蒸發的蒸汽高速上升，帶動料液沿管壁成膜狀向上流動，升膜蒸發器蒸發表面被環己酮肟料液充分潤濕，力口熱介質通入蒸發管另一側與料液換熱使料液部分汽化，料液和蒸汽向上流動至閃蒸室進行氣液分離，閃蒸室頂部得到環己酮肟氣體，未蒸發的料液由閃蒸室底部經循環管返回升膜蒸發器底部繼續蒸發。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述的環己酮肟料液為環己酮肟液體或者環己酮肟與溶劑的混合液。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于，所述的環己酮肟料液中環己酮肟的質量百分數為50% 90%。
4.按照權利要求2或3的方法，其特征在于，所述的環己酮肟料液中的溶劑為甲醇、乙醇和丙醇中的一種或幾種的混合物。
5.按照權利要求1-3中的任一種方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器底部通入氣體，所述的氣體與所述的環己酮肟料液一起沿蒸發管向上流動。
6.按照權利要求5的方法，其特征在于，所述的氣體和環己酮肟料液在蒸發管內，沿蒸發管內壁向上流動。
7.按照權利要求5的方法，其特征在于，所述的氣體是溶劑氣體或溶劑氣體與惰性氣體的混合物。
8.按照權利要求6或7的方法，其特征在于，所述的蒸發管內氣體流速為10-50m/s。
9.按照權利要求1-3中的任一種方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器中環己酮肟的蒸發溫度為120°C -170°C。
10.按照權利要求1-3中的任一種方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器的操作壓力為0. 01-0. 5MPa。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器的操作壓力為0.1-O. 3MPao
12.按照權利要求1-3中的任一種方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器的汽化率為0.1-O. 6 o
13.按照權利要求12的方法，其特征在于，所述的升膜蒸發器的汽化率為0.2-0. 4。
14.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述的閃蒸室設置于升膜蒸發器外部或內嵌于升膜蒸發器頂部。
15.按照權利要求14的方法，其特征在于，所述的閃蒸室設置于升膜蒸發器的外部。
全文摘要
一種蒸發環己酮肟的方法，將環己酮肟料液加入升膜蒸發器內，料液受熱蒸發沿蒸發管軸向形成密度差，促使其沿著蒸發管向上流動，同時料液蒸發的蒸汽高速上升，帶動料液沿管壁成膜狀向上流動，升膜蒸發器蒸發表面被環己酮肟料液充分潤濕，加熱介質通入蒸發管另一側與料液換熱使料液部分汽化，料液和蒸汽向上流動至閃蒸室進行氣液分離，閃蒸室頂部得到環己酮肟氣體，未蒸發的料液由閃蒸室底部經循環管返回升膜蒸發器底部繼續蒸發。本發明提供的方法適用于加壓環境下環己酮肟的汽化，操作方便，蒸發效率高，環己酮肟的熱分解少，并可長周期平穩運行。
文檔編號C07C251/44GK103055526SQ201210143059
公開日2013年4月24日 申請日期2012年5月10日 優先權日2011年10月24日
發明者趙娜, 楊克勇, 江雨生, 王皓, 范瑛琦, 程時標, 張樹忠, 謝麗 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