CN101050183A

CN101050183A - 一种新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺

Info

Publication number: CN101050183A
Application number: CN 200610072722
Authority: CN
Inventors: 李绍磊
Original assignee: SHANDONG HUALU-HENGSHENG CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: SHANDONG HUALU-HENGSHENG CHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-10

Abstract

本发明涉及一种化合物的生产系统及其生产工艺，特别是涉及甲胺的生产系统及其生产工艺。本发明提供一种新型甲胺生产系统，包括如下组成部分：蒸发器；反应器；粗产品冷凝器；脱氨塔；萃取塔；分离塔。在蒸发器和反应器之间还设置有过热器和换热器，在萃取塔和分离塔之间还设置有脱水塔。在分离塔后还设置有甲醇回收塔，粗产品冷凝器后还设置有放空冷凝器和二级吸收塔。本发明还提供一种利用所述系统的甲胺生产新工艺。有效地降低了能量的消耗。

Description

一种新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺

技术领域

本发明涉及一种化合物的生产系统及其生产工艺，特别是涉及甲胺的生产系统及其生产工艺。

背景技术

甲胺是一甲胺、二甲胺、三甲胺等多种化合物的总称，广泛应用于工农业生产的各个领域。甲胺在常温下为无色、有氨味的气体或液体，分子式分别为：一甲胺CH₃NH₂、二甲胺(CH₃)₂NH、三甲胺(CH₃)₃N。

甲胺生产的反应方程式如下：

CH₃OH+NH₃＝CH₃NH₂+H₂O+Q；

2CH₃OH+NH₃＝(CH₃)₂NH+2H₂O+Q；

3CH₃OH+NH₃＝(CH₃)₃N+3H₂O+Q。

一甲胺可用于生产农药、医药、染料、炸药等，还有一些精细化工也用一甲胺。目前，引导一甲胺消费主流的是农药工业。

二甲胺主要用于生产二甲基甲酰胺(DMF)、化学溶剂、橡胶促进剂、农药、医药、皮革去毛剂、高能燃料二甲肼推进剂和炸药。

三甲胺主要用于生产饲料添加剂氯化胆碱、农药、医药和其他工业产品。由于目前我国以及亚洲地区氯化胆碱的需求发展较快，故对三甲胺的需求量也在逐步提高。

目前，国内甲胺生产一般采用间歇配料，高压合成的生产工艺。由于目前甲胺的生产方法存在工艺落后和原材料、辅助材料以及动力的消耗较高等弊端，从而导致了生产过程存在成本高并且污染严重的问题。目前，国外一般采用低压法生产甲胺。在低压法生产甲胺的过程中，一般采用间歇配料，即将液氨、循环物料、甲醇等首先加入一个配液槽，通过充分混合、分析、计算，确定适当的碳氮比(N/C)，然后通过高压泵加入蒸发器中。在整个工艺流程中，需要两个配料槽交替使用，液氨的冷量得不到充分利用。这无疑增加了工艺成本和相应的动力消耗，并不利于保证操作的稳定性。

在低压法生产甲胺的过程中，精馏塔冷凝器采用下装强制回流式，降低了操作的可控性，同时也增加了泄露的可能性。

在低压法生产甲胺的过程中，液氨需要利用液氨泵送入后一工序，这也增加了动力消耗。

发明内容

本发明提供一种新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺，以解决目前甲胺生产工艺中存在的，操作的可控性和稳定性差以及成本高并且污染严重等问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种新型甲胺生产系统，包括如下组成部分：蒸发器；反应器；粗产品冷凝器；脱氨塔；萃取塔；分离塔。

作为优化，所述系统在蒸发器和反应器之间还设置有过热器和换热器，在萃取塔和分离塔之间还设置有脱水塔。

作为进一步优化，所述系统在分离塔后还设置有甲醇回收塔，粗产品冷凝器后还设置有放空冷凝器和二级吸收塔。

本发明还提供一种利用所述系统的甲胺生产新工艺，采用低压法合成，包括如下步骤：

(1)甲醇、循环物料和氨补入蒸发器，蒸发形成气体混合物；

(2)步骤(1)所得的气体混合物进入反应器，进行反应；

(3)反应后气体进入粗产品冷凝器，进行冷凝；

(4)冷凝后的混合液输入脱氨塔，进行脱氨；

(5)脱氨塔中不含氨的塔釜液体进入萃取塔，萃取出三甲胺；

(6)萃取塔的塔釜液进入分离塔，对水、甲醇、一甲胺和二甲胺进行分离。

作为优化，步骤(1)所得的气体混合物进入反应器之前，先进入过热器进行过热，过热后的气体混合物在进入反应器之前，先进入换热器，与反应器来的反应后气体进行换热；步骤(3)反应后气体进入粗产品冷凝器前，依次与过热器来的气体混合物和步骤(1)补入蒸发器的原料进行换热。

作为优化，步骤(6)萃取塔的塔釜液进入分离塔之前，先进入脱水塔进行脱水。

作为优化，步骤(6)分离出的甲醇和水进入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，废水进入污水处理系统。

作为优化，经过步骤(3)粗产品冷凝器冷凝后的不凝气进入放空冷凝器进行冷凝，冷凝后的不凝气进入废气回收系统，将其中的绝大部分氨和甲醇回收，剩余气体送入吹风气回收系统，燃烧后放空。

作为优化，新补充的液氨是直接补入脱氨塔或对放空冷凝器进行冷凝后补入脱氨塔，再从脱氨塔输入蒸发器。

步骤(1)所述的甲醇可以是新补充的甲醇和后续工序中回收的甲醇中的一种或其组合。

步骤(1)所述的氨可以是新补充的液氨和脱氨塔回收的氨中的一种或其组合。

步骤(1)所述的循环物料是指一甲胺和二甲胺。

工艺流程中生产的一甲胺和二甲胺可以根据需要采出，也可以进入循环进料罐来作为循环物料。

本发明所实现的技术效果如下：

本发明所提供的新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺去掉了原来的间歇配料槽，甲醇、循环物料、氨均为连续进料，通过分析进口物料成分调节各组分的进料量，来控制碳氮比(C/N)，保证了操作的稳定性。

本发明所提供的新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺中，液氨直接加入脱氨塔，不但可以除去液氨中的油分，还可以利用液氨的冷量使塔顶介质冷却，即可以减少塔顶冷凝器的换热面积和循环冷却水的用量，还可以减少蒸发器的换热面积和蒸汽的用量。

本发明所提供的新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺中，过热器来的气体混合物进入反应器以前先利用反应后的气体进行蒸发和加热，降低了粗产品冷凝器循环冷却水的消耗，实现了能量的综合利用和热量的基本平衡。

本发明所提供的新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺中，液氨槽保持满液位操作，在开车初期触媒活性较好和操作压力较低时，液氨依靠自身压力经过副线直接进入氨塔，直到触媒使用后期，操作压力需要提高时才使用液氨泵给液氨增压，有效地减少了液氨泵电能的消耗。

附图说明

图1：甲胺生产工艺流程示意图。

具体实施方式

为了更具体的对本发明所提供的新型甲胺生产系统及利用该系统的甲胺生产新工艺进行公开和说明，本发明提供以下具体实施例，但实施例的内容不应视为对发明内容和技术方案的限定与约束。

所用仪器设备均购于德州德化装备有限公司。

生产采用的工艺技术：

反应方程式

合成工序：胺循环液、氨塔回收的气氨及来自罐区的原料液氨和甲醇—同进入蒸发器，用合成反应气体在蒸发器蒸发，热量不足部分用低压蒸汽加热蒸发。蒸发后的原料气用中压蒸汽加热后连续用合成反应气加热，当开工和原料气温度达不到要求时用电加热器加热原料气。在甲胺反应器中触媒的作用下，氨和甲醇转化为胺类。反应气经热量回收后，进入粗产品冷凝器，在冷凝器中冷却水把水、甲醇、大部分胺类和氨冷凝为液体，末凝气经过放空冷却冷凝器回收部分为胺类，经放空总管进入吸收工序。

精馏工序：由合成工序泵送来的反应液和由吸牧系统吸收塔水泵送来的吸牧液进入氨塔，在氨塔经过精馏分离，塔项采出气氨。经分离罐进入蒸发器塔釜液进入2#塔，反应液在2#塔中用蒸汽冷凝液萃取一甲胺，二甲胺等反应物。(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#塔顶部一部分送入循环总管，另一部分送入罐区。

2#塔塔釜液靠2#塔塔压流入醇塔，一部分用循环水泵与蒸汽冷凝液一起加入2#塔顶，作为萃取水用。另一部分塔釜液在换热器与吸收工序来的吸收液换热后再经废水冷却器用冷却水冷却后送至新建污水处理系统。

反应物经精馏塔顶液相采出一甲胺产品，流入二甲胺储槽或者送至罐区，1#塔含少量水的二甲胺物料，经DMF循环泵返回到醇塔继续精馏。

当反应器触媒使用后期，醇塔塔釜液含较多甲醇时，此物料送至4#塔回收甲醇。4#塔回收的甲醇气体由塔顶部排入循环总管。其塔釜液经废水冷却器冷却后送至新建污水处理系统。

吸收工序：来自合成系统，精馏系统及罐区的放空气汇集到放空总管进到1#吸收塔塔底，从塔项出来气体再到2#吸收塔塔底，经两塔吸收，洗涤水溶性物料(主要是氨)基本被吸收。从2#吸收塔塔顶出来的尾气经废液分离罐进入火炬。来自蒸汽冷凝液，经冷凝液输送泵加压的蒸汽冷凝液，先经冷凝液冷却器换热后高位水槽，此冷毅液体为2#吸收塔的吸收液进入该塔，此吸收液大部分用2#吸收塔泵经2#吸收塔冷却器送回2#吸收塔进行循环吸收。

吸收系统的压力由废液分离罐的液封来决定，两个吸收塔的喷淋量由流量调节阀来调节。温度用冷却器冷却水来控制。塔釜液面由液面调节阀来控制。

实施例1：

甲胺采用低压法(1.8MPaG)合成，所采用的甲胺生产系统和甲胺生产工艺流程见图1，具体流程如下：

(1)甲醇、循环物料和氨同时连续补入蒸发器，利用蒸汽和反应后的热气体进行加热使原料充分蒸发形成气体混合物；

(2)步骤(1)所得的气体混合物进入过热器，用蒸气进行过热；

(3)过热后的气体混合物进入换热器，与反应器来的反应后气体进行换热后进入反应器，进行反应；

(4)反应器的反应后气体先进入换热器，依次与过热器来的气体混合物和原料气换热后进入粗产品冷凝器，进行冷凝；

(5)在粗产品冷凝器中冷凝后的混合液用泵泵入脱氨塔；

(6)在脱氨塔中，氨被脱出并与补入的液氨一起输送入蒸发器；

(7)脱氨塔中不含氨的塔釜液体进入萃取塔，萃取出三甲胺；

(8)萃取塔的塔釜液进入脱水塔脱除水分；

(9)萃取塔的塔釜液在脱水塔进行脱水后进入分离塔，对水、甲醇、一甲胺和二甲胺进行分离；

(10)步骤(9)分离出的甲醇和水进入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，废水进入污水处理系统；

(11)经过粗产品冷凝器冷凝后的不凝气通过放空冷凝器用液氨冷凝；

(12)经放空冷凝器冷凝后的不凝气进入废气回收系统，通过二级回收，将其中的绝大部分氨回收；

(13)经废气回收系统回收甲醇和氨气后的剩余气体送入吹风气回收系统，燃烧后放空。

步骤(1)所述的甲醇为新补充的甲醇和后续工序中回收的甲醇的混合物；所述的氨是新补充的液氨和脱氨塔回收的氨的混合物；所述的循环物料是指由分离塔分离出来的一甲胺和二甲胺。

利用本发明所提供的甲胺生产新工艺生产的甲胺产品质量指标如表1所示。

表1：甲胺产品质量指标(企业标准)

名称	一甲胺	二甲胺	三甲胺
名称	一甲胺	二甲胺	三甲胺	胺含量(％，≮)	99.5	99.5	99.5
氨含量(％，≯)	0.3			胺含量(％，≮)	99.5	99.5	99.5
氨含量(％，≯)	0.3			水含量(％，≯)	0.3	0.2	0.2
一甲胺(％，≯)		0.3	0.3	水含量(％，≯)	0.3	0.2	0.2
一甲胺(％，≯)		0.3	0.3	二甲胺(％，≯)	0.3

甲胺水溶液产品质量指标如表2所示。

表2：甲胺水溶液产品质量指标(GB9010-88优级品)

项目	单位	40％一甲胺水溶液	40％二甲胺水溶液	40％三甲胺水溶液
项目	单位	40％一甲胺水溶液	40％二甲胺水溶液	40％三甲胺水溶液	CH₃NH₂	％	≥40.0	≤0.10	≤0.10
(CH₃)₂NH	％	≤0.20	≥40.0	≤0.10	CH₃NH₂	％	≥40.0	≤0.10	≤0.10
(CH₃)₂NH	％	≤0.20	≥40.0	≤0.10	(CH₃)₃N	％	≤0.10	≤0.10	≥30.0
NH₃	％	≤0.02	≤0.01	≤0.02	(CH₃)₃N	％	≤0.10	≤0.10	≥30.0

本发明所提供的甲胺生产新工艺运转过程原材料消耗定额如表3所示。

表3：甲胺装置原材料消耗定额表

序号	名称	单位	消耗定额
			消耗定额			一甲胺	二甲胺	三甲胺
			1	液氨	Kg	一甲胺	二甲胺	三甲胺	580	398	305
2	甲醇	Kg	1	液氨	Kg	1090	1498	1720	580	398	305
2	甲醇	Kg	3	触媒	Kg	1090	1498	1720	0.455	0.455	0.455
4	铁桶	个	3	触媒	Kg	15		15	0.455	0.455	0.455

本发明所提供的甲胺生产新工艺运转过程公用工程消耗定额如表4所示。

表4：甲胺装置公用工程消耗定额表

序号	名称	规格	单位	消耗定额
序号	名称	规格	单位	消耗定额	1	蒸汽	中压P＝2.3MPaG，T＝220℃	t	14.2
低压P＝1.0MPaG，T＝183℃	t	4.5					中压P＝2.3MPaG，T＝220℃	t	14.2
低压P＝1.0MPaG，T＝183℃	t	4.5	2	冷却水			P＝0.45MPaG，T＝32℃	3m	1113
3	电	U＝380V，三相四线，50HZ	2	冷却水	KWh	130	P＝0.45MPaG，T＝32℃	3m	1113
3	电	U＝380V，三相四线，50HZ	4	仪表空气	KWh	130	P＝0.6MPaG，常温，露点-30℃	Nm³	90

实施例2：

甲胺采用低压法(1.8MPaG)合成，具体工艺流程如下：

1)甲醇、循环物料和氨同时连续补入蒸发器，利用蒸汽和反应后的热气体进行加热使原料充分蒸发形成气体混合物；

2)步骤(1)所得的气体混合物进入过热器，用蒸气进行过热；

3)过热后的气体混合物进入换热器，与反应器来的反应后气体进行换热后进入反应器，进行反应；

4)反应器的反应后气体先进入换热器，依次与过热器来的气体混合物和原料气换热后进入粗产品冷凝器，进行冷凝；

5)在粗产品冷凝器中冷凝后的混合液用泵泵入脱氨塔；

6)在脱氨塔中，氨被脱出并与补入的液氨一起输送入蒸发器；

7)脱氨塔中不含氨的塔釜液体进入萃取塔，萃取出三甲胺；

8)萃取塔的塔釜液进入分离塔，对水、甲醇、一甲胺和二甲胺进行分离；

9)步骤(8)分离出的甲醇和水进入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，废水进入污水处理系统；

10)经过粗产品冷凝器冷凝后的不凝气进入废气回收系统，通过二级回收，将其中的绝大部分氨回收；

11)经废气回收系统回收甲醇和氨气后的剩余气体送入吹风气回收系统，燃烧后放空。

步骤(1)所述的甲醇为新补充的甲醇；所述的氨是新补充的液氨；所述的循环物料是指由分离塔分离出来的一甲胺和二甲胺。

本实施例甲胺生产工艺运转过程原材料消耗定额、甲胺生产工艺生产的甲胺产品质量指标、甲胺生产工艺运转过程公用工程消耗定额均优于现有标准。

Claims

1.一种新型甲胺生产系统，其特征在于：包括如下组成部分：反应器；粗产品冷凝器；脱氨塔；萃取塔；分离塔；蒸发器。

2.根据权利要求1所述的新型甲胺生产系统，其特征在于：在蒸发器和反应器之间还设置有过热器和换热器，在萃取塔和分离塔之间还设置有脱水塔。

3.根据权利要求2所述的新型甲胺生产系统，其特征在于：在分离塔后还设置有甲醇回收塔，粗产品冷凝器后还设置有放空冷凝器和二级吸收塔。

4.一种利用权利要求1或2或3所述新型甲胺生产系统的甲胺生产新工艺，其特征在于包括以下步骤：

(1)甲醇、循环物料和氨补入蒸发器，蒸发形成气体混合物；

(2)步骤(1)所得的气体混合物进入反应器，进行反应；

(3)反应后气体进入粗产品冷凝器，进行冷凝；

(4)冷凝后的混合液输入脱氨塔，进行脱氨；

(5)脱氨塔中不含氨的塔釜液体进入萃取塔，萃取出三甲胺；

5.根据权利要求4所述的甲胺生产新工艺，其特征在于：步骤(1)所得的气体混合物进入反应器之前，先进入过热器进行过热，过热后的气体混合物在进入反应器之前，先进入换热器，与反应器来的反应后气体进行换热；步骤(3)反应后气体进入粗产品冷凝器前，依次与过热器来的气体混合物和步骤(1)补入蒸发器的原料进行换热。

6.根据权利要求5所述的甲胺生产新工艺，其特征在于：步骤(6)萃取塔的塔釜液进入分离塔之前，先进入脱水塔进行脱水；步骤(6)分离出的甲醇和水进入甲醇回收塔，回收其中的甲醇，废水进入污水处理系统。

7.根据权利要求6所述的甲胺生产新工艺，其特征在于：经过步骤(3)粗产品冷凝器冷凝后的不凝气进入放空冷凝器进行冷凝，冷凝后的不凝气进入废气回收系统，将其中的绝大部分氨和甲醇回收，剩余气体送入吹风气回收系统，燃烧后放空。

8.根据权利要求4所述的甲胺生产新工艺，其特征在于：步骤(1)所述的甲醇可以是新补充的甲醇和后续工序中回收的甲醇中的一种或其组合。

9.根据权利要求4所述的甲胺生产新工艺，其特征在于：步骤(1)所述的氨可以是新补充的液氨和脱氨塔回收的氨中的一种或其组合；新补充的液氨是直接补入脱氨塔或对放空冷凝器进行冷凝后补入脱氨塔，再从脱氨塔输入蒸发器。

10.根据权利要求4所述任一甲胺生产新工艺，其特征在于：步骤(1)所述的循环物料是指甲胺。