CN101786987B - 一种己内酰胺萃取设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于化工分离技术领域的一种己内酰胺萃取设备。该设备包括塔体和缓冲器两部分；所述塔体分为塔顶扩大段、塔身和塔底扩大段三部分，缓冲器与塔底扩大段底部连通，所述塔身底部安装有油相分布器，在塔身内油相分布器之上自下而上按照每隔3-10块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的放置方式交替放置亲水性筛板和疏水性导流板，疏水性导流板板面上开有导流孔，油相由油相分布器进入塔体，由塔顶扩大段上部流出，水相由塔顶扩大段下部进入塔体，由塔底扩大段下部流出，缓冲器内压力周期性变化，使水相在缓冲器和塔体之间做往复运动。具有操作稳定可靠、弹性大，处理能力大，传质效率高的特点，对己内酰胺的分离精度和回收率高，能得到高浓度的己内酰胺水溶液。

Description

一种己内酰胺萃取设备
技术领域
本发明属于化工分离技术领域，特别涉及一种己内酰胺萃取设备。
背景技术
己内酰胺是重要的化纤单体。己内酰胺可与水混溶，生产过程复杂，对产品质量要求高，产品的附加值高，这些特点使己内酰胺的纯化和回收技术既重要又困难。迄今为止，溶剂萃取是最有效的己内酰胺纯化和回收技术。
目前工业应用的己内酰胺萃取剂主要是苯和甲苯。萃取工艺一般包括萃取和反萃两步。萃取步是用萃取剂从含己内酰胺60％以上的酰胺油中萃取己内酰胺。该步的特点是：苯和甲苯对己内酰胺的分配系数只有0.1至0.2，需要采用大相比的多级逆流萃取，水相体积变化大，相比变化大；己内酰胺含量对萃取体系界面张力的影响很大，逆流萃取时，高浓区域界面张力小，易乳化，低浓区域界面张力大，分散困难，传质效率低。反萃步是用水反萃负载溶剂得到己内酰胺水溶液。该步中体系特点与萃取步相同，另外加入的水最终还要蒸馏除去，减少反萃水加入量，提高所得己内酰胺水溶液浓度对工业节能很重要，但会面临大相比和大的相比变化问题，同时增加乳化风险。
出于对提高萃取收率的考虑，工业上一般使用有外部能量输入的萃取设备，如偏心转盘塔和脉冲填料塔。偏心转盘塔同时有转盘和分相室，试图兼顾萃取和分相的要求，但由于能量输入不均匀，放大效应大，工业上只能以保守的低转速操作，设备萃取效率和处理能力低，体积庞大。脉冲填料塔的操作弹性小，相比变化大时负荷低、萃取效率低，很难反萃得到32％以上的己内酰胺水溶液。
因此，发展适用于在大相比和大的相比变化下操作的，可兼顾萃取和分相的新型高效己内酰胺萃取设备非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：该设备包括塔体和缓冲器两部分；所述塔体分为塔顶扩大段、塔身和塔底扩大段三部分，塔身之上为塔顶扩大段，塔身之下为塔底扩大段，所述塔顶扩大段和塔底扩大段的横截面面积均大于塔身的横截面面积，缓冲器与塔底扩大段底部连通，所述塔身底部安装有油相分布器，在塔身内油相分布器之上自下而上按照每隔3-10块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的放置方式交替放置亲水性筛板和疏水性导流板，疏水性导流板板面上开有导流孔，油相由油相分布器进入塔体，由塔顶扩大段上部流出，水相由塔顶扩大段下部进入塔体，由塔底扩大段下部流出，缓冲器与控压装置相连，实现缓冲器内压力周期性变化，使水相在缓冲器和塔体之间做往复运动，利用压力差变化周期性地从塔体内吸入或向塔体内排出水相。控压装置可以由切换阀和压力不同的两个气体系统构成，也可以由切换阀和流体输送设备构成。控压装置工作时，利用切换阀使缓冲器周期性地交替与压力不同的两个气体系统，或者与流体输送设备的进口和出口连通，从而使得缓冲器内压力周期性变化。
所述亲水性筛板为不锈钢材质。
所述疏水性导流板为聚四氟乙烯材质或表面涂履聚四氟乙烯的不锈钢材质。
所述疏水性导流板板面上开有与水平方向呈20-45°的导流孔。
所述缓冲器内压力周期性变化的频率为30-300Hz。
本发明的有益效果为：具有操作稳定可靠、弹性大，处理能力大，传质效率高的特点，对己内酰胺的分离精度和回收率高，能得到高浓度的己内酰胺水溶液。
造成上述有益结果的原因在于：使用油相作为分散相，提高了在大相比下操作的相含率和传质比表面积，从而提高了传质效率；采用缓冲器和塔体间水相往复运动方式输入能量促进两相混合，在塔体截面上能量输入均匀，可避免分散相过度破碎；疏水性导流板的加入，可促进表面更新，使操作更加稳定可靠并进一步提高传质效率；在往复运动过程中，两相交替通过筛板和导流板，相对运动的阻力小，可获得较大通量，提高处理能力和操作弹性。
图1是己内酰胺萃取设备示意图；
附图说明
图中标号：1-塔体；2-缓冲器；11-塔顶扩大段；12-塔身；13-塔底扩大段；14-油相分布器；15-亲水性筛板；16-疏水性导流板。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
具体实施方式
实施例1
一种己内酰胺萃取设备，示意图如图1所示，该设备包括塔体1和缓冲器2两部分；所述塔体1分为塔顶扩大段11、塔身12和塔底扩大段13三部分，塔身12之上为塔顶扩大段11，塔身12之下为塔底扩大段13，所述塔顶扩大段11和塔底扩大段13的横截面面积均大于塔身12的横截面面积，缓冲器2与塔底扩大段13底部连通，所述塔身12底部安装有油相分布器14，在塔身12内油相分布器14之上自下而上交替放置亲水性筛板15和疏水性导流板16，亲水性筛板和疏水性导流板放置方式如下：每隔3块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的方式交替放置15块亲水性筛板、5块疏水性导流板，亲水性筛板为不锈钢材质，疏水性导流板为聚四氟乙烯材质，疏水性导流板板面上开有与水平方向呈20°的导流孔，油相由油相分布器14进入塔体1，由塔顶扩大段11上部的出油管口流出， 水相由塔顶扩大段11下部的进水管口进入塔体1，由塔底扩大段13下部的出水管口流出，缓冲器2与控压装置3相连，实现缓冲器2内压力周期性变化，所述控压装置3由切换阀、鼓风机构成，当缓冲器与鼓风机出口连通，则向缓冲器2内充入气体，使得水相向塔体1流动，当缓冲器与鼓风机入口连通，则放出缓冲器2内的气体，水相向缓冲器2流动，利用压力差变化周期性地从塔体内吸入或向塔体内排出水相，使水相在缓冲器2和塔体1之间做往复运动，缓冲器内压力周期性变化的频率为300Hz。
实施例2
一种己内酰胺萃取设备，示意图如图1所示，该设备包括塔体1和缓冲器2两部分；所述塔体1分为塔顶扩大段11、塔身12和塔底扩大段13三部分，塔身12之上为塔顶扩大段11，塔身12之下为塔底扩大段13，所述塔顶扩大段11和塔底扩大段13的横截面面积均大于塔身12的横截面面积，缓冲器2与塔底扩大段13底部连通，所述塔身12底部安装有油相分布器14，在塔身12内油相分布器14之上自下而上交替放置亲水性筛板15和疏水性导流板16，亲水性筛板和疏水性导流板放置方式如下：由油相分布器位置向上每隔5块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的方式交替放置25块亲水性筛板、5块疏水性导流板，亲水性筛板为不锈钢材质，疏水性导流板为表面涂履聚四氟乙烯的不锈钢材质，疏水性导流板板面上开有与水平方向呈30°的导流孔，油相由油相分布器14进入塔体1，由塔顶扩大段11上部的出油管口流出，水相由塔顶扩大段11下部的进水管口进入塔体1，由塔底扩大段13下部的出水管口流出，缓冲器2与控压装置3相连，实现缓冲器2内压力周期性变化，所述控压装置3由切换阀、氮气系统和大气系统构成，当氮气系统与缓冲器连通，则向缓冲器2内充入氮气，使得水相向塔体1流动，当大气系统与缓冲器连通，则放出缓冲器2内的气体，水相向缓冲器2 流动，利用压力差变化周期性地从塔体内吸入或向塔体内排出水相，缓冲器内压力周期性变化的频率为120Hz。
实施例3
一种己内酰胺萃取设备，示意图如图1所示，该设备包括塔体1和缓冲器2两部分；所述塔体1分为塔顶扩大段11、塔身12和塔底扩大段13三部分，塔身12之上为塔顶扩大段11，塔身12之下为塔底扩大段13，所述塔顶扩大段11和塔底扩大段13的横截面面积均大于塔身12的横截面面积，缓冲器2与塔底扩大段13底部连通，所述塔身12底部安装有油相分布器14，在塔身12内油相分布器14之上自下而上交替放置亲水性筛板15和疏水性导流板16，亲水性筛板和疏水性导流板放置方式如下：由油相分布器位置向上每隔10块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的方式交替放置50块亲水性筛板、5块疏水性导流板，亲水性筛板为不锈钢材质，疏水性导流板为聚四氟乙烯材质，疏水性导流板板面上开有与水平方向呈45°的导流孔，油相由油相分布器14进入塔体1，由塔顶扩大段11上部的出油管口流出，水相由塔顶扩大段11下部的进水管口进入塔体1，由塔底扩大段13下部的出水管口流出，缓冲器2与控压装置3相连，实现缓冲器2内压力周期性变化，所述控压装置3由切换阀、氮气系统和大气系统构成，当缓冲器与氮气系统连通，则向缓冲器2内充入氮气，使得水相向塔体1流动，当缓冲器与大气系统连通，则放出缓冲器2内的气体，水相向缓冲器2流动，利用压力差变化周期性地从塔体内吸入或向塔体内排出水相，缓冲器内压力周期性变化的频率为30Hz。
实施例4
一种己内酰胺萃取设备，示意图如图1所示，该设备包括塔体1和缓冲器2两部分；所述塔体1分为塔顶扩大段11、塔身12和塔底扩大段13三部分，塔身 12之上为塔顶扩大段11，塔身12之下为塔底扩大段13，所述塔顶扩大段11和塔底扩大段13的横截面面积均大于塔身12的横截面面积，缓冲器2与塔底扩大段13底部连通，所述塔身12底部安装有油相分布器14，在塔身12内油相分布器14之上自下而上交替放置亲水性筛板15和疏水性导流板16，亲水性筛板和疏水性导流板放置方式如下：由油相分布器向上每隔8块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的方式交替放置40块亲水性筛板、5块疏水性导流板，亲水性筛板为不锈钢材质，疏水性导流板为表面涂履聚四氟乙烯的不锈钢材质，疏水性导流板板面上开有与水平方向呈35°的导流孔，油相由油相分布器14进入塔体1，由塔顶扩大段11上部的出油管口流出，水相由塔顶扩大段11下部的进水管口进入塔体1，由塔底扩大段13下部的出水管口流出，缓冲器2与控压装置3相连，实现缓冲器2内压力周期性变化，所述控压装置3由切换阀和循环水真空泵构成，当缓冲器与循环水真空泵出口连通，则向缓冲器2内充入气体，使得水相向塔体1流动，当缓冲器与循环水真空泵入口连通，则放出缓冲器2内的气体，水相向缓冲器2流动，利用压力差变化周期性地从塔体内吸入或向塔体内排出水相，缓冲器内压力周期性变化的频率为60Hz。

Claims (5)

1.一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：该设备包括塔体(1)和缓冲器(2)两部分；所述塔体(1)分为塔顶扩大段(11)、塔身(12)和塔底扩大段(13)三部分，塔身(12)之上为塔顶扩大段(11)，塔身(12)之下为塔底扩大段(13)，所述塔顶扩大段(11)和塔底扩大段(13)的横截面面积均大于塔身(12)的横截面面积，缓冲器(2)与塔底扩大段(13)底部连通，所述塔身(12)底部安装有油相分布器(14)，在塔身(12)内油相分布器(14)之上自下而上按照每隔3-10块亲水性筛板，放置1块疏水性导流板的放置方式交替放置亲水性筛板(15)和疏水性导流板(16)，疏水性导流板板面上开有导流孔，油相由油相分布器(14)进入塔体(1)，由塔顶扩大段(11)上部流出，水相由塔顶扩大段(11)下部进入塔体(1)，由塔底扩大段(13)下部流出，缓冲器(2)与控压装置(3)相连，实现缓冲器(2)内压力周期性变化，使水相在缓冲器(2)和塔体(1)之间做往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：所述亲水性筛板(15)为不锈钢材质。
3.根据权利要求1所述的一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：所述疏水性导流板(16)为聚四氟乙烯材质或表面涂履聚四氟乙烯的不锈钢材质。
4.根据权利要求1或3所述的一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：所述疏水性导流板(16)板面上开有与水平方向呈20-45°的导流孔。
5.根据权利要求1所述的一种己内酰胺萃取设备，其特征在于：所述缓冲器(2)内压力周期性变化的频率为30-300Hz。
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