CN102502697A - 一种吗啉溶液中氨的回收方法 - Google Patents

Abstract

一种吗啉溶液中氨的回收方法，是以吗啉溶液为原料，经入料计量泵，自脱氨塔中上部的入料口将其连续泵入脱氨塔内至30％的塔釜液位上，通过脱氨塔外挂连通的再沸加热器，利用蒸汽加热塔内液体，根据氨的沸点较低这一物理特性，使吗啉溶液中的氨经加热气化，部分被气化的氨在塔内上升过程中被冷凝为液氨，其余来不及液化的气氨继续上升至塔顶，通过塔顶气相管线进入塔顶冷凝器冷凝为液氨，再持续入料，不断形成塔顶冷凝液(液氨)的回流，如此反复循环完成氨的回收。本发明通过内加压精馏法，提高氨的液化温度，从而实现以闪蒸为热源的氨回收精馏操作。

Description

一种吗啉溶液中氨的回收方法

技术领域：

本发明属于吗啉生产技术领域，特别涉及到一种在吗啉溶液中氨的回收工艺。

背景技术：

吗啉，又称1，4氧氮杂环己烷，分子式C₄H₉NO，为无色油状液体，具有吸湿性，强碱性，有胺味，能和有机溶剂混溶，不溶于强碱溶液，易燃，是重要的有机合成试剂，主要用作橡胶促进剂NOBS、OTOS等的原料。同时，在医药、纺织、油漆等行业中也有广泛用途。

根据国家标准，吗啉的制备是以纯度在99％的氨为原料。二甘醇液氨和氢气经过加热汽化后进入反应器，在特定温度和压力下，经触媒进行气-固相催化氨解环化反应，离开反应器的气体混合物经换热冷却后进入气液分离器，气体物流循环使用，液体物流进入分离精制系统，分离出吗啉纯品。

吗啉催化氨化反应的过程：

从两个主反应中可知：每生成1mol吗啉理论上需1mol二甘醇和1molNH₃，但二甘醇催化氨解环化是一个复杂的有机反应过程，伴有很多副反应，为了抑制副反应的发生，现有的技术是增加NH₃的投入量，使投入反应器的醇、氨比(mol)DEG∶NH3＝1∶8。多余的氨除一部分随系统循环气循环和尾气放空外，但大部分同吗啉一起冷凝，存于粗吗啉溶液里。

吗啉溶液中除有吗啉、N-乙基吗啉、水等，大约还有35％的氨，由于氨的沸点-33.5℃，用常压回收方法很难实现。

目前，有些生产厂家采用闪蒸的方法，然后闪蒸的氨去氨冷冻机或压缩机，这种方法存在两种弊端：一是吗啉中的氨闪蒸不完全，随后续工段废水排入污水处理池，曝于大气中，既浪费资源，又污染环境；二是气氨经冷冻机或氨压缩机为液氨，需消耗大量的电能，增加生产成本。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，根据氨的物理特性，提供一种吗啉溶液中回收氨的方法，为吗啉溶液中氨的回收利用提供必要保证，达到节约资源，降低生产成本之目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种吗啉溶液中氨的回收方法，是以吗啉溶液为原料，经入料计量泵，自脱氨塔中上部的入料口将其连续泵入脱氨塔内至30％的塔釜液位上，通过脱氨塔外挂连通的再沸加热器，利用蒸汽加热塔内液体，根据氨的沸点较低这一物理特性，使吗啉溶液中的氨经加热气化，形成一定压力的塔压，部分被气化的氨在塔内上升过程中被冷凝为液氨，形成填料精馏塔操作所需要的回流液，其余来不及液化的气氨继续上升至塔顶，通过塔顶气相管线进入塔顶冷凝器冷凝为液氨，再回流至脱氨塔顶溢流采出段，再持续入料，不断形成塔顶冷凝液(液氨)的回流，其中一部分冷凝下来的液氨通过塔内的溢流堰溢流回塔内，作为塔内回流液，通过塔内各段液体收集分布器和液体收集分布锥后，形成均匀的液体向下喷淋，在塔内各段规整填料表面上与塔内因受热上升的重组分交替传质，传热，使气氨受热上移至塔顶，经冷凝后部分再回流至塔内，同时使吗啉液等重组分被吸热下行，如此反复循环从而有效防止重组分上移堵塞填料，另一部分液氨经采氨自动调节阀采出，完成氨的回收。

所述的脱氨塔塔内各段液体收集分布器和液体收集分锥，是指在脱氨塔内通过设置液体收集分布器和液体收集分布锥把脱氨塔分为六段，第一段是外加热段，第二段是气液混合段，第三、四、五段是传质传热段，第六段为溢流采出段，每段之间下部设液体收集分布锥，上部设液体收集分布器。

所述的脱氨塔顶溢流出口处设置有自动采氨阀能够调节其阀位大小，控制采氨量。

所述的脱氨塔顶在脱氨塔塔顶设有压力传感器，脱氨塔塔顶的压力通过设置的压力传感器，将压力信息传导给自动调节阀，由自动控制采氨调节阀阀位开启度的大小，实现控制塔压在设定的范围内波动，本发明设定的塔顶操作压力范围是1.1MPa-1.3Mpa。

所述的各段液体收集分布器和液体收集分布锥，是在塔压稳定的情况下，即保持在设定的塔顶操作压力范围1.1MPa-1.3Mpa的情况下，通过入料计量泵控制入塔的物料量和通过加热蒸汽的自动调节阀控制塔釜再沸器的蒸汽加热量，实现塔内各段温度的正常分布。脱氨塔最下段为外加热釜段，通过控制再沸器的蒸汽调节阀控制加热量，控制该段温度在120℃-158℃之间，第二段为汽液混合段，通过入料计量泵调节阀，控制入塔物料量，控制该段温度在78℃-81℃之间，通过塔压传感器，控制采氨调节阀的阀位，控制采出的氨量，从而控制第六段溢流采出段温度在32℃-36℃之间，第三、第四、第五段为传热传质段，温度分别在53℃-55℃、41℃-43℃、35℃-38℃区间内，工艺上不作调节控制，因该塔的第一段外加热釜段、第二段汽液混合段及第六段溢流采出段温度一旦恒定在某一温度区间内，则根据填料塔工艺操作原理可知，该塔的第三、第四、第五传热传质段也就一定会恒定在各自某一温度区间不变。

本发明具体操作工艺流程是：(一)将吗啉合成反应得来的吗啉溶液通过管道输入吗啉储罐，再经脱氨塔入料计量泵泵入脱氨塔中；(二)脱氨塔通过其外挂再沸器蒸汽加热，使塔内吗啉溶液中氨迅速气化，产生塔压，通过控制采氨量调节其压力控制在1.1MPa-1.3MPa区间，同时将加热蒸汽控制在2.5MPa-2.8MPa区间，从而控制脱氨塔塔顶温度在32℃-36℃区间；(三)来自冷凝器的塔顶冷凝的液氨回流到脱氨塔的溢流堰内，一部分液氨经溢流堰溢流，再经液体分布器均匀分布喷淋，作为塔内回流液，另一部分液氨根据塔压变化自动采出，连续往塔内均匀入料，形成如此往复循环，完成氨的回收。

本发明通过内加压精馏法，提高氨的液化温度，从而实现以闪蒸为热源的氨回收精馏操作。本发明的优点：流程简单，采用常规设备，利用脱氨塔内自回流和气氨冷凝后采出，回收的氨中纯度很高，达90％CW，危害吗啉反应的副反应少，适于在制备中再利用。

附图说明：

附图为实现本发明的装置结构示意图

在附图中，1是吗啉罐，2是计量泵，3是脱氨塔，4是冷凝器，5是再沸器，6是外加热釜段，7是气液混合段，8是传热传质段，9是传热传质段，10是传热传质段，11是溢流采出段，12是冷却水出口，13是冷却水进口，14是塔顶气相管线，15是溢流堰，16是采氨阀，17是液体收集分布器，18是液体收集分布锥，19是蒸汽出口，20是蒸汽进口。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

一种吗啉溶液中氨的回收方法，是以吗啉溶液为原料，经入料计量泵2，自脱氨塔3中上部入料口将其连续泵入脱氨塔3内至30％的塔釜液位，再通过脱氨塔3外挂连通的再沸加热器5，利用蒸汽加热塔内液体，根据氨的沸点较低这一物理特性，使吗啉溶液中的氨立即大量气化，形成一定压力的塔压，部分气氨在塔内上升过程中被冷凝为液氨，形成填料精馏塔操作所需要的回流液，其余来不及液化的气氨，继续上升至塔顶，通过其塔顶气相管线14，进入塔顶冷凝器4冷凝为液氨，再回流至脱氨塔3顶溢流采出段11，再持续入料，不断形成塔顶冷凝液(液氨)的回流，其中一部分冷凝下来的液氨通过塔内的溢流堰15，溢流回塔内，作为塔内回流液，经通过塔内各段液体收集分布器17和液体收集分布锥18后，形成均匀的液体向下喷淋，在塔内各段规整填料表面上与塔内因受热上升的重组分交替传质，传热，使气氨等轻组分受热上移至塔顶，经冷凝部分再回流至塔内，同时使吗啉液等重组分被吸热下行，如此反复循环从而有效防止重组分上移堵塞填料，另一部分液氨经采氨阀16采出，完成氨的回收。

所述的脱氨塔3塔内各段液体收集分布器17和液体收集分锥18，是指在脱氨塔3内通过设置液体收集分布器17和液体收集分布锥18把脱氨塔3分为六段，第一段是外加热釜段6，第二段是气液混合段7，第三段是传热传质段8，第四段是传热传质段9，第五段为传热传质段10，第六段为溢流采出段11，每段之间下部设液体收集分布锥18，上部设液体收集分布器17。

所述的脱氨塔3顶溢流出口处设置有采氨阀16能够调节其阀位大小，控制采氨量。

所述的脱氨塔3顶溢流出口处设置采氨阀16是自动调节阀，在脱氨塔3塔顶设有压力传感器，脱氨塔3塔顶的压力通过设置的压力传感器，将压力信息传导给自动调节采氨阀16，由自动控制采氨阀16阀位开启度的大小，就可以控制塔压在设定的范围内波动，本发明设定塔顶操作压力1.1Mpa-1.3Mpa。

所述的各段液体收集分布器17，在塔压稳定的情况下，即保持在设置的1.1MPa-1.3Mpa的情况下，通过入料计量泵3控制入塔的物料量和通过加热蒸汽的自动调节阀控制塔釜再沸器5的蒸汽加热量实现塔内各段温度的正常分布，脱氨塔3最下段为外加热釜段6，通过控制再沸器5的蒸汽调节阀控制其加热量，控制该段温度在120℃-158℃之间，第二段为汽液混合段7，通过入料计量泵2调节阀，控制入塔物料量，控制该段温度在78℃-81℃之间，通过塔压传感器，控制调节采氨阀16的阀位，控制采出的氨量，从而控制第六段溢流采出段11温度在32℃-36℃之间，第三、第四、第五段为传热传质段，温度分别在53℃-55℃、41℃-43℃、35℃-38℃区间内，工艺上不作调节控制，因该塔的第一段外加热釜段6、第二段汽液混合段7及第六段溢流采出段11温度一旦恒定在某一温度区间内，则根据填料塔工艺操作原理可知，该塔的第三、第四、第五传热传质段也就一定会恒定在各自某一温度区间不变。

其具体操作工艺流程是：(一)将吗啉合成反应得来的吗啉溶液通过管道输入吗啉储罐1，再经脱氨塔入料计量泵2泵入脱氨塔3中；(二)脱氨塔3通过其外挂再沸器5蒸汽加热，使塔内吗啉溶液中氨迅速气化，产生塔压，通过控制采氨量调节其压力控制在1.1MPa-1.3MPa区间，同时将加热蒸汽控制在2.5MPa-2.8MPa区间，从而控制脱氨塔3塔顶温度在32℃-36℃区间；(三)来自冷凝器4的塔顶冷凝的液氨回流到脱氨塔3的溢流堰15内，一部分液氨经溢流堰15溢流，再经液体收集分布器17均匀分布喷淋，作为塔内回流液，另一部分液氨根据塔压变化自动采出，再往塔内连续均匀入料，就会形成如此往复循环，完成氨的回收。

实施例：

以吗啉制备过程中生成的吗啉为原料，设置粗吗啉罐1由入料计量泵2，若提高1的压力，可不用泵直接入3，将粗吗啉泵入脱氨塔3，脱氨塔3在蒸汽加热状态下，物料中氨气化产生气化压即塔压，其压力控制在1.1MPa，加热蒸汽为2.5MPa。控制脱氨塔3塔顶温度36℃，出自冷凝器4的塔顶冷凝物(液氨)回流至脱氨塔3的溢流堰15内，一部分经溢流堰15和液体收集分布分器17，作为塔内回流液，一部分作为采出物采出，如此往复循环，完成氨的回收。

Claims (6)

1.一种吗啉溶液中氨的回收方法，是以吗啉溶液为原料，经入料计量泵，自脱氨塔中上部的入料口将其连续泵入脱氨塔内至30％的塔釜液位上，通过脱氨塔外挂连通的再沸加热器，利用蒸汽加热塔内液体，根据氨的沸点较低这一物理特性，使吗啉溶液中的氨经加热气化，形成一定压力的塔压，部分被气化的氨在塔内上升过程中被冷凝为液氨，形成填料精馏塔操作所需要的回流液，其余来不及液化的气氨继续上升至塔顶，通过塔顶气相管线进入塔顶冷凝器冷凝为液氨，再回流至脱氨塔顶溢流采出段，再持续入料，不断形成塔顶冷凝液(液氨)的回流，其中一部分冷凝下来的液氨通过塔内的溢流堰溢流回塔内，作为塔内回流液，通过塔内各段液体收集分布器和液体收集分布锥后，形成均匀的液体向下喷淋，在塔内各段规整填料表面上与塔内因受热上升的重组分交替传质，传热，使气氨受热上移至塔顶，经冷凝后部分再回流至塔内，同时使吗啉液等重组分被吸热下行，如此反复循环从而有效防止重组分上移堵塞填料，另一部分液氨经采氨自动调节阀采出，完成氨的回收。

2.根据权利要求1所述的一种吗啉溶液中氨的回收方法，其特征是：所述的脱氨塔塔内各段液体收集分布器和液体收集分锥，是指在脱氨塔内通过设置液体收集分布器和液体收集分布锥把脱氨塔分为六段，第一段是外加热段，第二段是气液混合段，第三、四、五段是传质传热段，第六段为溢流采出段，每段之间下部设液体收集分布锥，上部设液体收集分布器。

3.根据权利要求1所述的一种吗啉溶液中氨的回收方法，其特征是：所述的脱氨塔顶溢流出口处设置有自动采氨阀能够调节其阀位大小，控制采氨量。

4.根据权利要求1所述的一种吗啉溶液中氨的回收方法，其特征是：所述的脱氨塔顶在脱氨塔塔顶设有压力传感器，脱氨塔塔顶的压力通过设置的压力传感器，将压力信息传导给自动调节阀，由自动控制采氨调节阀阀位开启度的大小，实现控制塔压在设定的范围内波动，本发明设定的塔顶操作压力范围是1.1MPa-1.3Mpa。

5.根据权利要求1所述的一种吗啉溶液中氨的回收方法，其特征是：所述的各段液体收集分布器和液体收集分布锥，是在塔压稳定的情况下，即保持在设定的塔顶操作压力范围1.1MPa-1.3Mpa的情况下，通过入料计量泵控制入塔的物料量和通过加热蒸汽的自动调节阀控制塔釜再沸器的蒸汽加热量，实现塔内各段温度的正常分布，脱氨塔最下段为外加热釜段，通过控制再沸器的蒸汽调节阀控制加热量，控制该段温度在120℃-158℃之间，第二段为汽液混合段，通过入料计量泵调节阀，控制入塔物料量，控制该段温度在78℃-81℃之间，通过塔压传感器，控制采氨调节阀的阀位，控制采出的氨量，控制第六段溢流采出段温度在32℃-36℃之间，第三、第四、第五段为传热传质段，温度分别在53℃-55℃、41℃-43℃、35℃-38℃区间内，工艺上不作调节控制。

6.根据权利要求1所述的一种吗啉溶液中氨的回收方法，其具体操作工艺流程是：(1)将吗啉合成反应得来的吗啉溶液通过管道输入吗啉储罐，再经脱氨塔入料计量泵泵入脱氨塔中；(2)脱氨塔通过其外挂再沸器蒸汽加热，使塔内吗啉溶液中氨迅速气化，产生塔压，通过控制采氨量调节其压力控制在1.1MPa-1.3MPa区间，同时将加热蒸汽控制在2.5MPa-2.8MPa区间，从而控制脱氨塔塔顶温度在32℃-36℃区间；(3)来自冷凝器的塔顶冷凝的液氨回流到脱氨塔的溢流堰内，一部分液氨经溢流堰溢流，再经液体分布器均匀分布喷淋，作为塔内回流液，另一部分液氨根据塔压变化自动采出，连续往塔内均匀入料，形成如此往复循环，完成氨的回收。

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