CN103224456B - 一种渗透汽化法精制乙腈的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渗透汽化法精制乙腈的工艺，其具体步骤如下：粗乙腈经脱氰塔分离，氢氰酸、噁唑和丙烯腈在内的大部分轻组分由塔顶排出，部分水和重有机物由塔釜排出，脱氰塔提馏段下部侧线抽出乙腈-水的共沸物进入化学处理釜加碱处理，经加碱化学处理脱除游离氢氰酸后的含水乙腈在预热器与高纯度乙腈蒸汽换热后进入蒸发器，在釜底脱除重组分，从蒸发器蒸出的含水乙腈进入渗透汽化膜分离器，渗透汽化膜分离器渗透侧与真空系统相连接，渗透水由渗透液冷凝器冷凝后进入渗透液罐，渗透汽化膜分离器截留侧获得高纯度乙腈，先后经预热器和成品冷凝器冷凝后进入产品罐。本发明工艺过程简单，设备投资少，占地面积小，能量利用率高。

Description

一种渗透汽化法精制乙腈的工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种乙腈精制的工艺，尤其涉及一种渗透汽化法精制乙腈的工艺，属渗透汽化膜应用领域。

背景技术

乙腈是一种重要的有机化工及精细化工原料，可用于丁二烯装置和异戊二烯装置的抽提溶剂，也可作为有机合成、医药、农药、表面活性剂、燃料等精细化学品的合成原料，还可作为高效液相色谱流动相。

工业生产乙腈的方法有直接合成法和间接法，间接法主要是指从丙烯氨氧化生产丙烯腈同时副产的粗乙腈的提纯制得。目前，后者仍是工业生产乙腈的主要来源，其产量占丙烯腈产量的2％～ 3％。

由丙烯氨氧化生产丙烯腈得到的粗乙腈是一种组分非常复杂的水溶液混合物，其主要成分为水和乙腈，同时还含有氢氰酸、丙烯腈、噁唑、丙腈、烯丙醇、丙酮、丙烯酸以及重有机物等杂质。

传统乙腈生产工艺通常由脱氰塔、化学处理釜、减压塔、加压塔组成，脱氰塔为常压操作，在脱氰塔顶脱除大部分氢氰酸，在脱氰塔釜脱除部分水和重组分，在脱氰塔下部气相采出接近共沸组成的粗乙腈进入化学处理釜；在化学处理釜中加碱除去残存的氢氰酸；除去氢氰酸的粗乙腈进入减压塔，利用乙腈-水物系在不同压力下共沸物组成不同的特点，在减压塔顶得到含水量较低的粗乙腈，一般含水10wt%左右，减压塔釜除去水和乙腈等重组分杂质，减压塔顶馏分进入加压塔；在加压塔顶得到含水量较高的粗乙腈，一般含水20wt%左右，部分返回脱氰塔，在加压塔下部侧线采出合格乙腈产品。

发明内容

本发明的目的在于针对丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺，提出一种对副产的粗乙腈回收精制的渗透汽化方法。渗透汽化技术利用被分离液体(或蒸汽)混合物中各组分在膜中溶解(吸附)与扩散速率不同的性质达到分离的目的，分离过程不受组分汽液平衡限制，能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务，替代传统乙腈脱水技术具有广阔的应用前景。该方法具有工艺简单，收率高，生产成本低，清洁无污染的特点。

采用的技术方案是：

一种渗透汽化法精制乙腈的工艺，包括如下的步骤：

S1：将丙烯氨氧化生产丙烯腈工艺中产生的粗乙腈送入脱氰塔进行精馏，脱氰塔侧线出料，得到乙腈-水混合物；

S2：将所述的乙腈-水混合物送入化学处理釜中，加碱处理，得到脱酸的乙腈-水混合物；

S3：将所述的脱酸的乙腈-水混合物加热后，以蒸汽形式送入渗透汽化膜分离器，截留侧物料经冷凝后得到回收乙腈。

本工艺中，丙烯氨氧化生产丙烯腈工艺中产生的粗乙腈首先在脱氰塔中进行精馏分离，粗乙腈中的轻组分杂质(例如：氢氰酸、噁唑和丙烯腈等)会从塔顶馏出，而重组分杂质(例如：一部分的水和重有机物)会排入塔底，在这个步骤中，粗乙腈得到了初步的分离，去除了物料中的一些杂质，减轻了后续分离工艺的负担；接下来，将得到的乙腈-水混合物送入化学处理釜的目的是用于中和掉物料中的酸性杂质(例如可以加氢氧化钠等碱进行处理)，例如未被精馏分离掉的氢氰酸等；接下来，需要将脱酸的乙腈-水混合物在蒸发器中加热后，产生含水的乙腈蒸汽，送入至渗透汽化分离器中，在这个步骤中，还可以进一步地使重组分留在蒸发器的釜底，进一步地减小蒸汽中的杂质；渗透汽化分离器渗透侧与真空系统相连接，截留侧是乙腈，冷凝后得到回收乙腈；而水透过渗透汽化膜，冷凝后可以得到渗透液(主要是水)。

上述步骤S1中，脱氰塔的侧线出料位置可以不作具体的限定，都可以得到经过初步精馏分离后的乙腈-水混合物，但是最好是要将侧线出料的位置控制在脱氰塔的中下部(一般来说设置在脱氰塔的提馏段的高度内)，这样可以不仅可以得到含水量较低的乙腈-水混合物，减轻渗透汽化过程处理负荷，又可以避免出料位置过高而导致的出料中轻组分杂质含量偏高的问题，进而可以提高回收乙腈的纯度。

上述步骤S2中，化学处理釜用于对从脱氰塔出来的乙腈-水混合物进行脱酸处理，采用常规的化学处理釜，在不断搅拌下加入氢氧化钠。反应生成物通过简单蒸馏即可分离，进一步脱除乙腈-水混合物中残留的氢氰酸或其它杂质，同样也可以减小回收乙腈中留存的杂质。

上述的步骤S3中，在将所述的脱酸的乙腈-水混合物加热之前，还可以将其与渗透汽化分离器截留侧的乙腈蒸汽进行换热，也可以进行适当加热，使温度升高至40～100℃。在蒸发器中，再将脱酸的乙腈-水混合物进一步加热至80～150℃。

所述的渗透汽化膜分离器截留侧的表压为0～0.8MPa，渗透侧的绝压为50～10000Pa。渗透汽化膜分离器可以由1～100个渗透汽化膜组件串联、并联或混联方式组合而成。

渗透汽化膜组件所采用的膜可以为分子筛膜、无定形二氧化硅膜、壳聚糖膜、PVA膜、PVDF膜或海藻酸钠膜。

在上述工艺中，在经过渗透汽化分离器分离后所得的回收乙腈中的水含量可以降低至0.01～10 %(w/w)。

本发明的另一个目的在于提供一种渗透汽化精制乙腈的装置，包括有脱氰塔、化学处理釜、蒸发器，脱氰塔上包括有进料口和侧线出料口，侧线出料口连接至化学处理釜，化学处理釜通过蒸发器连接至渗透汽化膜分离器，渗透汽化膜分离器的渗透侧连接于真空泵。

进一步地，上述的侧线出料口位于脱氰塔的中下部。

进一步地，上述的渗透汽化膜分离器的截留侧的出料管路与化学处理釜的出料管路通过预热器连接。

技术效果

与传统工艺相比，本发明通过渗透汽化膜分离器脱水，省去减压塔、加压塔，降低了设备投资，减少了设备占地面积；传统工艺利用乙腈-水物系在不同压力下共沸物组成不同的特点实现脱水，回收率低，渗透汽化膜分离器一步脱水至合格产品，操作简单，回收率高；渗透汽化膜分离器脱水渗透液水含量较高，直接进入废水处理装置，避免了噁唑在系统中积累的问题；本发明从化学处理后的含水乙腈到获得成品只在蒸发器内进行一次汽化，能耗大大降低，并利用产品热量对进入蒸发器前的含水乙腈进行预热，提高了系统内能量利用率，进一步降低了生产能耗。本发明提供的乙腈回收工艺，乙腈中的含水量小，可以降低至0.01～10 %，回收乙腈的纯度好，可以达到95%以上，在优选实施例中可以达到99.5%以上，符合工业级要求。

附图说明

图1是乙腈渗透汽化脱水精制工艺流程图；

其中1是脱氰塔，2是化学处理釜，3是预热器，4是蒸发器，5是渗透汽化膜分离器，6是渗透液冷凝器，7是真空泵，8是渗透液罐，9是产品冷凝器，10是产品罐。

具体实施方式

实施例1

采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔1中部进入，脱氰塔1进行精馏，塔顶脱除氢氰酸、噁唑和丙烯腈等轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的混合物，进入化学处理釜2加碱处理，控制流量为300kg/h将化学处理后的含水乙腈输送到预热器3，通过产品蒸汽对该料液预热至80℃，然后进入蒸发器4，料液被加热到150℃以蒸汽形式进入到由4个NaA分子筛膜膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器5进行脱水分离。膜的截留侧表压0.8MPa，渗透侧绝压1500Pa。料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器6冷凝后进入渗透液罐8，渗透液含水量为99.34%，进入废水处理装置；料液含水量通过膜分离提浓降到0.36%，流经预热器3对料液预热后再经产品冷凝器9冷凝进入产品罐10。回收得到的乙腈含量可以达到99.56%以上。

实施例2：

采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔1中部进入，由塔顶脱除氢氰酸等轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的共沸物进入化学处理釜2加碱处理，控制流量为200kg/h将化学处理后的含水乙腈输送到预热器3，通过产品蒸汽对该料液预热至40℃，然后进入蒸发器4，料液被加热到120℃以蒸汽形式进入到由6个PVA膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器5进行脱水分离。膜的渗透侧表压0.3 MPa，渗透侧绝压10000 Pa，料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器6冷凝进入渗透液罐8，渗透液含水量为99.69%，进入废水处理装置；料液含水量通过膜分离提浓降到3.08%，流经预热器3对料液预热后再经产品冷凝器9冷凝进入产品罐10。回收得到的乙腈含量可以达到96.74%以上。

实施例3：

采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔1中部进入，由塔顶脱除氢氰酸等轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的共沸物进入化学处理釜2加碱处理，控制流量为100kg/h将化学处理后的含水乙腈输送到预热器3，通过产品蒸汽对该料液预热至40℃，然后进入蒸发器4，料液被加热到80℃以蒸汽形式进入到由2个T型分子筛膜膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器5进行脱水分离。渗透侧表压维持在0MPa，渗透侧绝压50 Pa。料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器6冷凝进入渗透液罐8，渗透液含水量为90.56%，进入废水处理装置；料液含水量通过T型分子筛膜分离提浓降到0.52%，流经预热器3对料液预热后再经产品冷凝器9冷凝进入产品罐10。回收得到的乙腈含量可以达到99.38%以上。

实施例4

采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔1中部进入，脱氰塔1进行精馏，塔顶脱除氢氰酸、噁唑和丙烯腈等轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的混合物，进入化学处理釜2加碱处理，控制流量为300kg/h将化学处理后的含水乙腈输送到预热器3，通过产品蒸汽对该料液预热至80℃，然后进入蒸发器4，料液被加热到120℃以蒸汽形式进入到由10个PVDF膜膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器5进行脱水分离。膜的截留侧表压0.8MPa，渗透侧绝压5000Pa。料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器6冷凝后进入渗透液罐8，渗透液含水量为99.22%，进入废水处理装置；料液含水量通过膜分离提浓降到0.46%，流经预热器3对料液预热后再经产品冷凝器9冷凝进入产品罐10。回收得到的乙腈含量可以达到99.16%以上。

实施例5：

采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔1中部进入，由塔顶脱除氢氰酸等轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的共沸物进入化学处理釜2加碱处理，控制流量为100kg/h将化学处理后的含水乙腈输送到预热器3，通过产品蒸汽对该料液预热至50℃，然后进入蒸发器4，料液被加热到80℃以蒸汽形式进入到由20个壳聚糖膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器5进行脱水分离。渗透侧表压维持在0MPa，渗透侧绝压500 Pa。料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器6冷凝进入渗透液罐8，渗透液含水量为90.56%，进入废水处理装置；料液含水量通过壳聚糖膜分离提浓降到0.492%，流经预热器3对料液预热后再经产品冷凝器9冷凝进入产品罐10。回收得到的乙腈含量可以达到99.13%以上。

Claims (1)

1.一种渗透汽化法精制乙腈的工艺，包括如下的步骤：采用丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺中产生的副产物粗乙腈作为原料，从脱氰塔中部进入，脱氰塔进行精馏，塔顶脱除氢氰酸、噁唑和丙烯腈轻组分，塔底脱除部分水和重组分，提馏段的中下部侧线抽出乙腈-水的混合物，进入化学处理釜加碱处理，将化学处理后的含水乙腈输送到预热器，通过产品蒸汽对该料液预热至80℃，然后进入蒸发器，料液被加热到150℃以蒸汽形式进入到由4个NaA分子筛膜膜组件串联构成的渗透汽化膜分离器进行脱水分离，膜的截留侧表压0.8MPa，渗透侧绝压1500Pa，料液中的水透过渗透汽化膜经渗透液冷凝器冷凝后进入渗透液罐，渗透液含水量为99.34%，进入废水处理装置；料液含水量通过膜分离提浓降到0.36%，流经预热器对料液预热后再经产品冷凝器冷凝进入产品罐，回收得到的乙腈含量99.56%。