CN104478734B - Akd生产中粗品三乙胺循环利用的方法 - Google Patents

Akd生产中粗品三乙胺循环利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用的方法,包括如下步骤:a、粗品三乙胺用倾析器进行粗分离;b、再经预热器预热后进入蒸发器顶部,重组分进入再蒸发器,在再蒸发器继续蒸发残留的三乙胺,重组分从塔底排出;c、轻组分经蒸发后连续进入精馏塔,根据共沸精馏原理除去三乙胺中的微量水分;d、在粗品三乙胺蒸发过程带有微量的固体颗粒,由设置在塔底的过滤器除去。本发明将AKD生产过程中的粗品三乙胺处理后循环用于AKD的生产当中,没有废水及废渣的排放污染,采用气相进料,减少蒸汽的消耗,且三乙胺的回收率高,降低了AKD产品的生产成本,带来了较为显著的经济效益。

Description

AKD生产中粗品三乙胺循环利用的方法
技术领域
[0001]本发明属于溶剂循环利用处理技术领域,特别涉及在AKD生产过程中粗品三乙胺 的循环利用方法和装置。
背景技术
[0002] AKD是烷基稀酮二聚体(Alkyl Ketene Dimmer)的英文缩写,是一种优良的纸张中 性施胶剂,与传统施胶剂相比,在提高纸张质量,降低生产成本,减少环境污染等方面具有 良好的性能,在国内外造纸行业中得到了广泛的应用,具有广阔的市场前景。三乙胺广泛用 作季铵盐、医药、农药、染料及其他有机溶剂,应用于各个化工领域。在AKD合成中三乙胺用 作缚酸剂循环利用,AKD合成反应方程式如下:
Figure CN104478734BD00031
[0004] 反应后生成三乙胺盐酸盐,用碱液反应萃取中和后既得粗品三乙胺溶液。生产一 吨AKD产品可以产生的粗品三乙胺溶液超过500kg,在先进的无溶剂法AKD合成中,产生的粗 品三乙胺溶液可以达到2000kg。三乙胺溶剂价格较为高昂,三乙胺的回收率直接影响着产 品的成本及市场的竞争力。为了降低成本,减少污染,回收价格昂贵的三乙胺是很有实用意 义的。
[0005] AKD生产中产生的粗品三乙胺溶解有部分的AKD或AKD的水解产品,含有微量水分, 水含量在1.8%~3.5%之间。三乙胺作为溶剂循环利用于AKD生产中,其质量的优劣严重影响 AKD的产品质量。常见的三乙胺处理采用传统的固体吸附(包括分子筛)+间歇蒸馏方法回收 三乙胺。此方法完全采用间歇操作,生产周期较长,处理效率极低,需要更多的场地及空间。 在其他各类溶剂中微量水的去除中也有采用共沸精馏方法,普遍采用液相进料,对于溶剂 中高沸点的重组分则无法去除,而且重组分很可能堵塞精馏塔,影响精馏塔的分离效果,更 甚导致精馏塔无法工作。
[0006] 中国专利CN 101085739A公开了《三乙胺脱水处理方法》。该方法是将含水的粗品 三乙胺加入氢氧化钠等碱金属无机化合物,静态分层后,可达到含水率1.5%-2.5%的三乙 胺。提高碱金属无机化合物的浓度,还可降低三乙胺中的水含量。将上述脱水处理后的三乙 胺用分子筛或固体氢氧化钠干燥,可以得到含水率0.2%以下的三乙胺。此方法原理是在传 统的固体吸附(包括分子筛)+间歇蒸馏方法上加以改进,在后续流程中连续套用分子筛,可 以将三乙胺中的水量降到更低。但此方法处理能力偏低,不适宜大规模的粗品三乙胺的处 理。且固体吸附剂的处理带来更多的问题。其处理费用是非常高昂的,使得此方法的经济性 大大降低。
[0007] 中国专利CN 101293840A公开了《从盐酸三乙胺水溶液中回收三乙胺的工艺》。该 方法是在盐酸三乙胺水溶液中先加入固体氧化钙中和萃取,中和后蒸出三乙胺。再在粗品 三乙胺中加入粉末状氧化钙,吸附溶解的水分。其优点为固体吸附剂氧化钙相比固体氢氧 化钠较为经济,且固体吸附剂氧化钙套用中和盐酸三乙胺水溶液,排出的固体含量少,可用 于其他行业,以降低生产成本。此工艺也属于传统的固体吸附(包括分子筛)+间歇蒸馏方法 回收三乙胺,完全采用间歇操作,效率低,不适用于高负荷的粗品三乙胺回收。
[0008] 中国专利CN 201701767U公开了《一种新型二氯甲烷脱水装置》。该方法利用二氯 甲烷与水的共沸原理采用共沸精馏原理除去了二氯甲烷中的微量水分,相比其他共沸精 馏,该专利技术取消了设备的精馏段,实现了二氯甲烷脱水连续化生产,提高了生产效率。 但是对于溶剂中的重组分脱除,该专利并没有阐述,对于复杂的物流该专利也没有提出更 新颖的思路。
[0009] 中国专利CN 103539675A公开了《一种PTA溶剂脱水系统及其脱水工艺》。该专利提 供了一种乙二胺和水共沸物的分离方法,该方法不用引入第三种共沸剂,采用精馏塔和渗 透蒸发原理,除去溶剂中的水分。该专利的新颖性是将膜分离运用于有机物的分离,具有分 离效率高,能耗及操作费用低等优点。众所周知膜分离的投资费用相比较高,同时膜组件的 维护困难,膜的更换费用也较高昂,这些问题都限制了其广泛应用。
发明内容
[0010]为避免现有技术中的不足,本发明提供一种经济可靠的粗品三乙胺处理回收方 法,该方法运行成本低,完全连续化操作。
[0011]本发明的技术方案如下:一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用的方法,包括如下步 骤:
[0012] a.粗品三乙胺进入倾析器⑴进行粗分离,倾析器⑴压差控制为0.1~l.OMPa;根 据两相密度差及物料总流量调整两相出口堰板的高度,高度差控制在20_~100mm之间;
[0013] b.来自倾析器(1)的轻组分液体用输送栗(2)依次进入预热器(3)、蒸发器(4);控 制轻组分液体压力为O.IMPa~l.OMPa,让轻组分液体在蒸发器(4)瞬间形成闪蒸效果,可以 大大提高设备的蒸发效率;当蒸发器(4)温度升高至100°C~180°C,将蒸发器(4)底部阀门 开启,重组分与三乙胺混合物进入再蒸发器(5),流量设定值为此时进入蒸发器(4)重组分 含量;将再蒸发器(5)保持温度120°C~180°C,设定其顶部气相压力与蒸发器(4) 一致,可以 保持整个三乙胺气化系统连续稳定操作;再蒸发器(5)底部重组分物料装车处理,达到脱重 相的目的;
[0014] c.来自蒸发器(4)的三乙胺气相连续进入精馏塔(6),采用共沸原理脱除水分,精 馏塔(6)的操作压力保持在0. lOMPa~0.20MPa(绝压),操作温度为75°C~85°C;调整循环栗 (8)的流量,使三乙胺的蒸发量大于含水量;三乙胺气相经冷凝器(9)冷凝后进入分离器
[10] 。在一定温度下,三乙胺和水之间的溶解度很小,调节循环水流量控制冷凝器(9)温度 在100°C~40°C,可以降低水中的三乙胺含量,减小后续废水处理工序的负荷;分离器(10) 分离的轻相组分进入精馏塔(6)回流比保持5:1-1:1,其余自流进入粗品三乙胺储罐;
[0015] d.合格三乙胺由循环栗(8)排出,由于在蒸发过程中有可能有微量的固体带入到 精馏塔(6)系统,在循环栗(8)出口设置过滤器(11),将合格三乙胺中的固体颗粒除去;过滤 器可设置反冲洗系统,采用连续操作。
[0016] 所述倾析器(1)为纤维式聚结器;预热器(3)为螺旋板式换热器或板式换热器;所 述蒸发器(4)分为上下两部分,其中上部分为降膜蒸发器或列管式换热器,下部分为釜式结 构,内部设置搅拌器,增加传热效果,
[0017] 为提高三乙胺的蒸发强度,所述再蒸发器(5)为夹套或内置盘管式结构,通过压力 平衡,蒸发的三乙胺气体可以和蒸发器(4)所产生的气体平衡,所述精馏塔(6)的热量来源 由加热器(7)来提供,通过循环栗(8)加大循环量,保证足够的蒸发量。
[0018] 所述分离器(10)为斜板分离器或分水罐,
[0019] 所述过滤器(11)采用间歇式过滤器,过滤精度为1~50μπι,滤芯材质为聚丙烯,其 目的是除去三乙胺溶剂中夹带的微量固体。
[0020]本发明具有以下优点:
[0021] 1.本发明将AKD生产过程中的粗品三乙胺处理后循环用于AKD的生产当中,没有废 水及废渣的排放污染。
[0022] 2.相比传统的固体吸附+间歇蒸馏方法处理回收三乙胺,本发明专利技术生产效 率高,连续化操作,运行成本低。
[0023] 3.采用气相进料,减少蒸汽的消耗,且三乙胺的回收率高,达98%以上。降低了 AKD 产品的生产成本。
[0024] 4.本发明专利利用高效率蒸发器,采用气相进料方式,解决了共沸精馏中高沸点 重组分物质的脱除。
附图说明
[0025]图1为粗品三乙胺循环利用工艺流程示意图
[0026]图中:1-倾析器,2-输送栗,3-预热器,4-蒸发器,5-再蒸发器,6-精馏塔,7-加热 器,8-循环栗,9-冷凝器,10-分离器,11-过滤器。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。下面的实施例将对本发明所提供 的方法予以进一步的说明,但本发明不限于所列出的实施例,还应包括在本发明所要求的 权利范围内其它任何公知的改变。
[0028] 将410kg/h甲苯和770kg/h三乙胺加入到配料釜中配料;将配置好的溶液送至反应 釜,升高温度后,采用滴加形式加入共1000kg/h硬脂酰氯进行反应,反应结束后,加入足量 的稀盐酸对产品进行洗涤精制,生成AKD产品和三乙胺盐酸盐。对三乙胺盐酸盐加碱萃取中 和,最后可生成550kg/h的粗品三乙胺和1210kg/h的盐水的混合物。
[0029] 实施例1
[0030] 第一步:将生成的550kg/h的粗品三乙胺和1210kg/h的盐水的混合物用栗加压后 引入纤维聚结器(1),纤维聚结器设备前后口压差为0.30MPa,轻相液体可得585. lkg/h(重 组分质量含量3.5%,水分质量含量2.4%)的粗品三乙胺。用输送栗(2)计量送至蒸发器(4); [0031]第二步:粗品三乙胺从蒸发器(4)顶部进入,蒸发器(4)温度120°C。包括下列步骤: [0032] (I)预热器压力为0.50MPa;
[0033] (Π)蒸发器(4)底部出口流量为40.6kg/h;
[0034] (ΙΠ )再蒸发器(5)底部出口流量为20.2kg/h;
[0035] (IV)蒸发器⑷和再蒸发器(5)气相出□压力为0.04 MPa。
[0036]第三步:三乙胺以气相形式进入精馏塔(6),包括下列步骤:
[0037] (I)精馏塔(6)的操作压力为0.12MPa(绝压),釜低温度85°C;
[0038] (Π )精馏塔(6)回流比2.5,冷凝器(9)温度55°C;
[0039] (ΙΠ )再蒸发器(5)底部出口流量为20.2kg/h;
[0040] (IV)分离器(10)重相出口流量24.4kg/h;
[0041] 第四步:合格三乙胺由循环栗(8)排出循环利用,流量490.5kg/h,回收率为 98.1%〇
[0042] 实施例2
[0043] 第一步:将生成的1700kg/h的粗品三乙胺和2215kg/h的盐水的混合物用栗加压后 引入纤维聚结器(1),纤维聚结器设备前后口压差为0.50MPa,轻相液体可得1813.3kg/h(重 组分质量含量4.1%,水分质量含量1.9%)的粗品三乙胺。用输送栗(2)计量送至蒸发器(4); [0044]第二步:粗品三乙胺从蒸发器(4)顶部进入,蒸发器(4)温度120°C。包括下列步骤:
[0045] (I)预热器压力为0.70MPa;
[0046] (Π)蒸发器(4)底部出口流量为83.5kg/h;
[0047] (ΙΠ )再蒸发器(5)底部出口流量为79.3kg/h;
[0048] (IV)蒸发器(4)和再蒸发器(5)气相出口压力为0.03 MPa。
[0049] 第三步:三乙胺以气相形式进入精馏塔(6),包括下列步骤:
[0050] (I)精馏塔(6)的操作压力为0.13MPa(绝压),釜低温度83°C;
[00511 (Π )精馏塔(6)回流比2.0,冷凝器(9)温度50°C;
[0052] (ΙΠ)再蒸发器(5)底部出口流量为79.5kg/h;
[0053] (IV)分离器(10)重相出口流量43.2kg/h;
[0054] 第四步:合格三乙胺由循环栗(8)排出循环利用,流量1677.9kg/h,
[0055] 回收率为98.7%。
[0056] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的结构作任何形式上的 限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均 仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1. 一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用的方法,其特征为包括如下步骤: a. 粗品三乙胺进入倾析器(1)进行粗分离,倾析器(1)压差控制为0.1~l.OMPa;根据两 相密度差及物料总流量调整两相出口堰板的高度,高度差控制在20_~100mm之间; b. 来自倾析器(1)的轻组分液体用输送栗(2)依次进入预热器(3)、蒸发器(4);控制轻 组分液体压力为O.IMPa~l.OMPa,当蒸发器⑷温度升高至100°C~180°C,将蒸发器⑷底 部阀门开启,重组分与三乙胺混合物进入再蒸发器(5),流量设定值为此时进入蒸发器(4) 重组分含量;再蒸发器(5)控制温度为120°C~180°C,设定其顶部气相压力与蒸发器(4) 一 致,再蒸发器(5)底部重组分物料装车处理,达到脱重相的目的; c. 来自蒸发器(4)的三乙胺气相连续进入精馏塔(6),精馏塔(6)的操作压力保持在 OMPa~O.lOMPa,操作温度为75°C~85°C;调整循环栗(8)的流量,使三乙胺的蒸发量大于含 水量;从精馏塔(6)排出的三乙胺气相经冷凝器(9)冷凝后进入分离器(10),调节循环水流 量控制冷凝器(9)温度在100°C~40°C,分离器(10)分离的轻相组分进入精馏塔(6)回流比 保持5:1-1:1,其余自流进入粗品三乙胺储罐; d. 合格三乙胺由循环栗(8)排出,在循环栗(8)出口设置过滤器(11),将合格三乙胺中 的固体颗粒除去; 所述倾析器(1)为纤维式聚结器。
2. 根据权利要求1所述的一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用方法,其特征为:所述预 热器(3)为螺旋板式换热器或板式换热器;所述蒸发器(4)分为上下两部分,其中上部分为 降膜蒸发器或列管式换热器,下部分为釜式结构,内部设置搅拌器。
3. 根据权利要求1所述的一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用方法,其特征为所述再蒸 发器(5)为夹套或内置盘管式结构;所述精馏塔(6)的热量由加热器(7)来提供,通过循环栗 (8)加大循环量,保证足够的蒸发量。
4. 根据权利要求1所述的一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用方法,其特征为所述分离 器(10)为斜板分离器或分水罐,
5. 根据权利要求1所述的一种AKD生产中粗品三乙胺循环利用方法,其特征为:所述过 滤器(11)采用间歇式过滤器,过滤精度为1~50μπι,滤芯材质为聚丙烯。
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