CN105366692A - 一种制取高纯液态氰化氢工艺及系统 - Google Patents

一种制取高纯液态氰化氢工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明是针对氨氧化法得到的氰化氢气体，提出生产高纯液态氢氰酸的方法，通过低温水在吸收塔中的吸收以及三段式精馏塔和气液分离器的操作获得低含水量的液态氰化氢。本发明的有益效果是：采用低温水吸收，提高了对HCN气体的吸收效率，减轻了对后续尾气处理设施的负荷，缓解了环保压力；通过本发明所述工艺精制，成品氰化氢水含量可以达到50ppm以下，能充分满足下游用户的使用要求；有效避免了氢氰酸的泄露风险，更有利于安全生产；还可以减缓了氢氰酸的自聚，使生产更为顺畅，提高了生产效率。

Description

一种制取高纯液态氰化氢工艺及系统
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种制取高纯液态氰化氢工艺及系统。
背景技术
氢氰酸是一种用途很广的化工产品，可用于制造尼龙、杀虫剂、丙烯腈和丙烯酸树脂等。尤其是己二醇和甲基丙烯酸酯树脂对氢氰酸的需求，显示出很大的市场需求。
但是,氰化氢的物性比较特殊，是一种剧毒化学品，在常温常压下极易扩散，与水混溶，可混溶于乙醇、乙醚、甘油、苯、氯仿等，而且容易自聚，堵塞管道，设备，影响本装置甚至是下游装置的生产。
生产氢氰酸的工艺主要是Andrussow法(安德卢梭法，安氏法)，以及由此引出的一系列氨氧化法、BMA法、丙烯腈副产法、轻油裂解法。其中氨氧化法生产工艺均是先生产含氰化氢(HCN)气体，然后用水吸收精制得到液体的氢氰酸，其液体产品纯度均在90(wt)％左右，有些甚至更低，水含量较高在10(wt)％左右。
氨氧化法是先进应用广泛的氢氰酸生产工艺，其工艺过程就是在氨氧化催化剂存在下，将氨源和氧源以及可氨氧化的有机物高温转化为氰化物的方法。该法通常是在常压、1000℃以上的条件下，将原料混合气通入由铂、铑合金催化剂(铂和铑按9∶1制成直径为0.076mm的丝网)或由铂铱合金制成的丝网状催化剂床进行的氨氧化反应。以甲烷氨氧化法为例，其反应式为：
2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O。
与之类似的还有甲醇氨氧化，得到氰化氢气体之后再经过水吸收精制后得到普通的氢氰酸液体产品，其浓度90(wt)％左右，有些甚至更低，水含量较高，日益不能满足下游用户的使用要求。
近年来，下游用户不断的改进生产，提高产品质量，对氢氰酸的纯度提出了越来越高的纯度要求，有些对含水量的要求在1000ppm以下甚至更低，所以现有工艺已经不能满足下游用户的要求，需要开发新的生产高纯氢氰酸的工艺。
发明内容
本发明是针对氨氧化法得到的氰化氢气体，提出一种用于生产高纯液态氰化氢的方法。采用的具体技术方案如下：
一种制取高纯液态氰化氢工艺，包括如下步骤：
步骤1：将含氰化氢的气体送入吸收塔，吸收塔塔顶采用低温水喷淋吸收氰化氢气体，经吸收后塔釜得到低浓度的氰化氢水溶液，尾气从塔顶进入后续尾气处理设施处理；
步骤2：吸收塔塔釜的氰化氢水溶液送入精馏塔分离提纯，精馏塔采用三段塔形式，在上段塔和中段塔之间设中间冷凝器，氰化氢水溶液由下段塔和中段塔之间进料，氰化氢气体从中段塔顶蒸出进入中间冷凝器，被冷凝的液相回流，未冷凝的气相进入上段塔；
步骤3：进入上段塔的未冷凝的气相进一步分离，从精馏塔塔顶气相进入回流冷凝器冷凝，部分冷凝成液体回流，所述上段塔为填料塔；
步骤4：回流冷凝器未冷凝部分进入后续的气液分离器，分离其中所含水蒸汽；
步骤5：经过气液分离器的气相部分即为氰化氢气体，进入成品冷凝器全部冷凝成高纯液态氰化氢。
步骤1所述含有氰化氢气体的合成气温度不大于40℃，低温水温度不大于15℃。在保证气相与水的稳定状态的前提下，必须尽可能降低含氰化氢气体的温度和吸收水的温度，从而得到收率高的氰化氢水溶液。
步骤2所述中段塔回流比为1-15。步骤3所述上段塔回流比为1-25。
步骤4所述气液分离器内设有挡板。气液分离器主要用于分离水蒸汽与氰化氢气体，在气液分离器内设置挡板，可以最大化的对所含水蒸汽进行分离，使氰化氢气体的纯度进一步被提高。
各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式。由于氰化氢属于剧毒化学品，以上设置是为了防止氢氰酸泄露，造成污染及人员伤害。并且，各设备之间管道连接外采取保冷措施使温度不大于35℃，保冷方式为夹套管或者冷冻水伴管。
一种制取高纯液态氰化氢系统，包括吸收塔、三段式精馏塔、中间冷凝器、回流冷凝器、气液分离器、成品冷凝器、再沸器，吸收塔设有顶部低温水喷淋口，顶部尾气排出口以及含氰化氢的气体进入口，三段式精馏塔分为上段塔、中段塔、下段塔，吸收塔底部与下段塔和中段塔之间连接，下端塔底部设有再沸器，上段塔和中段塔之间设有中间冷凝器，三段式精馏塔顶部设有回流冷凝器，回流冷凝器与气液分离器连接、气液分离器与成品冷凝器连接。
气液分离器内设挡板。各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式；各设备之间管道连接外采取保冷措施，保冷方式为夹套管或者冷冻水伴管。
本发明的有益效果是：采用低温水吸收，提高了对HCN气体的吸收效率，减轻了对后续尾气处理设施的负荷，缓解了环保压力；通过本发明所述工艺精制，成品氰化氢水含量可以达到50ppm以下，能充分满足下游用户的使用要求；有效避免了氢氰酸的泄露风险，更有利于安全生产；还可以减缓了氢氰酸的自聚，使生产更为顺畅，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明所述制取高纯液态氰化氢工艺流程图
图例说明：1、吸收塔，2、精馏塔，3、中间冷凝器，4、回流冷凝器，5、气液分离器，6、成品冷凝器，7、再沸器，8、上段塔，9、中段塔，10、下段塔，11、挡板
A、含氰化氢的气体，B、低温水，C、尾气，D、高纯液态氰化氢
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不限定本发明的保护范围，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明所述制取高纯液态氰化氢系统，具体结构包括吸收塔1、三段式精馏塔2、中间冷凝器3、回流冷凝器4、气液分离器5、成品冷凝器6、再沸器7，吸收塔1设有顶部低温水B喷淋口，顶部尾气C排出口以及含氰化氢的气体A进入口，三段式精馏塔2分为上段塔8、中段塔9、下段塔10，吸收塔1底部与下段塔10和中段塔9之间连接，下端塔10底部设有再沸器7，上段塔8和中段塔9之间设有中间冷凝器3，三段式精馏塔2顶部设有回流冷凝器4，回流冷凝器4与气液分离器5连接、气液分离器5与成品冷凝器6连接。
气液分离器5内设挡板11。各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式；各设备之间管道连接外采取保冷措施，保冷方式为夹套管或者冷冻水伴管。
实施例1：
30℃的含氰化氢的气体A进入吸收塔1，吸收塔1塔顶喷入10℃的低温水B，经吸收后塔釜得到3％的HCN水溶液，吸收后的尾气C从塔顶送入尾气吸收装置处理。HCN水溶液送入三段式精馏塔2分离提纯，HCN水溶液由下段塔10和中段塔9之间进料，经过中段塔9及中间冷凝器3进入上段塔8，中段塔9部分回流比为10，最终HCN气体从塔顶蒸出，依次进入回流冷凝器4和气液分离器5，其中气液分离器5中具有有利于水蒸汽分离的挡板11，部分冷凝后的液相返回塔内作为回流，回流比为15，未冷凝的HCN气体进入成品冷凝器6全部冷凝成高纯液体氰化氢D，其中水含量约为50ppm。
实施例2：
40℃的含氰化氢的气体A进入吸收塔1，吸收塔1塔顶喷入8℃的低温水B，经吸收后塔釜得到2.8％的HCN水溶液，吸收后的尾气C从塔顶送入尾气吸收装置处理。HCN水溶液送入三段式精馏塔2分离提纯，HCN水溶液由下段塔10和中段塔9之间进料，经过中段塔9及中间冷凝器3进入上段塔8，中段塔9部分回流比为10，最终HCN气体从塔顶蒸出，依次进入回流冷凝器4和气液分离器5，其中气液分离器5中具有有利于水蒸汽分离的挡板11，部分冷凝后的液相返回塔内作为回流，回流比为15，未冷凝的HCN气体进入成品冷凝器6全部冷凝成高纯液体氰化氢D，其中水含量约为50ppm。
实施例3：
20℃的含氰化氢的气体A进入吸收塔1，吸收塔1塔顶喷入15℃的低温水B，经吸收后塔釜得到2.5％的HCN水溶液，吸收后的尾气C从塔顶送入尾气吸收装置处理。HCN水溶液送入三段式精馏塔2分离提纯，HCN水溶液由下段塔10和中段塔9之间进料，经过中段塔9及中间冷凝器3进入上段塔8，中段塔9部分回流比为10，最终HCN气体从塔顶蒸出，依次进入回流冷凝器4和气液分离器5，，部分冷凝后的液相返回塔内作为回流，回流比为15，未冷凝的HCN气体进入成品冷凝器6全部冷凝成高纯液体氰化氢D，其中水含量约为45ppm。
实施例4：
10℃的含氰化氢的气体A进入吸收塔1，吸收塔1塔顶喷入5℃的低温水B，经吸收后塔釜得到3％的HCN水溶液，吸收后的尾气C从塔顶送入尾气吸收装置处理。HCN水溶液送入三段式精馏塔2分离提纯，HCN水溶液由下段塔10和中段塔9之间进料，经过中段塔9及中间冷凝器3进入上段塔8，中段塔9部分回流比为10，最终HCN气体从塔顶蒸出，依次进入回流冷凝器4和气液分离器5，其中气液分离器5中具有有利于水蒸汽分离的挡板11，部分冷凝后的液相返回塔内作为回流，回流比为15，未冷凝的HCN气体进入成品冷凝器6全部冷凝成高纯液体氰化氢D，其中水含量约为40ppm。
各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式。并且，各设备之间管道连接外采取夹套管保冷措施使温度恒定于35℃。
实施例5：
15℃的含氰化氢的气体A进入吸收塔1，吸收塔1塔顶喷入12℃的低温水B，经吸收后塔釜得到3％的HCN水溶液，吸收后的尾气C从塔顶送入尾气吸收装置处理。HCN水溶液送入三段式精馏塔2分离提纯，HCN水溶液由下段塔10和中段塔9之间进料，经过中段塔9及中间冷凝器3进入上段塔8，中段塔9部分回流比为10，最终HCN气体从塔顶蒸出，依次进入回流冷凝器4和气液分离器5，其中气液分离器5中具有有利于水蒸汽分离的挡板11，部分冷凝后的液相返回塔内作为回流，回流比为15，未冷凝的HCN气体进入成品冷凝器6全部冷凝成高纯液体氰化氢D，其中水含量约为45ppm。
各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式。并且，各设备之间管道连接外采取冷冻水伴管保冷措施使温度恒定于20℃。
本发明所述的工艺方法及系统已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变反应设备，反应参数等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制取高纯液态氰化氢工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将含氰化氢的气体送入吸收塔，吸收塔塔顶采用低温水喷淋吸收氰化氢气体，经吸收后塔釜得到低浓度的氰化氢水溶液，尾气从塔顶进入后续尾气处理设施处理；
步骤2：吸收塔塔釜的氰化氢水溶液送入精馏塔分离提纯，精馏塔采用三段塔形式，在上段塔和中段塔之间设中间冷凝器，氰化氢水溶液由下段塔和中段塔之间进料，氰化氢气体从中段塔顶蒸出进入中间冷凝器，被冷凝的液相回流，未冷凝的气相进入上段塔；
步骤3：进入上段塔的未冷凝的气相进一步分离，从精馏塔塔顶气相进入回流冷凝器冷凝，部分冷凝成液体回流；
步骤4：回流冷凝器未冷凝部分进入后续的气液分离器，分离其中所含水蒸汽；
步骤5：经过气液分离器的气相部分即为氰化氢气体，进入成品冷凝器全部冷凝成高纯液态氰化氢。
2.根据权利要求1所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，步骤1所述含有氰化氢气体的合成气温度不大于40℃，低温水温度不大于15℃。
3.根据权利要求1所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，步骤2所述中段塔回流比为1-15。
4.根据权利要求1所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，步骤3所述上段塔回流比为1-25。
5.根据权利要求1所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，步骤4所述气液分离器内设有挡板。
6.根据权利要求1所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式。
7.根据权利要求6所述的一种制取高纯液态氰化氢工艺,其特征在于，各设备之间管道连接外采取保冷措施使温度不大于35℃，保冷方式为夹套管或者冷冻水伴管。
8.一种制取高纯液态氰化氢系统，其特征在于，包括吸收塔、三段式精馏塔、中间冷凝器、回流冷凝器、气液分离器、成品冷凝器、再沸器，吸收塔设有顶部低温水喷淋口，顶部尾气排出口以及含氰化氢的气体进入口，三段式精馏塔分为上段塔、中段塔、下段塔，吸收塔底部与下段塔和中段塔之间连接，下端塔底部设有再沸器，上段塔和中段塔之间设有中间冷凝器，三段式精馏塔顶部设有回流冷凝器，回流冷凝器与气液分离器连接、气液分离器与成品冷凝器连接。
9.根据权利要求8所述的一种制取高纯液态氰化氢系统,其特征在于，气液分离器内设挡板。
10.根据权利要求8所述的一种制取高纯液态氰化氢系统,其特征在于，各设备之间管道连接采用焊接方式，法兰连接部位，采用焊唇密封环形式；各设备之间管道连接外采取保冷措施，保冷方式为夹套管或者冷冻水伴管。
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