CN105668590A - 丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法 - Google Patents

丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法，主要解决现有技术中未反应氨吸收不完全的问题。通过采用包括：高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收高氨产品气流中未反应的氨，得到富铵吸收液及低氨产品气流；将富铵吸收液在汽提塔内经汽提塔汽提气汽提除去挥发性有机组分，再在分离装置中分离除去浮于上层的轻组分和沉于下层的重组分，然后在解析塔内经加热和解析塔汽提气汽提得到粗氨气流及贫铵吸收液，贫铵吸收液返回急冷塔用于未反应氨的吸收；粗氨气流经氨精馏塔精馏得到纯氨物流；其中，贫铵吸收液中含有选自磷酸、磷酸二氢铵或硫酸中的至少一种吸收剂的技术方案较好地解决了该问题，可用于丙烯腈的工业装置中。

Description

丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法
技术领域
本发明涉及丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法。
背景技术
在丙烯腈生产过程中会有10％左右的未反应氨需要被吸收从反应物流中分离出来。虽然有技术可以降低反应器出口氨的含量，但仍有大量未反应氨的存在。目前生产工艺主要是通过硫酸洗涤从而吸收未反应氨，硫铵废水直接注入深井处理，或经硫铵回收工段回收结晶硫铵，或硫铵焚烧制成SO3，再经吸收制成硫酸回系统循环使用。也有部分专利通过磷酸、磷酸二氢铵或二者混合物中和回收未反应氨。
专利CN1204620A公开了一种用于从产生烯腈或甲基丙烯腈反应区中获得的反应器流出后中回收未反应氨的方法，用磷酸铵水溶液骤冷上述反应器流出物，其中，在所述溶液中的铵离子与磷酸根离子之比为约0.7-1.3，优选为1.0-1.2。为了除去吸收液中的废余有机物，方法中加入了湿式氧化单元，湿式氧化反应在约200℃-650℃的温度和600-3000磅/平方英寸的压力下进行。
专利CN101027252A公开了一种从蒸汽流中回收和循环氨的改良方法，该方法包括在至少两个阶段中用磷酸铵的水溶液骤冷反应器流出物，从而捕获流出物中的氨组分。通过加热磷酸铵水溶液可以回收年捕获的氨，然后将该磷酸铵水溶液循环。在循环前，通过湿式氧化可以降去磷酸铵水溶液中所含的污染物。
但现有技术中，来自氨氧化反应器的高氨产品气流经贫铵吸收液吸收后的低氨产品气流中仍残留显著量的氨，从而影响产品质量的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中未反应氨吸收不完全的问题，提供一种新的丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法。该方法具有氨吸收完全的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法，包括以下步骤：
从氨氧化反应器中出来的高氨产品气流6在急冷塔1与贫铵吸收液15接触吸收高氨产品气流中未反应的氨，得到富铵吸收液8及低氨产品气流7；
将富铵吸收液8在汽提塔2内经汽提塔汽提气9汽提除去挥发性有机组分10，再在分离装置3中分离除去浮于上层的轻组分12和沉于下层的重组分13，然后在解析塔4内经加热和解析塔汽提气14汽提得到粗氨气流16及贫铵吸收液15，贫铵吸收液15返回急冷塔1用于未反应氨的吸收；粗氨气流16经氨精馏塔5精馏得到纯氨物流17；其中，贫铵吸收液中含有选自磷酸、磷酸二氢铵或硫酸中的至少一种吸收剂。贫铵吸收液中的吸收剂优选包括：(a)磷酸和磷酸二氢铵中的至少一种；和(b)硫酸；更优选贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.01-0.5，其中S表示硫元素，P表示磷元素；上述技术方案中贫铵吸收液pH值优选为2-6.5。上述技术方案中优选贫铵吸收液15中P元素的质量含量为3％～8％。
上述技术方案中，分离装置3优选具有排出轻组分12的上出口。
上述技术方案中，分离装置3优选具有排出重组分13的下出口。
上述技术方案中，贫铵吸收液的温度优选为50-85℃。
上述技术方案中，汽提塔汽提气9和/或解析塔汽提气14优选为对汽提物呈惰性的气体。
上述技术方案中，对汽提物呈惰性的气体优选为水蒸汽、空气和氮气中的至少一种。
上述技术方案中，所述重组分13为高聚物和/或催化剂粉末。
上述技术方案中，所述贫铵吸收液15以水为溶剂。
上述技术方案中，解析塔温度优选为150-250℃。
上述技术方案中，解析塔压力为相应温度下的解析塔内溶液的饱和蒸汽压。
本发明方法中在富铵吸收液进入解析塔前，无需加温加压，处理聚合物，不需通过湿式氧化工序处理。而湿式氧化需要在高温高压下进行，能耗较高，导致生产成本升高；同时由于操作条件苛刻，对反应器材质要求也较高。所以采用本方法可以降低能耗，降低生产成本。
本发明方法中在贫铵吸收液中加放少量硫酸，可使氨的吸收效率比只用磷酸和/或磷酸二氢铵高，也比只用硫酸高，吸收率达到100％，提高了产品气流的质量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图1中，1为急冷塔，2为汽提塔，3为分离装置，4为解析塔，5为氨精馏塔；6为高氨产品气流，7为低氨产品气流，8为富铵吸收液，9为汽提塔汽提气，10为挥发性有机组分，12为轻组分，13为重组分，14为解析塔汽提气，15为贫铵吸收液，16为粗氨气流，17为纯氨气流。
图1所示流程为：来自氨氧化反应器的高氨产品气流6在急冷塔1与贫铵吸收液15接触吸收未反应的氨，得到低氨产品气流7和富铵吸收液8，富铵吸收液8在汽提塔2经汽提气9除去挥发性有机组分10，再在分离装置3中分离除去浮于上层的轻组分12和沉于下层的重组分13，然后在解析塔4内经加热和解析塔汽提气14汽提得到粗氨气流16及贫铵吸收液15，贫铵吸收液15返回急冷塔1用于循环用于高氨产品气流6中未反应氨的吸收；粗氨气流16经氨精馏塔5精馏得到纯氨物流17。
纯氨气流17可以返回氨氧化反应器(未示出)进行反应。
具体实施方式
实施例1-6以及对比例1和对比例2均按图1所示流程操作，贫铵吸收液中采用的溶剂为水。
【实施例1】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.01，磷元素质量含量为6.5％，吸收液pH值为2，贫铵吸收液的温度为85℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经水蒸汽汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为195℃，汽提气为空气。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【实施例2】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.05，磷元素质量含量为8.0％，吸收液pH值为3.5，贫铵吸收液的温度为75℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经空气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为250℃，汽提气为氮气。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【实施例3】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.1，磷元素质量含量为5.0％，吸收液pH值为2.5，贫铵吸收液的温度为50℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经氮气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为150℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【实施例4】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.1，磷元素质量含量为6.5％，吸收液pH值为5.0，贫铵吸收液的温度为80℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经空气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为190℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【实施例5】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.3，磷元素质量含量为6.0％，吸收液pH值为6.5，贫铵吸收液的温度为65℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经氮气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为170℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【实施例6】
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，贫铵吸收液中S/P摩尔比为0.5，磷元素质量含量为3.3％，吸收液pH值为5.0，贫铵吸收液的温度为70℃，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0。富铵吸收液在汽提塔经空气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为165℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【比较例1】
与实施例4不同之处在于贫铵吸收液的性质为：S/P摩尔比为0，pH为5，温度为80℃，P含量为6.5wt％；其他工艺条件与实施例4相同。具体为：
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0.2wt％。富铵吸收液在汽提塔经空气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为190℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
【比较例2】
与实施例4不同之处在于贫铵吸收液的性质为：吸收剂为硫酸，不含P，pH为5，温度为80℃；其他工艺条件与实施例4相同。具体为：
来自丙烯氨氧化反应器的高氨产品气流在急冷塔与贫铵吸收液接触吸收未反应的氨得到低氨产品气流和富铵吸收液，经过吸收得到的低氨产品气流中氨的含量经检测为0.2wt％。富铵吸收液在汽提塔经空气汽提后进入分离装置，除去轻组分和包括催化剂和/或聚合物的重组分，然后再进入解析塔解析得到粗氨气流和贫铵吸收液，解析塔操作温度为190℃，汽提气为水蒸汽。贫铵吸收液返回到急冷塔用于吸收未反应的氨。粗氨气流在精馏塔经精馏后得到无水高纯氨返回丙烯腈反应器进行氨氧化反应。
为便于比较，将主要工艺条件和结果列于表1。
仅采用含S的吸收剂或仅采用含P的吸收剂不如采用同时含S和P的吸收剂好，这从比较例1和2与实施例4的同比中可以更清楚地看出。
表1

Claims (10)

1.丙烯腈反应装置中未反应氨的吸收方法，包括以下步骤：
从氨氧化反应器中出来的高氨产品气流(6)在急冷塔(1)与贫铵吸收液(15)接触吸收高氨产品气流中未反应的氨，得到富铵吸收液(8)及低氨产品气流(7)；
将富铵吸收液(8)在汽提塔(2)内经汽提塔汽提气(9)汽提除去挥发性有机组分(10)，再在分离装置(3)中分离除去浮于上层的轻组分(12)和沉于下层的重组分(13)，然后在解析塔(4)内经加热和解析塔汽提气(14)汽提得到粗氨气流(16)及贫铵吸收液(15)，贫铵吸收液(15)返回急冷塔(1)用于未反应氨的吸收；粗氨气流(16)经氨精馏塔(5)精馏得到纯氨物流(17)；其中，贫铵吸收液中含有选自磷酸、磷酸二氢铵或硫酸中的至少一种吸收剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分离装置(3)具有排出轻组分(12)的上出口。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分离装置(3)具有排出重组分(13)的下出口。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于贫铵吸收液的温度为50-85℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于汽提塔汽提气(9)和/或解析塔汽提气(14)为对汽提物呈惰性的气体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于对汽提物呈惰性的气体为水蒸汽、空气和氮气中的至少一种。
7.据权利要求1所述的方法，其特征在于所述重组分(13)为高聚物和/或催化剂粉末。
8.据权利要求1所述的方法，其特征在于所述贫铵吸收液(15)以水为溶剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于解析塔温度为150-250℃。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于解析塔压力为相应温度下的解析塔内溶液的饱和蒸汽压。
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