CN110668910A - 一种苯蒸残渣回收装置及回收方法和应用 - Google Patents

一种苯蒸残渣回收装置及回收方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及苯蒸残渣回收技术领域，尤其涉及一种苯蒸残渣回收装置及回收方法和应用。所述方法包括：1)将经过萃取精制己内酰胺的萃取剂苯依次导入苯蒸馏进料加热器、冷凝苯换热器中；然后导入第一苯蒸馏塔中分离出环己醇酮，得到苯蒸残渣；2)将苯蒸残渣导入第二苯蒸馏塔中，同时通过向第二苯蒸馏塔中补水，得到苯蒸残渣和水的混合液，利用常压下苯水共沸的特点，在第二苯蒸馏塔内实现苯蒸残渣中苯的分离；3)将所得水相和油相加热后导入萃取分离塔，分离出油相，将剩余的水相冷却后导入离心装置中，分离出己内酰胺。本发明实现了苯和己内酰胺的分离、有效回收，苯蒸残渣的回收率达到了95％以上，有效降低了危废产生量，环保效益明显。

Description

一种苯蒸残渣回收装置及回收方法和应用
技术领域
本发明涉及苯蒸残渣回收技术领域，尤其涉及一种苯蒸残渣回收装置及回收方法和应用。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
己内酰胺生产过程中，在重排单元用以萃取精制己内酰胺的萃取剂苯需进行精馏提纯，舍弃苯中夹带的微量己内酰胺、环己酮等有机物，以进入下一个己内酰胺萃取精制循环作为萃取剂使用。苯精制过程中剔除的杂质中：己内酰胺占比55-60％(wt％)、苯占比35-40％(wt％)、环己醇酮等有机物占比5-10％(wt％)。该部分物料属于蒸馏残渣，按国家危废名录划入危险废物进行管理。目前行业内的处理方法主要为按废油外卖或作为燃料来燃烧。目前已有相关的研究对己内酰胺流出的粗苯精馏后的残液焚烧工艺进行的减排增效改，如专利文献201510231661.X公开了一种己内酰胺生产反萃取工序中粗苯残液的处理方法，其通过精馏回收苯、减少了去焚烧装置的排放量，通过固定床复合脱色吸附剂装置去除有色杂质，得到无色己内酰胺水溶液最终制得己内酰胺成品，提高了高品质的己内酰胺的收率。增加了苯的回收利用量、减少了苯蒸残液的排放量，降低了环境污染。
发明内容
本发明针对目前行业内存在的一些问题，本发明提供一种苯蒸残渣回收装置及回收方法，通过回收苯蒸残渣中的苯、己内酰胺，排出环己醇酮等有机物质，达到危险废物减量化，提高生产效益的目的。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，公开一种苯蒸残渣回收装置，包括：苯蒸馏进料加热器1、冷凝苯换热器2、第一苯蒸馏塔3、第二苯蒸馏塔4、加热器5、萃取分离塔6、冷却器7和离心装置8；其中：
所述苯蒸馏进料加热器1与冷凝苯换热器2连接，冷凝苯换热器2与第一苯蒸馏塔3的上部入口连接。所述第二苯蒸馏塔4的上部入料口与第一苯蒸馏塔3的底部出料口连接，且两者之间的连接管道上设置有补水口9。所述第一苯蒸馏塔3、第二苯蒸馏塔4中均设置有加热装置10。
所述第二苯蒸馏塔4的底部出料口与加热器5连接，加热器5与萃取分离塔6的上部入料口连接；所述萃取分离塔6的底部出料口与冷却器7连接，冷却器7与离心装置8连接。
其次，公开一种苯蒸残渣回收方法，包括如下步骤：
(1)将经过萃取精制己内酰胺的萃取剂苯依次导入苯蒸馏进料加热器1、冷凝苯换热器2中，利用蒸出苯携带的热量给进料进行加热，使气相苯冷凝提高进料温度，充分利用热量；然后继续导入第一苯蒸馏塔3中利用加热装置10对萃取剂苯进行蒸馏，以分离出环己醇酮，得到苯蒸残渣；
(2)将苯蒸残渣导入第二苯蒸馏塔4中，同时通过补水口9向第二苯蒸馏塔4中补水，得到苯蒸残渣和水的混合液，启动加热装置10，利用常压下苯水共沸的特点，在第二苯蒸馏塔4内实现苯蒸残渣中苯的分离，剩余为水相和油相；
(3)将所述水相和油相导入加热器5加热后，继续导入萃取分离塔6，分离出其中的油相，将剩余的水相导入冷却器7冷却到设定温度后，再导入离心装置8中，将水相中的固体己内酰胺与水离心分离，即得。
再次，公开所述苯蒸残渣回收装置及回收方法在化工领域中的应用。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)本发明实现了苯和己内酰胺的分离、有效回收，苯蒸残渣的回收率达到了95％以上，有效降低了危废产生量，环保效益明显。
(2)本发明利用苯水共沸的特点实现苯蒸馏残渣中的苯的有效分离，可得到的苯不需要进一步处理，可直接用于己内酰胺生产；回收后的己内酰胺作为固体料可直接外售，使苯蒸残渣实现了资源化，经济效益明显。
(3)本发明以分离出己内酰胺后剩余的水相或者己内酰胺生产过程中产生的冷凝水作为苯回收的原料，不仅实现水的资源化利用，还实现了这部分冷凝水中残留己内酰胺的回收利用。
(4)本发明的设备投资能够控制在50万以内，而每月回收的苯、己内酰胺折算后，设备投资回报期仅2-5个月。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一实施例中苯蒸残渣回收装置的结构示意图。
图2为本发明另一实施例中苯蒸残渣回收装置的结构示意图。
图3为本发明另一实施例中苯蒸残渣回收装置的结构示意图。
图4为本发明再一实施例中苯蒸残渣回收装置的结构示意图。
图中附图标记分别代表：1-苯蒸馏进料加热器、2-冷凝苯换热器、3-第一苯蒸馏塔、4-第二苯蒸馏塔、5-加热器、6-萃取分离塔、7-冷却器、8-离心装置、9-补水口、10-加热装置、11-凝液存储装置、12-残液输送泵、13-己内酰胺回收泵、14-油相排放口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如，在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如前文所述，为了实现回收苯蒸残渣中的苯、己内酰胺，排出环己醇酮等有机物质，达到危险废物减量化，提高生产装置运行效益的目的。本发明提供一种苯蒸残渣回收装置及回收方法。现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。
参考图1，示例一种苯蒸残渣回收装置，包括苯蒸馏进料加热器1、冷凝苯换热器2、第一苯蒸馏塔3、第二苯蒸馏塔4、加热器5、萃取分离塔6、冷却器7和离心装置8；其中：
所述苯蒸馏进料加热器1与冷凝苯换热器2连接，冷凝苯换热器2与第一苯蒸馏塔3的上部入口连接。所述第二苯蒸馏塔4的上部入料口与第一苯蒸馏塔3的底部出料口连接，且两者之间的连接管道上设置有补水口9。所述第一苯蒸馏塔3、第二苯蒸馏塔4中均设置有加热装置10。
所述第二苯蒸馏塔4的底部出料口与加热器5连接，加热器5与萃取分离塔6的上部入料口连接；所述萃取分离塔6的底部出料口与冷却器7连接，冷却器7与离心装置8连接。
在另一些实现中，参考图2，所述补水口9与离心装置8(离心机)连接，以便于将分离出己内酰胺后剩余的水相作为水源加入第二苯蒸馏塔4中，不仅实现水的资源化利用，而且还可以避免这部分水相中未完全分离出的己内酰胺的浪费。
在另一些实现中，所述补水口9还可以与己内酰胺三效蒸发后的凝液存储装置11连接，参考图3，不仅可以将己内酰胺生产过程中产生的冷凝水作为苯回收的原料，而且还可以实现这部分冷凝水中残留己内酰胺的回收利用。
在另一些实现中，加热装置10采用蒸汽加热，即在第一苯蒸馏塔3、第二苯蒸馏塔4中均设置蒸汽管道，将高温蒸汽通过蒸汽管道中后对苯蒸馏塔中的物料进行加热蒸馏，蒸汽被冷凝后到处蒸汽管道继续作为高温蒸汽的气源。所述蒸汽的制备可直接采用常规的蒸汽机或者其他的装置实现。采用这种加热方法可以很好地实现热源的回收利用，而且这种加热方式供热稳定，均匀，能够提高馏分的品质。
另外，在一些实现中，参考图4，所述第二苯蒸馏塔4和加热器5之间的连接管路上设置有残液输送泵12，以便于将水相和油相导入加热器5。
参考图4，在一些实现中，所述萃取分离塔6和冷却器7之间设置有己内酰胺回收泵13，以便于将含有己内酰胺的水相导入冷却器7中进行冷却。
参考图4，在一些实现中，所述萃取分离塔6的顶部设置有油相排放口14，且油相排放口14与废油存储罐连接，萃取分离塔中上层油相定期排入废油罐中储存、处理。
在另一些实现中，所述离心装置8的水相出口还与萃取分离塔6连接，以便于离心后的水相回到萃取分离塔中循环回收己内酰胺；需要注意的是，离心后得到的水相根据金属离子含量需定时定量置换。
另外，在一些实现中，本发明采用图1-4中所述的装置进行苯蒸残渣中的苯、己内酰胺的回收等，以便于危险废物减量化，提高生产效益，具体如下：
一种苯蒸残渣回收方法，参考图4，包括如下步骤：
(1)将经过萃取精制己内酰胺的萃取剂苯依次导入苯蒸馏进料加热器1、冷凝苯换热器2中，利用蒸出苯携带的热量给进料进行加热，使气相苯冷凝提高进料温度，充分利用热量；然后继续导入第一苯蒸馏塔3中利用加热装置10(蒸汽加热，加热温度120℃)对萃取剂苯进行蒸馏，以分离出环己醇酮，得到苯蒸残渣。
(2)将苯蒸残渣导入第二苯蒸馏塔4中，同时通过补水口9向第二苯蒸馏塔4中补入己内酰胺三效蒸发后的凝液(水，其加入量为第一苯蒸馏塔3的物料质量的5％)，得到苯蒸残渣和水的混合液(共沸点69.5℃，苯90％、水10％，质量分数)，启动加热装置10(蒸汽加热)，利用常压下苯水共沸的特点，将第二苯蒸馏塔4内的混合液加热至上述的共沸点，实现苯蒸残渣中苯的分离，分离后的苯直接进入己内酰胺生产系统，用于己内酰胺的萃取精制，分出苯后剩余为水相和油相，需要进一步分离其中的油相。
(3)将所述水相和油相(2倍油水比)通过残液输送泵12导入加热器5加热至90℃，以便于在萃取分离塔6中实现水相(己内酰胺和水)与油相(环己醇、环己酮及有机杂质)的分离，继续导入萃取分离塔6(以水作为萃取剂，己内酰胺溶解在水中，且己内酰胺和水体积比为4：1)，己内酰胺和水富集在塔釜，分离出其中的油相，萃取分离塔中上层油相通过油相排放口14定期排入废油罐中储存、处理。
(4)将剩余的水相通过己内酰胺回收泵13导入冷却器7中冷却至60℃，经过降温利用重结晶法使大部分己内酰胺结晶为固体，然后将含有固体己内酰胺的水相导入离心装置8(离心机，转速3000r/min)中，将水相中的固体己内酰胺与水离心分离，回收后的己内酰胺作为固体料可直接外售。
进一步地，在上述苯蒸残渣回收方法基础上，还可以采用以下工艺参数进行苯蒸残渣的回收：
在另外一种苯蒸残渣回收方法中，步骤(1)中，所述加热装置10的加热温度为130℃。步骤(2)中，所述凝液(水)的加入量为第一苯蒸馏塔3的物料质量的6％。步骤(3)中，将所述水相和油相按照5倍油水比导入加热器5中加热至80℃，萃取分离塔6中的萃取剂(水)的添加量为：己内酰胺和水体积比为4：1；步骤(4)中，将剩余的水相通过己内酰胺回收泵13导入冷却器7中冷却至45℃进行降温重结晶。
在另外一种苯蒸残渣回收方法中，步骤(1)中，所述加热装置10的加热温度为125℃。步骤(2)中，所述凝液(水)的加入量为第一苯蒸馏塔3的物料质量的3％。步骤(3)中，将所述水相和油相按照5倍油水比导入加热器5中加热至85℃，萃取分离塔6中的萃取剂(水)的添加量为：己内酰胺和水体积比为5：1；步骤(4)中，将剩余的水相通过己内酰胺回收泵13导入冷却器7中冷却至20℃进行降温重结晶。
经过现场检测，本发明的回收工艺能够有效实现苯蒸残渣中的苯和己内酰胺，将苯蒸残渣的产量降低了95％以上；而且，经过测算，本发明的设备投资能够控制在50万以内，而每月回收的苯、己内酰胺折算后，设备投资回报期仅2-5个月，使苯蒸残渣实现了资源化，经济效益明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种苯蒸残渣回收装置，其特征在于，包括：苯蒸馏进料加热器、冷凝苯换热器、第一苯蒸馏塔、第二苯蒸馏塔、加热器、萃取分离塔、冷却器和离心装置；其中：
所述苯蒸馏进料加热器与冷凝苯换热器连接，冷凝苯换热器与第一苯蒸馏塔的上部入口连接；所述第二苯蒸馏塔的上部入料口与第一苯蒸馏塔的底部出料口连接，且两者之间的连接管道上设置有补水口；所述第一苯蒸馏塔、第二苯蒸馏塔中均设置有加热装置；所述第二苯蒸馏塔的底部出料口与加热器连接，加热器与萃取分离塔的上部入料口连接；所述萃取分离塔的底部出料口与冷却器连接，冷却器与离心装置连接。
2.如权利要求1所述的苯蒸残渣回收装置，其特征在于，所述补水口与离心装置连接；优选地，所述补水口与己内酰胺三效蒸发后的凝液存储装置连接。
3.如权利要求1所述的苯蒸残渣回收装置，其特征在于，所述第一苯蒸馏塔、第二苯蒸馏塔中均设置有蒸汽管道。
4.如权利要求1所述的苯蒸残渣回收装置，其特征在于，所述第二苯蒸馏塔和加热器之间的连接管路上设置有残液输送泵；优选地，所述萃取分离塔和冷却器之间设置有己内酰胺回收泵。
5.如权利要求1所述的苯蒸残渣回收装置，其特征在于，所述萃取分离塔的顶部设置有油相排放口；优选地，所述油相排放口与废油存储罐连接。
6.如权利要求1所述的苯蒸残渣回收装置，其特征在于，所述离心装置的水相出口还与萃取分离塔连接。
7.一种苯蒸残渣回收方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一项所述的装置执行上述回收方法，包括如下步骤：
(1)将经过萃取精制己内酰胺的萃取剂苯依次导入苯蒸馏进料加热器、冷凝苯换热器中，利用蒸出苯携带的热量给进料进行加热；然后继续导入第一苯蒸馏塔中利用加热装置对萃取剂苯进行蒸馏，以分离出环己醇酮，得到苯蒸残渣；
(2)将苯蒸残渣导入第二苯蒸馏塔中，同时通过补水口向第二苯蒸馏塔中补水，得到苯蒸残渣和水的混合液，启动加热装置，利用常压下苯水共沸的特点，在第二苯蒸馏塔内实现苯蒸残渣中苯的分离，剩余为水相和油相；
(3)将所述水相和油相导入加热器加热后，继续导入萃取分离塔，分离出其中的油相，将剩余的水相导入冷却器冷却到设定温度后，再导入离心装置中，将水相中的固体己内酰胺与水离心分离，即得。
8.如权利要求7所述的苯蒸残渣回收方法，其特征在于，所述加热装置10的加热温度为120-130℃；
优选地，步骤(2)中，所述凝液为水，更优选地，其加入量为第一苯蒸馏塔中物料质量的3-6％。
9.如权利要求7所述的苯蒸残渣回收方法，其特征在于，步骤(3)中，所述萃取分离塔中萃取剂为水，优选地，所述萃取剂添加量为：己内酰胺和水的体积比为4-5：1；
优选地，步骤(3)中，所述加热器加热温度为80-90℃；
优选地，步骤(3)中，所述设定温度为20-60℃。
10.权利要求1-6任一项所述的苯蒸残渣回收装置和/或权利要求7-9任一项所述的回收方法在化工领域中的应用。
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