CN112387077B - 乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收装置，包括真空系统、气液分离器和喷淋吸收塔，其中，真空系统设有进气口、吸收溶剂补加口和尾气溢出口，与精馏系统连通；气液分离器与真空系统的吸收溶剂及尾气溢出口连通，用于分离循环过程中的吸收溶剂和尾气中的不凝组分，吸收溶剂返回精馏系统，不凝组分由喷淋吸收塔底部的气体分布板进入吸收塔；喷淋吸收塔底部设有气体分布板，中上部设有塔底循环液进口，顶部设有喷淋吸收装置，用于吸收乙烯亚胺生产精馏塔尾气中的可凝组分，尾气中的不凝组分由塔顶排出。解决了单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺工艺中精馏塔尾气吸收的问题，具有易于制造、过程简单、成本低廉和可连续操作的突出优点。

Description

乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置及方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置及采用该装置用于乙烯亚胺生产精馏塔尾气尾气吸收方法。

背景技术

乙烯亚胺，也称氮丙啶，是一种高附加值、精细化的含氮专用化学品，在医药、农药、高能燃料、键合剂、纤维工业、化妆品工业、造纸工业、工业废水处理、感光材料、交联剂、树脂固化剂、阳离子型絮凝剂、不对称烷基化的手性助剂等领域有着广泛用途。其最初工业化的制备方法为液相Wenker法，该方法以单乙醇胺为原料，采用硫酸作脱水剂，反应过程中需要加入大量的浓碱，原材料消耗大，生产成本高，环境污染重。因此单乙醇胺气固相分子内脱水合成乙烯亚胺的方法获得了广泛的关注。

中国专利申请(公开号：CN03124030.5)公开了一种氮丙啶类化合物的生产方法，其中包括反应步骤，通过链烷醇胺气相分子内脱水，获得包含氮丙啶类化合物的反应气体；收集步骤和/或冷凝步骤，前者使反应气体与收集剂接触，获得包含氮丙啶类化合物的收集液体，后者使反应气体冷却，获得包含氮丙啶类化合物的冷凝液体；纯化步骤，通过将收集液体和/或冷凝液体加入蒸馏塔中，使收集液体和/或冷凝液体在其中进行真空蒸馏，获得纯化的氮丙啶类化合物；和回收步骤，通过将纯化步骤蒸馏塔的塔底液体加到蒸馏塔中，使塔底液体在其中进行真空蒸馏，回收链烷醇胺。

上述工艺中获得乙烯亚胺的纯化步骤和回收单乙醇胺的回收步骤均是在负压条件下进行的。经申请人研究发现，在工业上实施上述专利公开的方法时会出现以下问题：

1、当采用真空泵给乙烯亚胺精馏塔和单乙醇胺回收精馏塔减压时，因为产物乙烯亚胺沸点低、易挥发的特点，会有较多的乙烯亚胺产物、少量的水、乙醛、乙胺和乙腈等副产物，以及少量的原料单乙醇胺等出现在真空系统的缓存罐中，造成缓存罐频繁积液，影响精馏塔操作的稳定性，甚至可能导致连续的精馏操作停止运行；

2、当真空系统使用水作为循环介质时，尾气中的上述物质还会进入到循环介质中，若直接排放，不仅污染环境，而且将作为产品的乙烯亚胺和作为原料的单乙醇胺直接排放，还浪费了资源，增加了成本。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置以及采用上述装置的乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置，包括真空系统、气液分离器和喷淋吸收塔，其特征在于：

所述真空系统为密闭系统，设有进气口、吸收溶剂补加口和尾气溢出口，与精馏系统连通，用于产生负压；

所述气液分离器与真空系统的吸收溶剂及尾气溢出口连通，用于分离吸收溶剂和尾气中的不凝组分，吸收溶剂返回精馏系统，不凝组分由喷淋吸收塔底部的气体分布板进入吸收塔；

所述喷淋吸收塔底部设有气体分布板，中上部设有塔底循环液进口，顶部设有喷淋吸收装置，用于吸收乙烯亚胺生产精馏塔尾气中的可凝组分，尾气中的不凝组分由塔顶排出。

上述乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置用于乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从喷淋吸收塔顶部的喷淋吸收装置加入循环介质，保持淹没吸收塔底部的气体分布板，开启吸收塔循环泵，塔底吸收液的一部分进入精馏单元，另一部分作为循环液经循环冷却器冷却后返回吸收塔中上部；

(2)向真空系统连续加入吸收溶剂，直至从溢出口溢出，开启真空系统，乙烯亚胺生产精馏塔尾气进入真空系统，经吸收溶剂吸收后的不凝组分随吸收溶剂一起溢出至气液分离器；

(3)气液分离器中的吸收溶剂吸收尾气后的介质连续送至精馏单元，不凝组分由气液分离器顶部送出，经喷淋吸收塔底部的气体分布板进入喷淋吸收塔，经喷淋吸收塔喷淋吸收后，不凝气由塔顶排出。

根据本发明，所述的吸收溶剂和循环介质均采用反应原料单乙醇胺。

本发明的乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收装置及方法，解决了单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺工艺中精馏塔尾气吸收的问题，具有易于制造、过程简单、成本低廉和可连续操作的突出优点。与现有技术相比，带来的技术效果如下：

(1)本发明的乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置，在充分利用乙烯亚胺生产工艺中真空系统的基础上，仅仅增加了一个气液分离器和一个喷淋吸收塔，即可实现连续操作，易于制造、过程简单、节约资源、成本低廉；

(2)使用乙烯亚胺生产的原料单乙醇胺作为真空系统中喷淋吸收装置的循环介质和喷淋吸收塔的吸收溶剂，吸收液可以直接送回精馏单元，借助已有设备进行回收，物料得到充分回收再利用，既降低了生产成本，又大大减少环境污染；

(3)利用真空系统的吸收溶剂作为一级吸收溶剂，并连续置换送至精馏单元，避免了因抽真空造成的低沸点乙烯亚胺的损失，二级吸收则采用塔底气体分布和塔顶喷淋吸收两种方式强化传质，大大提高了尾气与吸收溶剂的接触机会，乙烯亚胺吸收率大于95％，实现了尾气的高效吸收，进一步降低了生产成本、保护了环境。

附图说明

图1为本发明的乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收装置及吸收方法的流程示意图。

图中，1表示精馏尾气a，2表示溢出物料，3表示流向至精馏单元，4表示精馏尾气b，5表示流向至精馏单元，6表示循环液，7表示不凝气，8a表示吸收溶剂，8b表示循环介质；字母Z表示密闭真空系统，字母A表示气体分布板，字母T表示喷淋吸收塔，字母P表示循环泵，字母E表示循环冷却器。

图2为本发明喷淋吸收塔的气体分布板A的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步解释说明。

具体实施方式

在以下的实施例中，所述的乙烯亚胺生产精馏塔尾气是指，在单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺的工艺中，在乙烯亚胺精馏塔和单乙醇胺回收精馏塔减压精馏时，进入真空系统的乙烯亚胺产物、少量的水、乙醛、乙胺、乙腈和哌嗪等副产物，以及少量的原料单乙醇胺等。

这些尾气通常会先经过负压精馏塔塔顶的捕集器冷却后再进入真空系统，其温度视捕集器所有的冷媒介质而定，冷媒介质可以选择冷却水(32℃～42℃)，也可以选择冷冻水(6℃～10℃)，根据乙烯亚胺生产的实际工艺选择。

以下的实施例中，真空系统循环介质的补加量与溢出量相等，其质量流量与进入真空系统的精馏尾气的质量流量之比为1.0～3.0，循环介质的温度为10℃～50℃。

喷淋吸收塔选择本领域公知的各类型填料塔或板式塔，操作压力为：表压：0～0.2MPa，理论塔板数：5～30，塔底循环液返回吸收塔的进料位置在3～20理论塔板处，循环液与进入吸收塔的不凝组分的质量流量之比为0.1～1.0，循环液冷却后的温度为5℃～30℃。

喷淋吸收塔塔底进入精馏单元的吸收液与塔顶进入的吸收液的量相等，与进入吸收塔的不凝组分的质量流量之比为1.0～3.0，温度为10℃～50℃。

参见图1和图2，本实施例给出一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置，包括真空系统、气液分离器和喷淋吸收塔，其中：

真空系统为密闭系统，设有进气口、吸收溶剂补加口和尾气溢出口，与精馏系统连通，用于产生负压；

气液分离器与真空系统的吸收溶剂及尾气溢出口连通，用于分离吸收溶剂和尾气中的不凝组分，吸收溶剂返回精馏系统，不凝组分由喷淋吸收塔底部的气体分布板进入吸收塔；

喷淋吸收塔底部设有气体分布板，中上部设有塔底循环液进口，顶部设有喷淋吸收装置，用于吸收乙烯亚胺生产精馏塔尾气中的可凝组分，尾气中的不凝组分由塔顶排出。

采用上述乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收装置用于乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收方法，包括以下步骤：

(1)从喷淋吸收塔顶部的喷淋吸收装置加入循环介质，保持淹没吸收塔底部的气体分布板，开启吸收塔循环泵，塔底吸收液的一部分进入精馏单元，另一部分作为循环液经循环冷却器冷却后返回吸收塔中上部；

(2)向真空系统连续加入吸收溶剂，直至从溢出口溢出，开启真空系统，乙烯亚胺生产精馏塔尾气进入真空系统，经吸收溶剂吸收后的不凝组分随吸收溶剂一起溢出至气液分离器；

(3)气液分离器中的吸收溶剂吸收尾气后的介质连续送至精馏单元，不凝组分由气液分离器顶部送出，经喷淋吸收塔底部的气体分布板进入喷淋吸收塔，经喷淋吸收塔喷淋吸收后，不凝气由塔顶排出。

以下是发明人给出的具体实施例。

实施例1：

本实施例中的喷淋吸收塔为填料塔，填料类型为Φ16mm的316L鲍尔环，理论塔板数为15，循环液进料位置在10块理论塔板处，喷淋吸收塔常压操作。精馏塔捕集器的冷媒采用6℃～10℃的冷冻水，经捕集器冷却后的乙烯亚胺生产精馏塔尾气的质量流量为3.68kg/hr，组成为：乙烯亚胺12.2％、水5.7％、单乙醇胺2.9％、其它副产物3.9％、不凝组分75.3％。

为提高生产效率，避免引入新的物料，乙烯亚胺生产精馏塔尾气的吸收装置中所使用的吸收溶剂和循环介质均采用反应原料单乙醇胺。

按图1的流程示意图，以一定的速率从喷淋吸收塔T顶部的喷淋吸收装置加入循环介质8b(即反应原料单乙醇胺)，温度30℃，保持淹没吸收喷淋吸收塔T底部的气体分布板A，开启循环泵P，喷淋吸收塔T塔底的吸收液一部分送至精馏单元5，另一部分作为循环液6经循环冷却器E冷却后返回喷淋吸收塔T的中上部。

向真空系统Z中连续加入30℃的吸收溶剂8a(即反应原料单乙醇胺)，直至从真空系统Z的溢出口溢出物料2，开启真空系统Z，经捕集器冷却后的乙烯亚胺生产精馏尾气a(1)以3.68kg/hr的速率进入真空系统Z，温度10℃，经一级吸收后的精馏尾气b(4)随单乙醇胺一起溢出至气液分离器C。

待气液分离器C的液位至50％时，将气液分离器C中吸收尾气后的单乙醇胺3以3.68kg/hr的速率连续送至精馏单元，精馏尾气b(4)由气液分离器C的顶部以3.23kg/hr的速率连续经喷淋吸收塔T底部的气体分布板A进入喷淋吸收塔T。

将喷淋吸收塔T循环介质8b(即反应原料单乙醇胺)和流向至精馏单元5的出料速率均调整为与精馏尾气b(4)进料流量一致，即3.23kg/hr，同时将循环冷却器E出口循环液6的流量调至0.323kg/hr，温度20℃。

经喷淋吸收塔T喷淋吸收后的不凝气7由T喷淋吸收塔的塔顶排出，温度28℃，流量3.18kg/hr，组成为：乙烯亚胺6.4％、水4.0％、单乙醇胺1.8％、其它副产物3.6％、不凝组分84.2％，乙烯亚胺的吸收率为53.33％。

实施例2：

同实施例1，将真空系统的循环介质8a(即反应原料单乙醇胺)和喷淋吸收塔T的吸收溶剂8b(即反应原料单乙醇胺)的进料温度降至10℃，则经喷淋吸收塔T喷淋吸收后的不凝气7由喷淋吸收塔T的塔顶排出时的温度15℃，流量3.13kg/hr，组成为：乙烯亚胺4.2％、水2.9％、单乙醇胺1.3％、其它副产物3.2％、不凝组分88.4％，乙烯亚胺的吸收率为71.11％。

实施例3：

同实施例2，将真空系统吸收溶剂8a(即反应原料单乙醇胺)，的进料流量增至精馏尾气a(1)的3倍，将喷淋吸收塔的循环介质8b(即反应原料单乙醇胺)的进料流量增至精馏尾气b(4)的3倍，则经T喷淋吸收后的不凝气7由喷淋吸收塔T的塔顶排出时的温度12℃，流量2.96kg/hr，组成为：乙烯亚胺1.4％、水1.7％、单乙醇胺0.7％、其它副产物2.7％、不凝组分93.5％，乙烯亚胺的吸收率为91.11％。

实施例4：

同实施例3，将循环冷却器E出口循环液6的流量增至与精馏尾气b(4)相等，温度降至10℃，则经喷淋吸收塔T喷淋吸收后的不凝气7由喷淋吸收塔T的塔顶排出时的温度10℃，流量2.88kg/hr，组成为：乙烯亚胺0.7％、水1.0％、单乙醇胺0.3％、其它副产物1.7％、不凝组分96.3％，乙烯亚胺的吸收率为95.56％。

Claims (2)

1.一种乙烯亚胺生产精馏塔尾气吸收方法，该方法采用的装置包括真空系统、气液分离器和喷淋吸收塔，其特征在于：

所述真空系统为密闭系统，设有进气口、吸收溶剂补加口和尾气溢出口，与精馏系统连通，用于产生负压；

所述气液分离器与真空系统的吸收溶剂及尾气溢出口连通，用于分离吸收溶剂和尾气中的不凝组分，吸收溶剂返回精馏系统，不凝组分由喷淋吸收塔底部的气体分布板进入吸收塔；

所述喷淋吸收塔底部设有气体分布板，中上部设有塔底循环液进口，顶部设有喷淋吸收装置，用于吸收乙烯亚胺生产精馏塔尾气中的可凝组分，尾气中的不凝组分由塔顶排出；

所述方法具体包括以下步骤：

(1)从喷淋吸收塔顶部的喷淋吸收装置加入循环介质，保持淹没吸收塔底部的气体分布板，开启吸收塔循环泵，塔底吸收液的一部分进入精馏单元，另一部分作为循环液经循环冷却器冷却后返回吸收塔中上部；

(2)向真空系统连续加入吸收溶剂，直至从溢出口溢出，开启真空系统，乙烯亚胺生产精馏塔尾气进入真空系统，经吸收溶剂吸收后的不凝组分随吸收溶剂一起溢出至气液分离器；

(3)气液分离器中的吸收溶剂吸收尾气后的介质连续送至精馏单元，不凝组分由气液分离器顶部送出，经喷淋吸收塔底部的气体分布板进入喷淋吸收塔，经喷淋吸收塔喷淋吸收后，不凝气由塔顶排出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的吸收溶剂和循环介质均采用反应原料单乙醇胺。

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