CN112759530A - 一种大型环己酮肟生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型环己酮肟生产装置及方法，所述装置包括环己酮肟生产单元和叔丁醇回收单元，环己酮肟生产单元包括氨肟化反应系统和环己酮肟浆液分离系统，氨肟化反应系统包括反应釜和外循环系统。反应釜上设有物料进出口，内部设有液体分布器、搅拌器；外循环系统上设有循环泵、换热器、管道反应器、静态混合器；环己酮肟浆液分离系统包括至少2个分离釜；叔丁醇回收单元包括闪蒸塔、减压塔、冷凝器、常压塔、冷却器、叔丁醇吸收塔、真空系统、尾气吸收塔。采用本装置进行环己酮肟的生产，转化率高。采用本发明，可增加单套设备产能、降低设备投资、降低能耗、物耗、分离膜检修时不影响正常生产，实现装置的大型化、连续化、智能化。

Description

一种大型环己酮肟生产装置及方法

技术领域

本发明涉及有机化工产品生产技术领域，具体地说是一种大型环己酮肟生产装置及方法。

背景技术

己内酰胺，室温下为白色片状晶体或结晶性粉末，易溶于水及氯化溶剂、石油烃、乙醇、乙醚、丙酮、苯等有机试剂，受热时易发生聚合反应；是一种重要的有机化工原料，广泛应用于纺织、汽车、电子、机械等领域；是三大合成纤维（涤纶、腈纶和尼龙）的重要生产原料，合成纤维具有强度高，耐磨性好，耐碱、油、水，具有无虫蛀、无霉变等特点，应用广泛。用己内酰胺做的尼龙，民用上可以制成尼龙布广泛用于服装、室内装修、地毯、手套、袜子等，高强度尼龙面料也可以被用来作为一种军用降落伞的材料，此外己内酰胺还是一种重要的医药材料。

氨肟化反应是生产己内酰胺的核心反应，是将环己酮、氨、双氧水在催化剂和溶剂叔丁醇存在下，进行氧化反应生成环己酮肟，当分离膜位于氨肟化反应釜内时，通常单个氨肟化反应釜的产能为10万吨/年，很难再进行大型化，否则反应釜内结构将很复杂，反应热移取很困难，导致反应釜内局部温度过高，副反应多，反应杂质含量高，增加后续精制过程的难度，最终产品质量会受到影响。而且分离膜检修时，需要整个反应釜停车进行检修，影响正常生产。

在现有生产装置叔丁醇和氨的回收过程中，减压除氨时，真空系统直接与减压塔顶相连，使减压塔顶部排出的氨全部经过真空系统，真空系统较大，能耗高，设备投资高。

为了解决环己酮肟生产过程中产能低、传热控制困难、分离膜检修时影响正常生产、能耗高，设备投资高的问题，亟需开发一种能够实现大型化且能耗低的大型环己酮肟生产装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型环己酮肟生产装置及方法，以解决环己酮肟生产过程中产能低、传热控制困难、分离膜检修时不影响正常生产、能耗高，设备投资高的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种大型环己酮肟生产装置，包括有：

环己酮肟生产单元和叔丁醇回收单元；

所述环己酮肟生产单元包括氨肟化反应系统和环己酮肟浆液分离系统；

所述氨肟化反应系统用于环己酮、双氧水、氨气在催化剂和叔丁醇作用下进行反应生成环己酮肟，从而得到环己酮肟浆液；所述环己酮肟浆液分离系统用于将得到的环己酮肟浆液与固体催化剂进行分离；

所述氨肟化反应系统包括反应釜和外循环系统；

所述反应釜外壁设有循环液出口、环己酮肟浆液出口、催化剂加入口、反应尾气排出口、循环液回流口、双氧水第一加入口；在反应釜内底部设有下液体分布器，下液体分布器与双氧水第一加入口相连接，下液体分布器上方竖向设有搅拌器，在搅拌器的上方设有上液体分布器，上液体分布器与循环液回流口相连接；

所述外循环系统设有若干个，分布在所述反应釜外部的四周；每个外循环系统包括依次连接的循环泵、第一管道反应器、第一换热器、静态混合器；所述循环泵的入口与所述反应釜的循环液出口相连接；所述静态混合器的出口与所述反应釜的循环液回流口相连接；在所述第一管道反应器上设有氨气入口和/或环己酮/叔丁醇的加入口；

所述环己酮肟浆液分离系统包括至少2个分离釜，每个分离釜外壁上设有产物浆液入口和浓缩浆液出口，各产物浆液入口通过管路与所述反应釜的环己酮肟浆液出口和循环液出口分别相连接，各浓缩浆液出口通过管路与所述反应釜的催化剂加入口相连接；在所述分离釜的内壁上设有若干层金属膜膜堆，所有金属膜膜堆的清液出口通过管道汇聚成环己酮肟清液管路；

所述叔丁醇回收单元包括闪蒸塔、减压塔、冷凝器、常压塔、冷却器、叔丁醇吸收塔、真空系统、尾气吸收塔；

所述闪蒸塔用于将环己酮肟生产单元中所得的环己酮肟清液中的部分氨和不凝气分离出去；

所述闪蒸塔包括塔釜和塔体，塔体位于塔釜的上部并相连通，在所述塔釜外壁的上部设有环己酮肟清液进口，底部设有釜底液第一出口、釜底液第二出口，所述环己酮肟清液进口与环己酮肟清液管路相连接；所述塔体自上而下依次设有气体出口、闪蒸塔冷凝器、若干层第一填料层以及气液回流口；闪蒸塔外部设有第一再沸器，第一再沸器的管程入口与釜底液第二出口相连接，第一再沸器的管程出口与塔体上的气液回流口相连接；

所述环己酮肟清液经闪蒸塔分离后，从闪蒸塔塔体顶部的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和不凝气的混合气体；在闪蒸塔塔釜底部得到含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液；

所述减压塔用于将从闪蒸塔底部排出的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液中剩余的氨分离出去；

所述减压塔的外壁自下而上依次设有冷料出口、热料入塔口、釜底液入口、顶部回流口以及塔顶出口，在热料入塔口与顶部回流口之间的减压塔内部设有若干层第二填料层；所述釜底液入口设于中部相邻两层第二填料层之间的减压塔外壁上，釜底液入口通过管道与闪蒸塔的釜底液第一出口相连接；在所述减压塔的外部设有第二再沸器，第二再沸器管程的入口与所述冷料出口相连接，第二再沸器管程的出口与所述热料入塔口相连接；

所述闪蒸塔塔釜底部排出的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液经减压塔分离后，从减压塔的塔顶出口排出含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体，从减压塔的冷料出口排出含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液；

所述冷凝器用于将从减压塔塔顶出口排出的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体进行冷凝，将叔丁醇和氨气进行分离；

所述冷凝器上设有冷凝器入口、冷凝器气体出口、叔丁醇出口；所述冷凝器入口通过管道与所述减压塔的塔顶出口相连接；所述叔丁醇出口通过管道与所述减压塔的顶部回流口相连接；

从减压塔塔顶出口排出的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体经冷凝器冷凝后，从冷凝器气体出口排出氨气，从叔丁醇出口排出叔丁醇水溶液；

所述常压塔用于将减压塔的冷料出口排出的含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液中的环己酮肟和叔丁醇进行分离；

所述常压塔的外壁自下而上依次设有环己酮肟水溶液出口、冷料入口、回流口以及气相叔丁醇出口，在环己酮肟水溶液出口与回流口之间的常压塔内部设有若干层第三填料层；所述冷料入口设于中部相邻两层第三填料层之间的常压塔外壁上；所述冷料入口通过管道与所述减压塔的冷料出口相连接；所述气相叔丁醇出口通过管道与所述减压塔的第二再沸器壳程的入口相连接，第二再沸器壳程的出口通过管道与所述常压塔的回流口相连接；所述常压塔的环己酮肟水溶液出口通过管道与闪蒸塔的第一再沸器的壳程入口相连接，第一再沸器的壳程出口与环己酮肟水溶液管道相连接；

所述从减压塔的冷料出口排出的含有叔丁醇、水和环己酮肟的溶液经常压塔分离后，从常压塔的气相叔丁醇出口排出含有叔丁醇和水的混合气体，并经减压塔的第二再沸器与从减压塔排出的冷料进行换热后，从第二再沸器的壳程出口排出叔丁醇水溶液，从常压塔的环己酮肟水溶液出口排出环己酮肟的水溶液，环己酮肟的水溶液经闪蒸塔的第一再沸器降温后经环己酮肟水溶液管道排出并进行收集；

所述冷却器用于对从冷凝器的叔丁醇出口和减压塔的第二再沸器壳程的出口排出的部分叔丁醇水溶液进行降温；

所述减压塔的第二再沸器壳程的出口和所述冷凝器的叔丁醇出口通过管道分别与所述冷却器的入口相连接，冷却器的出口通过管道与叔丁醇吸收塔相连接；

所述叔丁醇吸收塔用于吸收从冷凝器气体出口排出的氨气；

所述叔丁醇吸收塔的外壁自下而上依次设有塔底液出口、氨气入口、第一叔丁醇入口、第一纯水加入口以及余气出口，在氨气入口与第一纯水加入口之间的叔丁醇吸收塔内部设有若干层第四填料层，所述第一叔丁醇入口设于中部相邻两层第四填料层之间的叔丁醇吸收塔外壁上；所述氨气入口通过管道与所述冷凝器气体出口相连接；所述第一叔丁醇入口通过管道与所述冷却器的出口相连接，所述余气出口与真空系统相连接；

所述冷凝器气体出口排出的氨气经来自冷却器的叔丁醇水溶液和从叔丁醇吸收塔的第一纯水加入口加入的纯水进行吸收后，从叔丁醇吸收塔的塔底液出口排出含有稀氨、叔丁醇的水溶液，从叔丁醇吸收塔的余气出口排出微量的不凝气；

所述真空系统用于对叔丁醇吸收塔和减压塔进行抽真空，使其保持负压；

所述真空系统的入口通过管道与所述叔丁醇吸收塔的余气出口相连接；真空系统的出口分别与不凝气排出管道和尾气吸收塔相连接；

所述尾气吸收塔用于对从所述闪蒸塔的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体和从所述反应釜排出的含有氨、不凝气的反应尾气进行吸收，得到叔丁醇/氨的水溶液，同时排出不凝气；

所述尾气吸收塔的外壁自下而上依次设有吸收塔塔底液出口、余气入口、气体入口、第二叔丁醇入口、第二纯水加入口以及不凝气出口，在气体入口与第二纯水加入口之间的尾气吸收塔内部设有若干层第五填料层，所述第二叔丁醇入口设于中部相邻两层第五填料层之间的尾气吸收塔外壁上；

所述反应釜的反应尾气排出口、闪蒸塔的气体出口通过管道汇合后与尾气吸收塔的气体入口相连接，所述真空系统的出口通过管道与尾气吸收塔的余气入口相连接，所述叔丁醇吸收塔的塔底液出口通过管道与尾气吸收塔的第二叔丁醇入口相连接；所述尾气吸收塔的不凝气出口与真空系统出口通过管道汇合后接不凝气排出管道；所述尾气吸收塔的吸收塔塔底液出口经叔丁醇/氨的水溶液管路与所述外循环系统的第一管道反应器上的环己酮/叔丁醇的加入口相连接；

所述从闪蒸塔的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体和从所述反应釜排出的含有氨、不凝气的反应尾气在尾气吸收塔内经来自叔丁醇吸收塔排出的含有稀氨、叔丁醇的水溶液和从第二纯水加入口加入的纯水吸收后，从尾气吸收塔的吸收塔塔底液出口排出叔丁醇/氨的水溶液，并经叔丁醇/氨的水溶液管路循环回环己酮肟生产单元，从尾气吸收塔的不凝气出口排出不凝气。

所述环己酮肟生产单元的产物浆液为含有氨气、水、叔丁醇、环己酮肟、固体催化剂和少量不凝气的混合溶液；环己酮肟清液为含有环己酮肟、叔丁醇、水、氨和少量不凝气的混合溶液，所述不凝气为氮气、一氧化二氮、氧气的混合气体。

所述反应釜外壁上的循环液出口位于反应釜的底部；所述环己酮肟浆液出口位于双氧水第一加入口和下液体分布器的上部；所述催化剂加入口位于反应釜的顶部；所述反应尾气排出口和循环液回流口位于反应釜的顶部；所述环己酮肟生产单元的反应釜内的下液体分布器的出液孔向下；反应釜内壁上还设有挡板；反应釜下封头外部设有封头夹套，封头夹套上设有冷源进出口；

所述氨肟化反应系统中的外循环系统为1-10个；

所述外循环系统上的第一换热器的出口还依次连接有第二管道反应器、第二换热器，第二换热器的出口与静态混合器的入口相连接；所述第一管道反应器上设有氨气加入口；所述第二管道反应器上设有环己酮/叔丁醇的加入口以及双氧水第二加入口，所述双氧水第二加入口在环己酮/叔丁醇的加入口的下部；

所述环己酮肟浆液分离系统中的分离釜为2-10个；

所述环己酮肟清液管路上连接有反冲管路，用于环己酮肟清液通量下降时采用环己酮肟清液瞬时反冲掉金属膜表面的催化剂，所述反冲管路通过设有反冲泵的管路与环己酮肟清夜罐相连接。

所述分离釜的各产物浆液入口连接有产物浆液支管，各产物浆液支管汇集形成产物浆液管路，产物浆液管路与所述反应釜的环己酮肟浆液出口和循环液出口分别相连接，各浓缩浆液出口连接有浓缩浆液支管，各浓缩浆液支管汇集形成浓缩浆液管路，浓缩浆液管路与所述反应釜的催化剂加入口相连接；在浓缩浆液管路上设有输送泵，在各产物浆液支管和各各浓缩浆液支管上设有阀门；

所述反应釜的循环液出口通过料液排放管道与产物浆液管路相连接，并进一步通过各产物浆液支管与分离釜相连接；

所述分离釜内部设有分离釜搅拌器，所述金属膜膜堆分布在分离釜搅拌器外围的分离釜内壁上，每层金属膜膜堆设有若干个金属膜膜堆，每个金属膜膜堆中设有若干根金属膜膜管，每根金属膜膜管的清液侧通过管路汇集成清液总管，每个清液总管延伸至分离釜外部形成膜堆的所述清液出口。

所述装置设有控制系统，在环己酮肟生产单元的反应釜和分离釜上分别设有压力、温度、液位监测系统；在叔丁醇回收单元的各塔上均设有温度、压力、液位监测系统；在各管路上设有温度和流量监测系统及阀门开关的监测系统，可通过全自动控制，实时监测和调节装置中各参数在预设范围内。

一种大型环己酮肟生产方法，采用上述装置进行生产，包括以下步骤：

（1）氨肟化反应

向氨肟化反应系统的反应釜内加入催化剂、叔丁醇、环己酮、双氧水、氨气，启动搅拌器和循环泵，启动换热器，控制氨肟化反应系统的温度为75-95℃，压力为0.3-0.6MPa，建立循环；

从反应釜底部的双氧水第一加入口加入双氧水，从外循环系统的管道反应器内加入环己酮/叔丁醇、氨气，在氨肟化反应系统中，在催化剂和溶剂叔丁醇存在下，双氧水与氨生成羟胺，后与环己酮进行反应生成环己酮肟，循环回反应釜，在反应釜内得到产物浆液和反应尾气；

（2）产物浆液的熟化与分离

将步骤（1）中所得的产物浆液送至环己酮肟浆液分离系统，产物浆液继续进行熟化反应反应直至环己酮反应完全，同时控制环己酮肟浆液分离系统中的压力为0.15-0.25MPa，温度为75-95℃，产物浆液经分离釜内的金属膜膜堆进行分离，得到环己酮肟清液，固体催化剂被金属膜膜堆截留在分离釜内形成浓缩浆液，浓缩浆液由催化剂加入口送至反应釜继续参与反应，环己酮肟清液经环己酮肟清液管路送至叔丁醇回收单元；

（3）闪蒸塔中氨/不凝气的分离

将步骤（2）中分离釜所得的环己酮肟清液送至叔丁醇回收单元的闪蒸塔下部，控制闪蒸塔的塔釜温度为75-85℃，塔顶温度为40-50℃，压力为0.10-0.15MPa，在该温度和压力作用下，环己酮肟清夜中部分氨气、不凝气、部分叔丁醇、部分水转化为气态，在塔顶冷凝器的作用下，气态叔丁醇和水被冷凝回落至塔釜，在闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇、少量不凝气的混合气体，在闪蒸塔塔底得到含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液；

（4）减压塔中剩余氨的分离

将步骤（3）中闪蒸塔塔底得到的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液送至减压塔中部，控制减压塔的温度为50-70℃，压力为0.035-0.045MPa，在减压塔顶得到含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体，在减压塔底得到含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液；

（5）冷凝器中氨气和叔丁醇的分离

将步骤（4）中减压塔顶部所得的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体送入冷凝器中，控制冷凝器的温度为40-45℃，经冷凝后，得到氨气和叔丁醇水溶液；

其中，一部分叔丁醇水溶液回流至减压塔上侧部以控制减压塔内顶部的温度，另一部分送至冷却器；

（6）常压塔中叔丁醇和环己酮肟的分离

将步骤（4）中从减压塔塔底所得的含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液送至常压塔中部，控制常压塔内的塔釜温度为100-110℃，塔顶温度为80-90℃，压力为常压，在常压塔塔顶得到叔丁醇和水的混合气体，经减压塔外部的第二再沸器与减压塔塔底排出的冷料进行换热后得到叔丁醇水溶液，一部分叔丁醇水溶液经常压塔上侧部的回流口回流常压塔内，用以控制常压塔内的温度，另一部分叔丁醇水溶液送至冷却器；在常压塔底得到环己酮肟的水溶液，环己酮肟的水溶液送至步骤（1）中的闪蒸塔外部的第一再沸器与闪蒸塔塔釜排出的液体进行热交换，将闪蒸塔塔釜液加热至气液相回流至闪蒸塔塔釜内，从而控制闪蒸塔塔釜的温度；

（7）叔丁醇水溶液冷却

将步骤（5）中从冷凝器排出的另一部分的叔丁醇水溶液、步骤（6）中从减压塔外部的第二再沸器排出的另一部分叔丁醇水溶液汇合后送至冷却器进行降温，控制冷却器的温度为15-25℃，得到温度为15-25℃的叔丁醇水溶液；

（8）叔丁醇吸收塔对氨气的吸收

控制叔丁醇吸收塔内的温度为15-25℃，压力为0.035-0.045MPa，将步骤（5）中所得的氨气送至叔丁醇吸收塔底部，经来自冷却器的温度为15-25℃的叔丁醇水溶液和加入的纯水吸收后，在叔丁醇吸收塔底得到稀氨、叔丁醇的水溶液，在叔丁醇吸收塔顶得到微量的不凝气；

其中，经检测，当叔丁醇吸收塔顶所得的微量的不凝气中含有少量氨气时，直接送入尾气吸收塔；当所得的微量的不凝气中不含氨气时，直接送入不凝汽管道；

（9）尾气吸收塔氨吸收

将步骤（3）中从闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体、从步骤（1）中反应釜得到的含有氨气和不凝气的反应尾气、步骤（8）中从叔丁醇吸收塔顶排出的微量的不凝气送至尾气吸收塔底部，经来自步骤（8）中叔丁醇吸收塔底得到的稀氨、叔丁醇的水溶液和从尾气吸收塔第二纯水加入口加入的纯水进行吸收后，在尾气吸收塔塔底得到叔丁醇/氨的水溶液，经环己酮肟水溶液管道送至氨肟化反应系统作为原料继续参与反应。

步骤（1）中，加入的氨气、双氧水、环己酮与叔丁醇的摩尔比为1～2:1～2:1:3～3.5；

所述外循环系统上的第二管道反应器上设有双氧水第二加入口；所述双氧水第二加入口在环己酮/叔丁醇的加入口的下部；所述双氧水可以从第一双氧水加入口加入；也可以从双氧水第二加入口加入；也可以一部分双氧水从第一双氧水加入口加入，另一部分双氧水从双氧水第二加入口加入；

步骤（2）中，环己酮肟浆液分离系统中至少有一个分离釜作为备用。

所述步骤（1）中加入的环己酮、氨气、双氧水、叔丁醇的质量和步骤（2）中所得环己酮肟清液的质量相等。

所述当停车时，反应釜内的料液可通过循环液出口、料液排放管道排放至分离釜内，并通过浓缩浆液管路上的循环泵排出。

步骤（3）中，所述闪蒸塔塔釜的温度通过塔釜底部排出的部分釜底液经外部的第一再沸器加热至气液相自循环至塔釜内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔底部排出的温度为100-110℃的环己酮肟水溶液。

步骤（4）中，所述减压塔内部的温度通过减压塔塔底所得的部分含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液经减压塔外部的第二再沸器自循环至减压塔内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔顶部排出的温度为80-90℃的叔丁醇和水的混合气体。

本发明的大型环己酮肟生产装置及方法与传统技术相比具有以下优势：

（1）本发明中，在环己酮肟生产单元，在反应釜外进行环己酮肟浆液的分离，使反应釜内结构简单，反应釜可做到很大，使产能显著增加，现有单台反应釜产能约为10万吨/年，本发明适合做到单台反应釜30万吨/年以上。

（2）本发明中，分离釜起到分离和熟化的作用，进一步提高了氨肟化反应的转化率；

（3）本发明方法，可大幅降低物耗、电耗和蒸汽消耗，还可降低设备投资；

（4）本发明方法，可提高双氧水和氨的利用率，降低物耗；

（5）本发明中，环己酮肟浆液分离时设有备用分离釜，金属膜堆需要检修时可切换到备用分离釜，与现有釜内反应分离方式相比，可做到不停车进行检修，不影响正常生产。

（6）本发明采用全自动控制，可实现环己酮肟生产的大型化、智能化、连续化。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。

图2是环己酮肟生产单元的结构示意图。

图3是叔丁醇回收单元的结构示意图。

图4是氨肟化反应系统的结构示意图。

图5是环己酮肟浆液分离系统的结构示意图。

图6是闪蒸塔的结构示意图。

图7是减压塔的结构示意图。

图8是冷凝器的结构示意图。

图9是常压塔的结构示意图。

图10是叔丁醇吸收塔的结构示意图。

图11是尾气吸收塔的结构示意图。

图中各标号：

A、氨气，B、双氧水，C、叔丁醇，D、环己酮，E、催化剂，F、环己酮肟，G、纯水，H、不凝气；

G1、产物浆液管路，G2、浓缩浆液管路，G3、反应尾气管路，G4、环己酮肟清液管路，G5、反冲管路，G6、叔丁醇/氨的水溶液管路，G121、产物浆液支管，G122、浓缩浆液支管，G7、环己酮肟水溶液管道，G8、不凝气排出管道，G9、料液排放管道；

1、环己酮肟生产单元，11、氨肟化反应系统，110、外循环系统，1101、循环泵，1102、第一管道反应器，11021、氨气加入口，1103、第一换热器，1104、第二管道反应器，11041、双氧水第二加入口，11042、环己酮/叔丁醇的加入口，1105、第二换热器，1106、静态混合器，111、反应釜，1111、循环液出口，1112、下液体分布器，11121、上液体分布器，1113、环己酮肟浆液出口，1114、搅拌叶，1115、搅拌轴，1116、催化剂加入口，1117、反应尾气排出口，1118、循环液回流口，1119、双氧水第一加入口，1120、封头夹套，12、环己酮肟浆液分离系统，121、分离釜，122、产物浆液入口，123、分离釜釜体，124、金属膜堆，125、膜堆清液出口，126、分离釜搅拌器，127、浓缩浆液出口，128、输送泵；

2、叔丁醇回收单元，21、闪蒸塔，210、第一再沸器，211、气液回流口，212、塔体，213、气体出口，214、闪蒸塔冷凝器，215、第一填料，216、环己酮肟清液进口，217、塔釜，218、釜底液第一出口，219、釜底液第二出口，22、减压塔，221、热料入塔口，222、顶部回流口，223、塔顶出口，224、第二填料，225、釜底液入口，226、冷料出口，227、第二再沸器，2271、管程入口，2272、壳程出口，2273、壳程入口，2274、管程出口，23、常压塔，231、环己酮肟水溶液出口，232、冷料入口，233、回流口，234、气相叔丁醇出口，235、第三填料，24、叔丁醇吸收塔，241、塔底液出口，242、氨气入口，243、第一叔丁醇入口，244、第一纯水加入口，245、余气出口，246、第四填料，25、真空系统，26、尾气吸收塔，260、吸收塔塔底液出口，261、余气入口，262、气体入口，263、第二叔丁醇入口，264、不凝气出口，265、第二纯水加入口，266、第五填料，27、冷却器，28、冷凝器，281、叔丁醇出口，282、冷凝器气体出口，283、冷凝器入口。

具体实施方式

实施例1：一种大型环己酮肟生产装置

如图1所示，本发明环己酮肟生产装置包括环己酮肟生产单元1和叔丁醇回收单元2；

环己酮肟生产单元1，用于氨肟化反应生成环己酮肟，同时进行环己酮肟与催化剂的分离，将催化剂截留在环己酮肟生产单元，得到环己酮肟清液；同时在氨肟化反应生成环己酮肟的过程中会产生反应尾气；

所述环己酮肟清液为含有环己酮肟、叔丁醇、水、氨和少量不凝气的混合溶液；

所述反应尾气为含有氨和不凝气的混合气体；

所述不凝气为氮气、一氧化二氮、氧气的混合气体；

叔丁醇回收单元2，用于将所述环己酮肟生产单元1所得的环己酮肟清液和反应尾气中的环己酮肟、叔丁醇/氨、不凝气进行分离；所得的环己酮肟进行后续生产最终得到己内酰胺产品，叔丁醇/氨的水溶液返回至环己酮肟生产单元1作为原料继续参与反应，不凝气排出，所述叔丁醇回收单元2经环己酮肟清液管路G4、反应尾气管路G3、叔丁醇/氨的水溶液管路G6与环己酮肟生产单元1相连接。

如图1、图2所示，所述环己酮肟生产单元1包括氨肟化反应系统11和环己酮肟浆液分离系统12；

所述氨肟化反应系统11用于环己酮、双氧水、氨气在催化剂和叔丁醇作用下进行反应生成环己酮肟得到环己酮肟浆液；所述环己酮肟浆液分离系统12，用于将得到的环己酮肟浆液与固体催化剂进行分离。

如图1、图2、图4所示，所述氨肟化反应系统11包括反应釜111和外循环系统110；

所述反应釜111外壁设有循环液出口1111、环己酮肟浆液出口1113、催化剂加入口1116、反应尾气排出口1117、循环液回流口1118、双氧水第一加入口1119，在反应釜111内底部设有下液体分布器1112，下液体分布器1112与双氧水第一加入口1119相连接，下液体分布器1112正上方竖向设有搅拌器，在搅拌器的正上方设有上液体分布器11121，上液体分布器11121与循环液回流口1118相连接；在反应釜内壁上竖向设有若干个挡板；反应釜111下封头外部设有封头夹套1120，封头夹套1120上设有冷源进出口；

所述下液体分布器1112上的出液孔向下，与双氧水第一加入口1119相连接；

所述搅拌器上设有竖向的搅拌轴1115，搅拌轴1115上均布有若干层搅拌叶1114；

所述循环液出口1111位于反应釜111的底部，与外循环系统110相连接；

所述环己酮肟浆液出口1113位于双氧水第一加入口1119和下液体分布器1112的上部，用于将环己酮肟浆液排出；

所述催化剂加入口1116位于反应釜111的顶部，经浓缩浆液管路G2与环己酮肟浆液分离系统12相连接；

所述反应尾气排出口1117位于反应釜111的顶部，经反应尾气管路G3与叔丁醇回收单元2相连接；

所述循环液回流口1118位于反应釜111的顶部，与所述外循环系统110相连接；

如图4所示，所述外循环系统110设有1-10个，分布在所述反应釜111外部的四周；每个外循环系统110包括依次连接的循环泵1101、第一管道反应器1102、第一换热器1103、第二管道反应器1104、第二换热器1105、静态混合器1106；所述循环泵1101的入口与所述反应釜111的循环液出口1111相连接；循环泵1101的出口与第一管道反应器1102的入口相连接，第一管道反应器1102的出口与第一换热器1103的入口相连接，第一换热器1103的出口与第二管道反应器1104的入口相连接，第二管道反应器1104的出口与第二换热器1105的入口相连接，第二换热器1105出口与静态混合器1106的入口相连接，静态混合器1106的出口与所述反应釜111的循环液回流口1118相连接；

所述第一管道反应器1102上还设有氨气加入口11021。第二管道反应器1104上还设有双氧水第二加入口11041、环己酮/叔丁醇的加入口11042；所述双氧水第二加入口11041在环己酮/叔丁醇的加入口11042的下部；

如图1、图2、图5所示，环己酮肟生产单元1中的环己酮肟浆液分离系统12包括若干个分离釜121、产物浆液支管G121、浓缩浆液支管G122、输送泵128；所述环己酮肟浆液分离系统12通过产物浆液管路G1和浓缩浆液管路G2与所述氨肟化反应系统11相连接；所述环己酮肟浆液分离系统12通过环己酮肟清液管路G4与所述叔丁醇回收单元2相连接；

所述环己酮肟浆液分离系统12的所述分离釜121设有2-10个，每个分离釜121外壁上设有产物浆液入口122、浓缩浆液出口127，所述分离釜121内部正中设有分离釜搅拌器126，

在分离釜搅拌器126外围的分离釜121四周内壁上设有若干层金属膜膜堆124，每层设有若干个金属膜膜堆124，每个金属膜膜堆124中设有若干根金属膜膜管，每个金属膜膜堆124中的每根金属膜膜管的清液侧通过管路汇集成清液总管，每个清液总管延伸至分离釜121外部形成膜堆清液出口125，所有膜堆的清液出口125通过管道汇聚成环己酮肟清液管路G4。

如图2、图4、图5所示，所述产物浆液支管G121通过产物浆液管路G1与所述反应釜111的环己酮肟浆液出口1113和循环液出口1111分别相连接，所述产物浆液支管G121通过设有阀门的管路与各个分离釜121的产物浆液入口122相连接；所述各分离釜121的浓缩浆液出口127通过设有阀门的管路与浓缩浆液支管G122相连接，浓缩浆液支管G122与输送泵128的入口相连接，输送泵128的出口与所述反应釜111的催化剂加入口1116相连接；

所述环己酮肟清液管路G4上还连接有反冲管路G5，用于环己酮肟清液通量下降时采用环己酮肟清液瞬时反冲掉金属膜膜管表面的催化剂，以确保环己酮肟清液通量的稳定，保障催化剂分离的连续性；所述反冲管路通过设有反冲泵的管路与环己酮肟清夜罐相连接。

如图3所示，所述叔丁醇回收单元2包括闪蒸塔21、减压塔22、冷凝器28、常压塔23、冷却器27、叔丁醇吸收塔24、真空系统25、尾气吸收塔26及其相连接的管路；

如图1、图3所示，所述闪蒸塔21用于将环己酮肟生产单元1中氨肟化反应过程所得的的环己酮肟清液中的部分氨和不凝气分离出去。

如图1、图2、图3、图4、图6所示，所述闪蒸塔21包括塔釜217和塔体212，塔体212位于塔釜217的上部并相连通，所述塔釜217外壁上部设有环己酮肟清液进口216，底部设有釜底液第一出口218、釜底液第二出口219，塔体212外壁下部设有气液回流口211，顶部设有气体出口213，塔体212内上部设有闪蒸塔冷凝器214，闪蒸塔冷凝器214上设有冷源进出口，闪蒸塔冷凝器214的下部设有若干层第一填料215，所述气液回流口211设在第一填料215最下层的下部；闪蒸塔21外部下侧设有第一再沸器210，第一再沸器210的管程入口与釜底液第二出口219相连接，第一再沸器210的管程出口与塔体上的气液回流口211相连接；所述塔釜217上的环己酮肟清液进口216通过环己酮肟清液管路G4与所述环己酮肟生产单元1的所述分离釜121上的所有金属膜膜堆的环己酮肟清液总管相连接；

所述从环己酮肟生产单元1来的环己酮肟清液经闪蒸塔21分离后，从闪蒸塔塔体212顶部的气体出口213排出含有部分氨、少量的叔丁醇和不凝气的混合气体；从闪蒸塔塔釜217底部的釜底液第一出口218排出含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液。

如图6、图7所示，所述减压塔22用于从闪蒸塔塔釜217底部的釜底液第一出口218排出含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液中剩余的氨分离出去；

所述减压塔22底部设有冷料出口226、中部设有釜底液入口225、顶部设有塔顶出口223，上侧部设有顶部回流口222，下侧部设有热料入塔口221，所述减压塔22内部设有若干层第二填料224；所述顶部回流口222位于第二填料224最上层的上部，所述热料入塔口221位于第二填料224最下层的下部；所述釜底液入口225位于第二填料224层与层的中间部位；所述减压塔22外部的下侧设有第二再沸器227，所述减压塔22底部的冷料出口226与第二再沸器227管程的入口2271相连接，第二再沸器227管程的出口2274与减压塔22下侧部的热料入塔口221相连接；所述减压塔22的釜底液入口225通过管道与闪蒸塔21塔釜217底部的釜底液第一出口218相连接；

所述从闪蒸塔21塔釜底部排出的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的溶液经减压塔22中部的釜底液入口225送至减压塔22，经减压塔22分离后从减压塔22顶部的塔顶出口223排出含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体；从减压塔22底部的冷料出口226排出含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液。

如图3、图7、图8所示，所述冷凝器28用于将从减压塔22顶部的塔顶出口223排出含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体进行冷凝，将叔丁醇和氨气进行分离；

所述冷凝器28上设有冷凝器入口283、冷凝器气体出口282、叔丁醇出口281；所述冷凝器入口283通过管道与所述减压塔22顶部的塔顶出口223相连接；所述叔丁醇出口281通过管道与所述减压塔22上侧部的顶部回流口222相连接；

所述从减压塔22的塔顶出口223排出的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体经冷凝器入口283至冷凝器28内进行分离，从冷凝器气体出口282排出氨气；从叔丁醇出口281排出叔丁醇水溶液。

如图3、图7、图9所示，所述常压塔用于将从减压塔22底部的冷料出口226排出含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液中的环己酮肟和叔丁醇进行分离；

所述常压塔23底部设有环己酮肟水溶液出口231，中侧部设有冷料入口232，上侧部设有回流口233，顶部设有气相叔丁醇出口234，内部设有若干层第三填料235；所述冷料入口232位于第三填料235层与层之间，所述回流口233位于第三填料235最上层的上部；所述常压塔23中部的冷料入口232通过管道与所述减压塔22底部的冷料出口226相连接；所述常压塔23顶部的气相叔丁醇出口234通过管道与所述减压塔22的第二再沸器壳程的入口2273相连接，第二再沸器壳程的出口2272通过管道与所述常压塔23上侧部的回流口233相连接；所述常压塔23底部的环己酮肟水溶液出口231通过管道与闪蒸塔21外部的第一再沸器210的壳程入口相连接，第一再沸器210的壳程出口与环己酮肟水溶液管道G7相连接；

所述从减压塔22底部的冷料出口226排出含有叔丁醇、水和环己酮肟的溶液经所述常压塔23中部的冷料入口232送至常压塔23，经常压塔23分离后从常压塔23顶部的气相叔丁醇出口234排出含有叔丁醇和水的混合气体经减压塔22外部的第二再沸器227与从减压塔22底部排出的冷料进行换热后，从第二再沸器227的壳程出口2272排出叔丁醇水溶液，从常压23塔底部的环己酮肟水溶液出口231排出环己酮肟的水溶液；

如图3所示，所述冷却器27用于对从冷凝器28的叔丁醇出口和减压塔22外部的第二再沸器壳程出口2272排出的部分叔丁醇水溶液进行降温；

所述减压塔22外部的第二再沸器壳程的出口2272和所述冷凝器28的叔丁醇出口281通过管道分别与所述冷却器27的入口相连接，冷却器27的出口通过管道与叔丁醇吸收塔24相连接；

如图1、图3、图4、图7、图8、图10所示，所述叔丁醇吸收塔24，用于吸收从冷凝器气体出口282排出的氨气；

所述叔丁醇吸收塔24底部设有塔底液出口241，下侧部设有氨气入口242，中侧部设有第一叔丁醇入口243，上侧部设有第一纯水加入口244，顶部设有余气出口245，内部设有若干层第四填料246，所述下侧部的氨气入口242位于所述第四填料246最下层的下部，所述中侧部的第一叔丁醇入口243位于第四填料246层与层之间，所述上侧部的第一纯水加入口244位于所述第四填料246最上层的上部；所述下侧部的氨气入口242通过管道与所述冷凝器的冷凝器气体出口282相连接；所述中侧部的第一叔丁醇入口243通过管道与所述冷却器27的出口相连接，所述顶部的余气出口245与真空系统25相连接；

所述冷凝器气体出口282排出的氨气经叔丁醇吸收塔24下侧部的氨气入口242送至叔丁醇吸收塔24内，经来自冷却器27出口排出的叔丁醇水溶液和从所述叔丁醇吸收塔24第一纯水加入口244加入的纯水进行吸收后，从所述叔丁醇吸收塔24底部的塔底液出口241排出含有稀氨、叔丁醇的水溶液，从叔丁醇吸收塔顶部的余气出口245排出微量的不凝气。

如图3、图10所示，所述真空系统25用于对叔丁醇吸收塔24和减压塔22进行抽真空，使其保持负压；

所述真空系统25的入口通过管道与所述叔丁醇吸收塔24顶部的余气出口245相连接；真空系统25的出口分别与不凝气排出管道G8和尾气吸收塔26相连接；

如图1、图3、图4、图6、图8、图10、图11所示，所述尾气吸收塔26用于将从所述闪蒸塔21塔体212顶部的气体出口213排出含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体和从所述反应釜111顶部排出的含有氨、不凝气的反应尾气进行吸收，得到叔丁醇/氨的水溶液，同时排出不凝气；

所述尾气吸收塔26底部设有吸收塔塔底液出口260，下侧部设有余气入口261、气体入口262，中部设有第二叔丁醇入口263，上侧部设有第二纯水加入口265，顶部设有不凝气出口264，内部设有第五填料266，所述下侧部的气体入口262位于第五填料266最下层的下部，中部的第二叔丁醇入口263位于第五填料266层与层之间，上侧部的第二纯水加入口265位于第五填料266最上层的上部；

所述反应釜111的反应尾气排出口1117、闪蒸塔21顶部的气体出口213通过管道汇合后与尾气吸收塔26的气体入口262相连接，所述真空系统25的出口通过管道与尾气吸收塔26的余气入口261相连接；所述叔丁醇吸收塔24底部的塔底液出口241通过管道与尾气吸收塔26中部的第二叔丁醇入口263相连接；所述尾气吸收塔26顶部的不凝气出口264与真空系统出口通过管道汇合后接不凝气排出管道G8；所述尾气吸收塔26底部的吸收塔塔底液出口261经叔丁醇/氨的水溶液管路G6与所述外循环系统110的第二管道反应器1104上的环己酮/叔丁醇的加入口11042相连接；

所述从闪蒸塔21塔体212顶部的气体出口213排出部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体、从反应釜111的反应尾气排出口1117排出的含有氨气、不凝气的反应尾气经尾气吸收塔26的气体入口262送至尾气吸收塔26内，经来自叔丁醇吸收塔24底部的塔底液出口241排出的含有稀氨、叔丁醇的水溶液和从所述尾气吸收塔26第二纯水加入口265加入的纯水进行吸收后，从尾气吸收塔底部26的吸收塔塔底液出口261排出叔丁醇/氨的水溶液经叔丁醇/氨的水溶液管路G6循环回环己酮肟生产单元1；从尾气吸收塔26顶部的不凝气出口264排出不凝气。

本装置设有控制系统，在环己酮肟生产单元1的反应釜111和分离釜121上分别设有压力、温度、液位监测系统；在叔丁醇回收单元2的各塔上均设有温度、压力、液位监测系统；在各管路上设有温度和流量监测系统及阀门开关的监测系统，可通过全自动控制，实时监测和调节装置中各参数在预设范围内。所述本发明单台装置产能适合做到30万吨/年以上。

实施例2：环己酮肟生产方法，包括以下步骤：

（1）氨肟化反应

向氨肟化反应系统的反应釜内加入催化剂、叔丁醇、环己酮、双氧水、氨气，启动搅拌器和循环泵，启动换热器，控制氨肟化反应系统的温度为80℃，压力为0.4MPa，建立循环；

从反应釜底部的双氧水第一加入口加入双氧水，从外循环系统的第一管道反应器内加入氨气，从第二管道反应器内加入环己酮/叔丁醇，在催化剂和溶剂叔丁醇存在下，双氧水与氨生成羟胺，经降温后，再与从第二管道反应器加入的环己酮进行反应生成环己酮肟，循环回反应釜内，得到产物浆液和反应尾气，转化率达到99.95%；

其中，加入的氨气、双氧水、环己酮与叔丁醇的摩尔比为1.2:1.3:1:3.1；

产物浆液为含有氨气、水、叔丁醇、环己酮肟、催化剂和少量不凝气的混合溶液；

反应尾气为含有氨、不凝气的混合气体；

所述不凝气为氮气、一氧化二氮、氧气的混合气体；

其中，所述外循环系统设有6个；

（2）产物浆液的熟化与分离

将步骤（1）中所得的产物浆液送至环己酮肟浆液分离系统，产物浆液继续进行熟化反应反应直至环己酮反应完全，同时控制环己酮肟浆液分离系统中的压力为0.2MPa，温度为80℃，产物浆液经分离釜内的金属膜膜堆进行分离，得到环己酮肟清液，固体催化剂被金属膜膜堆截留在分离釜内形成浓缩浆液，浓缩浆液经输送泵、浓缩浆液管路、催化剂加入口送至反应釜继续参与反应，环己酮肟清液经环己酮肟清液管路送至叔丁醇回收单元；

其中，所述环己酮肟清液为含有氨气、水、叔丁醇、环己酮肟、少量不凝气的混合溶液；

其中，环己酮肟浆液分离系统中的分离釜设有4个，在分离过程中，有1个分离釜备用。

（3）闪蒸塔中氨/不凝气的分离

将步骤（2）中分离釜所得的环己酮肟清液送至叔丁醇回收单元的闪蒸塔下部，控制闪蒸塔的塔釜温度为80℃，塔顶温度为45℃，压力为0.12MPa，在该温度和压力作用下，环己酮肟清夜中部分氨气、不凝气、部分叔丁醇、部分水转化为气态，在塔顶冷凝器的作用下，气态叔丁醇和水被冷凝回落至塔釜，在闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体，在闪蒸塔塔底得到含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液；

其中，闪蒸塔塔釜的温度通过塔釜底部排出的部分釜底液经外部的第一再沸器加热至气液相自循环至塔釜内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔底部排出的温度为105℃的环己酮肟水溶液。

（4）减压塔中剩余氨的分离

将步骤（3）中闪蒸塔塔底得到的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液送至减压塔中部，控制减压塔的温度为60℃，压力为0.040MPa，在减压塔顶得到含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体，在减压塔底得到含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液；

其中，减压塔内部的温度通过减压塔塔底所得的部分含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液经减压塔外部的第二再沸器自循环至减压塔内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔顶部排出的温度为85℃的叔丁醇和水的混合气体。

（5）冷凝器中氨气和叔丁醇的分离

将步骤（4）中减压塔顶部所得的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体送入冷凝器中，控制冷凝器的温度为40℃，经冷凝后，得到氨气和叔丁醇水溶液；

其中，一部分叔丁醇水溶液回流至减压塔上侧部以控制减压塔内顶部的温度，另一部分送至冷却器。

（6）常压塔中叔丁醇和环己酮肟的分离

将步骤（4）中从减压塔塔底所得的含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液送至常压塔中部，控制常压塔内的塔釜温度为105℃，塔顶温度为85℃，压力为常压，在常压塔塔顶得到叔丁醇和水的混合气体，经减压塔外部的第二再沸器与减压塔塔底排出的冷料进行换热后得到叔丁醇水溶液，一部分叔丁醇水溶液经常压塔上侧部的回流口回流常压塔内，用以控制常压塔内的温度，另一部分叔丁醇水溶液送至冷却器；在常压塔底得到环己酮肟的水溶液，环己酮肟的水溶液送至步骤（1）中的闪蒸塔外部的第一再沸器与闪蒸塔塔釜排出的液体进行热交换，将闪蒸塔塔釜液加热至气液相回流至闪蒸塔塔釜内，从而控制闪蒸塔塔釜的温度。

（7）叔丁醇水溶液冷却

将步骤（5）中从冷凝器排出的另一部分的叔丁醇水溶液、步骤（6）中从减压塔外部的第二再沸器排出的另一部分叔丁醇水溶液汇合后送至冷却器进行降温，控制冷却器的温度为20℃，得到温度为20℃的叔丁醇水溶液。

（8）叔丁醇吸收塔对氨气的吸收

控制叔丁醇吸收塔内的温度为20℃，压力为0.040MPa，将步骤（5）中所得的氨气送至叔丁醇吸收塔底部，经来自冷却器的温度为20℃的叔丁醇水溶液和加入的纯水吸收后，在叔丁醇吸收塔底得到稀氨、叔丁醇的水溶液，在叔丁醇吸收塔顶得到微量的不凝气；

其中，经检测，叔丁醇吸收塔顶所得的微量的不凝气中含有少量氨气，直接送入尾气吸收塔；

（9）尾气吸收塔氨吸收

将步骤（3）中从闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体、从步骤（1）中反应釜顶部得到的含有氨气和不凝气的反应尾气、步骤（8）中从叔丁醇吸收塔顶排出的微量的不凝气送至尾气吸收塔底部，经来自步骤（8）中叔丁醇吸收塔底得到的稀氨、叔丁醇的水溶液和从尾气吸收塔上侧部第二纯水加入口加入的纯水进行吸收后，在尾气吸收塔塔底得到叔丁醇/氨的水溶液，经环己酮肟水溶液管道送至氨肟化反应系统作为原料继续参与反应。

该方法可通过智能控制系统控制装置的温度、压力、液位、流量、阀门的开关，实现一键化自动控制，实现环己酮肟生产的连续化、大型化、智能化。

所述当停车时，反应釜内的料液可通过循环液出口、料液排放管道排放至分离釜内，并通过浓缩浆液管路上的循环泵排出。

实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于双氧水从外循环系统中的第二管道反应器上的双氧水第二加入口加入；在叔丁醇回收单元，经检测，叔丁醇吸收塔塔顶所得的微量的不凝气中不含氨气，直接送入不凝汽管道。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于双氧水一部分从反应釜上的双氧水第一加入口加入，另一部分从外循环系统中的第二管道反应器上的双氧水第二加入口加入；在叔丁醇回收单元，经检测，叔丁醇吸收塔顶所得的微量的不凝气中含有少量氨气，直接送入尾气吸收塔。

Claims (10)

1.一种大型环己酮肟生产装置，其特征是，包括有：

环己酮肟生产单元和叔丁醇回收单元；

所述环己酮肟生产单元包括氨肟化反应系统和环己酮肟浆液分离系统；

所述氨肟化反应系统用于环己酮、双氧水、氨气在催化剂和叔丁醇作用下进行反应生成环己酮肟，从而得到环己酮肟浆液；所述环己酮肟浆液分离系统用于将得到的环己酮肟浆液与固体催化剂进行分离；

所述氨肟化反应系统包括反应釜和外循环系统；

所述反应釜的外壁设有循环液出口、环己酮肟浆液出口、催化剂加入口、反应尾气排出口、循环液回流口、双氧水第一加入口；在反应釜内底部设有下液体分布器，下液体分布器与双氧水第一加入口相连接，下液体分布器上方竖向设有搅拌器，在搅拌器的上方设有上液体分布器，上液体分布器与循环液回流口相连接；

所述外循环系统设有若干个，分布在所述反应釜外部的四周；每个外循环系统包括依次连接的循环泵、第一管道反应器、第一换热器、静态混合器；所述循环泵的入口与所述反应釜的循环液出口相连接；所述静态混合器的出口与所述反应釜的循环液回流口相连接；在所述第一管道反应器上设有氨气入口和/或环己酮/叔丁醇的加入口；

所述环己酮肟浆液分离系统包括至少2个分离釜，每个分离釜外壁上设有产物浆液入口和浓缩浆液出口，各产物浆液入口通过管路与所述反应釜的环己酮肟浆液出口和循环液出口分别相连接，各浓缩浆液出口通过管路与所述反应釜的催化剂加入口相连接；在所述分离釜的内壁上设有若干层金属膜膜堆，所有金属膜膜堆的清液出口通过管道汇聚成环己酮肟清液管路；

所述叔丁醇回收单元包括闪蒸塔、减压塔、冷凝器、常压塔、冷却器、叔丁醇吸收塔、真空系统、尾气吸收塔；

所述闪蒸塔用于将环己酮肟生产单元中所得的环己酮肟清液中的部分氨和不凝气分离出去；

所述闪蒸塔包括塔釜和塔体，塔体位于塔釜的上部并相连通，在所述塔釜外壁的上部设有环己酮肟清液进口，底部设有釜底液第一出口、釜底液第二出口，所述环己酮肟清液进口与环己酮肟清液管路相连接；所述塔体自上而下依次设有气体出口、闪蒸塔冷凝器、若干层第一填料层以及气液回流口；闪蒸塔外部设有第一再沸器，第一再沸器的管程入口与釜底液第二出口相连接，第一再沸器的管程出口与塔体上的气液回流口相连接；

所述环己酮肟清液经闪蒸塔分离后，从闪蒸塔塔体顶部的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和不凝气的混合气体；在闪蒸塔塔釜底部得到含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液；

所述减压塔用于将从闪蒸塔底部排出的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液中剩余的氨分离出去；

所述减压塔的外壁自下而上依次设有冷料出口、热料入塔口、釜底液入口、顶部回流口以及塔顶出口，在热料入塔口与顶部回流口之间的减压塔内部设有若干层第二填料层；所述釜底液入口设于中部相邻两层第二填料层之间的减压塔外壁上，釜底液入口通过管道与闪蒸塔的釜底液第一出口相连接；在所述减压塔的外部设有第二再沸器，第二再沸器管程的入口与所述冷料出口相连接，第二再沸器管程的出口与所述热料入塔口相连接；

所述闪蒸塔塔釜底部排出的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液经减压塔分离后，从减压塔的塔顶出口排出含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体，从减压塔的冷料出口排出含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液；

所述冷凝器用于将从减压塔塔顶出口排出的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体进行冷凝，将叔丁醇和氨气进行分离；

所述冷凝器上设有冷凝器入口、冷凝器气体出口、叔丁醇出口；所述冷凝器入口通过管道与所述减压塔的塔顶出口相连接；所述叔丁醇出口通过管道与所述减压塔的顶部回流口相连接；

从减压塔塔顶出口排出的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体经冷凝器冷凝后，从冷凝器气体出口排出氨气，从叔丁醇出口排出叔丁醇水溶液；

所述常压塔用于将减压塔的冷料出口排出的含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液中的环己酮肟和叔丁醇进行分离；

所述常压塔的外壁自下而上依次设有环己酮肟水溶液出口、冷料入口、回流口以及气相叔丁醇出口，在环己酮肟水溶液出口与回流口之间的常压塔内部设有若干层第三填料层；所述冷料入口设于中部相邻两层第三填料层之间的常压塔外壁上；所述冷料入口通过管道与所述减压塔的冷料出口相连接；所述气相叔丁醇出口通过管道与所述减压塔的第二再沸器壳程的入口相连接，第二再沸器壳程的出口通过管道与所述常压塔的回流口相连接；所述常压塔的环己酮肟水溶液出口通过管道与闪蒸塔的第一再沸器的壳程入口相连接，第一再沸器的壳程出口与环己酮肟水溶液管道相连接；

所述从减压塔的冷料出口排出的含有叔丁醇、水和环己酮肟的溶液经常压塔分离后，从常压塔的气相叔丁醇出口排出含有叔丁醇和水的混合气体，并经减压塔的第二再沸器与从减压塔排出的冷料进行换热后，从第二再沸器的壳程出口排出叔丁醇水溶液，从常压塔的环己酮肟水溶液出口排出环己酮肟的水溶液，环己酮肟的水溶液经闪蒸塔的第一再沸器降温后经环己酮肟水溶液管道排出并进行收集；

所述冷却器用于对从冷凝器的叔丁醇出口和减压塔的第二再沸器壳程的出口排出的部分叔丁醇水溶液进行降温；

所述减压塔的第二再沸器壳程的出口和所述冷凝器的叔丁醇出口通过管道分别与所述冷却器的入口相连接，冷却器的出口通过管道与叔丁醇吸收塔相连接；

所述叔丁醇吸收塔用于吸收从冷凝器气体出口排出的氨气；

所述叔丁醇吸收塔的外壁自下而上依次设有塔底液出口、氨气入口、第一叔丁醇入口、第一纯水加入口以及余气出口，在氨气入口与第一纯水加入口之间的叔丁醇吸收塔内部设有若干层第四填料层，所述第一叔丁醇入口设于中部相邻两层第四填料层之间的叔丁醇吸收塔外壁上；所述氨气入口通过管道与所述冷凝器气体出口相连接；所述第一叔丁醇入口通过管道与所述冷却器的出口相连接，所述余气出口与真空系统相连接；

所述冷凝器气体出口排出的氨气经来自冷却器的叔丁醇水溶液和从叔丁醇吸收塔的第一纯水加入口加入的纯水进行吸收后，从叔丁醇吸收塔的塔底液出口排出含有稀氨、叔丁醇的水溶液，从叔丁醇吸收塔的余气出口排出微量的不凝气；

所述真空系统用于对叔丁醇吸收塔和减压塔进行抽真空，使其保持负压；

所述真空系统的入口通过管道与所述叔丁醇吸收塔的余气出口相连接；真空系统的出口分别与不凝气排出管道和尾气吸收塔相连接；

所述尾气吸收塔用于对从所述闪蒸塔的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体和从所述反应釜排出的含有氨、不凝气的反应尾气进行吸收，得到叔丁醇/氨的水溶液，同时排出不凝气；

所述尾气吸收塔的外壁自下而上依次设有吸收塔塔底液出口、余气入口、气体入口、第二叔丁醇入口、第二纯水加入口以及不凝气出口，在气体入口与第二纯水加入口之间的尾气吸收塔内部设有若干层第五填料层，所述第二叔丁醇入口设于中部相邻两层第五填料层之间的尾气吸收塔外壁上；

所述反应釜的反应尾气排出口、闪蒸塔的气体出口通过管道汇合后与尾气吸收塔的气体入口相连接，所述真空系统的出口通过管道与尾气吸收塔的余气入口相连接，所述叔丁醇吸收塔的塔底液出口通过管道与尾气吸收塔的第二叔丁醇入口相连接；所述尾气吸收塔的不凝气出口与真空系统出口通过管道汇合后接不凝气排出管道；所述尾气吸收塔的吸收塔塔底液出口经叔丁醇/氨的水溶液管路与所述外循环系统的第一管道反应器上的环己酮/叔丁醇的加入口相连接；

所述从闪蒸塔的气体出口排出含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体和从所述反应釜排出的含有氨、不凝气的反应尾气在尾气吸收塔内经来自叔丁醇吸收塔排出的含有稀氨、叔丁醇的水溶液和从第二纯水加入口加入的纯水吸收后，从尾气吸收塔的吸收塔塔底液出口排出叔丁醇/氨的水溶液，并经叔丁醇/氨的水溶液管路循环回环己酮肟生产单元，从尾气吸收塔的不凝气出口排出不凝气。

2.根据权利要求1所述的大型环己酮肟生产装置，其特征是，所述环己酮肟生产单元的产物浆液为含有氨气、水、叔丁醇、环己酮肟、固体催化剂和少量不凝气的混合溶液；环己酮肟清液为含有环己酮肟、叔丁醇、水、氨和少量不凝气的混合溶液，所述不凝气为氮气、一氧化二氮、氧气的混合气体。

3.根据权利要求1所述的大型环己酮肟生产装置，其特征是，所述反应釜外壁上的循环液出口位于反应釜的底部；所述环己酮肟浆液出口位于双氧水第一加入口和下液体分布器的上部；所述催化剂加入口位于反应釜的顶部；所述反应尾气排出口和循环液回流口位于反应釜的顶部；所述环己酮肟生产单元的反应釜内的下液体分布器的出液孔向下；反应釜内壁上还设有挡板；反应釜下封头外部设有封头夹套，封头夹套上设有冷源进出口；

所述氨肟化反应系统中的外循环系统为1-10个；

所述外循环系统上的第一换热器的出口还依次连接有第二管道反应器、第二换热器，第二换热器的出口与静态混合器的入口相连接；所述第一管道反应器上设有氨气加入口；所述第二管道反应器上设有环己酮/叔丁醇的加入口以及双氧水第二加入口，所述双氧水第二加入口在环己酮/叔丁醇的加入口的下部；

所述环己酮肟浆液分离系统中的分离釜为2-10个；

所述环己酮肟清液管路上连接有反冲管路，用于环己酮肟清液通量下降时采用环己酮肟清液瞬时反冲掉金属膜表面的催化剂，所述反冲管路通过设有反冲泵的管路与环己酮肟清夜罐相连接。

4.根据权利要求1所述的大型环己酮肟生产装置，其特征是，所述分离釜的各产物浆液入口连接有产物浆液支管，各产物浆液支管汇集形成产物浆液管路，产物浆液管路与所述反应釜的环己酮肟浆液出口和循环液出口分别相连接，各浓缩浆液出口连接有浓缩浆液支管，各浓缩浆液支管汇集形成浓缩浆液管路，浓缩浆液管路与所述反应釜的催化剂加入口相连接；在浓缩浆液管路上设有输送泵，在各产物浆液支管和各浓缩浆液支管上设有阀门；

所述反应釜的循环液出口通过料液排放管道与产物浆液管路相连接，并通过各产物浆液支管与分离釜相连接；

所述分离釜内部设有分离釜搅拌器，所述金属膜膜堆分布在分离釜搅拌器外围的分离釜内壁上，每层金属膜膜堆设有若干个金属膜膜堆，每个金属膜膜堆中设有若干根金属膜膜管，每根金属膜膜管的清液侧通过管路汇集成清液总管，每个清液总管延伸至分离釜外部形成膜堆的所述清液出口。

5.根据权利要求1所述的大型环己酮肟生产装置，其特征是，所述装置设有控制系统，在环己酮肟生产单元的反应釜和分离釜上分别设有压力、温度、液位监测系统；在叔丁醇回收单元的各塔上均设有温度、压力、液位监测系统；在各管路上设有温度和流量监测系统及阀门开关的监测系统。

6.一种大型环己酮肟生产方法，其特征是，采用权利要求1~5任一装置进行生产，包括以下步骤：

（1）氨肟化反应

向氨肟化反应系统的反应釜内加入催化剂、叔丁醇、环己酮、双氧水、氨气，启动搅拌器和循环泵，启动换热器，控制氨肟化反应系统的温度为75-95℃，压力为0.3-0.6MPa，建立循环；

从反应釜底部的双氧水第一加入口加入双氧水，从外循环系统的管道反应器内加入环己酮/叔丁醇、氨气，在氨肟化反应系统中，在催化剂和溶剂叔丁醇存在下，双氧水与氨生成羟胺，后与环己酮进行反应生成环己酮肟，循环回反应釜，在反应釜内得到产物浆液和反应尾气；

（2）产物浆液的熟化与分离

将步骤（1）中所得的产物浆液送至环己酮肟浆液分离系统，产物浆液继续进行熟化反应反应直至环己酮反应完全，同时控制环己酮肟浆液分离系统中的压力为0.3-0.6MPa，温度为75-95℃，产物浆液经分离釜内的金属膜膜堆进行分离，得到环己酮肟清液，固体催化剂被金属膜膜堆截留在分离釜内形成浓缩浆液，浓缩浆液由催化剂加入口送至反应釜继续参与反应，环己酮肟清液经环己酮肟清液管路送至叔丁醇回收单元；

（3）闪蒸塔中氨/不凝气的分离

将步骤（2）中分离釜所得的环己酮肟清液送至叔丁醇回收单元的闪蒸塔下部，控制闪蒸塔的塔釜温度为75-85℃，塔顶温度为40-50℃，压力为0.10-0.15MPa，在该温度和压力作用下，环己酮肟清夜中部分氨气、不凝气、部分叔丁醇、部分水转化为气态，在塔顶冷凝器的作用下，气态叔丁醇和水被冷凝回落至塔釜，在闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇、少量不凝气的混合气体，在闪蒸塔塔底得到含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液；

（4）减压塔中剩余氨的分离

将步骤（3）中闪蒸塔塔底得到的含有叔丁醇、水、剩余氨和环己酮肟的混合溶液送至减压塔中部，控制减压塔的温度为50-70℃，压力为0.035-0.045MPa，在减压塔顶得到含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体，在减压塔底得到含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液；

（5）冷凝器中氨气和叔丁醇的分离

将步骤（4）中减压塔顶部所得的含有叔丁醇、水、剩余氨的混合气体送入冷凝器中，控制冷凝器的温度为40-45℃，经冷凝后，得到氨气和叔丁醇水溶液；

其中，一部分叔丁醇水溶液回流至减压塔上侧部以控制减压塔内顶部的温度，另一部分送至冷却器；

（6）常压塔中叔丁醇和环己酮肟的分离

将步骤（4）中从减压塔塔底所得的含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液送至常压塔中部，控制常压塔内的塔釜温度为100-110℃，塔顶温度为80-90℃，压力为常压，在常压塔塔顶得到叔丁醇和水的混合气体，经减压塔外部的第二再沸器与减压塔塔底排出的冷料进行换热后得到叔丁醇水溶液，一部分叔丁醇水溶液经常压塔上侧部的回流口回流常压塔内，用以控制常压塔内的温度，另一部分叔丁醇水溶液送至冷却器；在常压塔底得到环己酮肟的水溶液，环己酮肟的水溶液送至步骤（1）中的闪蒸塔外部的第一再沸器与闪蒸塔塔釜排出的液体进行热交换，将闪蒸塔塔釜液加热至气液相回流至闪蒸塔塔釜内，从而控制闪蒸塔塔釜的温度；

（7）叔丁醇水溶液冷却

将步骤（5）中从冷凝器排出的另一部分的叔丁醇水溶液、步骤（6）中从减压塔外部的第二再沸器排出的另一部分叔丁醇水溶液汇合后送至冷却器进行降温，控制冷却器的温度为15-25℃，得到温度为15-25℃的叔丁醇水溶液；

（8）叔丁醇吸收塔对氨气的吸收

控制叔丁醇吸收塔内的温度为15-25℃，压力为0.035-0.045MPa，将步骤（5）中所得的氨气送至叔丁醇吸收塔底部，经来自冷却器的温度为15-25℃的叔丁醇水溶液和加入的纯水吸收后，在叔丁醇吸收塔底得到稀氨、叔丁醇的水溶液，在叔丁醇吸收塔顶得到微量的不凝气；

其中，经检测，当叔丁醇吸收塔顶所得的微量的不凝气中含有氨气时，直接送入尾气吸收塔；当所得的微量的不凝气中不含氨气时，直接送入不凝汽管道；

（9）尾气吸收塔氨吸收

将步骤（3）中从闪蒸塔塔顶得到含有部分氨、少量叔丁醇和少量不凝气的混合气体、从步骤（1）中反应釜得到的含有氨气和不凝气的反应尾气、步骤（8）中从叔丁醇吸收塔顶排出的微量的不凝气送至尾气吸收塔底部，经来自步骤（8）中叔丁醇吸收塔底得到的稀氨、叔丁醇的水溶液和从尾气吸收塔第二纯水加入口加入的纯水进行吸收后，在尾气吸收塔塔底得到叔丁醇/氨的水溶液，经环己酮肟水溶液管道送至氨肟化反应系统作为原料继续参与反应。

7.根据权利要求6所述的环己酮肟生产方法，其特征是，步骤（1）中，加入的氨气、双氧水、环己酮与叔丁醇的摩尔比为1～2:1～2:1:3～3.5；

所述外循环系统上的第二管道反应器上设有双氧水第二加入口；所述双氧水第二加入口在环己酮/叔丁醇的加入口的下部；所述双氧水可以从第一双氧水加入口加入；也可以从双氧水第二加入口加入；也可以一部分双氧水从第一双氧水加入口加入，另一部分双氧水从双氧水第二加入口加入；

步骤（2）中，环己酮肟浆液分离系统中至少有一个分离釜作为备用。

8.根据权利要求6所述的环己酮肟生产方法，其特征是，所述步骤（1）中加入的环己酮、氨气、双氧水、叔丁醇的质量和步骤（2）中所得环己酮肟清液的质量相等；

当停车时，反应釜内的料液可通过循环液出口、料液排放管道排放至分离釜内，并通过浓缩浆液管路上的循环泵排出。

9.根据权利要求6所述的环己酮肟生产方法，其特征是，步骤（3）中，所述闪蒸塔塔釜的温度通过塔釜底部排出的部分釜底液经外部的第一再沸器加热至气液相自循环至塔釜内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔底部排出的温度为100-110℃的环己酮肟水溶液。

10.根据权利要求6所述的环己酮肟生产方法，其特征是，步骤（4）中，所述减压塔内部的温度通过减压塔塔底所得的部分含有叔丁醇、水和环己酮肟的混合溶液经减压塔外部的第二再沸器自循环至减压塔内进行控制，热量来源为步骤（6）从常压塔顶部排出的温度为80-90℃的叔丁醇和水的混合气体。

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