CN205269351U - 一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，包括串联的一级吸收装置、二级吸收装置和三级吸收装置；每级吸收装置均包括吸收塔、吸收槽和换热器，三级吸收槽连通至储罐；一级吸收槽、二级吸收槽、三级吸收槽、储罐均与水封直接相连；在储槽与三级吸收槽、三级吸收槽与二级吸收槽、二级吸收槽与一级吸收槽之间均设置有返流管道，一级吸收槽连接合格氨水储罐。本实用新型能够实现对氨气的完全吸收、并副产氨水，解决了氨气外排污染环境的问题，有效缓解了连续生产三乙烯二胺所带来的环保压力，同时增加工厂的产值；该吸收装置结构合理紧凑、设备常规，占地面积不大，操作控制简单，便于工业化推广。

Description

一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置

技术领域

本实用新型涉及一种尾气吸收装置，具体涉及一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置。

背景技术

三乙烯二胺（TEDA），化学名称为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷，分子式为N（CH₂CH₂）₃N，分子量112.18。三乙烯二胺为对称的笼状分子，是一种无色、易吸湿的晶体，常温下升华，宜贮存于密闭及干燥容器内。TEDA广泛用于聚氨酯泡沫、弹性体与塑料制品及成型工艺，此外，还可用作乙烯聚合催化剂及环氧乙烷烃聚合催化剂，其衍生物可用作腐蚀抑制剂、乳化剂等，应用十分广泛。

根据使用的原料不同，目前合成三乙烯二胺主要有以下几种方法：（1）由哌嗪及其衍生物合成，（2）由二乙醇胺合成，（3）由乙二胺合成，（4）由乙二胺和乙醇胺共同合成，（5）由乙醇胺合成，（6）由环氧乙烷合成。其中，以乙二胺作为原料合成三乙烯二胺，是在适当的催化剂作用下，乙二胺通过气相脱氨杂环化一步合成三乙烯二胺。反应方程式为：

在该制备工艺中，每生成1mol的三乙烯二胺，就会释放出4mol的氨气，氨气释放量非常大。氨气有刺激性的恶臭，如果不对其进行有效处理，会对环境造成严重污染。

目前，能够达到工业规模化氨气吸收的方法主要有水鼓泡法和吸收塔法。水鼓泡法是将氨气输送管直接插入水体液面下鼓泡吸收，虽存在吸收率低、氨气易形成气泡而散入到大气中、污染环境、防爆安全性差等弊病，但因成本低，仍有广泛的应用群。吸收塔法采用的是用水喷淋吸收的方法，具体来说是从塔顶喷水、从塔底通入氨气，塔内加有填料，氨气在填料的表面（加水后形成水膜）进行吸收；但是由于溶解热无法及时带走，氨气吸收效果较差，仍有部分氨气未得到吸收而排入了大气，污染了环境。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，该装置实现了对氨气的完全吸收，并副产氨水，增加了工厂的效益，降低了环境污染。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，包括尾气管道、循环上水管道、循环下水管道、一级吸收装置、二级吸收装置和三级吸收装置；

所述一级吸收装置包括用于吸收氨气的一级吸收塔、用于储存氨水的一级吸收槽、用于对稀氨水热量进行回收的一级换热器；所述一级吸收塔下部的进气口与尾气管道相连通，一级吸收塔底部的出水口通过管道连接至一级吸收槽，一级吸收塔顶部设置出气口；所述一级吸收槽的下部出口经一级循环泵、一级换热器与一级吸收塔上部进水口相连；所述一级换热器下部的冷介质进水口与循环上水管道相连通，其上部的冷介质出水口与循环回水管道相连通；

所述二级吸收装置包括用于吸收氨气的二级吸收塔、用于储存氨水的二级吸收槽、用于对稀氨水热量进行回收的二级换热器；所述二级吸收塔下部的进气口与一级吸收塔顶部的出气口相连通，二级吸收塔底部的出水口通过管道连接至二级吸收槽，二级吸收塔顶部设置出气口；所述二级吸收槽的下部出口通过二级循环泵、二级换热器与二级吸收塔上部进水口相连；所述二级换热器下部的冷介质进水口与循环上水管道相连通，其上部的冷介质出水口与循环回水管道相连通；

所述三级吸收装置包括用于吸收氨气的三级吸收塔、用于储存氨水的三级吸收槽、用于对稀氨水热量进行回收的三级换热器；所述三级吸收塔下部的进气口与二级吸收塔顶部的出气口相连通，三级吸收塔底部的出水口通过管道连接至三级吸收槽，三级吸收塔顶部设置出气口，该出气口通过管道与储槽的进气口相连，储槽顶部的出口连通至水封；所述三级吸收槽的下部出口通过三级循环泵、三级换热器与三级吸收塔上部进水口相连；所述三级换热器下部的冷介质进水口与循环上水管道相连通，其上部的冷介质出水口与与循环回水管道相连通；

所述一级吸收槽、二级吸收槽、三级吸收槽、储槽顶部均设置逸气口；所有逸气口通过管道连通汇集至同一根排空管道，排空管道的末端浸入水封的水面以下，水封的进水口连接新鲜水管道，其排空口与大气直接连通；

所述三级吸收塔顶部出气口与储槽进气口之间的管道上设置有维持尾气吸收装置负压的喷射泵；所述水封与储槽之间设置有维持系统一定压力的溢流管；所述储槽与三级吸收槽、三级吸收槽与二级吸收槽、二级吸收槽与一级吸收槽之间均设置有返流管道，在返流管道上设置有驱动氨水返流的循环泵；所述一级吸收槽底部出口管道经一级循环泵连接至合格氨水储罐；一级吸收槽上还设置有用于氨水浓度检测取样用的取样口。

本实用新型的进一步改进在于：所述一级换热器、二级换热器、三级换热器均为列管式换热器或盘管式换热器。

本实用新型的进一步改进在于：所述一级吸收塔底部出口与一级吸收槽入口之间的管道上、二级吸收塔底部出口与二级吸收槽入口之间的管道上、三级吸收塔底部出口与三级吸收槽入口之间的管道上均设置有由电动阀自动控制的液位计。

本实用新型的进一步改进在于：所述一级吸收塔、二级吸收塔、三级吸收塔内设置有填料和液体分布器。

本实用新型的进一步改进在于：所述填料是鲍尔环或拉西环，填料高度为2~5m。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型公开了一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，该吸收装置能够实现对氨气的完全吸收、并副产氨水，解决了氨气外排污染环境的问题，有效缓解了连续生产三乙烯二胺所带来的环保压力，同时增加工厂的产值；该吸收装置结构合理紧凑、设备常规，占地面积不大，操作控制简单，便于工业化推广。

本实用新型设有一级吸收塔、二级吸收塔、三级吸收塔三级逆流式吸收和储槽、水封两级直接式吸收，三级逆流式吸收使得绝大部分的氨气溶解在氨水中，剩余的少量氨气再进入储罐、水封吸收，能够保证氨气被完全吸收、不外漏。

本实用新型设置有自动返流系统，使后一级的稀氨水返流回前一级的吸收槽中，然后再作为吸收用水喷淋；氨气在水中逐渐积累、直至浓度达到要求。生产中，只有在开机时才使用新鲜水作为吸收塔的吸收用水，待运行正常都是使用返流的稀氨水作为吸收用水，能够快速提高氨水浓度、获得合格浓度的产品，且耗水量很少，运行成本低。

本实用新型使用喷射泵为氨气流动提供动力，提高了氨气流动速度，并能帮助氨气和氨水进行气液分离。

一级吸收槽、二级吸收槽、三级吸收槽、储槽均与水封直接连通；热氨水中不可避免逸出的少量氨气可以直接在水封中进行吸收，即实现了氨气的完全吸收、不外排污染环境，同时也稳定了设备的压力。

本实用新型的一级换热器、二级换热器、三级换热器实现了对氨水溶解热的有效回收和利用，并有效避免由于氨水温度过热而使氨气逸出，保证了氨气的溶解吸收效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

其中，1、循环回水管道，2、循环上水管道，3、尾气管道，41、一级换热器，42、一级吸收塔，43、一级吸收槽，44、一级循环泵，51、二级换热器，52、二级吸收塔，53、二级吸收槽，54、二级循环泵，61、三级换热器，62、三级吸收塔，63、三级吸收槽，64、三级循环泵，7、喷射泵，8、储槽，81、储槽转料泵，82、真空水泵，9、水封，10、合格氨水储罐。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本实用新型。

一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，如图1所示，包括尾气管道3、循环上水管道2、循环下水管道1和依次串联的一级吸收装置、二级吸收装置和三级吸收装置。本吸收装置通过喷射泵7来提供氨气流动的动力。

所述一级吸收装置包括一级吸收塔42、一级吸收槽43和一级换热器41；一级吸收塔42用于对氨气进行吸收，一级吸收槽43用于储存氨水，一级换热器41用于回收稀氨水中的热量。一级吸收塔42下部的进气口与尾气管道3相连通，氨气由该进气口入塔；一级吸收塔42上部的进水口与一级吸收槽43经一级循环泵44和一级换热器41相连通，以一级吸收槽43内的稀氨水作为氨气吸收用水；一级吸收塔42底部的出水口通过管道连接至一级吸收槽43顶部的进水口，氨气吸收后产生的氨水直接进入一级吸收槽43储存；一级吸收塔42顶部还设置出气口，未被吸收的氨气通过出气口排出、进入二级吸收装置。所述一级吸收槽43的底部出口通过管道连接一级循环泵44，一级循环泵44的出口连接两个分支管路，第一分支管路连通至合格氨水储罐10，第二分支管路连通至一级换热器41。一级换热器41的热介质为来自一级吸收槽43的高温稀氨水，一级换热器41的冷介质为来自循环上水管道的循环水；循环水吸收氨水的溶解热、升温后通过循环水回水管道1送至其他工段，降温后的稀氨水回到一级吸收塔42顶部、作为氨气的吸收用水向下喷淋。一级吸收槽43上还设置有取样口，工作人员通过取样口采集氨水、检测氨水浓度。

所述二级吸收装置与一级吸收装置结构相似，包括二级吸收塔52、二级吸收槽53和二级换热器51；二级吸收塔52用于对氨气进行吸收，二级吸收槽53用于储存稀氨水，二级换热器51用于回收稀氨水中的热量。二级吸收塔52下部的进气口与一级吸收塔42顶部的出气口相连通；二级吸收塔52上部的进水口与二级吸收槽53底部的出口经二级循环泵54和二级换热器51相连通，以二级吸收槽53内的稀氨水作为吸收用水；二级吸收塔52底部的出水口通过管道连接至二级吸收槽53顶部的进水口，氨气吸收后产生的稀氨水直接进入二级吸收槽53储存；二级吸收塔52顶部还设置出气口，未被吸收的氨气通过出气口排出、进入三级吸收装置。所述二级吸收槽53的底部出口通过管道连接二级循环泵54，二级循环泵54的出口连接两个分支管路，第一分支管路连通至一级吸收槽43，第二分支管路连通至二级换热器51。二级换热器51的热介质为来自二级吸收槽53的高温稀氨水，二级换热器51的冷介质为来自循环上水管道的循环水；循环水吸收氨水的溶解热、升温后通过循环水回水管道1送至其他工段，降温后的稀氨水回到二级吸收塔52顶部、作为氨气的吸收用水向下喷淋。

所述三级吸收装置与一级吸收装置、二级吸收装置的结构相似，包括三级吸收塔62、三级吸收槽63和三级换热器61；三级吸收塔62用于对氨气进行吸收，三级吸收槽63用于储存稀氨水，三级换热器61用于回收稀氨水中的热量。三级吸收塔62下部的进气口与二级吸收塔52顶部的出气口相连通；三级吸收塔62上部的进水口经三级循环泵64、三级换热器61与三级吸收槽63底部的出口相连通，以三级吸收槽63内的稀氨水作为吸收用水；三级吸收塔62底部的出水口通过管道连接三级吸收槽63顶部的进水口，氨气吸收后产生的稀氨水直接进入三级吸收槽63储存；三级吸收塔62顶部还设置出气口，未被吸收的氨气通过出气口排出、在喷射泵的吸力下进入储槽8进行溶解吸收。所述三级吸收槽63的底部出口通过管道连接三级循环泵64，三级循环泵64的出口连接两个分支管路，第一分支管路连通至二级吸收槽53，第二分支管路连通至三级换热器61。三级换热器61的热介质为来自三级吸收槽63的高温稀氨水，三级换热器61的冷介质为来自循环上水管道的循环水；循环水吸收氨水的溶解热、升温后通过循环水回水管道1送至其他工段，降温后的稀氨水回到三级吸收塔62顶部、作为氨气的吸收用水向下喷淋。

储槽8内盛装有循环水，对经过三级吸收装置仍未得到吸收的余量氨气进行溶解吸收；储槽8的底部设置有左右两个出口，左出口通过储槽转料泵81连接至三级吸收槽63，右出口通过真空水泵82与喷射泵7相连。

由于溶解后的氨水会出现一定的夹带氨气的现象，经过一段时间静置之后就会发生分离，使吸收槽内压力增大，不利于稀氨水由吸收塔流入吸收槽。因此，在一级吸收槽43、二级吸收槽53、三级吸收槽63、储槽8顶部均设置逸气口，所有逸气口通过管道连通汇集至同一根排空管道，排空管道的末端浸入水封9的水面以下，水封9的进水口连接新鲜水管道，其排空口与大气直接连通。氨水中逸出的少量氨气在水封中进行吸收，即实现了氨气的完全吸收、不外排污染环境，同时也稳定了设备的压力。

一级吸收塔42、二级吸收塔52、三级吸收塔62均为逆流式吸收塔。吸收塔内设置有填料和液体分布器，填料高度为2~5m，优选为3m，填料选用鲍尔环或拉西环，能够增加氨气和水的接触面积，提高溶解吸收效率。在一级吸收塔42底部与一级吸收槽43进水口之间的管道上、二级吸收塔52底部与二级吸收槽入53进水口之间的管道上、三级吸收塔62底部与三级吸收槽63进水口之间的管道上均设置有由电动阀自动控制的液位计。液位计一方面使吸收塔和吸收槽之间维持稳定液位，另一方面能够通过液封的方式使氨水中的气液分离更加彻底。

在水封9与储槽8之间设置有溢流管道，在储槽8与三级吸收槽63、三级吸收槽63与二级吸收槽53、二级吸收槽53与一级吸收槽43之间均设置有返流管道，在返流管道上设置有驱动稀氨水返流的循环泵和实现返流管道开闭的返流电磁阀；整个返流系统通过DCS系统自动控制。返流系统的工作流程为：①待一级吸收槽内的氨水浓度达到18%~20%时，打开合格氨水储罐阀门，通过一级循环泵放入合格氨水储罐储存；②打开一级吸收槽的返返流电磁阀，二级循环泵驱动使二级吸收槽内的稀氨水全部流入一级吸收槽，关闭一级吸收槽的返流电磁阀；③打开二级吸收槽的返流电磁阀，三级循环泵驱动使三级吸收槽内的稀氨水全部流入二级吸收槽，关闭二级吸收槽的返流电磁阀；④打开三级吸收槽的返流电磁阀，储槽转料泵驱动使储槽内的稀氨水全部流入三级吸收槽，关闭三级吸收槽的返流电磁阀；⑤打开储槽与水封之间的阀门，开启新鲜水补水阀门使新鲜水补入水封，新鲜水连同水封内的稀氨水全部流入储槽。返流过程由DSC系统自动控制，待前一级吸收槽内氨水返流完全之后自动打开下一级吸收槽的返流电磁阀；返流过程迅速快捷。返流后，后一级的稀氨水作为前一级吸收塔的吸收用水喷淋、继续吸收氨气，氨水浓度逐渐提高。待一级吸收槽中的氨水浓度达到18%~20%时，排入合格氨水储罐储存、外售。

本实用新型的一级吸收塔、二级吸收塔、三级吸收塔顶部的进水口均通过分支管路与新鲜水管道直接连通。在吸收装置刚开始运行的时候，一级吸收塔、二级吸收塔、三级吸收塔的吸收用水为新鲜水；在一级吸收槽中稀氨水的浓度未达标准时，进入吸收塔顶部的吸收用水为本级吸收槽中的稀氨水，循环吸收氨气；待一级吸收槽中的稀氨水浓度达标后，将合格氨水放入合格氨水储罐储存，进行返流操作，返流后，吸收塔的吸收用水都是后一级吸收装置返流的稀氨水。通过不断地与氨气接触、溶解，使氨水的浓度不断升高，直至达到合格氨水的质量标准。

由于氨气在溶解过程中会放出很大的溶解热（34748J/mol），这部分热量白白浪费非常可以，因此，本实用新型设置换热器对这部分溶解热进行回收，将热氨水中的热量转移至循环水中进行再利用。所述一级换热器、二级换热器、三级换热器均为列管式换热器或盘管式换热器，这两种换热器占地面积小，冷热介质接触面积大，能够迅速降低氨水温度，避免由于氨水温度过高而使氨气重新挥发。

在本实施例中，一级吸收槽中的氨水浓度为18~20%，二级吸收槽内的氨水浓度为10~12%，三级吸收槽中的氨水浓度为5~6%，储槽内的氨水浓度为2~3%，水封中的氨水浓度不足1%。

本实用新型运行过程为：

氨气（正向流动）：依次进入一级吸收塔下部、二级吸收塔下部、三级吸收塔下部进行吸收，未被吸收的氨气被抽入储槽、水封进行再次水吸收；

吸收用水：运行初始均为新鲜水；一级吸收槽中氨水浓度未达标时，均为本级吸收槽中的稀氨水；一级吸收槽中的氨水浓度达标、放出后，均为后一级吸收槽中的稀氨水。

氨水（逆向流动）：水封中氨水溢流至储槽，储槽中氨水逆流至三级吸收槽、做三级吸收塔的吸收用水，三级吸收槽中的氨水逆流至二级吸收槽、做二级吸收塔的吸收用水，二级吸收槽中的氨水逆流至一级吸收槽、做一级吸收塔的吸收用水，一级吸收槽中的氨水浓度达到18~20%后排入合格氨水储罐。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，其特征在于：包括尾气管道（3）、循环上水管道（2）、循环下水管道（1）、一级吸收装置、二级吸收装置和三级吸收装置；

所述一级吸收装置包括用于吸收氨气的一级吸收塔（42）、用于储存氨水的一级吸收槽（43）、用于对稀氨水热量进行回收的一级换热器（41）；所述一级吸收塔（42）下部的进气口与尾气管道（3）相连通，一级吸收塔（42）底部的出水口通过管道连接至一级吸收槽（43），一级吸收塔（42）顶部设置出气口；所述一级吸收槽（43）的下部出口经一级循环泵（44）、一级换热器（41）与一级吸收塔（42）上部进水口相连；所述一级换热器（41）下部的冷介质进水口与循环上水管道（2）相连通，其上部的冷介质出水口与循环回水管道（1）相连通；

所述二级吸收装置包括用于吸收氨气的二级吸收塔（52）、用于储存氨水的二级吸收槽（53）、用于对稀氨水热量进行回收的二级换热器（51）；所述二级吸收塔（52）下部的进气口与一级吸收塔（42）顶部的出气口相连通，二级吸收塔（52）底部的出水口通过管道连接至二级吸收槽（53），二级吸收塔（52）顶部设置出气口；所述二级吸收槽（53）的下部出口通过二级循环泵（54）、二级换热器（51）与二级吸收塔（52）上部进水口相连；所述二级换热器（51）下部的冷介质进水口与循环上水管道（2）相连通，其上部的冷介质出水口与循环回水管道（1）相连通；

所述三级吸收装置包括用于吸收氨气的三级吸收塔（62）、用于储存氨水的三级吸收槽（63）、用于对稀氨水热量进行回收的三级换热器（61）；所述三级吸收塔（62）下部的进气口与二级吸收塔（52）顶部的出气口相连通，三级吸收塔（62）底部的出水口通过管道连接至三级吸收槽（63），三级吸收塔（62）顶部设置出气口，该出气口通过管道与储槽（8）的进气口相连，储槽（8）顶部的出口连通至水封（9）；所述三级吸收槽（63）的下部出口通过三级循环泵（64）、三级换热器（61）与三级吸收塔（62）上部进水口相连；所述三级换热器（61）下部的冷介质进水口与循环上水管道（2）相连通，其上部的冷介质出水口与循环回水管道（1）相连通；

所述一级吸收槽（43）、二级吸收槽（53）、三级吸收槽（63）、储槽（8）顶部均设置逸气口；所有逸气口通过管道连通汇集至同一根排空管道，排空管道的末端浸入水封（9）的水面以下，水封（9）的进水口连接新鲜水管道，其排空口与大气直接连通；

所述三级吸收塔（62）顶部出气口与储槽（8）进气口之间的管道上设置有维持尾气吸收装置负压的喷射泵（7）；所述水封（9）与储槽（8）之间设置有溢流管；所述储槽（8）与三级吸收槽（63）、三级吸收槽（63）与二级吸收槽（53）、二级吸收槽（53）与一级吸收槽（43）之间均设置有返流管道，在返流管道上设置有驱动氨水返流的循环泵；所述一级吸收槽（43）底部出口管道经一级循环泵（44）连接至合格氨水储罐（10）；一级吸收槽（43）上还设置有用于氨水浓度检测取样用的取样口。

2.根据权利要求1所述的一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，其特征在于：所述一级换热器（41）、二级换热器（51）、三级换热器（61）均为列管式换热器或盘管式换热器。

3.根据权利要求2所述的一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，其特征在于：所述一级吸收塔（42）底部出口与一级吸收槽（43）入口之间的管道上、二级吸收塔（52）底部出口与二级吸收槽（53）入口之间的管道上、三级吸收塔（62）底部出口与三级吸收槽（63）入口之间的管道上均设置有由电动阀自动控制的液位计。

4.根据权利要求3所述的一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，其特征在于：所述一级吸收塔（42）、二级吸收塔（52）、三级吸收塔（62）内均设置有填料和液体分布器。

5.根据权利要求4所述的一种三乙烯二胺合成尾气吸收装置，其特征在于：所述填料是鲍尔环或拉西环，填料高度为2~5m。