CN215209199U - 一种def工业化装置的合成系统 - Google Patents

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陈晓云
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王立静
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Abstract

本实用新型涉及DEF工业化技术领域,具体公开了一种DEF工业化装置的合成系统,其包括:无水乙醇罐、合成塔、合成换热器、脱盐水槽、脱盐水换热器、第一冷却器和第二冷却器。无水乙醇罐设有无水乙醇进料口和无水乙醇出料口;合成塔设有合成塔二乙胺进料口、合成塔触媒进料口、合成塔一氧化碳进料口、合成塔无水乙醇进料口、合成塔液相出口、合成塔循环口、合成塔气相出口、合成塔第一冷却器回流口和合成塔第二冷却器回流口。本实用新型不但能够达到生产DEF的目的,降低了催化剂的单耗,并且延长了设备的使用周期,同时提高二乙胺的转化率,避免了资源的浪费,从而创造出更好的经济效益。

Description

一种DEF工业化装置的合成系统
技术领域
本实用新型涉及DEF工业化技术领域,尤其涉及DEF工业化装置的合成技术领域。
背景技术
DEF(N,N-二乙基甲酰胺)的用途广泛,目前主要用作溶剂、防腐剂、驱虫剂等,随着电子工业技术的发展,DEF开始大量用于LED荧光屏的清洗剂,用来清除在工艺中残留的光刻胶,另外DEF的衍生物广泛用于汽车、纺织、医药、涂料、农药、塑料和石油等领域,由于其低毒、环境友好的特性,未来发展前景广阔。
DEF工业化生产是以二乙胺和CO为原料,乙醇钠为催化剂的作用下在合成塔内反应生成的,该反应过程为放热反应,合成塔釜的液相由塔底循环泵打到合成换热器的管程,而合成换热器的壳程则是温度更低的脱盐水,以此达到给塔釜液降温的目的,以使合成反应的高效稳定运行,同时合成塔顶气相冷凝的设备有第一冷却器和第二冷却器,进一步将未冷凝的轻组分冷却,冷凝的液体回流到合成塔。
合成DEF的总反应方程式为:
Figure BDA0003110806670000011
目前,合成塔中催化剂的单耗比较高,造成合成塔的换热器、循环泵、管道容易结晶,造成堵塞管道的现象,使得合成塔无法正常运转。况且合成塔中二乙胺的转化率低,虽然二乙胺又回收利用,但仍会在利用时造成能源浪费。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的主要目的在于提供了一种DEF工业化装置的合成系统,通过本方案,不但能大大减少催化剂的结晶,延长设备的使用周期,而且提高了二乙胺的转化率,创造了更好的收益。
为了达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种DEF工业化装置的合成系统,包括:无水乙醇罐、合成塔、合成换热器、脱盐水槽、脱盐水换热器、第一冷却器和第二冷却器;
所述无水乙醇罐设有无水乙醇进料口和无水乙醇出料口;
所述合成塔设有合成塔二乙胺进料口、合成塔触媒进料口、合成塔一氧化碳进料口、合成塔无水乙醇进料口、合成塔液相出口、合成塔循环口、合成塔气相出口、合成塔第一冷却器回流口和合成塔第二冷却器回流口;
所述合成换热器设有合成换热器物料进口、合成换热器物料出口、合成换热器脱盐水进口和合成换热器脱盐水出口;
所述脱盐水槽设有脱盐水槽进口和脱盐水槽出口;
所述脱盐水换热器设有脱盐水换热器进口和脱盐水换热器出口;
所述第一冷却器设有第一冷却器气相进口、第一冷却器回流口和第一冷却器气相出口;
所述第二冷却器设有第二冷却器气相进口、第二冷却器回流口和第二冷却器气相出口;
所述合成塔二乙胺进料口与二乙胺泵出口相连,所述合成塔触媒进料口与触媒泵出口相连,所述合成塔一氧化碳进料口与一氧化碳总管相连,所述合成塔无水乙醇进料口与所述无水乙醇出料口相连;
所述合成塔液相出口经合成循环泵与所述合成换热器物料进口相连,所述合成换热器物料出口与所述合成塔循环口相连,所述合成塔气相出口与所述第一冷却器气相进口相连,所述第一冷却器回流口与所述合成塔第一冷却器回流口相连;
所述第一冷却器气相出口与所述第二冷却器气相进口相连,所述第二冷却器回流口与所述合成塔第二冷却器回流口相连,所述第二冷却器气相出口与放空管相连;
所述脱盐水槽出口经脱盐水泵与所述合成换热器脱盐水进口33相连,所述合成换热器脱盐水出口与所述脱盐水换热器进口相连,所述脱盐水换热器出口与所述脱盐水槽进口相连。
作为进一步优选的技术方案,从所述无水乙醇出料口出来的无水乙醇通过隔膜泵加压后打到所述合成塔无水乙醇进料口,其中无水乙醇中的水含量≦0.02%。
作为进一步优选的技术方案,进入所述合成塔触媒进料口的触媒为乙醇钠的乙醇溶液,通过隔膜泵打到合成塔触媒进料口,所述触媒使用的触媒槽及触媒管均有伴热管线并配有温度检测,所述触媒槽温度控制在20-45℃。
作为进一步优选的技术方案,所述合成换热器为三程换热器。
本实用新型具有如下有益技术效果:
本实用新型一种DEF工业化装置的合成系统,不但能够达到生产DEF的目的,降低了催化剂的单耗,并且延长了设备的使用周期,同时提高二乙胺的转化率,避免了资源的浪费,从而创造出更好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型的一种DEF工业化装置的合成系统整体结构示意图;
其中,1无水乙醇罐、11无水乙醇进料口、12无水乙醇出料口;2合成塔、21合成塔二乙胺进料口、22合成塔触媒进料口、23合成塔一氧化碳进料口、24合成塔无水乙醇进料口、25合成塔液相出口、26合成塔循环口、27合成塔气相出口、28合成塔第一冷却器回流口、29合成塔第二冷却器回流口;3合成换热器、31合成换热器物料进口、32合成换热器物料出口、33合成换热器脱盐水进口、34合成换热器脱盐水出口;4脱盐水槽、41脱盐水槽出口、42脱盐水槽进口;5脱盐水槽换热器、51脱盐水槽换热器进口、52脱盐水槽换热器出口;6第一冷却器、61第一冷却器气相进口、62第一冷却器气相出口、63第一冷却器回流口;7第二冷却器、71第二冷却器气相进口、72第二冷却器回流口、73第二冷却器气相出口。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本领域技术人员可以容易理解图1为简化图,一个商业化工厂可能需要更多的设备,如泵、液位计传感器、温度传感器、压力传感器、流量计、调节阀等。这些设备与常见的化工实践相一致,不再详述。
如图1所示,本实用新型涉及一种DEF工业化装置的合成系统,包括无水乙醇罐1、合成塔2、合成换热器3、脱盐水槽4、脱盐水换热器5、第一冷却器6、第二冷却器7。
无水乙醇罐1设有无水乙醇进料口11和无水乙醇出料口12;合成塔2设有合成塔二乙胺进料口21、合成塔触媒进料口22、合成塔一氧化碳进料口23、合成塔无水乙醇进料口24、合成塔液相出口25、合成塔循环口26、合成塔气相出口27、合成塔第一冷却器回流口28和合成塔第二冷却器回流口29;合成换热器3设有合成换热器物料进口31、合成换热器物料出口32、合成换热器脱盐水进口33和合成换热器脱盐水出口34;脱盐水槽4设有脱盐水槽进口42和脱盐水槽出口41;脱盐水换热器5设有脱盐水换热器进口51和脱盐水换热器出口52;第一冷却器6设有第一冷却器气相进口61、第一冷却器回流口63和第一冷却器气相出口62;第二冷却器7设有第二冷却器气相进口71、第二冷却器回流口72和第二冷却器气相出口73。
无水乙醇罐进料口11与无水乙醇卸车泵相连,无水乙醇出料口12与合成塔无水乙醇进料口24相连;合成塔二乙胺进料口21与二乙胺泵出口相连,合成塔触媒进料口22与触媒泵出口相连,合成塔一氧化碳进料口23与一氧化碳总管相连,合成塔无水乙醇进料口24与无水乙醇出料口12相连;合成塔液相出口25经合成循环泵与合成换热器物料进口31相连,合成换热器物料出口32与合成塔循环口26相连,合成塔气相出口27与第一冷却器气相进口61相连,第一冷却器回流口63与合成塔第一冷却器回流口28相连;第一冷却器气相出口62与第二冷却器气相进口71相连,第二冷却器回流口72与合成塔第二冷却器回流口29相连,第二冷却器气相出口73与放空管相连;脱盐水槽出口41经脱盐水泵与合成换热器脱盐水进口33相连,合成换热器脱盐水出口34与脱盐水换热器进口51相连,脱盐水换热器出口52与脱盐水槽进口42相连。
DEF的合成反应分两步进行,首先乙醇和CO反应生成甲酸乙脂,然后甲酸乙脂与二乙胺反应生成DEF和乙醇。第一个反应是控制反应,速度是比较慢的。第二个反应速度较快。反应方程式为:CH3CH2OH+CO→HCOOCH2CH3,HCOOCH2CH3+NH(CH3CH2)2→HOCN(CH3CH2)2+CH3CH2OH。无水乙醇加入后促进了第一步反应的进行,从而提高二乙胺的转化率和催化剂的单耗;因为本合成反应受水的影响极大,水会和乙醇钠发生反应,造成催化剂失效,因此选用的乙醇是无水乙醇,用隔膜泵加压后打到合成塔中。具体的,从无水乙醇出料口出来的无水乙醇通过隔膜泵加压后打到合成塔无水乙醇进料口24,其中无水乙醇中的水含量≦0.02%。
触媒为乙醇钠的乙醇溶液,是由隔膜泵将其打到合成塔触媒进料口22,触媒槽及其触媒管均有伴热管线并配有温度检测,触媒槽温度控制在20-45℃,使触媒不容易结晶
合成换热器物料出口32进入合成塔后的循环管是文丘里管。合成换热器为三程换热器,增大了合成物料循环的流速,减小了催化剂在合成换热器列管上的附着。
原料二乙胺、催化剂(触媒)乙醇钠的乙醇溶液、一氧化碳、无水乙醇分别经合成塔二乙胺进料口21、合成塔触媒进料口22、合成塔一氧化碳进料口23、合成塔无水乙醇进料口24进入到合成塔2中,在压力1.9-2.5MPa、温度60-90℃的生产条件下,液相物料经合成循环泵进入合成换热器3循环,使反应更彻底,脱盐水槽4经脱盐水泵使合成换热器的物料降温,并由脱盐水换热器5带走脱盐水的热量,同时合成塔顶气相经第一冷却器6和第二冷却器7,将未冷凝的轻组分冷却,达到避免浪费资源及大气污染的目的。
经过该DEF工业化装置的合成系统反应后,原料二乙胺的转化率能达到98%左右。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种DEF工业化装置的合成系统,其特征在于,其包括:无水乙醇罐、合成塔、合成换热器、脱盐水槽、脱盐水换热器、第一冷却器和第二冷却器;
所述无水乙醇罐设有无水乙醇进料口和无水乙醇出料口;
所述合成塔设有合成塔二乙胺进料口、合成塔触媒进料口、合成塔一氧化碳进料口、合成塔无水乙醇进料口、合成塔液相出口、合成塔循环口、合成塔气相出口、合成塔第一冷却器回流口和合成塔第二冷却器回流口;
所述合成换热器设有合成换热器物料进口、合成换热器物料出口、合成换热器脱盐水进口和合成换热器脱盐水出口;
所述脱盐水槽设有脱盐水槽进口和脱盐水槽出口;
所述脱盐水换热器设有脱盐水换热器进口和脱盐水换热器出口;
所述第一冷却器设有第一冷却器气相进口、第一冷却器回流口和第一冷却器气相出口;
所述第二冷却器设有第二冷却器气相进口、第二冷却器回流口和第二冷却器气相出口;
所述合成塔二乙胺进料口与二乙胺泵出口相连,所述合成塔触媒进料口与触媒泵出口相连,所述合成塔一氧化碳进料口与一氧化碳总管相连,所述合成塔无水乙醇进料口与所述无水乙醇出料口相连;
所述合成塔液相出口经合成循环泵与所述合成换热器物料进口相连,所述合成换热器物料出口与所述合成塔循环口相连,所述合成塔气相出口与所述第一冷却器气相进口相连,所述第一冷却器回流口与所述合成塔第一冷却器回流口相连;
所述第一冷却器气相出口与所述第二冷却器气相进口相连,所述第二冷却器回流口与所述合成塔第二冷却器回流口相连,所述第二冷却器气相出口与放空管相连;
所述脱盐水槽出口经脱盐水泵与所述合成换热器脱盐水进口相连,所述合成换热器脱盐水出口与所述脱盐水换热器进口相连,所述脱盐水换热器出口与所述脱盐水槽进口相连。
2.如权利要求1所述DEF工业化装置的合成系统,其特征在于,
从所述无水乙醇出料口出来的无水乙醇通过隔膜泵加压后打到所述合成塔无水乙醇进料口,其中无水乙醇中的水含量≦0.02%。
3.如权利要求1所述DEF工业化装置的合成系统,其特征在于,
进入所述合成塔触媒进料口的触媒为乙醇钠的乙醇溶液,通过隔膜泵打到合成塔触媒进料口,所述触媒使用的触媒槽及触媒管均有伴热管线并配有温度检测,所述触媒槽温度控制在20-45℃。
4.如权利要求1所述DEF工业化装置的合成系统,其特征在于,
所述合成换热器为三程换热器。
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