CN218485937U - 甘氨酸合成反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工合成技术领域，具体涉及一种甘氨酸合成反应系统。所述的甘氨酸合成反应系统，包括合成反应器、双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔和尾气吸收塔，合成反应器、双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔和尾气吸收塔依次相连；合成反应器包括气液分离器和列管反应器，气液分离器和列管反应器上下连接。本实用新型合成反应器生成的反应尾气先后经过双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔处理，经液氨汽化制冷和氯乙酸溶液的吸收，使未反应的氨气完全得到回收利用，即不存在氨气外排损耗；大大提高了生产效率，适用于大型的连续化甘氨酸合成。

Description

甘氨酸合成反应系统

技术领域

本实用新型涉及化工合成技术领域，具体涉及一种甘氨酸合成反应系统。

背景技术

甘氨酸在化工、农药、医药、食品及饲料行业中应用非常广泛。根据生产原料的不同，甘氨酸生产工艺可以分为氯乙酸氨解法、施特雷克法、海因法。由于氯乙酸来源广泛，国内甘氨酸生产中都采用氯乙酸氨解法工艺。

现有氯乙酸氨解法的反应过程：将催化剂乌洛托品溶解在水或醇水溶液中，加入到夹套反应釜里，然后向其中加入氯乙酸，同时将液氨用热水汽化为氨气后通入到反应釜中。反应过程中用搅拌器搅拌，反应热量通过夹套循环水带走，经过足够长的停留时间反应完成后，开始出料，并准备下一批次的进料，整个过程在反应釜中间歇进行。反应完的出料再经过醇析精制等处理获得甘氨酸产品。反应过程中过量的氨气通过酸性溶液吸收后外排。

夹套反应釜在小规模、间歇法生产时应用广泛。当反应釜的尺寸加大时，物料的搅拌与混合分布、及夹套传递反应热都受到限制，此外过量的氨气无法完全反应，作为尾气排放，导致氨气消耗较高。目前随着生产规模的扩大，发展连续法工艺能够大大提高生产率并降低成本，而包括反应器在内的合成反应系统是整个连续法工艺的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种甘氨酸合成反应系统，物料接触混合均匀，换热速率快，降低了氨气的损耗，大大提高了生产效率，并降低了成本，有利于工业化生产。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

所述的甘氨酸合成反应系统，包括合成反应器、双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔和尾气吸收塔，合成反应器、双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔和尾气吸收塔依次相连；合成反应器包括气液分离器和列管反应器，气液分离器和列管反应器上下连接；

气液分离器侧壁设有液相进料口，液相进料口通过内插入管连接进料分布器，气液分离器顶部中间位置设置气相出口，气相出口下方设置导流筒，导流筒内设置第一除雾器；列管反应器下端开设有氨气进口，氨气进口通过内插入管连接氨气分布器；列管反应器上端开设有催化剂进口，催化剂进口通过内插入管连接列管反应器内部的催化剂分布器，列管反应器底部设置粗产品出口。

其中：

列管反应器下端还设有循环水进口，上端还设有循环水出口。

所述的催化剂进口为催化剂乌洛托品的进口。

双管程双壳程冷凝器上端设置液氨入口、氨气出口、反应尾气入口和冷凝尾气出口，冷凝尾气出口连接一级吸收塔；液氨入口连接液氨进料管，氨气出口连接氨气进口，反应尾气入口连接气相出口；双管程双壳程冷凝器下端设置冷凝液出口。

一级吸收塔顶部侧壁设置氯乙酸进口，氯乙酸进口外部连接氯乙酸进料管，氯乙酸进口内部通过内插入管连接一级吸收塔内部的氯乙酸分布器；一级吸收塔底部设置冷凝尾气进口，冷凝尾气进口连接冷凝尾气出口。

一级吸收塔顶部中间位置设置吸收尾气出口，吸收尾气出口连接尾气吸收塔；一级吸收塔底部设置吸收液出料口。

冷凝液出口、吸收液出料口通过进料泵连接液相进料口。

尾气吸收塔顶部侧壁设置生产水进口，生产水进口外部连接生产水进料管，内部通过内插入管连接尾气吸收塔内部的生产水分布器；尾气吸收塔顶部中间位置设置放空尾气出口，放空尾气出口下方设置第二除雾器；尾气吸收塔底部侧壁设置吸收尾气入口，吸收尾气入口连接吸收尾气出口。

尾气吸收塔底部还设置循环液体出料口，循环液体出料口通过循环泵连接生产水进口。

循环泵还与废水排出管线连接。

气液分离器顶部还设置有温度计、压力表、安全阀、液位计；列管反应器为管壳式结构。

本实用新型的合成过程如下：

将氯乙酸从液相进料口加入气液分离器中，经进料分布器均匀分布，逐渐落入列管反应器中，同时将催化剂乌洛托品从催化剂进口加入列管反应器中，经催化剂分布器均匀进料；氨气从氨气进口加入列管反应器中，经氨气分布器均匀分布；在催化剂乌洛托品的作用下，氯乙酸与氨气反应，反应生成热量由循环水进口进入的循环水带走；气液分离器中的氯乙酸可以吸收过量的氨气，也可以使气液得到有效分离，液相回落至列管反应器内，由粗产品出口排出；顶部的第一除雾器可将气相夹带的雾沫去除，气体由气相出口排出，形成反应尾气。

反应尾气由反应尾气入口进入双管程双壳程冷凝器，同时液氨进料管中的液氨由液氨入口进入双管程双壳程冷凝器，壳程液氨吸收反应尾气的热量而汽化制冷，使反应尾气所含溶剂组分冷凝，冷凝得到的冷凝液由冷凝液出口排出；同时汽化的氨气从氨气出口排出，由列管反应器底部的氨气进口进入，参与反应；冷凝尾气中仍还有少量氨气，从冷凝尾气出口排出，由冷凝尾气进口进入一级吸收塔；氯乙酸进料管中的氯乙酸由氯乙酸进口进入一级吸收塔中，氯乙酸吸收冷凝尾气中残余的氨气，得到的吸收液从吸收液出料口排出；一级吸收塔得到的吸收液和双管程双壳程冷凝器得到的冷凝液经进料泵送入液相进料口进入列管反应器中参与反应。

一级吸收塔顶部的吸收尾气出口排出的吸收尾气由吸收尾气入口进入尾气吸收塔，同时将生产水进料管中的生产水由生产水进口进入尾气吸收塔中，经生产水分布器均匀分布在尾气吸收塔中，吸收尾气经生产水清洗、第二除雾器去除雾沫后，由放空尾气出口排空；尾气吸收塔底部的液体由循环液体出料口排出，经循环泵泵放入尾气吸收塔顶部的生产水进口循环使用，或泵入废水排出管线排出。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的合成反应器包括气液分离器和列管反应器，气液分离器侧壁设有液相进料口，液相进料口通过内插入管连接进料分布器；列管反应器下端开设有氨气进口，氨气进口通过内插入管连接氨气分布器；列管反应器上端开设有催化剂进口，催化剂进口通过内插入管连接列管反应器内部的催化剂分布器。本实用新型通过各种物料分布器，能够将催化剂、氯气、氯乙酸充分混合均匀，促进反应进行地彻底，减少副产物的产生。

本实用新型合成反应器、双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔和尾气吸收塔依次相连，且冷凝液出口、吸收液出料口通过进料泵连接液相进料口。本实用新型合成反应器生成的反应尾气先后经过双管程双壳程冷凝器、一级吸收塔处理，经液氨汽化制冷和氯乙酸溶液的吸收，使未反应的氨气完全得到回收利用，即不存在氨气外排损耗。本实用新型中合成反应器无搅拌电机，液氨汽化充分利用了反应尾气的热量，综合能耗降低。

本实用新型的甘氨酸合成反应系统处理能力大，物料接触混合均匀，换热速率快，降低了氨气的损耗，大大提高了生产效率，适用于大型的连续化甘氨酸合成；本实用新型降低了成本，有利于工业化生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：1、气相出口；2、导流筒；3、气液分离器；4、催化剂进口；5、列管反应器；6、循环水进口；7、粗产品出口；8、氨气进口；9、氨气分布器；10、循环水出口；11、催化剂分布器；12、液相进料口；13、进料分布器；14、第一除雾器；15、生产水进料管；16、氯乙酸进料管；17、液氨进料管；18、氨气出口；19、反应尾气入口；20、进料泵；21、双管程双壳程冷凝器；22、冷凝液出口；23、冷凝尾气出口；24、液氨入口；25、吸收尾气出口；26、氯乙酸进口；27、冷凝尾气进口；28、吸收液出料口；29、一级吸收塔；30、氯乙酸分布器；31、废水排出管线；32、循环泵；33、吸收尾气入口；34、尾气吸收塔；35、生产水进口；36、放空尾气出口；37、第二除雾器；38、生产水分布器；39、循环液体出料口。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。

实施例1

如图1所示，所述的甘氨酸合成反应系统，包括合成反应器、双管程双壳程冷凝器21、一级吸收塔29和尾气吸收塔34，合成反应器、双管程双壳程冷凝器21、一级吸收塔29和尾气吸收塔34依次相连；合成反应器包括气液分离器3和列管反应器5，气液分离器3和列管反应器5上下连接；

气液分离器3侧壁设有液相进料口12，液相进料口12通过内插入管连接进料分布器13，气液分离器3顶部中间位置设置气相出口1，气相出口1下方设置导流筒2，导流筒2内设置第一除雾器14；列管反应器5下端开设有氨气进口8，氨气进口8通过内插入管连接氨气分布器9；列管反应器5上端开设有催化剂进口4，催化剂进口4通过内插入管连接列管反应器5内部的催化剂分布器11，列管反应器5底部设置粗产品出口7。

其中：

列管反应器5下端还设有循环水进口6，列管反应器5上端还设有循环水出口10。

所述的催化剂进口4为催化剂乌洛托品的进口。

双管程双壳程冷凝器21上端设置液氨入口24、氨气出口18、反应尾气入口19和冷凝尾气出口23，冷凝尾气出口23连接一级吸收塔29；液氨入口24连接液氨进料管17，氨气出口18连接氨气进口8，反应尾气入口19连接气相出口1；双管程双壳程冷凝器21下端设置冷凝液出口22。

一级吸收塔29顶部侧壁设置氯乙酸进口26，氯乙酸进口26外部连接氯乙酸进料管16，氯乙酸进口26内部通过内插入管连接一级吸收塔29内部的氯乙酸分布器30；一级吸收塔29底部设置冷凝尾气进口27，冷凝尾气进口27连接冷凝尾气出口23。

一级吸收塔29顶部中间位置设置吸收尾气出口25，吸收尾气出口25连接尾气吸收塔34；一级吸收塔29底部设置吸收液出料口28。

冷凝液出口22、吸收液出料口28通过进料泵20连接液相进料口12。

尾气吸收塔34顶部侧壁设置生产水进口35，生产水进口35外部连接生产水进料管15，内部通过内插入管连接尾气吸收塔34内部的生产水分布器38；尾气吸收塔34顶部中间位置设置放空尾气出口36，放空尾气出口36下方设置第二除雾器37；尾气吸收塔34底部侧壁设置吸收尾气入口33，吸收尾气入口33连接吸收尾气出口25。

尾气吸收塔34底部还设置循环液体出料口39，循环液体出料口39通过循环泵32连接生产水进口35。循环泵32还与废水排出管线31连接。

气液分离器3顶部还设置有温度计、压力表、安全阀、液位计；列管反应器5为管壳式结构。

甘氨酸合成过程如下：

将氯乙酸从液相进料口12加入气液分离器3中，经进料分布器13均匀分布，逐渐落入列管反应器5中，同时将催化剂乌洛托品从催化剂进口4加入列管反应器5中，经催化剂分布器11均匀进料；氨气从氨气进口8加入列管反应器5中，经氨气分布器9均匀分布；在催化剂乌洛托品的作用下，氯乙酸与氨气反应，反应生成热量由循环水进口6进入的循环水带走；气液分离器3中的氯乙酸可以吸收过量的氨气，也可以使气液得到有效分离，液相回落至列管反应器5内，由粗产品出口7排出；顶部的第一除雾器14可将气相夹带的雾沫去除，气体由气相出口1排出，形成反应尾气。

反应尾气由反应尾气入口19进入双管程双壳程冷凝器21，同时液氨进料管17中的液氨由液氨入口24进入双管程双壳程冷凝器21，壳程液氨吸收反应尾气的热量而汽化制冷，使反应尾气所含溶剂组分冷凝，冷凝得到的冷凝液由冷凝液出口22排出；同时汽化的氨气从氨气出口18排出，由列管反应器5底部的氨气进口8进入，参与反应；冷凝尾气中仍还有少量氨气，从冷凝尾气出口23排出，由冷凝尾气进口27进入一级吸收塔29；氯乙酸进料管16中的氯乙酸由氯乙酸进口26进入一级吸收塔29中，氯乙酸吸收冷凝尾气中残余的氨气，得到的吸收液从吸收液出料口28排出；一级吸收塔29得到的吸收液和双管程双壳程冷凝器21得到的冷凝液经进料泵20送入液相进料口12进入列管反应器5中参与反应。

一级吸收塔29顶部的吸收尾气出口25排出的吸收尾气由吸收尾气入口33进入尾气吸收塔34，同时将生产水进料管15中的生产水由生产水进口35进入尾气吸收塔34中，经生产水分布器38均匀分布在尾气吸收塔34中，吸收尾气经生产水清洗、第二除雾器37去除雾沫后，由放空尾气出口36排空；尾气吸收塔34底部的液体由循环液体出料口39排出，经循环泵32泵放入尾气吸收塔34顶部的生产水进口35循环使用，或泵入废水排出管线31排出。

Claims (10)

1.一种甘氨酸合成反应系统，包括合成反应器、双管程双壳程冷凝器(21)、一级吸收塔(29)和尾气吸收塔(34)，其特征在于：合成反应器、双管程双壳程冷凝器(21)、一级吸收塔(29)和尾气吸收塔(34)依次相连；合成反应器包括气液分离器(3)和列管反应器(5)，气液分离器(3)和列管反应器(5)上下连接；

气液分离器(3)侧壁设有液相进料口(12)，液相进料口(12)通过内插入管连接进料分布器(13)，气液分离器(3)顶部中间位置设置气相出口(1)，气相出口(1)下方设置导流筒(2)，导流筒(2)内设置第一除雾器(14)；列管反应器(5)下端开设有氨气进口(8)，氨气进口(8)通过内插入管连接氨气分布器(9)；列管反应器(5)上端开设有催化剂进口(4)，催化剂进口(4)通过内插入管连接列管反应器(5)内部的催化剂分布器(11)，列管反应器(5)底部设置粗产品出口(7)。

2.根据权利要求1所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：列管反应器(5)下端还设有循环水进口(6)，上端还设有循环水出口(10)。

3.根据权利要求1所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：双管程双壳程冷凝器(21)上端设置液氨入口(24)、氨气出口(18)、反应尾气入口(19)和冷凝尾气出口(23)，冷凝尾气出口(23)连接一级吸收塔(29)；液氨入口(24)连接液氨进料管(17)，氨气出口(18)连接氨气进口(8)，反应尾气入口(19)连接气相出口(1)；双管程双壳程冷凝器(21)下端设置冷凝液出口(22)。

4.根据权利要求3所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：一级吸收塔(29)顶部侧壁设置氯乙酸进口(26)，氯乙酸进口(26)外部连接氯乙酸进料管(16)，氯乙酸进口(26)内部通过内插入管连接一级吸收塔(29)内部的氯乙酸分布器(30)；一级吸收塔(29)底部设置冷凝尾气进口(27)，冷凝尾气进口(27)连接冷凝尾气出口(23)。

5.根据权利要求4所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：一级吸收塔(29)顶部中间位置设置吸收尾气出口(25)，吸收尾气出口(25)连接尾气吸收塔(34)；一级吸收塔(29)底部设置吸收液出料口(28)。

6.根据权利要求3或5所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：冷凝液出口(22)、吸收液出料口(28)通过进料泵(20)连接液相进料口(12)。

7.根据权利要求1或5所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：尾气吸收塔(34)顶部侧壁设置生产水进口(35)，生产水进口(35)外部连接生产水进料管(15)，内部通过内插入管连接尾气吸收塔(34)内部的生产水分布器(38)；尾气吸收塔(34)顶部中间位置设置放空尾气出口(36)，放空尾气出口(36)下方设置第二除雾器(37)；尾气吸收塔(34)底部侧壁设置吸收尾气入口(33)，吸收尾气入口(33)连接吸收尾气出口(25)。

8.根据权利要求7所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：尾气吸收塔(34)底部还设置循环液体出料口(39)，循环液体出料口(39)通过循环泵(32)连接生产水进口(35)。

9.根据权利要求8所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：循环泵(32)还与废水排出管线(31)连接。

10.根据权利要求1所述的甘氨酸合成反应系统，其特征在于：气液分离器(3)顶部还设置有温度计、压力表、安全阀、液位计；列管反应器(5)为管壳式结构。

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