CN218944398U - 一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够有效利用余热、降低能源消耗的二甲基甲酰胺生产装置，其包括反应器、蒸发器、第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、尾气总管、尾气吸收塔、甲胺分离塔、溴化锂机组、第一热交换器、第二热交换器；所述第一精馏塔的顶部与所述溴化锂机组连接，用于将第一精馏塔产生的高温蒸气输送至溴化锂机组作为热源；所述第二精馏塔的顶部依次连接所述的第一热交换器、第三气液分离器，所述第三气液分离器的底部与所述第三精馏塔连接；所述溴化锂机组得到的冷冻水送至第二热交换器冷却用于尾气吸收塔喷淋的甲醇；所述甲胺分离塔用于分离尾气中的甲胺，并且甲胺分离塔的塔底釜液在第一热交换器中被第二精馏塔的高温蒸汽加热。

Description

一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置，属于二甲基甲酰胺生产技术领域。

背景技术

二甲基甲酰胺是指N,N-二甲基甲酰胺，英文缩写为DMF，它是一种有机化合物，为无色透明液体。二甲基甲酰胺不仅是一种用途极广的化工原料，也是一种优良的溶剂，其能与水及多数有机溶剂任意混合，对多种有机化合物和无机化合物均有良好的溶解能力。目前合成二甲基甲酰胺的工艺方法主要有甲酸酯化二步法、甲醇脱氢二步法、一步法、三氯乙醛与二甲胺合成法以及氢氰酸-甲醇法等，反应得到的二甲基甲酰胺经过多级精馏后得到二甲基甲酰胺产品。在二甲基甲酰胺的多级精馏过程中需要消耗大量的蒸汽为各级精馏塔进行加热，而精馏塔的气相又需要通过大量的循环水或冷冻水冷凝回流重组分，大量消耗蒸汽和循环水的同时精馏过程中的余热又得不到有效利用，从而造成生产成本的居高不下。而且产生的尾气中存在大量的二甲基甲酰胺、甲胺等组分，尾气处理过程中各组分的回收及分离同样需要消耗大量的蒸汽或冷冻水，进一步增加了能源消耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置，解决二甲基甲酰胺多级精馏过程中产生的余热得不到有效利用的问题，从而降低二甲基甲酰胺生产的能源消耗。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其包括反应器、蒸发器、第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、尾气总管、尾气吸收塔、甲胺分离塔、溴化锂机组、第一热交换器、第二热交换器；

所述反应器的底部与所述蒸发器连接，所述反应器的顶部通过管道依次连接第一水冷器和第一气液分离器，所述第一气液分离器的气相出口与所述的尾气总管连接，所述第一气液分离器的底部通过泵与所述反应器的上部连接；

所述蒸发器的顶部与所述第一精馏塔连接；所述第一精馏塔的顶部与所述溴化锂机组连接，用于将第一精馏塔产生的高温蒸气输送至溴化锂机组内加热溴化锂稀溶液，然后再将高温蒸气送至第二气液分离器，所述第二气液分离器的顶部与所述的尾气总管连接，所述第二气液分离器的底部通过泵与所述第一精馏塔连接；所述第一精馏塔的底部通过泵与所述第二精馏塔连接；

所述第二精馏塔的顶部与所述第一热交换器的热相进口连接，所述第一热交换器的热相出口连接第三气液分离器，所述第三气液分离器的顶部与所述的尾气总管连接，所述第三气液分离器的底部通过泵和所述第三精馏塔连接；

所述第三精馏塔的顶部与所述尾气总管连接，所述第三精馏塔的下部通过泵连接至产品车间；

所述溴化锂机组得到的冷冻水送至第二热交换器换热后送至冷水管网或者返回所述溴化锂机组；

将甲醇通过泵送至第二热交换器换热后送至尾气吸收塔进行喷淋，用于吸收尾气中的二甲基二酰胺；所述尾气吸收塔的顶部依次连接第二水冷器和第四气液分离器，所述第四气液分离器的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第四气液分离器的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔；

所述甲胺分离塔的顶部依次连接第三水冷器和第五气液分离器，所述第五气液分离器的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第五气液分离器的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔，所述甲胺分离塔的底部通过泵分别与所述第一热交换器的冷相进口和脱水塔连接，所述第一热交换器的冷相出口与所述甲胺分离塔连接；所述甲胺分离塔的中部通过泵连接至甲胺产品车间；

所述的第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔和甲胺分离塔均设有一个蒸汽加热器。

上述二甲基甲酰胺生产余热利用装置的工作方法如下：

将二甲胺、一氧化碳以及含有甲醇钠的甲醇溶液加入至反应器中加热反应得到二甲基甲酰胺混合液，反应器产生的尾气经过第一水冷器冷却后再进入第一气液分离器，第一气液分离器中的冷凝液通过泵输送至反应器中，第一气液分离器中的不凝气送至尾气总管回收；

所述反应器中得到的二甲基甲酰胺混合液通过泵输送至蒸发器，在蒸发器内加热蒸发得到的含有二甲基甲酰胺的混合气输送至第一精馏塔中进行分馏，第一精馏塔塔底的重组分为二甲基甲酰胺粗溶液，通过泵将二甲基甲酰胺粗溶液送至第二精馏塔继续进行分馏，轻组分如甲醇、水和少量的二甲基甲酰胺从第一精馏塔的顶部先是送至溴化锂机组用于加热溴化锂稀溶液，起到回收轻组分热能，用于溴化锂机组制冷得到冷冻水，然后再送至第二气液分离器，第二气液分离器中的的冷凝液通过泵输送至第一精馏塔中，第二气液分离器中的不凝气送至尾气总管回收；

所述第二精馏塔将二甲基甲酰胺粗溶液中的二甲基甲酰胺蒸馏出，得到的二甲基甲酰胺蒸汽从第二精馏塔的顶部流出至第一热交换器进行换热后，再送至第三气液分离器，第三气液分离器中的的冷凝液通过泵输送至第三精馏塔经过进一步分馏后得到二甲基甲酰胺产品，第二气液分离器中的不凝气送至尾气总管回收；所述第三精馏塔的顶部排出的尾气送至尾气总管回收；

所述尾气总管中回收的尾气集中送至尾气吸收塔，所述尾气吸收塔采用低温甲醇喷淋吸收尾气中的二甲基甲酰胺，喷淋用的甲醇先经过第二热交换器冷却后再送至尾气吸收塔进行喷淋，所述第二热交换器是采用所述溴化锂机组冷却得到的冷冻水进行换热的；所述尾气吸收塔顶部排出的尾气经过第二水冷器后送至第四气液分离器，所述第四气液分离器的不凝气送至尾气焚烧处理系统，所述第四气液分离器的冷凝液通过泵送至所述的甲胺分离塔分离回收甲胺；

所述甲胺分离塔底部的釜液通过泵送至第一热交换器进行换热，充分利用第二精馏塔的顶部流出的二甲基甲酰胺蒸汽的热量加热釜液，达到回收热能的目的；所述甲胺分离塔的尾气经过第三水冷器冷却后送至第五气液分离器，第五气液分离器的不凝气送至尾气焚烧处理系统，第五气液分离器的冷凝液通过泵送回至甲胺分离塔；甲胺分离塔得到的甲胺送至甲胺产品车间回收利用。

进一步的，所述尾气吸收塔的底部通过泵连接至所述蒸发器。这样设置可以充分回收利用尾气吸收塔中得到的含有二甲基甲酰胺的甲醇溶液。

进一步的，所述尾气总管与所述尾气吸收塔之间的管道上设有喷淋管，经过第二热交换器换热后的甲醇通过管道送至所述的喷淋管内进行喷淋。预先使用部分低温甲醇对尾气总管中送出的尾气进行喷淋预冷降温，可以提高尾气吸附塔中低温甲醇吸附效率。

进一步的，经过溴化锂机组的第一精馏塔的高温蒸气先经过第四水冷器后再送至第二气液分离器；所述第一热交换器的热相出口和第三气液分离器之间连接有第五水冷器。增加第四水冷器和第五水冷器可以进一步冷却回收高温气体中二甲基甲酰胺。

进一步的，所述第四气液分离器的顶部和第五分离器的顶部均连接至水洗塔，所述水洗塔的顶部连接至尾气焚烧处理系统。通过增加水洗塔可以进一步对尾气进行净化处理，回收甲醇、甲胺等组分。

进一步的，所述第三气液分离器的底部通过泵与所述第二精馏塔的上部连接。将所述第三气液分离器的底部二甲基甲酰胺溶液送回至第二精馏塔做进一步精馏，提高二甲基甲酰胺溶液的浓度，有利于后续精馏获得纯度更好的二甲基甲酰胺产品。

进一步的，在所述第二精馏塔的底部设有用于回收重组分甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺的管道。

在上述设备的进出口以及各个设备之间的管道上可以根据实际情况需要设置阀门。

与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：

1、本实用新型采用多级精馏塔精馏制备二甲基甲酰胺的方式，并且设置溴化锂机组将第一精馏塔产生的高温蒸汽作为热源生产冷冻水，用冷冻水为甲醇降温后，使用低温甲醇对二甲基甲酰胺各设备产生的尾气进行吸附，回收尾气中的二甲基甲酰胺，不仅能够充分利用第一精馏塔的预热，而且采用低温甲醇能够更好的吸收尾气中的二甲基甲酰胺，减少资源浪费。同时还设置甲胺分离塔分离回收尾气中的甲胺，减少甲胺尾气排放，并且利用第二精馏塔中产生的二甲基甲酰胺蒸汽加热甲胺分离塔塔底的釜液，充分利用了第二精馏塔的预热，减少生产的能源消耗。

2、本实用新型设备简单，操作方便，解决了二甲基甲酰胺多级精馏过程中产生的余热得不到有效利用的问题，从而降低二甲基甲酰胺生产的能源消耗，适合二甲基甲酰胺的规模化、自动化生产。

附图说明

图1是实施例1所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置的结构示意图。

图2是实施例1所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置的结构示意图。

图3是实施例1所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置的结构示意图。

附图标记：1-反应器，2-蒸发器，3-第一精馏塔，4-第二精馏塔，5-第三精馏塔，6-尾气总管，7-尾气吸收塔，8-甲胺分离塔、9-溴化锂机组、10-第一热交换器，11-第二热交换器，12-第一水冷器，13-第一气液分离器，14-第二气液分离器，15-第三气液分离器，16-第二水冷器，17-第四气液分离器，18-第三水冷器，19-第五气液分离器，20-第四水冷器，21-第五水冷器，22-水洗塔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不仅限于实施例。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1：

如附图1所示，一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其包括反应器1、蒸发器2、第一精馏塔3、第二精馏塔4、第三精馏塔5、尾气总管6、尾气吸收塔7、甲胺分离塔8、溴化锂机组9、第一热交换器10、第二热交换器11；

所述反应器1的底部与所述蒸发器2连接，所述反应器1的顶部通过管道依次连接第一水冷器12和第一气液分离器13，所述第一气液分离器13的气相出口与所述的尾气总管6连接，所述第一气液分离器13的底部通过泵与所述反应器1的上部连接；

所述蒸发器2的顶部与所述第一精馏塔3连接；所述第一精馏塔3的顶部与所述溴化锂机组9连接，用于将第一精馏塔3产生的高温蒸气输送至溴化锂机组9内加热溴化锂稀溶液，然后再将高温蒸气送至第二气液分离器14，所述第二气液分离器14的顶部与所述的尾气总管6连接，所述第二气液分离器14的底部通过泵与所述第一精馏塔3连接；所述第一精馏塔3的底部通过泵与所述第二精馏塔4连接；

所述第二精馏塔4的顶部与所述第一热交换器10的热相进口连接，所述第一热交换器10的热相出口连接第三气液分离器15，所述第三气液分离器15的顶部与所述的尾气总管6连接，所述第三气液分离器15的底部通过泵和所述第三精馏塔5连接；

所述第三精馏塔5的顶部与所述尾气总管6连接，所述第三精馏塔5的下部通过泵连接至产品车间；

所述溴化锂机组9得到的冷冻水送至第二热交换器11换热后送至冷水管网或者返回所述溴化锂机组9；

将甲醇通过泵送至第二热交换器11换热后送至尾气吸收塔7进行喷淋，用于吸收尾气中的二甲基二酰胺；所述尾气吸收塔7的顶部依次连接第二水冷器16和第四气液分离器17，所述第四气液分离器17的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第四气液分离器17的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔8；

所述甲胺分离塔8的顶部依次连接第三水冷器18和第五气液分离器19，所述第五气液分离器19的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第五气液分离器19的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔8，所述甲胺分离塔8的底部通过泵分别与所述第一热交换器10的冷相进口和脱水塔连接，所述第一热交换器10的冷相出口与所述甲胺分离塔8连接；所述甲胺分离塔8的中部通过泵连接至甲胺产品车间；

所述的第一精馏塔3、第二精馏塔4、第三精馏塔5和甲胺分离塔8均设有一个蒸汽加热器。

本实施例所述二甲基甲酰胺生产余热利用装置的工作方法如下：

将二甲胺、一氧化碳以及含有甲醇钠的甲醇溶液加入至反应器1中加热反应得到二甲基甲酰胺混合液，反应器1产生的尾气经过第一水冷器12冷却后再进入第一气液分离器13，第一气液分离器13中的冷凝液通过泵输送至反应器1中，第一气液分离器13中的不凝气送至尾气总管6回收；

所述反应器1中得到的二甲基甲酰胺混合液通过泵输送至蒸发器2，在蒸发器2内加热蒸发得到的含有二甲基甲酰胺的混合气输送至第一精馏塔3中进行分馏，第一精馏塔3塔底的重组分为二甲基甲酰胺粗溶液，通过泵将二甲基甲酰胺粗溶液送至第二精馏塔4继续进行分馏，轻组分如甲醇、水和少量的二甲基甲酰胺从第一精馏塔3的顶部先是送至溴化锂机组9用于加热溴化锂稀溶液，起到回收轻组分热能，用于溴化锂机组9制冷得到冷冻水，然后再送至第二气液分离器14，第二气液分离器14中的的冷凝液通过泵输送至第一精馏塔3中，第二气液分离器14中的不凝气送至尾气总管6回收；

所述第二精馏塔4将二甲基甲酰胺粗溶液中的二甲基甲酰胺蒸馏出，得到的二甲基甲酰胺蒸汽从第二精馏塔4的顶部流出至第一热交换器10进行换热后，再送至第三气液分离器15，第三气液分离器15中的的冷凝液通过泵输送至第三精馏塔5经过进一步分馏后得到二甲基甲酰胺产品，第二气液分离器14中的不凝气送至尾气总管6回收；所述第三精馏塔5的顶部排出的尾气送至尾气总管6回收；

所述尾气总管6中回收的尾气集中送至尾气吸收塔7，所述尾气吸收塔7采用低温甲醇喷淋吸收尾气中的二甲基甲酰胺，喷淋用的甲醇先经过第二热交换器11冷却后再送至尾气吸收塔7进行喷淋，所述第二热交换器11是采用所述溴化锂机组9冷却得到的冷冻水进行换热的；所述尾气吸收塔7顶部排出的尾气经过第二水冷器16后送至第四气液分离器17，所述第四气液分离器17的不凝气送至尾气焚烧处理系统，所述第四气液分离器17的冷凝液通过泵送至所述的甲胺分离塔8分离回收甲胺；

所述甲胺分离塔8底部的釜液通过泵送至第一热交换器10进行换热，充分利用第二精馏塔4的顶部流出的二甲基甲酰胺蒸汽的热量加热釜液，达到回收热能的目的；所述甲胺分离塔8的尾气经过第三水冷器18冷却后送至第五气液分离器19，第五气液分离器19的不凝气送至尾气焚烧处理系统，第五气液分离器19的冷凝液通过泵送回至甲胺分离塔8；甲胺分离塔8得到的甲胺送至甲胺产品车间回收利用。

实施例2：

如附图2所示，本实施例所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置与实施例1中所述装置的区别仅在于：所述尾气吸收塔7的底部通过泵连接至所述蒸发器2，这样设置可以充分回收利用尾气吸收塔7中得到的含有二甲基甲酰胺的甲醇溶液；所述尾气总管6与所述尾气吸收塔7之间的管道上设有喷淋管，经过第二热交换器11换热后的甲醇通过管道送至所述的喷淋管内进行喷淋。预先使用部分低温甲醇对尾气总管6中送出的尾气进行喷淋预冷降温，可以提高尾气吸附塔中低温甲醇吸附效率；经过溴化锂机组9的第一精馏塔3的高温蒸气先经过第四水冷器20后再送至第二气液分离器14；所述第一热交换器10的热相出口和第三气液分离器15之间连接有第五水冷器21，增加第四水冷器20和第五水冷器21可以进一步冷却回收高温气体中二甲基甲酰胺。

本实施例所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置的工作方法与实施例1中所述的工作方法相同。

实施例3：

如附图3所示，本实施例所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置与实施例2中所述装置的区别仅在于：所述第四气液分离器17的顶部和第五分离器的顶部均连接至水洗塔22，所述水洗塔22的顶部连接至尾气焚烧处理系统，通过增加水洗塔22可以进一步对尾气进行净化处理，回收甲醇、甲胺等组分；所述第三气液分离器15的底部通过泵与所述第二精馏塔4的上部连接，将所述第三气液分离器15的底部二甲基甲酰胺溶液送回至第二精馏塔4做进一步精馏，提高二甲基甲酰胺溶液的浓度，有利于后续精馏获得纯度更好的二甲基甲酰胺产品。

本实施例所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置的工作方法与实施例2中所述的工作方法相同。

本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：包括反应器（1）、蒸发器（2）、第一精馏塔（3）、第二精馏塔（4）、第三精馏塔（5）、尾气总管（6）、尾气吸收塔（7）、甲胺分离塔（8）、溴化锂机组（9）、第一热交换器（10）、第二热交换器（11）；所述反应器（1）的底部与所述蒸发器（2）连接，所述反应器（1）的顶部通过管道依次连接第一水冷器（12）和第一气液分离器（13），所述第一气液分离器（13）的气相出口与所述的尾气总管（6）连接，所述第一气液分离器（13）的底部通过泵与所述反应器（1）的上部连接；所述蒸发器（2）的顶部与所述第一精馏塔（3）连接；所述第一精馏塔（3）的顶部与所述溴化锂机组（9）连接，用于将第一精馏塔（3）产生的高温蒸气输送至溴化锂机组（9）内加热溴化锂稀溶液，然后再将高温蒸气送至第二气液分离器（14），所述第二气液分离器（14）的顶部与所述的尾气总管（6）连接，所述第二气液分离器（14）的底部通过泵与所述第一精馏塔（3）连接；所述第一精馏塔（3）的底部通过泵与所述第二精馏塔（4）连接；所述第二精馏塔（4）的顶部与所述第一热交换器（10）的热相进口连接，所述第一热交换器（10）的热相出口连接第三气液分离器（15），所述第三气液分离器（15）的顶部与所述的尾气总管（6）连接，所述第三气液分离器（15）的底部通过泵和所述第三精馏塔（5）连接；所述第三精馏塔（5）的顶部与所述尾气总管（6）连接，所述第三精馏塔（5）的下部通过泵连接至产品车间；所述溴化锂机组（9）得到的冷冻水送至第二热交换器（11）换热后送至冷水管网或者返回所述溴化锂机组（9）；将甲醇通过泵送至第二热交换器（11）换热后送至尾气吸收塔（7）进行喷淋，用于吸收尾气中的二甲基二酰胺；所述尾气吸收塔（7）的顶部依次连接第二水冷器（16）和第四气液分离器（17），所述第四气液分离器（17）的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第四气液分离器（17）的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔（8）；所述甲胺分离塔（8）的顶部依次连接第三水冷器（18）和第五气液分离器（19），所述第五气液分离器（19）的顶部连接至尾气焚烧处理系统，所述第五气液分离器（19）的底部通过泵连接至所述的甲胺分离塔（8），所述甲胺分离塔（8）的底部通过泵分别与所述第一热交换器（10）的冷相进口和脱水塔连接，所述第一热交换器（10）的冷相出口与所述甲胺分离塔（8）连接；所述甲胺分离塔（8）的中部通过泵连接至甲胺产品车间；所述的第一精馏塔（3）、第二精馏塔（4）、第三精馏塔（5）和甲胺分离塔（8）均设有一个蒸汽加热器。

2.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：所述尾气吸收塔（7）的底部通过泵连接至所述蒸发器（2）。

3.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：所述尾气总管（6）与所述尾气吸收塔（7）之间的管道上设有喷淋管，经过第二热交换器（11）换热后的甲醇通过管道送至所述的喷淋管内进行喷淋。

4.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：经过溴化锂机组（9）的第一精馏塔（3）的高温蒸气先经过第四水冷器（20）后再送至第二气液分离器（14）；所述第一热交换器（10）的热相出口和第三气液分离器（15）之间连接有第五水冷器（21）。

5.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：所述第四气液分离器（17）的顶部和第五分离器的顶部均连接至水洗塔（22），所述水洗塔（22）的顶部连接至尾气焚烧处理系统。

6.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：所述第三气液分离器（15）的底部通过泵与所述第二精馏塔（4）的上部连接。

7.根据权利要求1中所述的二甲基甲酰胺生产余热利用装置，其特征在于：在所述第二精馏塔（4）的底部设有用于回收重组分甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺的管道。

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