CN219631278U - 一种n-甲基吡咯烷酮的反应系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于化工装置技术领域，涉及一种N‑甲基吡咯烷酮的反应系统。具体公开了一种N‑甲基吡咯烷酮的反应系统，所述反应系统包括相连通的第一反应系统和第二反应系统，其中第一反应系统包括第一混合器、反应I塔、精馏I塔、反应II塔；第二反应系统包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏III塔、精馏Ⅳ塔；所述第二反应系统分为第一模块、第二模块，其中第一模块包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏III塔；第二模块包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏Ⅳ塔；所述第二模块中第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏Ⅳ塔与第一反应系统中反应II塔闭合连接。
Description
技术领域
本实用新型属于化工装置技术领域，涉及一种N-甲基吡咯烷酮的反应系统。
背景技术
现有N-甲基吡咯烷酮的工业化反应系统主要分为三种，一是以γ-丁内酯和单甲基胺一甲胺为起始原料的无催化合成工艺，二是以γ-丁内酯和混合胺为起始原料的无催化合成工艺，三是以γ-丁内酯和单甲基胺为原料的催化合成和以1,4-丁二醇催化脱氢-胺化合成N-甲基吡咯烷酮的催化类合成工艺。但是上述方法一需要增加胺分离装置，方法二获得的产品的产率低，方法三后续需要高成本的废水处理过程。现有的N-甲基吡咯烷酮的反应系统均无法同时实现高产率、环保的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种N-甲基吡咯烷酮的反应系统。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
一种N-甲基吡咯烷酮的反应系统，所述反应系统包括相连通的第一反应系统和第二反应系统，其中第一反应系统包括第一混合器、反应I塔、精馏I塔、反应II塔；第二反应系统包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏III塔、精馏Ⅳ塔；
所述第二反应系统分为第一模块、第二模块，其中第一模块包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏III塔；第二模块包括第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏Ⅳ塔；
所述第二模块中第二混合器、反应III塔、精馏II塔、精馏Ⅳ塔与第一反应系统中反应II塔闭合连接。
作为优选，所述第二模块中精馏Ⅳ塔通过泵与第一反应系统中的反应II塔连接。
作为优选，所述第一反应系统中第一混合器、反应I塔、精馏I塔闭合连接。
作为优选，所述精馏I塔通过第一冷凝器与第一混合器连接，精馏II塔通过第二冷凝器与精馏Ⅳ塔连接，精馏III塔与第三冷凝器连接，精馏Ⅳ塔顶部通过第四冷凝器与第二混合器连接。
作为优选，所述反应II塔连接有输水口，第二混合器连接有加料口。
作为优选，所述精馏III塔设置有侧边出料口和底部出料口。
进一步优选，所述侧边出料口与收集装置连接，所述底部出料口与废液处理装置连接。
作为优选，所述第一混合器、反应I塔中间还连接有第一换热器，第二混合器、反应III塔中间还连接有第二换热器。
作为优选，所述精馏I塔与第一冷凝器、第一回流罐闭合连接；精馏II塔与第二冷凝器、第二回流罐闭合连接；精馏III塔与第三冷凝器、第三回流罐闭合连接，第三回流罐还设置有出料口；精馏Ⅳ塔与第四冷凝器、第四回流罐闭合连接。
作为优选，所述第一混合器设置有第一进料口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型设置第一反应系统将混合胺中的二甲胺、三甲胺转化为一甲胺，提高与γ-丁内酯反应生成N-甲基吡咯烷酮的产率。
2、本实用新型的第二反应系统中包括第一模块、第二模块；通过第一反应系统、第一模块获得N-甲基吡咯烷酮，通过第一反应系统、第二模块实现混合甲胺的重复利用。
3、本实用新型通过将精馏II塔塔顶蒸发获得的混合甲胺传输至精馏Ⅳ塔，以分离一甲胺、二甲胺，与三甲胺，将分离出的一甲胺、二甲胺循环传输至第二混合器，将三甲胺、水、甲醇循环传输至反应II塔。
附图说明
图1为本实用新型N-甲基吡咯烷酮的反应系统的示意图。
1、第一混合器，2、反应I塔，3、精馏I塔，4、反应II塔，5、第二混合器，6、反应III塔，7、精馏II塔，8、精馏III塔，80顶部出料口，81、侧边出料口，82、底部出料口，9、精馏Ⅳ塔，100、第一换热器，101、第二换热器，110、第一冷凝器，111、第二冷凝器，112、第三冷凝器，113、第四冷凝器，12、输水口，13、加料口，140、第一进料泵，141、第二进料泵，142、第三进料泵，143、第四进料泵，144、第五进料泵，145、第六进料泵，146、第七进料泵，150、第一回流罐，151、第二回流罐，152、第三回流罐，153、第四回流罐，16、第一进料口。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
实施例1
将原料甲醇、液氨从第一进料口16投入第一混合器1中，混合均匀后经第一换热器100流入反应I塔2，再经第一进料泵140泵入精馏I塔3；塔顶连接通过第一冷凝器110与第一混合器1连接以传输液氨，第一冷凝器110中其余组分经第一回流罐150后回到精馏I塔3。精馏I塔3的塔釜液通过第二进料泵141泵入反应II塔4，反应II塔4连接有输水口12，定时流入水参与反应，反应完成后，塔釜液通过第三进料泵142泵入第二反应系统的第二混合器5，第二混合器5连接有加料口13，定时加入γ-丁内酯，搅拌均匀后，经第四进料泵143和第二换热器101流入反应III塔6，再经第五进料泵144进入精馏II塔7。
精馏II塔7的塔顶馏出物经第二冷凝器111与精馏Ⅳ塔9连接，输送蒸发后冷凝回收的混合甲胺、水、甲醇，在精馏Ⅳ塔9中进行二次分离，控制精馏Ⅳ塔9温度，塔顶经通过第四冷凝器113与第二混合器5连接，输送分离出来的一甲胺、二甲胺；塔釜通过第七进料泵146与第一反应系统中的反应II塔4连接，输送反应II塔4的反应原料，包括三甲胺、水、甲醇。
精馏II塔7的塔釜混合物经第六进料泵145进入精馏III塔8，精馏III塔8塔釜处底部出料口82与废液处理装置连接，收集并处理废液；侧边出料口81与收集装置连接，收集N-甲基吡咯烷酮；塔顶与第三冷凝器112连接，从塔顶出料口80处收集水、甲醇，且精馏III塔8与第三冷凝器112闭合连接。
实施例2
与实施例1相比，区别在于N-甲基吡咯烷酮的反应系统仅包括第一反应系统和第二反应系统中的第一模块，且精馏II塔7塔顶无冷凝器。
将原料甲醇、液氨从第一进料口16投入第一混合器1中，混合均匀后经第一换热器100流入反应I塔2，再经第一进料泵140泵入精馏I塔3；塔顶连接通过第一冷凝器110与第一混合器1连接以传输液氨，第一冷凝器110中其余组分经第一回流罐150后回到精馏I塔3。精馏I塔3的塔釜液通过第二进料泵141泵入反应II塔4，反应II塔4连接有输水口12，定时流入水参与反应，反应完成后，塔釜液通过第三进料泵142泵入第二反应系统的第二混合器5，第二混合器5连接有加料口13，定时加入γ-丁内酯，搅拌均匀后，经第四进料泵143和第二换热器101流入反应III塔6，再经第五进料泵144进入精馏II塔7。
精馏II塔7的塔釜混合物经第六进料泵145进入精馏III塔8，精馏III塔8塔釜处底部出料口82与废液处理装置连接，收集并处理废液；侧边出料口81与收集装置连接，收集N-甲基吡咯烷酮；塔顶与第三冷凝器112连接，从塔顶出料口80处收集水、甲醇，且精馏III塔8与第三冷凝器112闭合连接。
综上所述，本实用新型设置第一反应系统将混合胺中的二甲胺、三甲胺转化为一甲胺，提高与γ-丁内酯反应生成N-甲基吡咯烷酮的产率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述反应系统包括相连通的第一反应系统和第二反应系统，其中第一反应系统包括第一混合器（1）、反应I塔（2）、精馏I塔（3）、反应II塔（4）；
所述第一反应系统中第一混合器（1）、反应I塔（2）、精馏I塔（3）闭合连接；其中所述精馏I塔（3）通过第一冷凝器（110）与第一混合器（1）连接；
第二反应系统包括第二混合器（5）、反应III塔（6）、精馏II塔（7）、精馏III塔（8）、精馏Ⅳ塔（9）；
所述第二反应系统分为第一模块、第二模块，其中第一模块包括第二混合器（5）、反应III塔（6）、精馏II塔（7）、精馏III塔（8）；
精馏III塔（8）与第三冷凝器（112）连接；
第二模块包括第二混合器（5）、反应III塔（6）、精馏II塔（7）、精馏Ⅳ塔（9）；
精馏II塔（7）通过第二冷凝器（111）与精馏Ⅳ塔（9）连接；
精馏Ⅳ塔（9）顶部通过第四冷凝器（113）与第二混合器（5）连接；
所述第二模块中第二混合器（5）、反应III塔（6）、精馏II塔（7）、精馏Ⅳ塔（9）与第一反应系统中反应II塔（4）闭合连接；
所述第二模块中精馏Ⅳ塔（9）通过第七进料泵（146）与第一反应系统中的反应II塔（4）连接。
2.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述反应II塔（4）连接有输水口（12），第二混合器（5）连接有加料口（13）。
3.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述精馏III塔（8）设置有侧边出料口（81）和底部出料口（82）。
4.根据权利要求3所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述侧边出料口（81）与收集装置连接，所述底部出料口（82）与废液处理装置连接。
5.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述第一混合器（1）、反应I塔（2）中间还连接有第一换热器（100），第二混合器（5）、反应III塔（6）中间还连接有第二换热器（101）。
6.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述精馏I塔（3）与第一冷凝器（110）、第一回流罐（150）闭合连接；
精馏II塔（7）与第二冷凝器（111）、第二回流罐（151）闭合连接；
精馏III塔（8）与第三冷凝器（112）、第三回流罐（152）闭合连接，第三回流罐（152）还设置有出料口（80）；
精馏Ⅳ塔（9）与第四冷凝器（113）、第四回流罐（153）闭合连接。
7.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮的反应系统，其特征在于，所述第一混合器（1）设置有第一进料口（16）。
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