一種用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，包括有依次連接的酸性吸收塔、提濃塔、滲透汽化分離機組、精餾塔；其中，提濃塔的出口與滲透汽化分離機組的入口連接，滲透汽化分離機組的滲透側與精餾塔的入口連接。本實用新型回收過程中，回收率高，工藝過程簡單，安全系數(shù)高，能量利用率高，料液循環(huán)量小，運行能耗低，無第三組分加入。
【專利說明】一種用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，尤其涉及一種滲透汽化 法精制醋酸氨化法合成乙腈的裝置，屬滲透汽化膜應用領域。

【背景技術】
[0002] 乙腈最主要的用途是作溶劑，如作為抽提丁二烯，異戊二烯的萃取劑、合成纖維的 紡絲溶劑和某些油、酚和有色物質(zhì)的溶劑；在油脂工業(yè)中用作從動植物油中抽提脂肪的溶 齊U;在醫(yī)藥上用于留族類藥物的再結晶的反應介質(zhì)等。乙腈也是醫(yī)藥（維生素 B1)、香料的 中間體，是制取2-甲基吡啶、三嗪、乙胺類、二丙腈、咪唑、亞丙基雙乙腈等的原料。
[0003] 醋酸氨化法合成精制乙腈?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中，先將醋酸與氨氣汽化后投入反應釜中，在 以三氧化二鋁為載體的催化劑作用下發(fā)生氨化反應得到乙腈。反應結束后的粗產(chǎn)品體中包 含乙腈、水及少量氨氣，經(jīng)兩級吸收塔吸收去除氨氣后依次進入提濃塔、負壓塔和正壓塔得 到成品乙腈。
[0004] 由于乙腈會與水會形成恒沸物（常壓下乙腈-水恒沸物含水量約16wt. % )，采 用常規(guī)精餾方法無法將吸收工段的乙腈母液直接精制成成品乙腈（精制乙腈含水量通常 < 0. lwt. % )。目前，醋酸氨化合成乙腈工藝中乙腈精制的方法多采用一個提濃塔、一個負 壓塔和一個正壓塔，部分工藝如中國專利，申請?zhí)朇N200910051838. 2公開的《乙酸與氨二 步法制取高純度乙腈的方法中》與CN200910047399. 8公開的《乙酸一步氨化法合成乙腈的 方法》中敘述了在雙塔變壓精餾工段后再加一個成品乙腈塔。這類工藝蒸汽消耗量大，設備 占地面積大，工藝流程長，料液循環(huán)量大，操作復雜，乙腈收率低。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的在于提出一種用于醋酸氨化合成乙腈工藝中乙腈精制的裝置。 利用該裝置的方法具有工藝過程簡單，設備占地面積少，安全系數(shù)高，能耗低，乙腈收率高， 清潔無污染的特點。
[0006] 技術方案：
[0007] 用于醋酸氨化合成乙腈的精制方法，包括如下步驟：
[0008] 第1步、將醋酸氨化反應工段獲得的粗乙腈采用酸性吸收劑進行吸收，得到乙腈 母液；
[0009] 第2步、將乙腈母液進行加熱提濃，得到的濃乙腈送入滲透汽化分離機組進行脫 水，料液側得到脫水乙腈；
[0010] 第3步、將脫水乙腈進行精餾精制，得到成品乙腈。
[0011] 優(yōu)選地，所述的第1步中的吸收過程是采用酸性吸收劑經(jīng)過兩級吸收；吸收之后 的乙腈母液中的含水量是在40?70wt. %。
[0012] 優(yōu)選地，所述的第2步中的加熱提濃后，乙腈水溶液中乙腈含量提濃至70? 84wt. %，最優(yōu)是 80wt. %。
[0013] 作為改進，在第2步中，對乙腈水溶液做滲透汽化分離前，先將乙腈水溶液用蒸發(fā) 器加熱汽化之后，再將蒸發(fā)器蒸出的乙腈水溶液蒸汽送入滲透汽化分離機組分離。作為優(yōu) 選，乙腈水溶液蒸汽的溫度是60?160°C。作為改進，所述的第2步得到脫水乙腈蒸汽不經(jīng) 冷凝，以汽相形式送入第4步的精餾塔，脫水乙腈的溫度是50?150°C。
[0014] 優(yōu)選地，所述的第2步中脫水乙腈的含水量控制在0. 03?5wt. %。
[0015] 作為優(yōu)選，在第2步中，滲透汽化膜的料液側的表壓為0?0. 4MPa ;滲透側與真空 系統(tǒng)相連，滲透側絕壓為100?4000Pa。
[0016] 所述的滲透汽化分離機組采用的膜為優(yōu)先透水膜，可以為分子篩膜、無定形二氧 化硅膜、PVA膜，最優(yōu)是分子篩膜。滲透汽化分離機組是由1?100個滲透汽化膜分離器串 聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接，以達到不同的處理要求和生產(chǎn)能力。
[0017] 作為改進，第2步中得到的滲透液冷凝后返回提濃塔，塔頂產(chǎn)物再返回至第2步中 的滲透汽化膜分離機組。
[0018] 作為改進，在第1步中，在將粗乙腈經(jīng)過酸性吸收劑進行吸收之前，將其通過裝填 有生石灰的吸收柱。
[0019] 用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，包括有依次連接的酸性吸收塔、提濃塔、滲透 汽化分離機組、精餾塔；其中，提濃塔的出口與滲透汽化分離機組的入口連接，滲透汽化分 離機組的滲透側與精餾塔的入口連接。
[0020] 進一步，酸性吸收塔為兩級。
[0021] 進一步，提濃塔的出口通過蒸發(fā)器與滲透汽化分離機組的入口連接。
[0022] 進一步，滲透汽化分離機組采用的膜為優(yōu)先透水膜；所述的優(yōu)先透水膜是分子篩 膜、無定形二氧化硅膜、PVA膜。
[0023] 進一步，滲透汽化分離機組的滲透側連接有滲透液冷凝器和真空泵。
[0024] 進一步，在酸性吸收塔前還連接有堿性吸收塔；所述的堿性吸收塔內(nèi)裝填的是生 石灰。
[0025] 有益效果
[0026] 與雙塔變壓精餾法提純醋酸氨化合成乙腈相比，本實用新型的方法具有如下特 占·
[0027] 1.本實用新型采用滲透汽化膜分離機組脫水，不受共沸限制，工藝過程簡單，安全 系數(shù)高，；
[0028] 2.本實用新型滲透汽化膜分離機組自動化程度高，操作簡便，設備占地面積少；
[0029] 3.本方法采用先提濃再滲透汽化的方式，不引入第三組分，保證了產(chǎn)品純度；
[0030] 4.本實用新型將滲透液返至提濃塔回收處理，減少了乙腈的排放量，提高了乙腈 的回收率；
[0031] 5.本實用新型將滲透汽化產(chǎn)品不經(jīng)冷凝，以蒸汽形式進入精餾塔，提高了系統(tǒng)內(nèi) 能量利用率，進一步降低了精餾塔的加熱負荷；
[0032] 6.本實用新型采用滲透汽化與精餾塔分步精制，通過改變精餾塔操作參數(shù)實現(xiàn)獲 得不同純度乙腈產(chǎn)品的需求，操作靈活；
[0033] 7.本實用新型提供的乙腈精制方法，原料液循環(huán)量小，降低塔設備數(shù)量與尺寸，運 行能耗降低30?60%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是醋酸氨化法合成乙腈的乙腈精制工藝流程圖；
[0035] 圖2是實施例4和實施例5中精制過程中的膜通量變化曲線圖。
[0036] 其中1是氨化反應器，2和3是酸性吸收塔，4是提濃塔，5是中間罐，6是蒸發(fā)器，7 是滲透汽化分離機組，8是精餾塔，9是滲透液冷凝器，10是真空泵。

【具體實施方式】
[0037] 下面通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。但本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本實用新型，而不應視為限定本實用新型的范圍。實施例中未 注明具體技術或條件者，按照本領域內(nèi)的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進 行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0038] 本文使用的近似語在整個說明書和權利要求書中可用于修飾任何數(shù)量表述，其可 在不導致其相關的基本功能發(fā)生變化的條件下準許進行改變。因此，由諸如"約"的術語修 飾的值并不局限于所指定的精確值。在至少一些情況下，近似語可與用于測量該值的儀器 的精度相對應。除非上下文或語句中另有指出，否則范圍界限可以進行組合和/或互換，并 且這種范圍被確定為且包括本文中所包括的所有子范圍。除了在操作實施例中或其他地方 中指明之外，說明書和權利要求書中所使用的所有表示成分的量、反應條件等等的數(shù)字或 表達在所有情況下都應被理解為受到詞語"約"的修飾。
[0039] 本實用新型的目的是針對醋酸氨化合成乙腈工藝中的乙腈精制過程，在醋酸氨化 反應后，反應產(chǎn)生的粗產(chǎn)品（含有乙腈、氨氣、乙酸、水和其它副產(chǎn)物）通過酸性吸收劑進行 吸收處理，可以去除掉產(chǎn)物中的氨氣，可以提高滲透汽化分離器的運行穩(wěn)定性、成品質(zhì)量； 酸性吸收劑一般可以采用鹽性溶液，例如鹽酸、硫酸等，在用酸性吸附劑進行吸收處理時， 最好是通過二級吸收，可以進一步地消除粗產(chǎn)品中的堿性雜質(zhì)。在經(jīng)過酸性吸收劑處理之 后的乙腈母液再通過提濃塔進行提濃，提濃可以將乙腈與水進行初步的分離，而且將酸性 吸收劑留于水相中，將提濃后的乙腈通過滲透汽化膜進行脫水，在料液側溶液中的水以及 少量乙腈以蒸汽形式透過滲透汽化膜得到滲透液，滲透液冷凝后返回提濃塔，塔頂產(chǎn)物再 進入滲透汽化分離機組，料液側得到脫水乙腈，再將其送入精餾塔中進行精制，脫除雜質(zhì)后 得到精制乙腈。
[0040] 在吸收工段中，對粗產(chǎn)品進行兩步吸收的最主要的目的是將粗產(chǎn)品中的不凝氣體 放空，同時將反應中過量的氨氣被中和成為銨鹽，與乙腈與水留在乙腈母液中。這樣一方面 可將體系中的不凝氣體與乙腈分開，還可以將反應中投入的過量氨氣轉換為銨鹽溶液，便 于后續(xù)工藝的脫除。一般來說，乙腈母液中的含水量是在40?70wt. %左右，更適合于該 工藝的是在50wt. %左右。另外，如果氨氣沒有全部被轉換為銨鹽的話，會導致未轉化的氨 氣一直存在于乙腈水溶液中，除了會影響滲透汽化膜的壽命外，也會影響最終乙腈產(chǎn)品的 純度。在提濃工段中，對吸收工段得到的乙腈母液進行初步提濃，最主要的目的是將乙腈母 液中的銨鹽同部分水從塔釜中排出，這樣可以避免銨鹽進入至滲透汽化分離器的料液側， 影響滲透汽化膜的壽命與最終乙腈產(chǎn)品的純度，還可以脫除一部分水，減小所需滲透汽化 膜的面積，使其處理量與產(chǎn)品含水量提高。在該工段中，如果提濃塔塔頂采出含水量過高的 話，會導致塔釜中的銨鹽溶解于水隨著精餾的過程進入塔頂蒸汽中，最終影響乙腈成品的 純度，反之如果塔頂采出含水量過低的話，會導致提濃塔操作能耗增加。最好是將乙腈母液 提濃至乙腈含量70?84wt. %，在最優(yōu)的實施例中為80wt. %。
[0041] 根據(jù)本實用新型的另一個改進的實施方式，對于從提濃塔精餾產(chǎn)生的乙腈水溶 液，最好是將其用蒸發(fā)器進行加熱之后，以蒸汽形式進入至滲透汽化分離器，這主要是可以 提高滲透汽化膜的分離效率，蒸汽的溫度優(yōu)選是60?160°C。為更好地利用余熱，降低精制 的操作能耗，從滲透汽化分離機組料液側得到粗品乙腈蒸汽，最好是不經(jīng)過冷凝，以汽相形 式進入乙腈精餾塔，粗品乙腈蒸汽的溫度優(yōu)選是50?150°C。
[0042] 根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選的實施方式，采用的滲透汽化膜是分子篩膜，相對于 其它類似的膜材料，例如：無定形二氧化硅膜、PVA膜、分子篩膜分離后得到粗品乙腈的一 次收率高而且分離過程中的膜通量較大。
[0043] 根據(jù)本實用新型的一個改進的實施方式，滲透汽化分離機組分離出的滲透液冷凝 后返回提濃塔，餾出含一定水量的乙腈，再返回至滲透汽化分離機組，這主要是可以充分回 收滲透液中的少量乙腈，提高乙腈產(chǎn)品的總收率，同時降低廢水中乙腈的含量。
[0044] 基于以上的方法，可以采用的一種精制裝置如圖1所示，氨化反應器1的出料口依 次與兩級的酸性吸收塔2、3連接，吸收塔內(nèi)為硫酸溶液，吸收塔的再與提濃塔4的進口連 接，提濃塔4的塔頂出口依次通過中間罐5和蒸發(fā)器6與滲透汽化分離機組7的進口連接， 滲透汽化分離機組7的料液側的另一段與精餾塔8的進口連接，滲透側上連接有滲透液冷 凝器9和真空泵10,再與提濃塔4的入口連接。
[0045] 實施例1
[0046] 醋酸氨化合成乙腈的精制方法，采用的裝置如圖1所示，操作過程包括下列步驟： 將來自醋酸氨化反應器得到的粗產(chǎn)品，依次進入兩級的酸性吸收塔進行吸收，吸收塔內(nèi)都 為稀硫酸溶液，乙腈母液在吸收塔塔底收集，不凝氣體從吸收塔塔頂放空，塔內(nèi)剩余物料為 乙腈母液（含水量50wt. %左右），再送入提濃塔提濃，提濃后乙腈含量提高至80wt. %左 右，得到的乙腈水溶液輸送至中間罐，銨鹽與部分水從塔底排出。將中間罐中的乙腈水溶液 控制流量分別為1000、600、400kg/h輸送到蒸發(fā)器中加熱，乙腈水溶液被加熱到110°C以蒸 汽形式進入到由15個分子篩膜、二氧化硅膜、PVA膜組件（每級膜組件面積為10m 2)串聯(lián)構 成的滲透汽化分離機組進行脫水分離。料液側壓力為0. 2MPa (表壓），滲透側壓力控制在 lOOOPa。膜料液側料液水含量通過滲透汽化膜分離機會明顯地降低，得到粗品乙腈，其不經(jīng) 冷凝直接以汽相形式進入精餾塔，滲透側在真空泵的抽吸下，得到的滲透液經(jīng)滲透液冷凝 器冷凝后，返回至提濃塔處理回收其中少量的乙腈。粗品乙腈蒸汽進入精餾塔后精餾得到 含水量彡0. lwt. %的成品乙腈。
[0047] 在采用不同的膜材料時，所得的提純乙腈、滲透液、通量等數(shù)據(jù)如表1所示。水通 量按照運行1〇〇小時內(nèi)的平均通量進行折算。
[0048] 表 1
[0049]

【權利要求】
1. 用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：包括有依次連接的酸性吸收塔 (2、3 )、提濃塔（4 )、滲透汽化分離機組（7 )、精餾塔（8 );其中，提濃塔（4 )的出口與滲透汽化 分離機組（7)的入口連接，滲透汽化分離機組（7)的滲透側與精餾塔（8)的入口連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：酸性吸收 塔（2、3)為兩級。
3. 根據(jù)權利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：提濃塔（4) 的出口通過蒸發(fā)器（6)與滲透汽化分離機組（7)的入口連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：滲透汽化 分離機組（7 )的滲透側連接有滲透液冷凝器（9 )和真空泵（10 )。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：滲透汽化 分離機組（7 )采用的膜為優(yōu)先透水膜。
6. 根據(jù)權利要求5所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制裝置，其特征在于：所述的優(yōu) 先透水膜是分子篩膜、無定形二氧化硅膜或者PVA膜。
【文檔編號】C07C253/34GK204058307SQ201420464514
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】顧學紅, 郭海超, 余從立, 慶祖森 申請人:江蘇九天高科技股份有限公司