本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)，具體為己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固液相連續(xù)分離的裝置及方法。
背景技術(shù)：
己內(nèi)酰胺蒸餾工序是己內(nèi)酰胺精制的最后一步。在蒸餾工序中采用高真空操作降低己內(nèi)酰胺沸點，可避免己內(nèi)酰胺受高熱縮聚，同時在蒸餾進料液中加入堿中和可能存在的少量有機酸形成穩(wěn)定的鹽類，以便在蒸餾中與己內(nèi)酰胺得到分離，降低產(chǎn)品的揮發(fā)性堿含量。但是在蒸汽加熱的加熱器列管中不可避免的存在局部過熱情況，而且又有有利于己內(nèi)酰胺聚合的燒堿和水分的存在，所以會導(dǎo)致己內(nèi)酰胺的聚合，從而形成固體顆粒，為了使這些聚合物形成的顆粒和前期加入的燒堿等重組分能順利從蒸餾塔內(nèi)排除，蒸餾塔對蒸發(fā)量進行了嚴格的控制，保證蒸餾殘液的體積流量1.5~2.0m3/h，經(jīng)過分析該殘液固相含量在0.8~3.0%wt之間，其濃度的變化與蒸餾塔的蒸發(fā)量的控制有關(guān)。
因為蒸餾殘液中98%左右都是己內(nèi)酰胺，所以是必須回收的，傳統(tǒng)的做法是將該殘液與蒸餾工序和閃蒸工序的蒸汽真空泵的冷凝水混合后直接用泵輸送回硫酸銨工序使用，即成為己萃塔的萃取相——粗油。該方法沒有經(jīng)過任何的處理，只是在硫酸銨結(jié)晶器內(nèi)循環(huán)了一圈，部分聚合物會隨著硫酸銨晶體排出，另外一部分則隨著粗油進入了己萃塔。短時間內(nèi)己萃塔也沒什么問題，生產(chǎn)也比較正常，但是隨著聚合物長時間的積累，己萃塔工況會出現(xiàn)較大的波動：一是萃取相夾帶水相；二是萃余水相量少，己萃塔界位無法保證，而且萃余水相中常常伴隨著大量的顆粒物，導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤及固定盤堵塞。萃取塔工況的波動對最終產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都造成了較大的波動。
同行業(yè)中對己內(nèi)酰胺蒸餾殘液的處理方法也比較多，各有特點：
1）對蒸餾殘液進行間歇式蒸餾：即使用多個蒸餾釜，放一定的蒸餾殘液進去，在高真空下將己內(nèi)酰胺蒸發(fā)后再冷凝回收，一段時間后釜內(nèi)雜質(zhì)較多后則停下來進行清理，清理過程中使用另外的釜處理蒸餾殘液。該方法導(dǎo)致工人勞動強度大，而且間歇性的操作也不利于生產(chǎn)穩(wěn)定；
2）將蒸餾殘液直接出售：在工況合適的情況下盡可能的提高蒸餾塔的蒸發(fā)量，減小蒸餾殘液的流量，然后加少許水后出售給別的廠家進行提純。該方法收率低，而且蒸餾殘液量較小溶液導(dǎo)致殘液管道容易堵塞，經(jīng)常性的導(dǎo)致蒸餾工況差；
3）使用過濾器攔截：蒸餾殘液與水混合后送硫酸銨工序，使用過濾器、活性炭床層、濾布離心機等，將水不溶物過濾出來。通過使用不同規(guī)格的砂芯漏斗g4：5-15μm、g5：2-5μm、g6：<2μm對重殘夜過濾干燥后稱重量差，發(fā)現(xiàn)g4重量明顯要比g5和g6的要小，所以水不溶物顆粒的直徑絕大部分在5μm以下，所以普通的機械過濾基本上沒有多大的作用，而高精度的濾布離心機過濾效率又太低；
4）物理沉降：將蒸餾重殘液用儲罐儲存起來，經(jīng)過一段時間的靜置，使顆粒狀的水不溶物沉積在儲罐底部，上層澄清的液態(tài)己內(nèi)酰胺被抽出來回收利用，隨著儲罐內(nèi)沉積的顆粒物增多，澄清效果降低后將儲罐隔離開，清洗置換后清除顆粒物后再投入使用。
各己內(nèi)酰胺廠家對己內(nèi)酰胺蒸餾殘液都有自己的處理方法，不論其有效程度怎么樣，至少都認定己內(nèi)酰胺蒸餾殘液中的聚合物是有壞處的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固液相連續(xù)分離的裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中己內(nèi)酰胺與低聚物的連續(xù)分離以及己內(nèi)酰胺工藝水的循環(huán)利用。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固液相連續(xù)分離的裝置，包括沉降器，其一側(cè)設(shè)有進料口，另一側(cè)設(shè)有溢流口，底部設(shè)有排渣口；溢流口與澄清液中間槽連接，排渣口與殘渣澄清槽連接；澄清液中間槽通過管道及泵連接至己內(nèi)酰胺工序，澄清液中間槽還連接己內(nèi)酰胺工藝水管道。
進一步地，所述的進料口與己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液管道連接，靠進料口處安裝有閥門，己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液管道與閥門之間設(shè)有支管，其連接到殘渣澄清槽。
進一步地，所述沉降器為高效沉降器，其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)件，頂部設(shè)有防爆膜和單呼閥，底部為錐形結(jié)構(gòu)，沉降器外設(shè)有伴熱設(shè)備；沉降器還連接有氮氣管道。
優(yōu)選的方案中，所述的內(nèi)件為斜板、孔板波紋填料或絲網(wǎng)填料，優(yōu)選金屬斜板。
進一步地，所述沉降器采用多個進行串聯(lián)，相鄰兩個之間通過隔板對下部進行劃分，隔板的頂部不接觸沉降器頂部。
進一步地，所述己內(nèi)酰胺工藝水管道還連接沖洗管道，其位于排渣口與殘渣澄清槽之間，且靠近排渣口處；殘渣澄清槽通過管道及泵連接至己內(nèi)酰胺工序。
進一步地，所述澄清液中間槽的底部設(shè)排渣管道，其連接至殘渣澄清槽，其頂部設(shè)有排空管。
本發(fā)明還涉及采用所述裝置對己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固液相連續(xù)分離的方法，包括以下步驟：
將己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液引入沉降器中進行沉降，控制沉降器內(nèi)的溫度在70~90℃，沉降后的清夜經(jīng)溢流口進入澄清液中間槽中進一步沉降，同時將己內(nèi)酰胺工藝水管道中的工藝水通入澄清液中間槽對其中的清夜進行稀釋，再將澄清液中間槽中的液體輸送至己內(nèi)酰胺工序。
進一步地，所述澄清液中間槽中工藝水與清夜的體積比為1~5:1；澄清液中間槽中的液位控制在其總?cè)萘康脑?0~70%。
進一步地，沉降器中排渣口進行排渣時，采用己內(nèi)酰胺工藝水管道中的工藝水對排渣口與殘渣澄清槽之間的管道進行沖洗，沖洗后進行澄清，澄清液也輸送至己內(nèi)酰胺工序。
己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固含量為0.8~1.5wt%，經(jīng)本發(fā)明提供的裝置及工藝進行沉降澄清后得到的清液中固體含量降低至0.1%以下，清液用己內(nèi)酰胺工藝水稀釋，避免高濃度的己內(nèi)酰胺凝固或者配夾套管線和夾套泵以及伴熱管道的熱量損失，稀釋的己內(nèi)酰胺水溶液直接送回己內(nèi)酰胺工序回收利用。
沉降器底部的固相收集后通過排渣口排入殘渣澄清槽并使用己內(nèi)酰胺工藝水沖洗管道以及稀釋殘渣中的己內(nèi)酰胺，殘渣澄清槽物料經(jīng)過一段時間的靜置澄清后清夜可以送回己內(nèi)酰胺工序利用，當殘渣澄清槽內(nèi)固相較多時，對其固相進行清理即可。
蒸餾重殘液中固相的分離并不是該發(fā)明的最終目的。發(fā)明人在實驗中將蒸餾重殘液與水和苯混合后發(fā)現(xiàn)有明顯的中間層，這與己內(nèi)酰胺裝置中己萃塔中的中間層非常相似。分離蒸餾重殘液中的固相再與不同比例的水和苯混合后靜置培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)中間層“長大”為白色顆粒，且隨著時間的推移其直徑會變大，而且固相比例越高，顆粒直徑越大，這與己萃塔排除的米黃色顆粒是一樣的，只是顆粒的顏色不同，即蒸餾重殘液重的聚合物是己萃塔中間相和結(jié)晶物產(chǎn)生的罪魁禍首，它直接的影響了己萃塔的運行工況。
本發(fā)明通過將蒸餾重殘液經(jīng)過初步的分離后，己萃塔中間層雖然還斷斷續(xù)續(xù)的存在，但是顆粒結(jié)晶物基本上消失，再沒有出現(xiàn)過，這使己萃塔萃取苯相中夾帶現(xiàn)象明顯降低，促進了雜質(zhì)在己萃塔內(nèi)的脫除，對提高產(chǎn)品己內(nèi)酰胺的質(zhì)量有非常重大的意義。
己萃塔工況改變后己內(nèi)酰胺蒸餾塔也有較明顯的變化，最主要的蒸餾塔的運行周期延長了。以前己內(nèi)酰胺蒸餾塔每個月都要停車清理2~4次，但是在己萃塔工況改善后己內(nèi)酰胺蒸餾塔的運行周期平均達到了52天清理一次，最長運行周期能達到90天。己內(nèi)酰胺蒸餾塔運行周期的延長還有一個較明顯的變化就是蒸餾重殘液中的固相含量由原來的1.8~2.2%wt降低至0.8~1.5%wt。
所以己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固相的脫除是一個良性的循環(huán)，不僅有利于己內(nèi)酰胺裝置連續(xù)穩(wěn)定的運行，還有利于產(chǎn)品己內(nèi)酰胺品質(zhì)的提升。
附圖說明
圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
實施例1：
如圖1所示，本發(fā)明涉及一種己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中固液相連續(xù)分離的裝置，包括沉降器1，其一側(cè)設(shè)有進料口11，另一側(cè)設(shè)有溢流口12，底部設(shè)有排渣口13；溢流口與澄清液中間槽2連接，排渣口13與殘渣澄清槽3連接；澄清液中間槽2通過管道及泵連接至己內(nèi)酰胺工序4，澄清液中間槽2還連接己內(nèi)酰胺工藝水管道5。
進一步地，所述的進料口11與己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液管道6連接，靠進料口處安裝有閥門，己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液管道6與閥門之間設(shè)有支管7，其連接到殘渣澄清槽3。由于己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液中含有固相，管道溶液堵塞，每間隔一段時間需要清洗，本發(fā)明中在清洗時采用己內(nèi)酰胺工藝水，清洗后的工藝水中含有固相，直接通過支管排入殘渣澄清槽進行澄清，同時避免工藝水進入沉降器中，引起己內(nèi)酰胺的聚合，而形成更多的固體顆粒。另外，加入的工藝水可以對殘渣澄清槽中的己內(nèi)酰胺進行稀釋，便于后期返回己內(nèi)酰胺工序中再利用。
進一步地，所述沉降器1為高效沉降器。其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)件。頂部設(shè)有防爆膜和單呼閥，以保證設(shè)備安全。底部為錐形結(jié)構(gòu)，方便固相沉降收集。沉降器外設(shè)有伴熱設(shè)備，可以將己內(nèi)酰胺溫度控制在70~90℃，避免高濃度的己內(nèi)酰胺結(jié)晶。沉降器還連接有氮氣管道8，通過氮封，防止沉降器內(nèi)的己內(nèi)酰胺與空氣接觸變質(zhì)，而且該氮氣管道還設(shè)有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥為自力式調(diào)節(jié)閥。
進一步地，所述的內(nèi)件為斜板、孔板波紋填料或絲網(wǎng)填料，優(yōu)選金屬斜板，避免堵塞，方便清洗。
進一步地，所述沉降器1采用多個進行串聯(lián)，相鄰兩個之間通過隔板對下部進行劃分，隔板的頂部不接觸沉降器1頂部。通過多個沉降器的串聯(lián)，提高澄清效果。
進一步地，所述己內(nèi)酰胺工藝水管道5還連接沖洗管道9，其位于排渣口13與殘渣澄清槽3之間，且靠近排渣口13處；殘渣澄清槽3通過管道及泵連接至己內(nèi)酰胺工序4。通過該設(shè)置可以防止排渣后的管道堵塞；并可以通過工藝水稀釋殘渣中的己內(nèi)酰胺。
進一步地，所述澄清液中間槽2的底部設(shè)排渣管道，其連接至殘渣澄清槽3，沉降后的殘渣進入到殘渣澄清槽；澄清液中間槽頂部設(shè)有排空管，其為常壓槽。
殘渣澄清槽中的澄清液間斷式輸送到己內(nèi)酰胺工序，通過泵輸送，在泵的入口處的固相濃度達到1%wt或運行時間達到72h時，對殘渣澄清槽中的固相進行清理；殘渣澄清槽為無頂?shù)叵虏?，方便清理固體殘渣。
實施例2：采用上述裝置對己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液進行固液分離，控制己內(nèi)酰胺蒸餾塔的蒸發(fā)量，使蒸餾重殘液流量達到1.5m3/h，分析其含固量為0.8~1.2%wt，先將重殘液引入沉降器中進行沉降，控制沉降器內(nèi)的溫度在70~75℃，沉降后的清夜經(jīng)溢流口進入澄清液中間槽中進一步沉降，同時將己內(nèi)酰胺工藝水管道中的工藝水通入澄清液中間槽對其中的清夜進行稀釋，再將澄清液中間槽中的液體輸送至己內(nèi)酰胺工序。
操作過程中，澄清液中間槽中工藝水與清液的體積比為1~5:1，使混合后己內(nèi)酰胺水溶液的濃度控制在20~50%wt，避免濃度過高后己內(nèi)酰胺結(jié)晶或濃度過低補充新鮮的除鹽水；澄清液中間槽中的液位控制在其總?cè)萘康脑?0~70%，以留有余地避免排渣使液位過低或蒸餾重殘液量較大時漫液。
操作過程中，沉降器中排渣口進行排渣時，采用己內(nèi)酰胺工藝水管道中的工藝水對排渣口與殘渣澄清槽之間的管道進行沖洗，沖洗后進行澄清，澄清液也輸送至己內(nèi)酰胺工序。
經(jīng)過近兩個月的穩(wěn)定運行，沉降槽溢流的清液中固含量的平均值0.09%wt，己萃塔工況未發(fā)生夾帶情況，己內(nèi)酰胺蒸餾塔未進行停車清理。
對比例1：
某100kt/年己內(nèi)酰胺裝置，己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液與部分工藝水混合后直接輸送回己內(nèi)酰胺裝置回收己內(nèi)酰胺，但是己萃塔運行一段時間后工況總是容易出現(xiàn)波動，萃取相有夾帶，萃余相中含有大量的顆粒物，非常容易堵塞轉(zhuǎn)盤塔及管道，約4個月左右就需要停車對己萃塔進行清理。另外在己萃塔工況波動期間己內(nèi)酰胺蒸餾塔的運行周期也明顯變短，己內(nèi)酰胺蒸餾塔的絲網(wǎng)除沫器上下溫差增加，達不到產(chǎn)量要求，停車檢查絲網(wǎng)除沫器上附著大量白色的粉末狀物質(zhì)，使絲網(wǎng)除沫器壓差增加，在保證產(chǎn)量的情況下，蒸餾塔約7天就要停車清理一次絲網(wǎng)除沫器。為了解決己內(nèi)酰胺蒸餾塔運行周期問題，當時直接將己內(nèi)酰胺蒸餾重殘液銷售一部分，很明顯的己內(nèi)酰胺蒸餾塔的運行周期增加，己萃塔工況也有所好轉(zhuǎn)。
對比例2：
與對比例1中同一家100kt/年己內(nèi)酰胺裝置，增加了一個200m3的儲罐作為沉降槽對己內(nèi)酰胺重殘液中的顆粒物沉降后回收被澄清的己內(nèi)酰胺，澄清的己內(nèi)酰胺含固量降低至0.3%左右，但是經(jīng)過一段時間的沉降后澄清液中的含固量會逐漸增加，從而影響己內(nèi)酰胺蒸餾塔運行周期和己萃塔工況，這就需要定期的對儲罐進行清理，勞動強度太大。
與對比例1和2相比，實施例2中采用同一家100kt/年己內(nèi)酰胺裝置產(chǎn)生的蒸餾中殘液，按照本發(fā)明裝置及方法實施后，通過連續(xù)澄清己內(nèi)酰胺蒸餾殘液并間斷性的排渣操作，澄清己內(nèi)酰胺含固量穩(wěn)定在0.1%以下，己內(nèi)酰胺蒸餾塔運行周期達到60天左右，己萃塔也連續(xù)運行達到480天以上，基本上對己內(nèi)酰胺蒸餾塔運行周期和己萃塔工況不產(chǎn)生影響。