乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用方法与流程

[0001]
本发明属于精细化工领域，涉及化工产品回收再利用，具体涉及一种乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用方法。


背景技术：

[0002]
乙烯亚胺，也称氮丙啶，是一种高附加值、精细化的含氮专用化学品，在医药、农药、高能燃料、键合剂、纤维工业、化妆品工业、造纸工业、工业废水处理、感光材料、交联剂、树脂固化剂、阳离子型絮凝剂、不对称烷基化的手性助剂等领域有着广泛用途。其最初工业化的制法为液相wenker法，该方法以单乙醇胺为原料，采用硫酸作脱水剂，反应过程中需要加入大量的浓碱，原材料消耗大，生产成本高，环境污染重。因此单乙醇胺气固相分子内脱水合成乙烯亚胺的方法获得了广泛的关注。
[0003]
中国专利申请(公开号：cn03124030.5)公开了一种氮丙啶类化合物的生产方法，其中包括反应步骤，通过链烷醇胺气相分子内脱水，获得包含氮丙啶类化合物的反应气体；收集步骤和/或冷凝步骤，前者使反应气体与收集剂接触，获得包含氮丙啶类化合物的收集液体，后者使反应气体冷却，获得包含氮丙啶类化合物的冷凝液体；纯化步骤，通过将收集液体和/或冷凝液体加入蒸馏塔中，使收集液体和/或冷凝液体在其中进行真空蒸馏，获得纯化的氮丙啶类化合物。
[0004]
上述链烷醇胺气相分子内脱水反应在负压条件下更容易进行，加之目标产物乙烯亚胺为三元环结构，性质极为活泼，因此反应时，需要添加大量的诸如氮气、氩气或氦气等惰性载气以稀释原料、降低分压、并保护目标产物乙烯亚胺。
[0005]
上述惰性载气与原料链烷醇胺的气相体积比大于1:1，其通常的处理方法为冷凝吸收后直接排空。因为乙烯亚胺沸点低、易挥发，上述惰性载气即使经过多级冷凝吸收，其中仍含有目标产物乙烯亚胺及少量低沸点副产物，此时排空，不仅污染环境，而且将作为产品的乙烯亚胺排放，还浪费了资源，增加了成本。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用方法，以解决单乙醇胺分子内脱水合成乙烯亚胺工艺中惰性载气的回收和再利用的技术问题。
[0007]
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
[0008]
一种乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]
(1)乙烯亚胺合成反应物料及惰性载气的混合物经余热利用、冷凝器冷却后进入惰性载气一级吸收塔底部；
[0010]
(2)一级吸收塔利用原料单乙醇胺对惰性载气进行喷淋吸收后，塔底吸收液的一部分进入精馏单元，另一部分作为循环液经循环冷却器冷却后返回一级吸收塔中上部，对惰性载气进行喷淋吸收，塔顶惰性载气进入二级吸收塔底部；
[0011]
(3)二级吸收塔将原料单乙醇胺以喷淋方式进入二级吸收塔顶部，对惰性载气进行二次吸收，塔底吸收液经循环冷却器冷却后，一部分作为循环液返回二级吸收塔中上部，另一部分作为吸收溶剂以喷淋方式进入一级吸收塔顶部对惰性载气进行一级喷淋吸收，塔顶惰性载气进入气体缓存罐；
[0012]
(4)气体缓存罐将惰性载气从气体缓存罐顶部进入压缩机，经压缩后的惰性载气返回反应单元。
[0013]
上述方案中，所述步骤(1)中的惰性载气为氮气、氦气、氩气或其混合物，进入一级吸收塔底部的混合物的温度为10～50℃，表压为0～0.2mpa。
[0014]
上述方案中，所述步骤(2)和(3)中的吸收塔为各种类型的填料塔或板式塔，操作压力为表压0～0.2mpa，理论塔板数5～30，循环液返回吸收塔的进料位置在3～20理论塔板处，循环液与所述步骤(1)中混合物的质量流量之比为0.1～1.0，循环液冷却后的温度为5℃～30℃。
[0015]
上述方案中，所述步骤(3)中进入二级吸收塔上部的反应原料与作为吸收溶剂进入一级吸收塔顶部的物料的质量流量相等，其流量与所述步骤(1)中混合物的质量流量之比为1.0～3.0，温度为10℃～50℃。
[0016]
上述方案中，所述步骤(4)中压缩后的惰性载气的表压比一级吸收塔和二级吸收塔的操作压力高0.01mpa～0.1mpa。
[0017]
本发明的乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用方法与现有技术相比，具有以下优点：
[0018]
(1)解决了单乙醇胺分子内脱水合成乙烯亚胺工艺中惰性载气的回收和再利用问题；
[0019]
(2)使用原料单乙醇胺作为吸收溶剂，吸收惰性载气中的目标产物乙烯亚胺，经两级吸收后的惰性载气，经简单压缩加压后直接送回反应单元，物料得到充分回收再利用，既降低了生产成本，又大大减少了废气排放和环境污染；
[0020]
(3)所涉及的两个吸收塔均不需要额外提供加热和加、减压装置，并且可以实现连续操作、过程简单、节约资源，进一步减低了生产成本。
附图说明
[0021]
图1是本发明的乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用装置及方法的流程示意图；
[0022]
以下结合附图和实施例对本发明作进一步解释说明。
具体实施方式
[0023]
以下是发明人给出的具体实施例，这些实施例是本发明较优的例子，本发明不限于下列的实施例。
[0024]
实施例1：
[0025]
参见图1，图1给出了乙一种烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用装置及方法的流程示意图。
[0026]
图中的字母标记分别表示：t1：一级吸收塔，p1：一级吸收塔t1的第一循环泵，e1：
一级吸收塔t1的第一循环冷凝器；t2：二级吸收塔，p2：二级吸收塔t2的第二循环泵，e2：二级吸收塔t2的第二循环冷凝器；c1：二次吸收后的惰性载气的缓存罐；c2：压缩机。
[0027]
图中的数字标记分别表示：1、表示经余热利用、冷凝器冷却后的乙烯亚胺合成反应物料及惰性载气的混合物；2、表示一级吸收塔t1塔底吸收液的进入精馏单元的部分；3、表示一级吸收塔t1塔底经第一循环冷却器e1冷却后返回一级吸收塔t1中上部的部分；4、表示一级吸收塔t1塔顶经一级吸收后进入二级吸收塔t2底部的惰性载气；5、表示二级吸收塔t2塔底经第二循环冷却器e2冷却后返回t2中上部的部分；6、表示为二级吸收塔t2塔底经第二循环冷却器e2冷却后返回一级吸收塔t1顶部的部分；7、表示二级吸收塔t2塔顶经二级吸收后进入缓存罐c1的惰性载气；8、表示经二次吸收后的惰性载气的缓存罐c1进入压缩机c2的惰性载气；9、表示经压缩机c2压缩后循环至反应单元的惰性载气；10、表示补充的新鲜的原料单乙醇胺。
[0028]
在单乙醇胺分子内脱水制备乙烯亚胺的生产工艺中，单乙醇胺与惰性载气按一定比例进入反应器，单乙醇胺在催化剂作用下发生分子内脱水反应，生成乙烯亚胺、水、乙醛、乙胺、乙腈和哌嗪等产物。这些反应产物、未反应的原料单乙醇胺和惰性载气的混合物经余热利用、冷凝器冷却降温至10℃～50℃，表压为0～0.2mpa，随后从底部进入一级吸收塔t1，上升的气相在一级吸收塔t1的中上部与来自一级吸收塔t1塔底、经第一冷凝器e1后的循环液接触，循环液冷却后的温度通常为5℃～30℃。随后气相在一级吸收塔t1顶部再次与来自二级吸收塔t2塔底的吸收液进行喷淋吸收，该吸收液的温度通常为5℃～30℃。一级吸收塔t1塔底的物料，除少部分经冷凝后循环至一级吸收塔t1外，其余部分进入后续的精馏单元。
[0029]
一级吸收塔t1塔顶经一次吸收后的惰性载气从底部进入二级吸收塔t2，上升的气相在二级吸收塔t2的中上部与来自二级吸收塔t2塔底、经第二冷凝器e2冷凝后的循环液接触，循环液冷却后的温度通常为5℃～30℃。随后气相在二级吸收塔t2顶部再次与新鲜的原料单乙醇胺进行喷淋吸收，新鲜单乙醇胺的温度通常为5℃～30℃。二级吸收塔t2塔底的物料，除少部分经冷凝后循环至二级吸收塔t2外，其余部分进入一级吸收塔t1塔顶，从而实现了吸收塔的连续操作。
[0030]
乙烯亚胺生产中惰性载气的回收再利用装置包括第一吸收塔t1、第二吸收塔t2，其中，第一吸收塔t1依次连接第一循环泵p1和第一冷凝器e1，第一冷凝器e1与第一吸收塔t1中部连通；第二吸收塔t2依次连接第二循环泵p2和第二冷凝器e2；第二冷凝器e2与第二吸收塔t2中部连通，同时还与第一吸收塔t1塔顶相连通；第一吸收塔t1顶部与第二吸收塔t2底部相连通，第二吸收塔t2顶部依次连接有缓存罐c1和压缩机c2。
[0031]
实施例中的第一吸收塔t1、第二吸收塔t2均为填料塔，填料类型为φ16mm的316l鲍尔环，理论塔板数为30，循环液进料位置在20块理论塔板处，吸收塔操作压力为表压0.1mpa，惰性载气均为氮气，经冷却后的乙烯亚胺合成反应物料及氮气的混合物的质量流量为14.4kg/hr，质量组成为：氮气33.4％、单乙醇胺33.2％、乙烯亚胺20.8％、水8.8％、乙醛1.2％、其它副产物2.6％。
[0032]
按图1的流程示意图，先向二级吸收塔t2中以14.4kg/hr的速率打入30℃的单乙醇胺，开启第二循环泵p2、第二冷凝器e2，经e2冷却后进入塔t2的循环液流量为1.44kg/hr，温度30℃，进入一级吸收塔t1的吸收液的流量为14.4kg/hr，温度30℃。开启第一循环泵p1、第一冷凝器e1，经第一冷凝器e1冷却后进入一级吸收塔t1的循环液流量为1.44kg/hr，温度30
℃。待循环建立以后，向一级吸收塔t1底部以14.4kg/hr的速率通入50℃的乙烯亚胺合成反应物料及氮气的混合物，同时用第一循环泵p1从一级吸收塔t1底部向精馏单元采出物料，以使一级吸收塔t1液位稳定。经一级吸收后的气相物料进入二级吸收塔t2底部进行二次吸收，并从二级吸收塔t2顶部依次进入缓存罐c1和压缩机c2，经压缩机c2压缩至0.2mpa后返回反应单元，从而实现惰性载气的回收与再利用。
[0033]
缓存罐c1中气相物料的温度36℃，流量5.4kg/hr。气相物料组成：氮气89.1％、乙烯亚胺5.1％、单乙醇胺2.1％、水1.9％、其它物料1.8％。
[0034]
实施例2：
[0035]
同实施例1，将单乙醇胺的进料温度、一级吸收塔t1和二级吸收塔t2循环液的温度均控制在10℃，则缓存罐c1中气相物料的温度15℃，流量5.1kg/hr。气相物料组成：氮气94.3％、乙烯亚胺3.6％、单乙醇胺0.9％、水0.7％、其它物料0.5％。
[0036]
实施例3：
[0037]
同实施例1，将一级吸收塔t1和二级吸收塔t2循环液的流量增至14.4kg/hr，则缓存罐c1中气相物料的温度33℃，流量5.2kg/hr。气相物料组成：氮气92.5％、乙烯亚胺4.4％、单乙醇胺1.2％、水1.1％、其它物料0.8％。
[0038]
实施例4：
[0039]
同实施例3，将进入二级吸收塔t2上部的反应原料与作为吸收溶剂进入一级吸收塔t1顶部的物料的流量增至43.2kg/hr，则缓存罐c1中气相物料的温度31℃，流量5.0kg/hr。气相物料组成：氮气96.2％、乙烯亚胺1.9％、单乙醇胺0.7％、水0.5％、其它物料0.7％。
[0040]
实施例5：
[0041]
同实施例4，将单乙醇胺的进料温度、一级吸收塔t1和二级吸收塔t2循环液的温度均控制在10℃，则缓存罐c1中气相物料的温度11℃，流量4.9kg/hr。气相物料组成：氮气98.2％、乙烯亚胺0.9％、单乙醇胺0.3％、水0.2％、其它物料0.4％。

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