一种用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，包括有依次连接的酸性吸收塔、提浓塔、渗透汽化分离机组、精馏塔；其中，提浓塔的出口与渗透汽化分离机组的入口连接，渗透汽化分离机组的渗透侧与精馏塔的入口连接。本实用新型回收过程中，回收率高，工艺过程简单，安全系数高，能量利用率高，料液循环量小，运行能耗低，无第三组分加入。
【专利说明】一种用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，尤其涉及一种渗透汽化 法精制醋酸氨化法合成乙腈的装置，属渗透汽化膜应用领域。
【背景技术】
[0002] 乙腈最主要的用途是作溶剂，如作为抽提丁二烯，异戊二烯的萃取剂、合成纤维的 纺丝溶剂和某些油、酚和有色物质的溶剂；在油脂工业中用作从动植物油中抽提脂肪的溶 齐U;在医药上用于留族类药物的再结晶的反应介质等。乙腈也是医药（维生素 B1)、香料的 中间体，是制取2-甲基吡啶、三嗪、乙胺类、二丙腈、咪唑、亚丙基双乙腈等的原料。
[0003] 醋酸氨化法合成精制乙腈传统工艺中，先将醋酸与氨气汽化后投入反应釜中，在 以三氧化二铝为载体的催化剂作用下发生氨化反应得到乙腈。反应结束后的粗产品体中包 含乙腈、水及少量氨气，经两级吸收塔吸收去除氨气后依次进入提浓塔、负压塔和正压塔得 到成品乙腈。
[0004] 由于乙腈会与水会形成恒沸物（常压下乙腈-水恒沸物含水量约16wt. % )，采 用常规精馏方法无法将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艺中乙腈精制的方法多采用一个提浓塔、一个负 压塔和一个正压塔，部分工艺如中国专利，申请号CN200910051838. 2公开的《乙酸与氨二 步法制取高纯度乙腈的方法中》与CN200910047399. 8公开的《乙酸一步氨化法合成乙腈的 方法》中叙述了在双塔变压精馏工段后再加一个成品乙腈塔。这类工艺蒸汽消耗量大，设备 占地面积大，工艺流程长，料液循环量大，操作复杂，乙腈收率低。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提出一种用于醋酸氨化合成乙腈工艺中乙腈精制的装置。 利用该装置的方法具有工艺过程简单，设备占地面积少，安全系数高，能耗低，乙腈收率高， 清洁无污染的特点。
[0006] 技术方案：
[0007] 用于醋酸氨化合成乙腈的精制方法，包括如下步骤：
[0008] 第1步、将醋酸氨化反应工段获得的粗乙腈采用酸性吸收剂进行吸收，得到乙腈 母液；
[0009] 第2步、将乙腈母液进行加热提浓，得到的浓乙腈送入渗透汽化分离机组进行脱 水，料液侧得到脱水乙腈；
[0010] 第3步、将脱水乙腈进行精馏精制，得到成品乙腈。
[0011] 优选地，所述的第1步中的吸收过程是采用酸性吸收剂经过两级吸收；吸收之后 的乙腈母液中的含水量是在40?70wt. %。
[0012] 优选地，所述的第2步中的加热提浓后，乙腈水溶液中乙腈含量提浓至70? 84wt. %，最优是 80wt. %。
[0013] 作为改进，在第2步中，对乙腈水溶液做渗透汽化分离前，先将乙腈水溶液用蒸发 器加热汽化之后，再将蒸发器蒸出的乙腈水溶液蒸汽送入渗透汽化分离机组分离。作为优 选，乙腈水溶液蒸汽的温度是60?160°C。作为改进，所述的第2步得到脱水乙腈蒸汽不经 冷凝，以汽相形式送入第4步的精馏塔，脱水乙腈的温度是50?150°C。
[0014] 优选地，所述的第2步中脱水乙腈的含水量控制在0. 03?5wt. %。
[0015] 作为优选，在第2步中，渗透汽化膜的料液侧的表压为0?0. 4MPa ;渗透侧与真空 系统相连，渗透侧绝压为100?4000Pa。
[0016] 所述的渗透汽化分离机组采用的膜为优先透水膜，可以为分子筛膜、无定形二氧 化硅膜、PVA膜，最优是分子筛膜。渗透汽化分离机组是由1?100个渗透汽化膜分离器串 联、并联或混联连接，以达到不同的处理要求和生产能力。
[0017] 作为改进，第2步中得到的渗透液冷凝后返回提浓塔，塔顶产物再返回至第2步中 的渗透汽化膜分离机组。
[0018] 作为改进，在第1步中，在将粗乙腈经过酸性吸收剂进行吸收之前，将其通过装填 有生石灰的吸收柱。
[0019] 用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，包括有依次连接的酸性吸收塔、提浓塔、渗透 汽化分离机组、精馏塔；其中，提浓塔的出口与渗透汽化分离机组的入口连接，渗透汽化分 离机组的渗透侧与精馏塔的入口连接。
[0020] 进一步，酸性吸收塔为两级。
[0021] 进一步，提浓塔的出口通过蒸发器与渗透汽化分离机组的入口连接。
[0022] 进一步，渗透汽化分离机组采用的膜为优先透水膜；所述的优先透水膜是分子筛 膜、无定形二氧化硅膜、PVA膜。
[0023] 进一步，渗透汽化分离机组的渗透侧连接有渗透液冷凝器和真空泵。
[0024] 进一步，在酸性吸收塔前还连接有碱性吸收塔；所述的碱性吸收塔内装填的是生 石灰。
[0025] 有益效果
[0026] 与双塔变压精馏法提纯醋酸氨化合成乙腈相比，本实用新型的方法具有如下特 占·
[0027] 1.本实用新型采用渗透汽化膜分离机组脱水，不受共沸限制，工艺过程简单，安全 系数高，；
[0028] 2.本实用新型渗透汽化膜分离机组自动化程度高，操作简便，设备占地面积少；
[0029] 3.本方法采用先提浓再渗透汽化的方式，不引入第三组分，保证了产品纯度；
[0030] 4.本实用新型将渗透液返至提浓塔回收处理，减少了乙腈的排放量，提高了乙腈 的回收率；
[0031] 5.本实用新型将渗透汽化产品不经冷凝，以蒸汽形式进入精馏塔，提高了系统内 能量利用率，进一步降低了精馏塔的加热负荷；
[0032] 6.本实用新型采用渗透汽化与精馏塔分步精制，通过改变精馏塔操作参数实现获 得不同纯度乙腈产品的需求，操作灵活；
[0033] 7.本实用新型提供的乙腈精制方法，原料液循环量小，降低塔设备数量与尺寸，运 行能耗降低30?60%。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 图1是醋酸氨化法合成乙腈的乙腈精制工艺流程图；
[0035] 图2是实施例4和实施例5中精制过程中的膜通量变化曲线图。
[0036] 其中1是氨化反应器，2和3是酸性吸收塔，4是提浓塔，5是中间罐，6是蒸发器，7 是渗透汽化分离机组，8是精馏塔，9是渗透液冷凝器，10是真空泵。
【具体实施方式】
[0037] 下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。但本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未 注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进 行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0038] 本文使用的近似语在整个说明书和权利要求书中可用于修饰任何数量表述，其可 在不导致其相关的基本功能发生变化的条件下准许进行改变。因此，由诸如"约"的术语修 饰的值并不局限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语可与用于测量该值的仪器 的精度相对应。除非上下文或语句中另有指出，否则范围界限可以进行组合和/或互换，并 且这种范围被确定为且包括本文中所包括的所有子范围。除了在操作实施例中或其他地方 中指明之外，说明书和权利要求书中所使用的所有表示成分的量、反应条件等等的数字或 表达在所有情况下都应被理解为受到词语"约"的修饰。
[0039] 本实用新型的目的是针对醋酸氨化合成乙腈工艺中的乙腈精制过程，在醋酸氨化 反应后，反应产生的粗产品（含有乙腈、氨气、乙酸、水和其它副产物）通过酸性吸收剂进行 吸收处理，可以去除掉产物中的氨气，可以提高渗透汽化分离器的运行稳定性、成品质量； 酸性吸收剂一般可以采用盐性溶液，例如盐酸、硫酸等，在用酸性吸附剂进行吸收处理时， 最好是通过二级吸收，可以进一步地消除粗产品中的碱性杂质。在经过酸性吸收剂处理之 后的乙腈母液再通过提浓塔进行提浓，提浓可以将乙腈与水进行初步的分离，而且将酸性 吸收剂留于水相中，将提浓后的乙腈通过渗透汽化膜进行脱水，在料液侧溶液中的水以及 少量乙腈以蒸汽形式透过渗透汽化膜得到渗透液，渗透液冷凝后返回提浓塔，塔顶产物再 进入渗透汽化分离机组，料液侧得到脱水乙腈，再将其送入精馏塔中进行精制，脱除杂质后 得到精制乙腈。
[0040] 在吸收工段中，对粗产品进行两步吸收的最主要的目的是将粗产品中的不凝气体 放空，同时将反应中过量的氨气被中和成为铵盐，与乙腈与水留在乙腈母液中。这样一方面 可将体系中的不凝气体与乙腈分开，还可以将反应中投入的过量氨气转换为铵盐溶液，便 于后续工艺的脱除。一般来说，乙腈母液中的含水量是在40?70wt. %左右，更适合于该 工艺的是在50wt. %左右。另外，如果氨气没有全部被转换为铵盐的话，会导致未转化的氨 气一直存在于乙腈水溶液中，除了会影响渗透汽化膜的寿命外，也会影响最终乙腈产品的 纯度。在提浓工段中，对吸收工段得到的乙腈母液进行初步提浓，最主要的目的是将乙腈母 液中的铵盐同部分水从塔釜中排出，这样可以避免铵盐进入至渗透汽化分离器的料液侧， 影响渗透汽化膜的寿命与最终乙腈产品的纯度，还可以脱除一部分水，减小所需渗透汽化 膜的面积，使其处理量与产品含水量提高。在该工段中，如果提浓塔塔顶采出含水量过高的 话，会导致塔釜中的铵盐溶解于水随着精馏的过程进入塔顶蒸汽中，最终影响乙腈成品的 纯度，反之如果塔顶采出含水量过低的话，会导致提浓塔操作能耗增加。最好是将乙腈母液 提浓至乙腈含量70?84wt. %，在最优的实施例中为80wt. %。
[0041] 根据本实用新型的另一个改进的实施方式，对于从提浓塔精馏产生的乙腈水溶 液，最好是将其用蒸发器进行加热之后，以蒸汽形式进入至渗透汽化分离器，这主要是可以 提高渗透汽化膜的分离效率，蒸汽的温度优选是60?160°C。为更好地利用余热，降低精制 的操作能耗，从渗透汽化分离机组料液侧得到粗品乙腈蒸汽，最好是不经过冷凝，以汽相形 式进入乙腈精馏塔，粗品乙腈蒸汽的温度优选是50?150°C。
[0042] 根据本实用新型的一个优选的实施方式，采用的渗透汽化膜是分子筛膜，相对于 其它类似的膜材料，例如：无定形二氧化硅膜、PVA膜、分子筛膜分离后得到粗品乙腈的一 次收率高而且分离过程中的膜通量较大。
[0043] 根据本实用新型的一个改进的实施方式，渗透汽化分离机组分离出的渗透液冷凝 后返回提浓塔，馏出含一定水量的乙腈，再返回至渗透汽化分离机组，这主要是可以充分回 收渗透液中的少量乙腈，提高乙腈产品的总收率，同时降低废水中乙腈的含量。
[0044] 基于以上的方法，可以采用的一种精制装置如图1所示，氨化反应器1的出料口依 次与两级的酸性吸收塔2、3连接，吸收塔内为硫酸溶液，吸收塔的再与提浓塔4的进口连 接，提浓塔4的塔顶出口依次通过中间罐5和蒸发器6与渗透汽化分离机组7的进口连接， 渗透汽化分离机组7的料液侧的另一段与精馏塔8的进口连接，渗透侧上连接有渗透液冷 凝器9和真空泵10,再与提浓塔4的入口连接。
[0045] 实施例1
[0046] 醋酸氨化合成乙腈的精制方法，采用的装置如图1所示，操作过程包括下列步骤： 将来自醋酸氨化反应器得到的粗产品，依次进入两级的酸性吸收塔进行吸收，吸收塔内都 为稀硫酸溶液，乙腈母液在吸收塔塔底收集，不凝气体从吸收塔塔顶放空，塔内剩余物料为 乙腈母液（含水量50wt. %左右），再送入提浓塔提浓，提浓后乙腈含量提高至80wt. %左 右，得到的乙腈水溶液输送至中间罐，铵盐与部分水从塔底排出。将中间罐中的乙腈水溶液 控制流量分别为1000、600、400kg/h输送到蒸发器中加热，乙腈水溶液被加热到110°C以蒸 汽形式进入到由15个分子筛膜、二氧化硅膜、PVA膜组件（每级膜组件面积为10m 2)串联构 成的渗透汽化分离机组进行脱水分离。料液侧压力为0. 2MPa (表压），渗透侧压力控制在 lOOOPa。膜料液侧料液水含量通过渗透汽化膜分离机会明显地降低，得到粗品乙腈，其不经 冷凝直接以汽相形式进入精馏塔，渗透侧在真空泵的抽吸下，得到的渗透液经渗透液冷凝 器冷凝后，返回至提浓塔处理回收其中少量的乙腈。粗品乙腈蒸汽进入精馏塔后精馏得到 含水量彡0. lwt. %的成品乙腈。
[0047] 在采用不同的膜材料时，所得的提纯乙腈、渗透液、通量等数据如表1所示。水通 量按照运行1〇〇小时内的平均通量进行折算。
[0048] 表 1
[0049]
【权利要求】
1. 用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：包括有依次连接的酸性吸收塔 (2、3 )、提浓塔（4 )、渗透汽化分离机组（7 )、精馏塔（8 );其中，提浓塔（4 )的出口与渗透汽化 分离机组（7)的入口连接，渗透汽化分离机组（7)的渗透侧与精馏塔（8)的入口连接。
2. 根据权利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：酸性吸收 塔（2、3)为两级。
3. 根据权利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：提浓塔（4) 的出口通过蒸发器（6)与渗透汽化分离机组（7)的入口连接。
4. 根据权利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：渗透汽化 分离机组（7 )的渗透侧连接有渗透液冷凝器（9 )和真空泵（10 )。
5. 根据权利要求1所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：渗透汽化 分离机组（7 )采用的膜为优先透水膜。
6. 根据权利要求5所述的用于醋酸氨化合成乙腈的精制装置，其特征在于：所述的优 先透水膜是分子筛膜、无定形二氧化硅膜或者PVA膜。
【文档编号】C07C253/34GK204058307SQ201420464514
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】顾学红, 郭海超, 余从立, 庆祖森 申请人:江苏九天高科技股份有限公司