双降膜式蒸发精馏塔系统的制作方法

1.本实用新型属于化学技术领域，具体涉及一种双降膜式蒸发精馏塔系统。


背景技术：

2.己二腈是可用于形成膜、纤维、以及模塑制品的尼龙聚酞胺的工业生产中的一种重要化学中间体，可以通过将1，3-丁二烯二次氢氰化而得到。
3.目前市面上常见的一种用于制备己二腈的工艺，所述工艺在包含各种含磷配体的过渡金属络合物存在下，通过如下几个工艺路径得到。
[0004][0005]
上式所用的缩写，bd是1,3一丁二烯，hc≡n是氰化氢，2m3bn是2
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甲基-3-丁烯腈。通过bd氢氰化产生3pn的化学方法包括在nil4络合物存在下将2m3bn催化异构化成3pn(上述化学方程式2)。bd氢氰化和2m3bn异构化的副产物可以包括4-戊烯腈(4pn)、2-戊烯腈(2pn)、2-甲基-2-丁烯腈(2m2bn)、以及2-甲基戊二腈(mgn)。
[0006]
上述所述生产工艺涉及一种通过蒸馏从萃取物中回收催化剂的方法，将催化剂混合物回收，并在氢氰化或异构化阶段中重复使用。在去除萃取剂以回收催化剂时，特别是络合配体，从高沸点催化剂流中有效贫化萃取剂是可能的。具有相对低的沸点的萃取剂，在蒸馏塔的顶部25℃至50℃温度下用常规冷却水冷凝。在此工艺步骤中，使得对所欲蒸发的物料造成非常小的热损伤，与蒸馏设备相关的蒸发器，例如薄膜式蒸发器或短程蒸发器，通过所述物料在蒸发器表面上的短接触时间和蒸发器表面的非常低的温度所实现。薄膜式蒸发器或短程蒸发器的特点是真空度高，使液体表面的气体密度减少，分子的平均自由程有可能比蒸发表面和冷凝面之间的距离还要大，物料的蒸发温度降至很低，使其氧化和热分解
的影响也减至最小，对于分离极不稳定的热敏物料很有效。但是薄膜式蒸发器或短程分子蒸馏器投资大，操作费用高，能耗高，生产能力低，因而不适于大规模生产己二腈的工艺。目前有众多专利中公布通过蒸馏回收催化剂方法的经济性和催化剂稳定性有待提高。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种可通过蒸馏将镍催化剂体系分离回收的双降膜式蒸发高效精馏塔，以解决目前常规精馏塔精馏效果一般、能耗低、生产能力低的问题。
[0008]
本实用新型所采取的技术方案是：提供一种双降膜式蒸发精馏塔系统，包括精馏塔、第一降膜再沸器以及第二降膜再沸器，所述精馏塔包括从下到上依次连接的的塔釜、提馏段、精馏段以及塔顶，所述塔顶设置有一喷淋器，所述塔釜包括通过一隔板隔开的第一塔底与第二塔底，且所述第一塔底与所述第一降膜再沸器相连，所述第二塔底与所述第二降膜再沸器相连，所述第一降膜再沸器上设置有进料口，所述塔顶设置有塔顶出料口，所述第一塔底一侧设置有塔釜出料口，所述第二降膜再沸器一侧还通过一循环装置与第一塔底连接。
[0009]
本实用新型双降膜式蒸发精馏塔系统通过设置分离的第一塔底与第二塔底，并且在第一塔底处设置塔釜出料口，同时在塔顶设置塔顶出料口，气液分离离开，同时设置两个降膜再沸器，能够彻底的对处理物进行精馏，原料通过首先进入至第一降膜再沸器中进行处理，之后未被处理的再次进入至第二降膜再沸器中进行处理，在第一塔底与第二塔底处分别回收不同的物质，便于进行处理和回收利用。
[0010]
作为优选，所述冷凝器的出口与一回流比控制器(图中未标示)的进液口相连接，且所述回流比控制器包括两个出液口，所述回流比控制器的一个所述出液口与塔顶采出泵相连接，所述回流比控制器的另一个所述出液口与回流泵相连接。
[0011]
作为优选，所述循环装置包括一塔釜循环泵，且所述塔釜循环泵一侧与第二降膜再沸器顶部连接，所述塔釜循环泵另一侧与第二塔底相连接。循环泵的设计，能够便于第二降膜再沸器对从集液器流下来的较重组分进行循环的处理，使得最终精馏的效果较好。
[0012]
作为优选，所述塔釜与所述提馏段之间设置有一集液器，且所述集液器的开口对准所述第二塔底。通过集液器的设置，能够使得在精馏塔上部流下来的较重组分流入至第二塔底部分，通过循环泵以及装置本体进行再沸以精馏。
[0013]
作为优选，所述第一降膜再沸器的换热面积大于所述第二降膜再沸器。第一降膜再沸器能够起到将大部分原料进行加热，而第二降膜再沸器实质上起到一个再沸器的作用，第一降膜再沸器的换热面积设置的较大也能够降低第二降膜再沸器的温度要求，不仅扩大了整个精馏塔系统的应用范围，还进一步的起到了节能和降低设备总体造价与成本的作用。
[0014]
作为优选，所述进料口一侧设置有一预热器与一进料分配器(图中未标示)，且所述预热器与所述进料分配器相连接，所述进料分配器与所述进料口相连接。进料分配器与预热器的设定，能够便于对原料进行预处理，而进料分配器直接与进料口连接，也便于一体化的进行产品的精馏，提高了生产的效率。
[0015]
本实用新型所要解决的另一个技术问题是：提供上述双降膜式蒸发精馏塔系统的
精馏方法，以解决目前常规手段的精馏方法效率低，含镍催化剂损失大的问题。
[0016]
本实用新型所采取的技术方案是：提供一种采用上述双降膜式蒸发精馏塔系统的精馏方法，所述精馏方法用于将镍催化剂体系分离回收，包括以下步骤：
[0017]
s1:将含镍催化剂的原料经过预热后，而后通过将原料注入进料口中进行精馏反应；所述含镍催化剂的原料包括单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂以及3-戊烯腈、4-戊烯腈、2-甲基-3-丁烯腈、环己烷、单腈中的一种或多种；
[0018]
s2：原料经过在双降膜式蒸发精馏塔系统中精馏反应后，在塔釜出料口以及塔顶出料口分别回收得到的精馏产物，玩成精馏。
[0019]
作为优选的方案，所述步骤s2中，所述的精馏反应，具体包括以下步骤：
[0020]
(a)原料进入至第一降膜再沸器中，部分加热汽化上升，另一部分则进入第一塔底通过塔釜采出泵采出；
[0021]
(b)进入第一降膜再沸器中的轻组分经过加热，汽化后上升，然后依次进入精馏塔(1)的提馏段以及精馏段，在此过程中汽化的组分与从精馏塔内上部流下来的液体实现气液传质，从塔顶出料口进入到冷凝器中液化形成冷凝液，冷凝液在回流比控制器的作用下，一部分回流至精馏塔中，另一部分通过塔顶采出泵采出；
[0022]
(c)较重组分回流进入第二塔底，通过出料比例分配的调节，一部分在分回流泵的作用下回流到精馏塔第二降膜再沸器，进入精馏塔内实现气液传质，另一部分通过第二塔底一侧的塔釜采出泵采出，完成精馏。
[0023]
与当前现有技术相比，本实用新型的主要优点主要体现在：
[0024]
(1)本实用新型的装置和方法中，精馏塔的塔底分第一塔底和第二塔底两部分，利用集液器给回流液体提供向下的通道至第二塔底循环再沸。避免高温下由单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂循环再沸，使其氧化和热分解的影响问题。
[0025]
(2)通过本实用新型装置中的再沸器(第二降膜再沸器)能满足蒸发溶剂所需的蒸气压。实现精馏塔塔顶部压力可在50mba-150mba，蒸馏塔的顶部温度在25℃至50℃，常规冷却水温度下可冷凝萃取剂。第二塔底回收3pn 和2m3bn，第一塔底回收由单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂。
[0026]
(3)汽液相组分在本实用新型装置中降膜式蒸发器b的加热区域停留时间短，从而可以减少物料的变质反应的发生。
[0027]
(4)本实用新型的装置和方法，使用降膜式蒸发器，可以使再沸器的温度大幅度降低，不仅扩大了高真空精馏的应用范围，还起到节能与降低设备造价的作用。
[0028]
(5)本实用新型的装置装具有生产能力调节幅度大且操作灵活方便的特点，因而适于制备己二腈工艺大规模的生产和应用。
附图说明
[0029]
图1为本实用新型的正面结构示意图；
[0030]
图中标号说明：
[0031]
其中1、精馏塔；2、第一降膜再沸器；3、第二降膜再沸器；4、冷凝器；5、进料口；6、第一塔底；7、塔顶采出泵；8、集液器；9、塔釜循环泵；10、第二塔底；11、塔釜采出泵；12、塔顶出料口；13、塔釜出料口； 14、回流泵；15、回流罐；16、喷淋器。
具体实施方式
[0032]
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
实施例1：本实施例提供本实用新型的结构：
[0034]
如图1所示，图1为本实用新型的正面结构示意图，本实用新型的主体包括精馏塔1、第一降膜再沸器2以及第二降膜再沸器3，精馏塔1包括从下到上依次连接的的塔釜、提馏段、精馏段以及塔顶，所述塔顶设置有一喷淋器16，所述塔釜包括通过一隔板隔开的第一塔底6与第二塔底10，且所述第一塔底6与所述第一降膜再沸器2相连，所述第二塔底10与所述第二降膜再沸器3相连，具体地，塔釜上第一塔底6与第二塔底10的上表面均开设有出口，且出口分别与第一降膜再沸器2和第二降膜再沸器3相连接；
[0035]
第二降膜再沸器3的一侧还设置有一塔釜循环泵9，且该塔釜循环泵9 的进、出口分别与第二降膜再沸器3以及第二塔底10相连接，从而形成一个循环的回路；
[0036]
第一降膜再沸器2的顶部设置有进料口5，且该进料口5的一侧设置有一预热器与一进料分配器，且所述预热器与所述进料分配器相连接，所述进料分配器与所述进料口5相连接，使得进料时能够预热及分配原料；
[0037]
第一塔底6上设置有塔釜出料口13，塔釜出料口13一侧设置有一塔釜采出泵11；
[0038]
塔顶设置有塔顶出料口12，塔顶出料口12还与一冷凝器4的进口相连接，所述冷凝器4的出口与一回流罐15相连接，所述回流罐15与一塔顶采出泵7相连接；
[0039]
所述精馏塔1位于提馏段下部的位置还设置有一集液器8，且所述集液器8的开口对准第二塔底10。
[0040]
实施例2：本实施例提供本实用新型装置的精馏方法：
[0041]
包括以下步骤：
[0042]
提供一种采用上述双降膜式蒸发精馏塔1系统的精馏方法，所述精馏方法用于将镍催化剂体系分离回收，包括以下步骤：
[0043]
s1:将含镍催化剂的原料经过预热后，而后通过将原料注入进料口5(5) 中进行精馏反应；所述含镍催化剂的原料包括单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂以及3-戊烯腈、4-戊烯腈、2-甲基-3-丁烯腈、环己烷、单腈中的一种或多种；
[0044]
s2：原料经过在双降膜式蒸发精馏塔1系统中精馏反应后，在塔釜出料口13以及塔顶出料口12分别回收得到的精馏产物，玩成精馏。
[0045]
所述步骤s2中，所述的精馏反应，具体包括以下步骤：
[0046]
(a)原料进入至第一降膜再沸器2中，部分加热汽化上升，另一部分则进入第一塔底6通过塔釜采出泵11采出；
[0047]
(b)进入第一降膜再沸器2中的轻组分经过加热，汽化后上升，然后依次进入精馏塔1(1)的提馏段以及精馏段，在此过程中汽化的组分与从精馏塔1内上部流下来的液体实现气液传质，从塔顶出料口12进入到冷凝器4中液化形成冷凝液，冷凝液在回流比控制器的作用下，一部分回流至精馏塔1中，另一部分通过塔顶采出泵7采出；
[0048]
(c)较重组分回流进入第二塔底10，通过出料比例分配的调节，一部分在分回流泵
14的作用下回流到精馏塔1第二降膜再沸器3，进入精馏塔 1内实现气液传质，另一部分通过第二塔底10一侧的塔釜采出泵11采出，完成精馏。
[0049]
以下提供包括了具体数据的具体实施案例：
[0050]
本实施例所采用的原料源自于通过与hcn反应将这些单腈转化成二腈的阶段中，通过使用萃取溶剂进行液/液萃取，萃取二腈的介质中的镍催化剂(有机金属配合物和有机磷配体)，萃取溶剂是环已烷。然后进行蒸馏，目的是分离萃取溶剂，并且将如此回收的有机镍催化剂(有机金属配合物和配体)再循环。萃取相溶剂含有83％环已烷和4％的单腈(3pn和4pn)，以外，还含有催化剂组分镍和配体混合物(百分数以重量计，比例为摩尔比，ni＝1.0％配体a/ni＝12)。
[0051]
本实施例的双降膜式蒸发精馏塔1系统的精馏方法，具体步骤如下：
[0052]
s1：将需要进行处理的萃取相溶剂混合物通过进料计量泵2.5l的流速将其送至预热器中，随后预热后的原料经由进料分配器均匀分布地进入到第一降膜再沸器2(本实施例中第一降膜再沸器2的换热面积为2m2)，而后进入精馏塔1提馏段中，且设置提馏段的进口温度为82℃。
[0053]
s2：受第一降膜再沸器2处理后的进入提馏段中，汽化的环已烷、部分单腈气体上升，另一部分单腈和含有催化剂组分镍和配体混合物则下降并到第一塔底6中，最终通过塔釜采出泵11的驱动回收催化剂，通过塔釜出料口13离开塔釜。
[0054]
最后将塔釜出料口13提取的原料进行取样检测分析，含有27％的配体混合物、1％的ni和总共62％3pn和4pn，环已烷含量小于200ppm，其余为二腈。
[0055]
精馏塔1中的液相组分最终经由集液器8回收环已烷和单腈至第二塔底10部分，再次在塔釜循环泵9的作用下，被回流到第二降膜再沸器3(本实施例中换热面积为1m2)，加热汽化后上升，并通过真空泵提供的高真空依次进入精馏塔1提馏段、精馏段，与上方流下来的回流液体实现气液传质。
[0056]
精馏塔1中的气相组分最终在110毫巴的绝对压力、37℃的顶部温度从塔顶出料口12进入到冷凝器4中，被泠凝器转为轻组分并在冷凝水冷却作用下液化，通过设定回流比控制器的回流比为2，轻组分液体部分收集到回流罐15中，并通过塔顶采出泵7采出，最后进行取样检测分析，分别收集质量百分纯度在98％以上环已烷的液体产品。
[0057]
在本实施例中，精馏塔1的高度为3000mm，内径为300mm，第二降膜再沸器3的器壁温度小于140℃。以此精馏塔1连续运行72h，通过色谱分析确定配合镍的损失为0。
[0058]
由此可以得出，以上述精馏设备以及精馏条件，尤其是控制降膜式蒸发器的器壁最大温度，可以限制甚至是消除在分离或蒸馏阶段的过程中，因为较高的温度使催化剂分解，导致金属元素沉淀。
[0059]
本实用新型克服了现有技术的缺点，提供了一种用于可通过蒸馏将镍催化剂体系分离回收的双降膜式蒸发高效精馏塔1。本装置不受精馏塔1高度的限制，从萃取物中稳定回收催化剂，而不产生任何热损失。采用本方法可以大幅度降低能耗。塔釜双降膜式蒸发压力可降低50mba-150mba一些热敏性物质因在塔内高温区停留时间过长而产生变质的可能性，同时能满足蒸发溶剂所需的蒸气压。通过本实用新型的实施，真空精馏塔1塔顶压力可低至，蒸馏塔的顶部，在25℃至50℃的常规冷却水温度下冷凝萃取剂。真空精馏塔1塔底a部回收3pn和2m3bn，塔底b部回收由单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂。
[0060]
以上就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本实用新型独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。