本文摘要：摘要:開(kāi)發(fā)了一種新的乙腈精制再生技術(shù)，適用于乙腈法丁二烯抽提裝置，新工藝在原有水洗回收流程基礎(chǔ)上加入變壓精餾，可將再生乙腈純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))由80%提高到95%，同時(shí)脫除乙腈中重組分和氨等雜質(zhì)。采用ASPEN流程模擬，確定乙腈變壓精餾各塔的工藝參數(shù)和設(shè)備
摘要:開(kāi)發(fā)了一種新的乙腈精制再生技術(shù)，適用于乙腈法丁二烯抽提裝置，新工藝在原有水洗回收流程基礎(chǔ)上加入變壓精餾，可將再生乙腈純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))由80%提高到95%，同時(shí)脫除乙腈中重組分和氨等雜質(zhì)。采用ASPEN流程模擬，確定乙腈變壓精餾各塔的工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。該技術(shù)連續(xù)精制再生能力為30kt/a，裝置綜合能耗(標(biāo)油)59.36kg/t產(chǎn)品乙腈，每噸產(chǎn)品乙腈再生操作費(fèi)用150元，裝置批量再生費(fèi)用7.5萬(wàn)元，再生周期6d。
關(guān)鍵詞:乙腈變壓精餾再生模擬
乙腈在丁二烯抽提裝置萃取精餾單元作為萃取劑循環(huán)使用，在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中易受丁二烯聚合和原料混合碳四中碳五重組分影響，造成乙腈溶劑中丁二烯二聚物、碳五重組分等雜質(zhì)積累，與此同時(shí)，高溫下乙腈會(huì)水解生成氨，氨在系統(tǒng)內(nèi)長(zhǎng)期積累導(dǎo)致溶劑pH值升高。溶劑的萃取性能變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)萃取系統(tǒng)聚合速度加快和系統(tǒng)發(fā)泡，出現(xiàn)聚合物堵塞塔盤、發(fā)泡引發(fā)萃取系統(tǒng)液泛等情況，裝置無(wú)法維持正常生產(chǎn)[1]。因此，溶劑在循環(huán)過(guò)程中必須將乙腈連續(xù)再生以維持溶劑品質(zhì)，保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行。
1現(xiàn)有乙腈再生工藝介紹
現(xiàn)有溶劑回收再生是通過(guò)脫除溶劑中的二聚物、碳五等雜質(zhì)，并將裝置各水洗塔洗滌水、地下罐排放液中所含的乙腈進(jìn)行回收、精制，獲得乙腈濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))80%左右的再生溶劑。現(xiàn)有流程存在的問(wèn)題:1)溶劑再生量受限制，溶劑雜質(zhì)多時(shí)無(wú)法及時(shí)脫除。2)水解產(chǎn)物氨無(wú)脫除手段，在系統(tǒng)內(nèi)積聚影響生產(chǎn)。3)常規(guī)再生周期長(zhǎng)，批量再生費(fèi)用高、環(huán)保壓力大。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種低成本、高質(zhì)量、更環(huán)保的乙腈連續(xù)精制再生技術(shù)，解決目前乙腈再生過(guò)程中存在的問(wèn)題。
2高純度乙腈精制原理及工藝
2.1乙腈變壓精餾原理
乙腈和水能夠形成二元共沸體系，普通精餾無(wú)法得到高純度乙腈。乙腈和水在常壓下的共沸溫度是76.5℃，共沸組成乙腈濃度84%。打破乙腈-水共沸體系需采用變壓精餾的特殊精餾方法。變壓精餾主要是利用壓強(qiáng)的變化來(lái)影響共沸物系共沸點(diǎn)的改變，從而進(jìn)行有效分離。在某一適當(dāng)壓力范圍內(nèi)，共沸組成變化高于5%的物系，即可考慮采用變壓精餾的方法來(lái)分離[2]。
當(dāng)壓力為22.66kPa時(shí)，可得到乙腈和水的共沸物，乙腈含量為91.7%，當(dāng)壓力升高到300.88kPa時(shí)，乙腈含量可達(dá)77.4%，其不同壓力下共沸組成變化為14.3%，大于5%，因此，可通過(guò)變壓精餾的方法對(duì)乙腈和水進(jìn)行有效的分離。當(dāng)減壓塔和加壓塔串聯(lián)操作時(shí)，減壓塔塔頂可得到濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在90%以上的粗乙腈，并以此作為加壓塔進(jìn)料，則在加壓塔塔釜可得到近100%的高純度乙腈，實(shí)現(xiàn)變壓精餾脫水的目的。
2.2丁二烯裝置溶劑中雜質(zhì)的種類和脫除方法
除脫水外，乙腈精制再生過(guò)程中還需脫除以下雜質(zhì):少量烴、二聚物、氨、C5重組分和微量高沸物(主要是腈類化合物和萃取系統(tǒng)添加的阻聚劑，均為水溶性)。雜質(zhì)脫除的方法如下:二聚物和C5重組分可利用水洗脫除，少量烴和氨可在減壓塔塔頂抽出，送入脫氨塔回收夾帶的乙腈并脫除少量的烴類和氨，微量高沸物可在減壓塔塔釜脫除。
2.3乙腈精制再生新工藝
結(jié)合以上討論，可將溶劑脫水和脫雜質(zhì)結(jié)合起來(lái)，組合成新的乙腈精制再生工藝流程。流程說(shuō)明:乙腈溶劑進(jìn)炔烴水洗塔脫除二聚物和C5重組分，水洗塔塔釜含乙腈的洗滌水進(jìn)溶劑回收塔精制，回收塔塔頂?shù)玫?0%的乙腈進(jìn)減壓塔精餾，減壓塔塔頂?shù)玫?0%的乙腈進(jìn)加壓塔精餾，減壓塔塔頂少量烴和氨進(jìn)脫氨塔，減壓塔塔釜含微量乙腈的水返回溶劑回收塔，加壓塔塔頂乙腈返減壓塔循環(huán)，加壓塔塔釜得到高純度的產(chǎn)品乙腈，脫氨塔塔頂為含氨廢氣，脫氨塔塔釜乙腈返回加壓塔。該流程的特點(diǎn)是:與現(xiàn)有再生流程結(jié)合緊密，減壓塔塔釜含乙腈的水進(jìn)溶劑回收塔處理，保證最大程度回收乙腈和廢水指標(biāo)合格(廢水中乙腈含量不大于100mg/kg)。
3再生乙腈產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)
再生后的乙腈純度直接決定了分離成本，將再生后乙腈純度99.9%和95%作為質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，主要考察乙腈產(chǎn)品純度對(duì)減壓塔和加壓塔的再沸器熱負(fù)荷影響，隨著乙腈產(chǎn)品純度的升高，兩塔的再沸器能耗也隨之增，這是由于循環(huán)物流量隨產(chǎn)品純度升高而加大。為降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本，確定采用乙腈純度95%作為再生后的產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)值。
4流程模擬
4.1原料組成及工藝流程
利用ASPEN軟件建立乙腈精制再生流程模型，主要模擬乙腈變壓精餾部分的工藝流程，通過(guò)模擬確認(rèn)主要工藝參數(shù)并初步確定設(shè)備尺寸。因乙腈和水是強(qiáng)極性溶液體系，故物性方法選用液相活度系數(shù)法NRTL。原料情況:溶劑回收塔塔頂餾出物作為減壓塔進(jìn)料，主要為乙腈與水的共沸物，此外還含有少量的烴類及乙腈分解產(chǎn)生的氨，流量為4500kg/h。:乙腈進(jìn)料中含有0.4%的氨，在精制過(guò)程中需要把氨脫除，因此在流程中需設(shè)脫氨塔，脫除乙腈溶劑中的碳四烴以及氨。減壓塔的塔釜脫除乙腈中含的水及少量的高沸物，加壓塔塔釜得到乙腈產(chǎn)品。
4.2主要設(shè)備工藝參數(shù)
減壓塔塔釜溫度較低，可使用低溫?zé)嵩醇訜嵋怨?jié)能，脫氨塔的操作壓力較高，可方便氨氣向高壓火炬的排放，避免了氨氣進(jìn)入低壓火炬系統(tǒng)燃燒帶來(lái)的臭氣問(wèn)題，加壓塔塔釜溫較高，可用于進(jìn)料預(yù)熱。:由于3臺(tái)塔器尺寸均較小，后期制造費(fèi)用較低，建議材質(zhì)選用碳鋼，以降低成本。
4.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
4.3.1主要物料平衡計(jì)算結(jié)果
根據(jù)物料平衡計(jì)算結(jié)果，原理中的烴和氨均從廢氣中排出，廢水中帶0.05%的乙腈通過(guò)返回溶劑回收塔能夠達(dá)標(biāo)排放，水洗回收系統(tǒng)不能脫除的少量高沸物均從廢水中排出。對(duì)比精制前后指標(biāo)，乙腈濃度從79.4%提升至95%，水含量由19.8%降至5%，碳四烴類、高沸物和氨的含量均降至痕跡量，完全達(dá)到再生乙腈指標(biāo)要求。
5結(jié)語(yǔ)
1)通過(guò)優(yōu)化乙腈精制再生流程，將變壓精餾技術(shù)與現(xiàn)有水洗溶劑回收系統(tǒng)結(jié)合，組合成新的乙腈精制再生技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)⒃偕译娴臐舛扔?0%提至95%，同時(shí)脫除乙腈中的重組分和氨等雜質(zhì)。
2)通過(guò)流程模擬，得到乙腈變壓精餾部分各塔的主要工藝參數(shù)并確定設(shè)備尺寸。
3)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，裝置綜合能耗(標(biāo)油)為59.36kg/t產(chǎn)品乙腈，估算噸產(chǎn)品乙腈費(fèi)用約150元，按此計(jì)算裝置批量再生費(fèi)用僅為7.5萬(wàn)元，再生周期僅為6d。新開(kāi)發(fā)的乙腈精制再生技術(shù)解決了過(guò)去常規(guī)再生方式質(zhì)量低、周期長(zhǎng)、批量再生費(fèi)用高環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題，是一種低操作費(fèi)用、高產(chǎn)品質(zhì)量、高效環(huán)保的乙腈精制再生技術(shù)，能夠有效解決各丁二烯裝置溶劑品質(zhì)惡化問(wèn)題，達(dá)到改善溶劑品質(zhì)、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期的目的。
參考文獻(xiàn):
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化工論文投稿刊物：山東化工期刊雜志征稿化工論文，該刊是山東省省級(jí)期刊，報(bào)道內(nèi)容主要是省內(nèi)外化工科技、經(jīng)濟(jì)、管理等內(nèi)容。曾獲得石油和化工行業(yè)優(yōu)秀期刊一等獎(jiǎng)(全國(guó))，雜志1972年創(chuàng)刊至今，已經(jīng)被美國(guó)《化學(xué)文摘(網(wǎng)絡(luò)版)》納入數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。
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