一种以顺酐为原料制备NMP的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种以顺酐为原料制备NMP的系统，包括加氢反应器、加氢分离装置、胺化反应器及胺化分离装置，所述加氢反应器用于使顺酐进行加氢反应得到加氢反应混合物，所述加氢分离装置用于对加氢反应混合物进行分离，得到γ

【技术实现步骤摘要】
一种以顺酐为原料制备NMP的系统


[0001]本技术属于化工合成领域，尤其是涉及一种以顺酐为原料制备NMP的系统。

技术介绍

[0002]随着我国新能源汽车行业的爆发，以及手机和笔记本电脑的更新换代频率速度，锂离子电池产业呈现出平稳的增长趋势，该行业已发展成为我国新兴产业中国内产业化程度最高的行业，N
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甲基吡咯烷酮(NMP)作为锂离子电池生产不可或缺的材料，占锂离子电池生产成本比重约3～6％，市场需求持续扩张。
[0003]γ
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丁内酯(GBL)甲胺化合成NMP是目前应用最多、最为成熟的工艺路线，工业生产中大多采用40％甲胺水工艺。
[0004]GBL合成工艺中，1，4
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丁二醇(BDO)气相脱氢法因其技术成熟、流程简单、产品品质好、安全节能等诸多优势，有较好的经济效益，在该领域约75％的企业采用该法，占主导地位。
[0005]由于目前BDO大量用于生产PBAT等聚酯工程塑料、聚氨酯、四氢呋喃(THF)等，尤其是PBAT等可降解塑料行业的快速发展，BDO供不应求，价格持续飙升。BDO产能以电石路线炔醛法为主，过去我国电石供应较为充足，电石法是成本更低的生产方式，随着国内“碳达峰”、“碳中和”相关政策的出台，电石作为高耗能、高碳排放的行业，将进一步提高准入门槛，新增产能极其困难，部分效率低下的存量产能预计也会逐步淘汰。今年电石价格突破近十年新高，电石法生产BDO的成本大幅度提升，继而导致BDO合成GBL成本大幅上涨。
[0006]随着正丁烷氧化制顺酐工艺突破和工业大规模化生产，大大降低了顺酐生产成本，该技术越来越具有竞争力和良好的开发与应用前景。而顺酐加氢经过中间产物GBL生成BDO，因此再用BDO逆向脱氢制备GBL的生产工艺略显不合理。
[0007]顺酐加氢制备GBL工艺路线，由于原料来源、技术经济、产品构成及工艺流程等方面优势，得到广泛研究，并实现工业化，是目前最具发展前景的新兴合成路线。由于顺酐加氢是一个复杂反应，除主产物外，还生成一系列副产物，为获得高纯度目标产品，产物分离工艺过程尤其关键。
[0008]目前，针对顺酐直接加氢制备GBL的生产工艺，以及顺酐加氢制备GBL，GBL再甲胺化合成NMP的连续生产工艺报道较少，已工业化的GBL生产分离流程复杂，能耗较高，加氢反应过程顺酐难以完全转化，其与GBL沸点仅相差2℃，反应不完全给后续分离操作带来困难，影响GBL纯度。因此，急需开发工艺简单、反应完全、节能降耗、节约成本、绿色环保的连续化工艺生产技术。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本技术旨在提出一种流程简单、反应完全、产品质量好、收率高、绿色节能、连续稳定的以顺酐为原料制备NMP的系统，以有效解决目前工业上工艺路线长、反应不彻底、生产成本高、能耗高、投资高、三废处理难度大等难题，提高GBL和NMP生产的综合
经济效益。
[0010]为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0011]一种以顺酐为原料制备NMP的系统，包括加氢反应器、加氢分离装置、胺化反应器及胺化分离装置，所述加氢反应器用于使顺酐进行加氢反应得到包含γ
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丁内酯及加氢副产物的加氢反应混合物，所述加氢分离装置用于对加氢反应混合物进行分离，脱去加氢副产物得到高纯度γ
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丁内酯，所述胺化反应器用于使γ
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丁内酯与甲胺水溶液发生胺化反应得到包含NMP及胺化副产物的胺化反应混合物，所述胺化分离装置用于对胺化反应混合物进行分离，脱去胺化副产物，得到高纯度NMP。
[0012]进一步地，所述加氢分离装置包括气液分离罐、粗分塔、THF塔、GBL分离塔系，
[0013]所述气液分离罐的进料口与加氢反应器的出料口连通，液相出料口与粗分塔侧进料口连通，气相出料口与加氢反应器的进料口连通，
[0014]所述粗分塔顶部出料口与THF塔进料口连通，底部出料口与GBL分离塔系侧进料口连通，所述THF塔顶部出料口与粗分塔上端进料口连通，
[0015]所述GBL分离塔系中部出料口与胺化反应器底部进料口连通。
[0016]进一步地，所述粗分塔内设有催化剂床层，催化剂床层下方的粗分塔侧壁设有供第三反应物进入的下端进料口，第三反应物包括不限于甲醇、乙醇、丙醇及其他任何可与顺酐反应转化成易分离重组分但不影响γ
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丁内酯产品质量的一种或多种物质。
[0017]进一步地，所述加氢分离装置还包括油水分离装置及干燥回收装置，
[0018]所述粗分塔中部出料口与油水分离装置顶部进料口连通，油水分离装置中部的共沸物出料口与粗分塔中部进料口连通，有机相出料口与干燥回收装置中部进料口连通。
[0019]进一步地，所述加氢分离装置还包括换热器，所述换热器包括热源管路及冷源管路，所述热源管路的两端分别与THF塔顶部出料口及粗分塔上端进料口连通，所述冷源管路的两端分别与油水分离装置下部冷物料出料口及冷物料返回口连通。
[0020]进一步地，所述胺化分离装置包括脱甲胺塔、NMP脱水塔及NMP精馏塔，
[0021]所述脱甲胺塔的进料口与胺化反应器顶部出料口连通，顶部出料口与胺化反应器底部进料口连通，底部出料口与NMP脱水塔中部进料口连通，
[0022]所述NMP脱水塔底部出料口与NMP精馏塔中部进料口连通。
[0023]进一步地，所述脱甲胺塔顶部出料口连通有尾气处理装置。
[0024]进一步地，所述NMP脱水塔顶部出料口连通有废水处理装置。
[0025]进一步地，所述NMP精馏塔顶部出料口连通有NMP精制装置，底部出料口连通有焦油回收装置。
[0026]本技术中以顺酐为原料制备NMP的系统的工作原理如下：
[0027]原料顺酐、氢气和溶剂在一定操作条件下通过加氢反应器，在催化剂作用下生成GBL及加氢副产物四氢呋喃(THF)、水、GBL轻组分、中间组分、重组分等，反应产物进入气液分离罐，罐顶分离出氢气等不凝气，循环至加氢反应器入口，罐底液相产物从粗分塔催化剂床层上部进入粗分塔进行分离；
[0028]第三反应物在一定条件下从粗分塔催化剂床层下部进入粗分塔，与加氢过程未转化顺酐进一步反应生成易分离重组分，顺酐完全转化，易分离重组分从粗分塔塔底采出；
[0029]粗分塔塔顶为THF、水共沸物等，进入THF塔，THF塔塔顶共沸物返回粗分塔，THF塔
塔底采出THF产品；
[0030]粗分塔中部抽出油水共沸物，进入油水分离装置，分离出含微量有机物废水，油水分离装置产生的二次油水共沸物返回粗分塔，油水分离装置产生的含微量水的高浓度有机物进入干燥回收装置，经过分子筛吸附、无机膜脱水、精馏分离等一种或多种脱水方式处理后，回收其中的有机物；
[0031]粗分塔塔底为GBL、GBL轻组分、中间组分、重组分等混合物，采出送至GBL分离塔系，GBL分离塔系包含若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以顺酐为原料制备NMP的系统，其特征在于：包括加氢反应器、加氢分离装置、胺化反应器及胺化分离装置，所述加氢反应器用于使顺酐进行加氢反应得到加氢反应混合物，所述加氢分离装置用于对加氢反应混合物进行分离，得到γ
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丁内酯，所述胺化反应器用于使γ
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丁内酯发生胺化反应得到胺化反应混合物，所述胺化分离装置用于对胺化反应混合物进行分离，得到NMP。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述加氢分离装置包括气液分离罐、粗分塔、THF塔、GBL分离塔系，所述气液分离罐的进料口与加氢反应器的出料口连通，液相出料口与粗分塔侧进料口连通，气相出料口与加氢反应器的进料口连通，所述粗分塔顶部出料口与THF塔进料口连通，底部出料口与GBL分离塔系侧进料口连通，所述THF塔顶部出料口与粗分塔上端进料口连通，所述GBL分离塔系中部出料口与胺化反应器底部进料口连通。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述粗分塔内设有催化剂床层，催化剂床层下方的粗分塔侧壁设有供第三反应物进入的下端进料口。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述加氢分离装置还包括油...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春生，王微，司涛，李竞周，荆荣鹤，李彬秾，
申请(专利权)人：天津海成化工技术有限公司，
类型：新型
国别省市：