一种高效节能甲胺合成系统及方法技术方案

本发明专利技术属于甲胺合成技术领域，具体涉及一种高效节能甲胺合成系统及方法。该系统中液氨泵通过液氨管道连接低温换热器进料口；甲醇泵通过第一路管道与液氨管道连接；甲醇泵通过第二路管道与合成塔液相甲醇进口连接；甲醇泵通过第三路管道连接甲醇汽化器的物料进口，甲醇汽化器再通过气化甲醇管道连接合成塔气相甲醇进口；低温换热器通过管道依次连接高温换热器进料口、电加热器进料口和合成塔混合物料进口；合成塔出料口通过管道还与甲醇汽化器热源进口和高温换热器热源进口连接，甲醇汽化器热源出口和高温换热器热源出口通过热源管道还与低温换热器热源进口连接。采用本发明专利技术方法生产甲胺，产能大幅提升、消耗大幅下降。产能大幅提升、消耗大幅下降。产能大幅提升、消耗大幅下降。

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能甲胺合成系统及方法


[0001]本专利技术属于甲胺合成
，具体涉及一种高效节能甲胺合成系统及方法。

技术介绍

[0002]由于锂电池市场出现爆炸式增长，作为锂电池负极浆料添加剂N
‑
甲基吡咯烷酮需求量也急速上升，一甲胺作N
‑
甲基吡咯烷酮生产主要原料，市场需求也逐年上升，一甲胺市场出现供不应求的局面；另外，随着人民生活水平不断提高，肉制品需求不断增长，三甲胺作主要的饲料添加剂，这几年也成整体上升趋势。因此现有技术的主要生产二甲胺的甲胺合成系统需要把大部分一甲胺和三甲胺产品作为返料参与合成降温工艺就显得不经济，一种把一甲胺、二甲胺和三甲胺产品全部采出的工艺经济性就非常突出。
[0003]目前的甲胺生产工艺过程中，由于甲醇和液氨合成一甲胺、二甲胺和三甲胺时的反应热很大，现有的绝热甲胺合成塔受催化剂最低活性温度和最高使用温度限制，催化剂床层的最高温升只有80～100℃左右，即最低活性温度不低于320℃，最高使用温度不超420℃。根据计算合成反应液中甲醇质量含量最高不应超过25%，为防止甲胺合成系统超温，实际生产中需要把市场需求量较少的部分一甲胺和三甲胺产品重新返回甲胺合成系统，其主要作用就是控制甲胺合成反应温升，防止催化剂失去活性，同时防止甲醇在高温下分解。这样就造成了目前的甲胺生产能力偏低，以及物料消耗偏高，市场竞争力弱的局面。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中甲胺生产能力偏低、物料消耗偏高的问题，提出了一种高效节能甲胺合成系统及方法，本专利技术采用两塔五段式甲胺合成系统，与现有技术同样规模的甲胺装置相比，其产能提高50～80%，动力电、蒸汽和循环水成本下降30%以上。采用本专利技术方法生产甲胺，产能大幅提升、消耗大幅下降，产品具有非常明显的市场竞争力。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高效节能甲胺合成系统，包括：液氨泵、甲醇泵、甲醇汽化器、低温换热器、高温换热器、电加热器和合成塔；所述液氨泵用于向甲胺合成系统提供液氨，液氨泵通过液氨管道连接低温换热器进料口；所述甲醇泵用于向甲胺合成系统提供甲醇，甲醇分三路进入甲胺合成系统。甲醇泵通过第一路管道与液氨管道连接，第一路液相甲醇与液氨混合后进料；甲醇泵通过第二路管道与合成塔液相甲醇进口连接，用于向合成塔提供液相甲醇；甲醇泵通过第三路管道连接甲醇汽化器的物料进口，甲醇汽化器再通过气化甲醇管道连接合成塔气相甲醇进口，进而向合成塔提供气相甲醇；低温换热器通过管道依次连接高温换热器进料口、电加热器进料口和合成塔混合物料进口；合成塔出料口通过管道还与甲醇汽化器热源进口和高温换热器热源进口连接，甲
醇汽化器热源出口和高温换热器热源出口通过热源管道还与低温换热器热源进口连接。
[0006]在进一步的优化方案中，所述高温换热器包括三个串联的高温换热器，具体包括串联的高温换热器A、高温换热器B和高温换热器C；电加热器由包括两个串联的电加热器，具体包括串联的电加热器A和电加热器B。
[0007]在进一步的优化方案中，所述合成塔包括合成塔A和合成塔B，合成塔A中设置有两个催化剂层，包括上部的合成塔A第一段催化剂层和下部的合成塔A第二段催化剂层，合成塔B中设置有三个催化剂层，包括上部的合成塔B第一段催化剂层、中部的合成塔B第二催化剂层和下部的合成塔B第三段催化剂层。甲醇泵通过第二路管道与合成塔A连接，合成塔A出料口通过管道与合成塔B进料口连接，合成塔B出料口通过热源管道与甲醇汽化器热源进口和高温换热器热源进口连接。
[0008]第二路管道又分为支路一和支路二，支路一与合成塔A第二段催化剂层上部的第一液相甲醇进口连接，支路二与合成塔A第二段催化剂层下部的第二液相甲醇进口连接；气化甲醇管道包括气化甲醇管道一和气化甲醇管道二；气化甲醇管道一与合成塔A第二段催化剂层上部的第一气相甲醇进口连接，气化甲醇管道二与合成塔A第二段催化剂层下部的第二气相甲醇进口连接。
[0009]其中，合成塔A第二段催化剂层的上部和下部设置有分布器，所述分布器包括设置在合成塔A壁上的甲醇进口、设置在合成塔A内部的进料管和出料管，进料管周向均匀设置在出料管上，进料管为4个且水平设置，甲醇进口包括液相甲醇进口和气相甲醇进口，甲醇进口对应两个进料管之间的空间，出料管竖直设置；每个进料管上均匀开设有进料孔，出料管上下端封闭且下部开设有腰型出料孔。为了实现甲醇进料空间和出料空间的隔离，在合成塔A内设置有分隔板，所述分隔板与合成塔A塔壁固定连接，出料管穿设在分隔板上且出料孔位于分隔板下方。为了进一步稳定分隔板、进料管和出料管的位置，在分隔板上方还设置有工字型钢，该工字型钢的两端与合成塔的塔壁固定连接。
[0010]在进一步的优化方案中，所述液氨管道和第一路管道上设置有质量流量计和自调阀，使得液氨和甲醇按照一定比例进入甲胺合成系统，其中液氨为主物料，甲醇为辅助物料。在甲醇汽化器的甲醇出口管线即气化甲醇管道上设置有温度计，在连接甲醇汽化器的甲胺合成气的管线即热源管道上设置有流量计和调节阀，组成一个调节系统，控制甲醇汽化后的温度在一个相对稳定的范围内。气相甲醇在进入合成塔的管线即气化甲醇管道一和气化甲醇管道二上设置有流量计、调节阀，在合成塔A和合成塔B的催化剂的出口分别设置温度计，组成一个调节系统，控制合成塔催化剂出口的温度。
[0011]采用上述系统进行了高效节能甲胺合成方法，包括：甲醇和液氨的混合物料进入低温换热器进料口，进料温度为52～57℃，混合物料经加热后达到100～105℃从低温换热器出料口流出进入高温换热器进料口，经高温换热器加热达到300～320℃，此时的物料温度还达不到甲胺合成反应所需的温度；自高温换热器出来的物料经电加热器加热至340～360℃后进入合成塔顶部的混合物料进口；液相甲醇和经过甲醇汽化器气化后的气相甲醇分别通过第二路管道和气化甲醇管道进入合成塔；从合成塔顶部进入的混合物料和气相甲醇在催化剂的作用下，进行甲胺合成反
应，反应得到甲胺合成气，其中包括一甲胺、二甲胺、三甲胺，其进入到后续的精馏装置完成各产品的分离，生产出最终的合格产品。反应后的甲胺合成气分为两路，其中一路作为高温换热器和低温换热器的热源，对甲醇和液氨的混合物料进行加热后作为产物到后续精馏装置完成各产品的分离；另一路进入甲醇汽化器对液相甲醇进行加热。
[0012]更进一步的，合成塔由合成塔A和合成塔B串联而成；合成塔A中设置有上部的第一段催化剂层和下部的第二段催化剂层，合成塔B中设置有上部的第一段催化剂层、中部的第二催化剂层和下部的第三段催化剂层；合成塔A有三路物料进入，一路物料流出，其中第一路物料为甲醇和液氨的混合物料，经过低温换热器、高温换热器、电加热器换热升温至340～360℃后进入合成塔A的混合物料进口；第二路物料为液相甲醇进入到合成塔A的第二段催化剂层上部和合成塔A的第二段催化剂下部，第三路物料为气相甲醇进入到合成塔A的第二段催化剂上部和合成塔A的第二段催化剂下部。第二路液相甲醇进料中进入到合成塔A的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效节能甲胺合成系统，包括：液氨泵、甲醇泵、低温换热器（1）、高温换热器、电加热器和合成塔，其特征在于，还包括甲醇汽化器（7）；所述液氨泵通过液氨管道连接低温换热器进料口（11）；所述甲醇泵通过第一路管道与液氨管道连接；甲醇泵通过第二路管道与合成塔液相甲醇进口连接；甲醇泵通过第三路管道连接甲醇汽化器液相甲醇进口（71），甲醇汽化器（7）再通过气相甲醇管道连接合成塔气相甲醇进口；低温换热器（1）通过管道依次连接高温换热器进料口、电加热器进料口和合成塔混合物料进口；合成塔出料口通过管道与甲醇汽化器热源进口（73）和高温换热器热源进口连接，甲醇汽化器热源进口（73）和高温换热器热源出口通过热源管道与低温换热器热源进口（13）连接。2.根据权利要求1所述的一种高效节能甲胺合成系统，其特征在于，所述高温换热器包括串联的高温换热器A（2）、高温换热器B（3）和高温换热器C（4）；电加热器由包括串联的电加热器A（5）和电加热器B（6）。3.根据权利要求1所述的一种高效节能甲胺合成系统，其特征在于，所述合成塔包括合成塔A（8）和合成塔B（9），合成塔A（8）中设置有两个催化剂层，包括上部的第一段催化剂层和下部的第二段催化剂层，合成塔B（9）中设置有三个催化剂层，包括上部的第一段催化剂层、中部的第二催化剂层和下部的第三段催化剂层；甲醇泵通过第二路管道与合成塔A（8）连接，合成塔A出料口（82）通过管道与合成塔B进料口（91）连接，合成塔B出料口（92）通过热源管道与甲醇汽化器热源进口（73）和高温换热器热源进口连接。4.根据权利要求3所述的一种高效节能甲胺合成系统，其特征在于，所述第二路管道又分为支路一和支路二，支路一与合成塔A（8）第二段催化剂层上部的第一液相甲醇进口（83）连接，支路二与合成塔A（8）第二段催化剂层下部的第二液相甲醇进口（84）连接；汽相甲醇管道包括气化甲醇管道一和气化甲醇管道二；气化甲醇管道一与合成塔A（8）第二段催化剂层上部的第一气相甲醇进口（85）连接，气化甲醇管道二与合成塔A（8）第二段催化剂层下部的第二气相甲醇进口（86）连接。5.根据权利要求3所述的一种高效节能甲胺合成系统，其特征在于，合成塔A（8）第二段催化剂层的上部和下部设置有分布器（88），所述分布器（88）包括设置在合成塔A（8）壁上的甲醇进口、设置在合成塔A（8）内部的进料管（881）和出料管（882），甲醇进口包括液相甲醇进口和气相甲醇进口，进料管（881）周向均匀设置在出料管（882）上，进料管（881）为4个且水平设置，出料管（882）竖直设置；每个进料管（881）上均匀开设有进料孔，出料管（8...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建军，徐爱军，张连飞，李永周，高毅，刘纪中，尉宏光，邢璐亮，赵现文，朱广卿，杨晓芳，殷颖慧，王月玲，徐会，刘瑞超，
申请(专利权)人：安阳九天精细化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：