一种甲胺合成系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种甲胺合成系统，从下至上依次包括隔开的供液区、换热单元和加热合成单元；加热合成单元从外至内依次设置加热区、冷凝区和合成塔，加热区与冷凝区用隔热板隔开，冷凝区的内侧与合成塔的外壁接触，加热区的外壁上部连通有蒸汽喷射器，隔热板下部设置冷凝水入口连通加热区和冷凝区，冷凝区上部靠近合成塔顶部位置设置冷凝水出口，冷凝水出口通过冷凝水出口管路连接到蒸汽喷射器上；换热单元内布置有换热管，换热管的流体入口连接合成塔底部，换热管的流体出口连接换热单元外壁上的产物出口；供液区通过管路连接压力泵后再连接原料混合罐，供液区内设置有供料管路，供料管路贯穿换热单元、加热合成单元的加热区后连通至合成塔顶部。后连通至合成塔顶部。后连通至合成塔顶部。

【技术实现步骤摘要】
一种甲胺合成系统


[0001]本技术涉及甲胺合成
，尤其涉及一种甲胺合成系统。

技术介绍

[0002]工业上，N，N
‑
二甲基甲酰胺的制备通常利用二甲胺与一氧化碳在催化剂作用下反应获得。其中的二甲胺则采用甲醇和液氨作为原料催化合成获得粗甲胺，粗甲胺再经过脱氨塔、萃取塔、脱水塔、分离塔等一系列精馏工序，分别获得一甲胺、二甲胺、三甲胺。
[0003]在上述甲醇和液氨催化合成粗甲胺的过程中，合成反应的反应温度要求高，同时反应放出的热量大。反应前需要将原料由常温状态加热至反应所需温度，在反应后则需要将产物从高温状态冷却至低温状态再投入到后续的精馏工序中。
[0004]在上述升温和降温的操作过程中，势必造成了能量的浪费。同时，催化合成反应中的催化剂在合成反应放热过程中，温升超过催化剂的活性范围时，催化剂则会失去活性，导致合成反应的停止。
[0005]为解决反应过程中的能量浪费，现有技术中一般在原料进入合成塔前通过利用多台换热器，经过多次换热，实现对反应过程中的能量再利用，降低能耗。
[0006]如公告号为CN115193344A的专利技术专利公开了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与低温换热器热源进口连接。该专利可将反应中的能量进行再次利用，但需要配置多个低温换热器和高温换热器，设备数量多，管路连接复杂。
[0007]公告号为CN110918022A的专利公开了一种甲胺合成中的温度调节系统，采用设置多个换热器利用合成塔合成后的粗混合物料作为热源将原料提前预热，实现了能源重复利用，但需要配置多个换热器，管路连接繁杂，设备投入成本高。且该专利采用阀门控制换热器低温出料口连接至合成塔，用于解决合成反应中放热导致的温升过高造成催化剂活性异常的问题。该方法具有滞后性，不利于及时控制合成塔内的温度始终维持在催化剂活性温度范围内。
[0008]公告号为CN113813879A的专利公开了一种蒸发混合器及甲胺合成装置，其中蒸发混合器包括：卧式壳体，所述卧式壳体内相对设置有蒸汽蒸发器以及产品换热器；所述蒸汽蒸发器包括加热管束以及蒸汽进出料封头，所述产品换热器包括换热管束以及产品进出料封头；甲胺产品进入到所述卧式壳体，以对甲胺产品的热量进行回收。该专利中的蒸发混合器，替代了专利CN115193344A中的多个换热器，能够有效减小蒸发混合系统的设备占地，但仍存在多个设备单元的管路连接，增加料液在管路中传输的复杂性，且该专利未解决合成
反应中放热导致催化剂温度升高的问题。
[0009]公告号为CN207786564U的专利公开的合成塔采用在塔体内部设置换热器，通过换热循环回路将换热器收集到的热量，换热器将换热循环回路中的循环水加热，循环水通入到热交换器中将液氨和甲醇原料液存储槽内的原料液汽化的的方式，使得原料液存储槽内的原料液能够利用塔体内的余热对液氨和甲醇原料液进行加热。该专利虽充分利用了合成塔内的反应热，但其采用的方式仅是设置换热器对合成塔内的热量进行采集，并不能保证整个合成塔内部热量的均匀分布，在远离换热器的区域仍可能存在温度升高导致催化剂活性降低的问题。
[0010]鉴于上述在甲胺合成中存在的问题，以及现有技术中已公开的专利中未解决的问题，需要提供一种设备数量少，管路连接简单，既能充分利用反应中的热能，又可避免合成塔中温升过快导致的催化剂活性降低的合成甲胺系统的解决方案。有鉴于此，提出本技术。

技术实现思路

[0011]本技术的目的在于解决上述的问题之一，提供一种新型的甲胺合成系统。
[0012]本技术通过如下技术方案实现：
[0013]一种甲胺合成系统，从下至上依次包括隔开的供液区、换热单元和加热合成单元；
[0014]所述加热合成单元从外至内依次设置加热区、冷凝区和合成塔，加热区与冷凝区用隔热板隔开，冷凝区的内侧与合成塔的外壁接触，加热区的外壁上部连通有蒸汽喷射器，隔热板下部设置冷凝水入口连通加热区和冷凝区，冷凝区上部靠近合成塔顶部位置设置冷凝水出口，冷凝水出口通过冷凝水出口管路连接到蒸汽喷射器上；
[0015]所述换热单元内布置有换热管，所述换热管的流体入口连接合成塔底部，所述换热管的流体出口连接换热单元外壁上的产物出口；
[0016]所述供液区通过管路依次连接压力泵和原料混合罐，供液区内设置有供料管路，供料管路贯穿换热单元、加热合成单元的加热区后连通至合成塔顶部。
[0017]通过压力泵，能将原料混合罐内的原料输入供液区，然后通过供料管路一路泵送到合成塔内进行合成反应，因为供料管路连接合成塔之前穿过换热单元，换热单元内的换热管中通的是合成塔的反应产物，高热的换热管可以对通过换热单元中的供料管路进热交换，实现供料管路内的原料提前预热以及换热管内的产物降温排出，充分利用了合成反应产生的热量；蒸汽喷射器喷射高温蒸汽，对加热区内的供料管路进行加热，将原料加热到合成反应所需温度；由于蒸汽喷射器设置在加热区上部，高温蒸汽与上部的供料管路热交换后就冷凝了，向下走从隔热板的冷凝水入口进入冷凝区，并受迫于加热区的蒸汽压力往冷凝区上部走，对合成塔外壁进行冷却，逐步移出合成热，避免催化剂因温度过高而失活。
[0018]进一步的，所述合成塔顶部与加热区顶部之间留有间隙，间隙内设置有供料缓冲槽，供料管路的供料管出口与供料缓冲槽连通，供料缓冲槽的供料入口与合成塔连通，供料缓冲槽内设置有温度测量仪，温度测量仪、蒸汽喷射器均受控于控制系统。
[0019]进一步的，隔热板外周均匀布置有多根所述供料管路，所有供料管路的供料管出口均从供料缓冲槽侧壁接入供料缓冲槽内。
[0020]进一步的，所有供料管路在换热单元内呈竖直设置，且所有供料管路的横断面排
布形成一圆周，其排布形成的圆周的竖直中心线与合成塔的竖直中心线重合。
[0021]进一步的，所述供料缓冲槽的供料入口设置在供料缓冲槽的底部中心位置，所述温度测量仪设置在靠近供料入口位置。
[0022]进一步的，所述换热管从合成塔底部接出，沿供料管路外围呈螺旋下降排布，下降到换热单元底部后再沿供料管路内圈螺旋上升排布，上升到换热单元上部后与产物出口连接。
[0023]进一步的，所述供液区与换热单元为一体结构且用挡板隔开，供料管路从供液区穿过挡板进入换热单元内。
[0024]进一步的，所述压力泵受控于控制系统。
[0025]进一步的，所述蒸汽喷射器设置在加热区的外壁最上端，所述冷凝水入口设置在隔热板的最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲胺合成系统，其特征在于，从上至下依次包括隔开的加热合成单元（11）、换热单元（12）和供液区（13）；所述加热合成单元（11）从外至内依次设置加热区（112）、冷凝区（115）和合成塔（19），加热区（112）与冷凝区（115）用隔热板（113）隔开，冷凝区（115）的内侧与合成塔（19）的外壁接触，加热区（112）的外壁上部连通有蒸汽喷射器（15），隔热板（113）下部设置冷凝水入口（114）以连通加热区（112）和冷凝区（115），冷凝区（115）上部靠近合成塔（19）顶部位置设置冷凝水出口，冷凝水出口通过冷凝水出口管路（152）连接到蒸汽喷射器（15）上；所述换热单元（12）内布置有换热管（121），所述换热管（121）的流体入口连接合成塔（19）底部，所述换热管（121）的流体出口连接换热单元（12）外壁上的产物出口（122）；所述供液区（13）通过管路依次连接压力泵（17）和原料混合罐（16），供液区（13）内设置有供料管路（18），供料管路（18）贯穿换热单元（12）、加热合成单元（11）的加热区（112）后连通至合成塔（19）顶部。2.根据权利要求1所述的一种甲胺合成系统，其特征在于，所述合成塔（19）顶部与加热区（112）顶部之间留有间隙，间隙内设置有供料缓冲槽（182），供料管路（18）的供料管出口（181）与供料缓冲槽（182）连通，供料缓冲槽（182）的供料入口（183）与合成塔（19）顶部连通，供料缓冲槽（182）内设置有温度测量仪（184），温度测量仪（184）、蒸汽喷射器（15）均受控于控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王醒，徐敏，邓菊香，王明，赵灿，
申请(专利权)人：安徽华功信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：