浓度约为20%wt的苯己溶液,由塔顶自流进入苯己内酰胺泵槽,通过苯己出料泵打入苯己贮槽。
含有不溶于苯的杂质残液(水相),从己内酰胺萃取塔底分离出来,送入冷凝液汽提塔中,冷凝液汽提塔底部的再沸器中通入蒸汽,通过加热方式,使残存在残液的少量溶剂和水分离出来,进入苯汽提塔,塔底废液进入废液浓缩塔。冷凝液汽提塔底的残液(S5)由冷凝液汽提塔出料泵送入废液浓缩装置。
(2)己内酰胺反萃取
把己内酰胺从苯己溶液中反萃取到工艺冷凝水(脱盐水)中,可使己内酰胺与油溶性杂质分离。
苯己贮罐低层含硫铵的水溶液,用釜液泵抽出除去溶剂后送硫铵装置回收硫铵。分离硫铵后的苯己溶液仍含有少量的水,经反萃取塔进料泵抽出,通过聚结器后进入脉冲式反萃塔的底部。来自蒸发系统的工艺冷凝水加入到反萃塔顶,两相逆流接触,己内酰胺被反萃到工艺冷凝水中。
为了获得所需规格的苯己液滴,反萃塔采取特殊脉冲结构使液滴分散并进行萃取。反萃塔在40℃左右下进行,苯己溶液为分散相,工艺冷凝液(脱盐水)为连续相。
从工艺冷凝水缓冲罐来的工艺冷凝水在进入反萃取塔前,先经过冷却器却至40℃左右。
反萃取塔顶的苯与水己溶液的界面靠排出塔底的己水溶液量进行调节。 含油溶性杂质的有机苯溶液从反萃取塔塔顶流入苯泵槽,然后用苯出料泵送回苯贮罐。苯己溶液中的己内酰胺被萃取到工艺冷凝液后以己水溶液形式从反萃取塔底排出,这时己内酰胺溶液的浓度约为30%Wt,排至苯汽提塔继续去除己水溶液中微量苯。苯相送入粗苯贮罐。
(3)苯汽提
含微量苯己内酰胺水溶液经过苯汽提塔换热器后温度加热到93℃送入苯汽提塔,经汽提可达到去除己水溶液中微量苯的目的。在塔底加热器的作用下,苯汽提塔顶操作条件为温度96℃,塔底为103℃。
汽化的微量苯从苯汽提塔顶排出,含苯的水蒸汽经冷凝液汽提塔进料预热器
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和冷凝液汽提塔后冷凝器冷凝,并在冷凝液汽提塔冷却器中冷却,冷凝液自流进入苯水分离器,分离出的苯流入苯泵槽并循环到苯贮罐。苯水分离器底部的水相排入冷凝液汽提塔汽提,汽提出的塔顶含少量苯的水蒸气回流至苯汽提塔。
苯汽提塔底己内酰胺水溶液通过液位调节阀控制经泵送至苯汽提塔换热器冷却至约53℃后,进入离子交换系统的己-水溶液缓冲罐。
(4)苯精制
经过上述步骤后,用于萃取己内酰胺的苯与用于杂质萃取的苯溶剂均含有一些油溶性杂质,为了避免溶剂中杂质含量过高,溶剂须通过蒸馏方法进行连续净化。
从反萃取塔、杂质萃取塔及溶剂水分离罐来的苯自流入苯泵槽,经苯出料泵-2输送至苯贮槽,在苯贮槽分出的水送至苯水分离罐。苯贮槽上层的苯溶剂,用苯泵送入苯蒸馏塔,精制后的洁净苯溶剂,经过苯蒸馏进料加热器、苯蒸馏冷却器,流入苯泵槽,用苯出料泵送至己内酰胺萃取塔己内酰胺的萃取。
在苯蒸馏塔中,经加热器加热蒸发,塔顶得到所需要的清洁苯溶剂,塔釜留下的肟、己内酰胺、环己酮及缩合产物等重组分化合物,通过测定塔底部的温度,检查苯受污染程度。如果塔底温度太高,表明苯受污染的危险性增大,此时须用残液泵将苯蒸馏残液(S6)直接送入废液焚烧炉。
3、离子交换
萃取工序中苯汽提塔来的己内酰胺水溶液,首先经离子交换进料泵输送至离子交换进料冷却器,冷却至45℃左右后进入离子交换塔中。使用离子交换塔的目的是为了保证己内酰胺产品质量。阴离子和阳离子交换吸附树脂,主要去除残存于己内酰胺水溶液中的NH4+、SO42-等微量离子及己水溶液中部分有机杂质,对己内酰胺水溶液进行提纯。为保证装置的正常运行,设有两套离子交换吸附设备。其中一套运行时,另一套处于再生或备用状态。
己内酰胺水溶液送入装有阴离子交换树脂的离子交换器,溶液自上而下流经后,再流入装有阳离子交换树脂的离子交换器中,液体是自上而下流过该塔,然后进入另一个阴离子交换树脂的离子交换器。流经三个离子交换器后,己内酰胺经过滤器送入高位槽,再送至加氢工序。经运行一定时间后,阴、阳离子交换树
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脂废弃,形成固废(S2、S3)。
设置过滤器的目的是过滤残留在己内酰胺溶液中极细的树脂颗粒,高位槽的安装位置应使得离子交换系统的静压任何时候都比再生液的进料压力高,这样可防止再生液进入己内酰胺溶液中。
离子交换器的再生液收集在再生废水收集槽中,部分用废水泵送出界区,再生废水(W2)经用碳酸钠中和后,用废水泵送到装置废水处理系统,进行集中处理。
4、己内酰胺水溶液加氢
己内酰胺加氢精制是在搅拌釜和磁稳定床中接力完成的。
离子交换后的己水溶液经进料预热器和加热器加热至90℃后,与催化剂配置槽送出浓度为0.8%(wt)的催化剂混合后进入搅拌加氢反应釜中。氢气由气体分布器均匀加入搅拌反应釜中,在搅拌和催化剂作用下,加氢反应在温度90℃、压力0.7MPaG的条件下进行。该工序产生的固体废物(S4)为废催化剂。
5、蒸发与精馏
从加氢系统出来的己-水溶液通过两道蒸发操作,浓度可达99.9%。 蒸发:第一级蒸发系统由三效蒸发塔组成。浓度为30%的己-水溶液送入一效蒸发塔浓缩至约为38%wt。二效蒸发塔水-己溶液浓缩到大约53%wt。三效蒸发塔浓缩至90%。
为了改善蒸发水的质量,三个蒸发塔都设有回流,回流来自冷凝缓冲罐的冷凝液,冷凝液缓冲罐中的部分冷凝液也用作苯-己溶液反萃塔的萃取剂。三效蒸发出来的工艺冷凝水进入工艺冷凝水贮槽,供水反萃取塔和硫铵装置回用。
预蒸馏:三效蒸发后的己内酰胺水溶液送入闪蒸罐蒸发器,受热后的己水溶液在闪蒸罐内闪蒸,闪蒸后的气体返回三效蒸发塔底,闪蒸罐底部物流经预蒸馏塔进料泵送入预蒸馏塔,在高真空下,水分快速蒸发,使预蒸馏塔塔釜己内酰胺溶液的浓度升至99.9%,塔顶含低沸点的杂质经蒸汽喷射泵抽吸后送入杂质萃取塔回收有效成分。
己内酰胺精馏:来自预蒸馏塔的己内酰胺液体贮存在己内酰胺缓冲罐中,由己内酰胺精馏进料泵送入主精馏系统,主精馏系统由己内酰胺蒸馏塔蒸发器和己内酰胺精馏分离器及己内酰胺精馏冷凝器组成,其操作压力为约0.5KPa.A。
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己内酰胺精馏塔蒸发器的进料液约70%于118℃左右的温度下蒸发,精馏塔顶部气体物料为己内酰胺气相,经己内酰胺精馏塔冷凝器中用热水冷凝,然后排入精己内酰胺泵槽,再用己内酰胺贮槽进料泵将其送入成品槽,由己内酰胺输送泵作为产品送往己内酰胺造粒装置。己内酰胺精馏分离器的下部溶液从分离器底部送入粗残液精馏蒸发器。
如己内酰胺精馏塔分离器中的一样,约有进料液70%的己内酰胺进料在粗残液精馏蒸发器中蒸发。顶部产物在粗残液精馏冷凝器中冷凝后,流入己内酰胺缓冲罐。粗残液精馏分离器底部产物送入残液精馏蒸发器。大约70%的残液在这里蒸发,顶部产物在残液精馏冷凝器中冷凝后,也流入己内酰胺缓冲罐。残液蒸馏分离器的底部产物排入己内酰胺残液槽,己内酰胺残液送入硫酸铵中和。三个己内酰胺精馏塔都为真空操作,其真空环境由己内酰胺精馏塔真空系统维持。
6、造粒工序
从精馏塔塔顶蒸出的纯己内酰胺经冷凝后进入成品槽,由泵送造粒装置。在造粒装置中,纯己内酰胺以液相进入造粒喷嘴,己内酰胺物料经物料泵加压进入喷嘴的过程中,采用低温冷冻水进行降温冷却,由液态己内酰胺变为固态己内酰胺,形成颗粒,由物料传输带送入包装车间后包装入库。
7、废液浓缩工序
来自萃取工段冷凝液汽提塔底的苯萃残液送来后进入苯残液罐,苯萃残液进入废液浓缩装置进行浓缩处理。残液先经原料进料泵送至2#蒸发器加热器,加热后通过2#分离器分离,气相经冷凝、冷却后自流至1#废水罐;液相通过1#蒸发进料泵送至1#蒸发器加热器加热后,经1#分离器分离,气相进入2#蒸发器加热器,为2#蒸发器加热器提供热源,冷凝后的废水也自流至2#废水罐,1#分离器底部液相即浓缩后的残液主要成分为(NH4)2SO4和含苯等有机物,该浓缩残液和苯蒸残液一起进入废液焚烧装置焚烧处理。两效蒸发冷凝产生的废水(W3)均经泵输送至废水冷却器,冷却后进入污水处理系统。 (2)废水污染源汇总与分析
己内酰胺生产装置主要废水源为废液浓缩装置冷凝废水(W3)、离交废水(W4);该装置共有5套抽真空系统,其中4套蒸汽喷射泵抽真空和1套水环式真空泵,产生抽真空废水的仅有水环式抽真空系统,主要是水环式抽真空系统水封槽偶尔
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溢流出来的少量清水,正常情况下有抽真空循环水调节箱,正常生产情况下可保证不排水。
? 硫酸铵回收装置
(1)工艺流程简述
拟建工程硫酸铵回收装置采用新的中和结晶技术,充分利用硫酸与氨反应产生的反应热,将硫铵溶液浓缩成硫铵晶液,硫铵晶液经稠厚、离心分离、热风干燥和包装制得成品硫铵。硫酸铵回收装置生产过程由中和结晶、滗析、稠厚及离心、干燥、包装工序组成。
硫酸铵回收工艺化学反应方程式如下:
H2SO4+2NH4OH →(NH4)2SO4+H2O
1、中和工序
重排反应液的中和反应是在结晶反应器中进行。界区外送来的气氨与工艺水经静态混合器充分混合后,与从己内酰胺装置来的重排反应液分别通过结晶器内环状分布器上的4个喷嘴进入导流筒。在导流筒内,氨与重排反应液中的硫酸发生中和反应,生成硫铵并产生晶核。经安装在结晶器底部的搅拌器的搅拌作用下,硫铵溶液被快速“提升”至升液管上部,当上升的溶液到达液体自由表面时,水份开始蒸发。由于结晶器为真空操作,整个系统的温度保持在65℃。
由于结晶器底部的搅拌器的抽吸作用,过饱和的硫铵溶液在导流筒外部向下流动。在此区域,晶体得到良好的增长。
在导流筒外侧较低的区域,由于结晶器形状的变化,流动速率降低,一部分悬浮液通过搅拌器作用返回升液管,另一部分向上流动至折流区,在此硫铵从母液中分离出来,漂浮在母液上部成为有机层,这部分有机层与一定量的母液一起抽出,送至滗析器作进一步处理。
包含细小晶体的母液由结晶器底部侧面的结晶器循环泵抽出,在循环泵的入口管线上,循环浆液与一部分工艺冷凝水混合,这部分工艺冷凝水的加入,可以溶解细晶并平衡反应热对水份蒸发的影响。
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