CN115920788A - 一种胺化反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胺化反应系统，包括原料罐、惰性气体罐、惰性气体缓冲罐、液氨罐、氨气缓冲罐、原料微波预热器、惰性气体预热器、氨气预热器、微波加热器、流化床反应器、冷凝器、气液分离器、产品罐、惰性气体分离塔、惰性气体精制塔、变压吸附分离塔、氨气精制塔、液体罐。该系统具有传热性能好、反应器床层内部温度均匀而且易于控制、便于进行催化剂的连续再生和循环、催化剂、氨利用率高且氨气量少等特点。本申请中该工艺系统突破现有工艺路线；其中将未充分反应的氨进行回收，从而能够更高效地利用氨，降低氨使用量；同时惰性气体也进行分离回收再利用，从而进一步降低能耗。

Description

一种胺化反应系统

技术领域

本发明涉及有机化工技术领域，尤其涉及一种胺化反应系统。

背景技术

根据专利CN201711061104.3介绍了一种环己醇氨解制备环己胺的方法，催化剂是由水滑石或类水滑石复合过渡金属单质活性组分所形成的。

专利CN201810001682.6介绍了一种催化剂，用于在氢气气氛下醛类或酮类化合物与氨之间的氨解反应。

专利CN202110164835.0介绍了一种己二酸胺化脱水制备己二腈的方法。

专利CN202010374890.8介绍了一种酯胺化脱水反应催化剂组合物及L-薄荷酰胺的制备方法。

专利CN201910775834.2介绍了一种己内酰胺胺化脱水反应制备6-氨基己腈的催化剂。

专利CN201310355337.X介绍了一种芳烃氯化物氨解合成苯胺类化合物的方法，使用的催化剂是亚铜离子交换处理的13X分子筛。

其中胺化相关反应制备的产物(如己二腈、6-氨基己腈是合成己二胺的中间体)是重要的中间体，因此发明一种具有传热性能好、反应器床层内部温度均匀而且易于控制、便于进行催化剂的连续再生和循环、催化剂利用率高、氨气利用率高且氨气量少等特点的胺化反应系统显得尤其重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种胺化反应系统，解决常规胺化反应系统氨源利用量大利用率低以及能耗较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种胺化反应系统，包括原料罐、原料微波预热器、惰性气体罐、惰性气体缓冲罐、惰性气体预热器、液氨罐、氨气缓冲罐、氨气预热器、混合气缓冲罐、微波加热器、反应器、冷凝器、气液分离器、产品罐、惰性气体分离塔、惰性气体精制塔、变压吸附分离塔、氨气精制塔、液体罐；

其中所述原料罐、液氨罐、惰性气体罐分别通过管道连通所述混合气缓冲罐；其中在所述原料罐、液氨罐、惰性气体罐的输送管路上分别通过原料微波预热器、氨气预热器、惰性气体预热器进行预热；

所述混合气缓冲罐通过管路连接反应器的进料口，所述反应器的产品通过管路输送至所述冷凝器，所述冷凝器通过管路连接所述气液分离器，其中在所述混合气缓冲罐与所述反应器之间的管路上安装有微波加热器；

所述气液分离器的液相出口连接所述产品罐，所述气液分离器的气相出口通过管路连接所述惰性气体分离塔；

所述惰性气体分离塔的顶部通过管路连接所述惰性气体精制塔，所述惰性气体精制塔的精制产品回流至惰性气体缓冲罐；所述惰性气体分离塔的顶部通过管路连接所述变压吸附分离塔；

所述变压吸附分离塔的顶部通过管路连接所述氨气精制塔，其中经过精制的氨气回流至氨气缓冲罐；所述变压吸附分离塔的顶部通过管路连接液体罐。

进一步的，所述原料罐中的原料反应物为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、酰胺类、卤代烃等化合物中的一种或多种。

再进一步的，所述反应器为流化床反应器或固定床反应器。

再进一步的，所述反应器为流化床反应器，并配有催化剂再生装置。

再进一步的，所述惰性气体罐通过管路连接所述惰性气体缓冲罐，再经过惰性气体缓冲罐连接混合气缓冲罐。

再进一步的，所述液氨罐通过管路连接所述氨气缓冲罐，再经过氨气缓冲罐连接混合气缓冲罐。

再进一步的，还包括如下应用步骤：

S1、预热后的氨气及惰性气体混合后和预热后的原料混合进入反应器中；

S2、反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，产品及可能未完全反应的原料、副反应产物流至液体罐，氨气、惰性气体及少量其他气体物质流至惰性气体分离塔；

S3、惰性气体分离塔在一定压力下运行，气相的惰性气体从塔顶流至惰性气体精制塔精制后重复使用，液相的氨及可能残留的副产、产品、原料一同流至变压吸附分离塔中；

S4、变压吸附塔主要用于分离氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后残留的副产、产品、原料等从塔底流至液体罐。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本申请中该工艺系统突破现有工艺路线；其中将未充分反应的氨进行回收，从而能够更高效地利用氨，降低氨使用量；同时惰性气体也进行分离回收再利用，从而进一步降低能耗。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明胺化反应系统的示意图。

附图标记说明：1、原料罐，a是原料管路，2是原料微波预热器；3是惰性气体罐，b是惰性气体管路，4是惰性气体缓冲罐，5是惰性气体预热器；6是液氨罐，c是氨管路，7是氨气缓冲罐，8是氨气预热器；9是混合气缓冲罐，d是混合气体管路；10是微波加热器，11是反应器，e是反应后物料管路；12是冷凝器，f是冷凝后物料管路；13是气液分离器，g是产品管路，14是产品罐；h是气相管路，15是惰性气体分离塔，i是惰性气体管路，16是惰性气体精制塔，j是精制后的惰性气体；k是液化的氨管线，17是变压吸附分离塔，m是可能残留副产、产品、原料、氨中的一种或多种的液体管线，18是液体罐，n是分离后的气态氨，19是氨气精制塔，o是精制后的氨气。

具体实施方式

本实施例中公开了一种胺化反应系统，包括原料罐1、原料微波预热器2、惰性气体罐3、惰性气体缓冲罐4、惰性气体预热器5、液氨罐6、氨气缓冲罐7、氨气预热器8、混合气缓冲罐9、微波加热器10、反应器11、冷凝器12、气液分离器13、产品罐14、惰性气体分离塔15、惰性气体精制塔16、变压吸附分离塔17、氨气精制塔19、液体罐18；

其中所述原料罐1、液氨罐6、惰性气体罐3分别通过管道连通所述混合气缓冲罐9；其中在所述原料罐1、液氨罐6、惰性气体罐3的输送管路上分别通过原料微波预热器2、氨气预热器8、惰性气体预热器5进行预热；

所述混合气缓冲罐9通过管路连接反应器11的进料口，所述反应器11的产品通过管路输送至所述冷凝器12，所述冷凝器12通过管路连接所述气液分离器13，其中在所述混合气缓冲罐9与所述反应器11之间的管路上安装有微波加热器10；

所述气液分离器13的液相出口连接所述产品罐14，所述气液分离器13的气相出口通过管路连接所述惰性气体分离塔15；

所述惰性气体分离塔15的顶部通过管路连接所述惰性气体精制塔16，所述惰性气体精制塔16的精制产品回流至惰性气体缓冲罐4；所述惰性气体分离塔15的顶部通过管路连接所述变压吸附分离塔17；

所述变压吸附分离塔17的顶部通过管路连接所述氨气精制塔19，其中经过精制的氨气回流至氨气缓冲罐7；所述变压吸附分离塔17的底部通过管路连接液体罐18；所述变压吸附分离塔17为变压吸附塔，主要用于分离氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后残留的副产、产品、原料等从塔底流至液体罐。氨气中会夹带痕量的反应物，如副产、产品、水及原料等，变压吸附后氨气(氨气会夹带微量水)从塔顶流出吸附塔，水等液体流至液体罐，液体罐中液体累积到一定程度后，可转移至产品罐。根据不同体系，产品罐中产品可进一步精制，得到纯产品。

本实施例中，所述原料罐1中的原料反应物为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、酰胺类、卤代烃等化合物中的一种或多种。

其中所述反应器11为流化床反应器或固定床反应器。

其中所述反应器11为流化床反应器，并配有催化剂再生装置。

其中所述惰性气体罐3通过管路连接所述惰性气体缓冲罐4，再经过惰性气体缓冲罐4连接混合气缓冲罐9。

其中所述液氨罐6通过管路连接所述氨气缓冲罐7，再经过氨气缓冲罐7连接混合气缓冲罐9。

实施例1

如图1所示，一种胺化反应系统，包括：1、原料罐，a是原料管路，2是原料微波预热器；3是惰性气体罐，b是惰性气体管路，4是惰性气体缓冲罐，5是惰性气体预热器；6是液氨罐，c是氨管路，7是氨气缓冲罐，8是氨气预热器；9是混合气缓冲罐，d是混合气体管路；10是微波加热器，11是反应器，e是反应后物料管路；12是冷凝器，f是冷凝后物料管路；13是气液分离器，g是产品管路，14是产品罐；h是气相管路，15是惰性气体分离塔，i是惰性气体管路，16是惰性气体精制塔，j是精制后的惰性气体；k是液化的氨管线，17是变压吸附分离塔，m是可能残留副产、产品、原料、氨中的一种或多种的液体管线，18是液体罐，n是分离后的气态氨，19是氨气精制塔，o是精制后的氨气。

利用上述一种胺化反应系统，进行己内酰胺胺化脱水操作的过程如下：

(1)预热后的氨气及氮气混合后和预热后的己内酰胺混合进入固定床反应器中，氨气和己内酰胺摩尔比6，氮气和己内酰胺摩尔比3，反应温度350℃，反应压力为微正压；

(2)反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物流至液体罐，氨气、氮气及少量其他气体物质流至氮气分离塔；

(3)氮气分离塔加压至一定程度后气相氮气从塔顶流至氮气精制塔，精制后重复使用，液相的氨及残留的6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物一同流至变压吸附分离塔中；

(4)变压吸附塔分离出气态氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物等从塔底流至液体罐。

己内酰胺转化率97.1％，6-胺己腈选择性98.2％。

实施例2

利用上述一种胺化反应系统，进行己内酰胺胺化脱水操作的过程如下：

(1)预热后的氨气及氮气混合后和预热后的己内酰胺混合进入流化床反应器中，氨气和己内酰胺摩尔比5，氮气和己内酰胺摩尔比2，反应温度310℃，反应压力为微正压；

(2)反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物流至液体罐，氨气、氮气及少量其他气体物质流至氮气分离塔；

(3)氮气分离塔加压至一定程度后气相氮气从塔顶流至氮气精制塔，精制后重复使用，液相的氨及残留的6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物一同流至变压吸附分离塔中；

(4)变压吸附塔分离出气态氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后6-胺己腈、己内酰胺、水及其他副反应产物等从塔底流至液体罐。

己内酰胺转化率98.4％，6-胺己腈选择性99.1％。

实施例3

利用上述一种胺化反应系统，进行乙酸胺化脱水制乙腈，操作的过程如下：

(1)预热后的氨气及氮气混合后和预热后的乙酸混合进入流化床反应器中，氨气和乙酸摩尔比1.2，氮气和乙酸摩尔比1，反应温度340℃，反应压力为微正压；

(2)反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，乙腈、水及其他副反应产物流至液体罐，氨气、氮气及少量其他气体物质流至氮气分离塔；

(3)氮气分离塔加压至一定程度后气相氮气从塔顶流至氮气精制塔，精制后重复使用，液相的氨及残留的乙腈、水及其他副反应产物一同流至变压吸附分离塔中；

(4)变压吸附塔分离出气态氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后乙腈、水及其他副反应产物等从塔底流至液体罐。

乙酸转化率100％，乙腈选择性99.5％。

实施例4

利用上述一种胺化反应系统，进行乙酸胺化脱水制乙腈，操作的过程如下：

(1)预热后的氨气及氮气混合后和预热后的乙酸混合进入固定床反应器中，氨气和乙酸摩尔比1.5，氮气和乙酸摩尔比1.2，反应温度360℃，反应压力为微正压；

(2)反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，乙腈、水及其他副反应产物流至液体罐，氨气、氮气及少量其他气体物质流至氮气分离塔；

(3)氮气分离塔加压至一定程度后气相氮气从塔顶流至氮气精制塔，精制后重复使用，液相的氨及残留的乙腈、水及其他副反应产物一同流至变压吸附分离塔中；

(4)变压吸附塔分离出气态氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后乙腈、水及其他副反应产物等从塔底流至液体罐。

乙酸转化率100％，乙腈选择性99.2％。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上实施例仅是对本发明创造的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种胺化反应系统，其特征在于：包括原料罐、原料微波预热器、惰性气体罐、惰性气体缓冲罐、惰性气体预热器、液氨罐、氨气缓冲罐、氨气预热器、混合气缓冲罐、微波加热器、反应器、冷凝器、气液分离器、产品罐、惰性气体分离塔、惰性气体精制塔、变压吸附分离塔、氨气精制塔、液体罐；

其中所述原料罐、液氨罐、惰性气体罐分别通过管道连通所述混合气缓冲罐；其中在所述原料罐、液氨罐、惰性气体罐的输送管路上分别通过原料微波预热器、氨气预热器、惰性气体预热器进行预热；

所述混合气缓冲罐通过管路连接反应器的进料口，所述反应器的产品通过管路输送至所述冷凝器，所述冷凝器通过管路连接所述气液分离器，其中在所述混合气缓冲罐与所述反应器之间的管路上安装有微波加热器；

所述气液分离器的液相出口连接所述产品罐，所述气液分离器的气相出口通过管路连接所述惰性气体分离塔；

所述惰性气体分离塔的顶部通过管路连接所述惰性气体精制塔，所述惰性气体精制塔的精制产品回流至惰性气体缓冲罐；所述惰性气体分离塔的顶部通过管路连接所述变压吸附分离塔；

所述变压吸附分离塔的顶部通过管路连接所述氨气精制塔，其中经过精制的氨气回流至氨气缓冲罐；所述变压吸附分离塔的底部通过管路连接液体罐。

2.根据权利要求1所述的胺化反应系统，其特征在于：所述原料罐中的原料反应物为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、酰胺类、卤代烃等化合物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的胺化反应系统，其特征在于：所述反应器为流化床反应器或固定床反应器。

4.根据权利要求3所述的胺化反应系统，其特征在于：所述反应器为流化床反应器，并配有催化剂再生装置。

5.根据权利要求1所述的胺化反应系统，其特征在于：所述惰性气体罐通过管路连接所述惰性气体缓冲罐，再经过惰性气体缓冲罐连接混合气缓冲罐。

6.根据权利要求1所述的胺化反应系统，其特征在于：所述液氨罐通过管路连接所述氨气缓冲罐，再经过氨气缓冲罐连接混合气缓冲罐。

7.根据权利要求1所述的胺化反应系统，其特征在于：包括如下应用步骤：

S1、预热后的氨气及惰性气体混合后和预热后的原料混合进入反应器中；

S2、反应后的气液混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，产品及可能未完全反应的原料、副反应产物流至液体罐，氨气、惰性气体及少量其他气体物质流至惰性气体分离塔；

S3、惰性气体分离塔在一定压力下运行，气相的惰性气体从塔顶流至惰性气体精制塔精制后重复使用，液相的氨及可能残留的副产、产品、原料一同流至变压吸附分离塔中；

S4、变压吸附塔主要用于分离氨，氨从塔顶流至氨气精制塔，精制后重复使用，塔底泄压后残留的副产、产品、原料等从塔底流至液体罐。

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