一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺装置及方法
阅读说明：本技术 一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺装置及方法 (Energy-saving separation process device and method for high-purity monomethylamine and dimethylamine ) 是由 张驰 黄辉 池红卫 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺方法及装置,甲胺生产工艺流程中经过脱水塔脱水的一甲胺二甲胺混合原料从一甲胺分离塔中部进料,一甲胺产品从塔顶精馏出送至一甲胺产品罐储存,塔釜二甲胺混合液送至二甲胺分离塔,二甲胺产品从塔顶馏出送至二甲胺产品罐,塔釜排出重组分水、甲醇混合液。本发明采用双塔操作,一甲胺分离塔精制高纯一甲胺产品,二甲胺精制塔精制高纯二甲胺产品,调整双塔的操作压力,使双塔形成差压从而进行热集成,提高能量利用效率,减少了冷却用水量,降低工艺操作费用。(The invention relates to an energy-saving separation process method and a device of high-purity monomethylamine and dimethylamine. The invention adopts double-tower operation, the monomethylamine separation tower refines a high-purity monomethylamine product, the dimethylamine refining tower refines a high-purity dimethylamine product, and the operating pressure of the double towers is adjusted to ensure that the double towers form differential pressure so as to carry out heat integration, thereby improving the energy utilization efficiency, reducing the water consumption for cooling and lowering the process operation cost.)
技术领域
本发明涉及化工分离技术领域，涉及一甲胺、二甲胺的分离技术，尤其是一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺装置及方法。
背景技术
现有甲胺四塔生产工艺流程中，甲醇、氨和循环物料经过催化反应器依次进入蒸氨塔脱除氨，塔釜液进入萃取塔通过水萃取脱除三甲胺，萃取塔塔釜液进入脱水塔脱水，而后得到一甲胺二甲胺的混合液进入一甲胺二甲胺分离塔分离，一甲胺从分离塔塔顶精馏采出，二甲胺从分离塔下部侧线气相采出。分离塔侧线采出二甲胺还包含有一甲胺、水、甲醇等杂质，塔顶一甲胺产品含有二甲胺等杂质，产品中的杂质影响下游产品的质量。
HG/T 2972-2017《工业用一甲胺》新国标增加了无水一甲胺的要求，对杂质二甲胺、三甲胺和水的许可含量低。HG/T 2973-2017《工业用二甲胺》新国标中增加了无水二甲胺的要求，杂质许可含量低。刘小羽、申瑞娜在文献《甲胺装置-甲胺产品质量提升总结》中提出，一甲胺产品中杂质二甲胺未达到新国标中合格品要求，将分离塔的回流量从18m3/h提高到超量程流量约21～22m3/h和其他改进措施，使得分离塔塔顶产出的一甲胺产品质量指标达到新国标要求，能耗约增加17～22％，同时提高冷凝水用量。新国标实施以后，为使分离塔产出的一甲胺、二甲胺产品达标，需要增加大量能耗、冷凝水。
专利CN107311871B通过增加一个侧线塔来降低二甲胺中水分和重组分的含量，但其一甲胺产品中杂质二甲胺未达到新国标中合格品要求，二甲胺中杂质一甲胺仅达到新国标中一等品要求。然而该工艺对主塔分离一甲胺、二甲胺产品质量没有改进，主塔产出的一甲胺产品中杂质二甲胺不合格，主塔侧线采出并进入侧线塔的二甲胺气相中杂质一甲胺含量偏高，如需使一甲胺、二甲胺产品都合格，需要增加主塔能耗或者能耗不变的情况下减产。
发明内容
针对现有工艺的不足，本发明公开了一种高纯一甲胺二甲胺的节能分离工艺装置及方法，它是通过双塔分别分离出高纯一甲胺、二甲胺产品来实现的，并且调整双塔的操作压力，使双塔形成差压从而进行热集成，节能降耗。
本发明的具体方案如下：
一种高纯一甲胺二甲胺的节能分离方法，经过脱水塔脱水的一甲胺二甲胺混合原料从一甲胺分离塔中部进料，一甲胺产品从塔顶精馏出送至一甲胺产品罐储存，塔釜二甲胺混合液送至二甲胺分离塔，二甲胺产品从塔顶馏出送至二甲胺产品罐，塔釜排出重组分水、甲醇等混合液；其中，将二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源。
上述技术方案中，优选地，所述一甲胺分离塔操作压力为绝压0.5～0.85MPa，理论塔板数为50～100块，塔顶温度为33～56℃，回流比为3.5～9。
上述技术方案中，优选地，所述二甲胺分离塔操作压力为绝压0.7～1.4MPa，理论塔板数为5～50块，塔顶温度为60～98℃，回流比为0.005～2，二甲胺分离塔操作压力高于一甲胺分离塔操作压力。
上述技术方案中，优选地，所述作为一甲胺分离塔再沸器热源的二甲胺分离塔塔顶气换热后，一部分回流到二甲胺分离塔，一部分作为产品采出。
上述技术方案中，优选地，所述一甲胺分离塔、二甲胺分离塔选用板式塔、散装填料塔或规整填料塔的任一种或几种相结合。
本发明还提供一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺装置，包括一甲胺分离塔、二甲胺分离塔，一甲胺分离塔的塔顶出口通过采出管线依次连接一甲胺分离塔冷凝器、一甲胺分离塔回流罐、一甲胺分离塔回流泵，一甲胺分离塔回流泵的出口管线分成两路，一路连接至一甲胺分离塔的顶部回流口，另一路连接至一甲胺产品罐；在一甲胺分离塔的塔釜连接一甲胺分离塔第一再沸器，一甲胺分离塔的塔釜出口通过采出管线连接至二甲胺分离塔的中部进料口，二甲胺分离塔的塔顶出口通过采出管线依次连接二甲胺分离塔冷凝器、二甲胺分离塔回流罐、二甲胺分离塔回流泵，二甲胺分离塔回流泵的出口管线分成两路，一路连接至二甲胺分离塔的顶部回流口，另一路通过二甲胺产品冷凝器连接至二甲胺产品罐，在二甲胺分离塔的塔釜连接二甲胺分离塔再沸器。
而且，所述二甲胺分离塔的塔顶出口与所述的二甲胺分离塔冷凝器的壳程进口连接，二甲胺分离塔冷凝器的壳程出口连接二甲胺分离塔回流罐，二甲胺分离塔冷凝器的管程进、出口分别连接至一甲胺分离塔的塔釜，作为一甲胺分离塔的第二再沸器。
本发明也适用于现有工艺装置改造，新增一个二甲胺分离塔，和原分离塔组建双塔差压热集成。
一种高纯一甲胺二甲胺的节能分离方法的有益效果是：
1.本发明采用一甲胺分离塔、二甲胺分离塔双塔操作。一甲胺分离塔精制高纯一甲胺产品，使一甲胺产品中杂质二甲胺含量低于新国标优等品要求，同时塔釜液中一甲胺含量低，即使经过二甲胺分离塔提浓后二甲胺产品中的杂质一甲胺含量也低于新国标优等品要求，避免现有工艺中的塔顶一甲胺产品中杂质二甲胺含量不合格、侧线二甲胺产品中杂质一甲胺含量不合格。二甲胺精制塔精制高纯二甲胺产品，降低二甲胺中水分和重组分的含量，避免现有工艺中塔釜排出水的同时排出大量二甲胺产品。
2.本发明一甲胺分离塔不设侧线二甲胺气相采出，降低了一甲胺分离塔的热负荷。通过调整双塔的操作压力，使双塔形成差压从而进行热集成，二甲胺分离塔全部塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源，进一步降低一甲胺分离塔热负荷，提高能量利用效率，减少了冷却用水量，降低工艺操作费用。
附图说明
图1为本发明采用的工艺流程图。
图1中，T101为一甲胺分离塔，T102为二甲胺分离塔，E101为一甲胺分离塔第一再沸器，E102一甲胺分离塔第二再沸器兼二甲胺分离塔冷凝器，E103为一甲胺分离塔冷凝器，E201为二甲胺分离塔再沸器，E202为二甲胺产品冷凝器，P101为一甲胺分离塔回流泵，P102为二甲胺分离塔进料泵，P201为二甲胺分离塔回流泵，V101为一甲胺分离塔回流罐，V102为一甲胺产品罐，V201为二甲胺分离塔回流罐，V202为二甲胺产品罐，1为经过脱水塔脱水的一甲胺二甲胺混合原料，2为脱除一甲胺后的二甲胺混合液，3为一甲胺产品液，4为二甲胺分离塔顶气，5为二甲胺产品液，6为二甲胺分离塔塔釜重组分水、甲醇等混合液。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明采用的一种高纯一甲胺二甲胺的节能分离方法做进一步详细说明。
一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺装置，包括一甲胺分离塔T101、二甲胺分离塔T102，在一甲胺分离塔T101的中部制有进料口，一甲胺分离塔T101的塔顶出口通过采出管线依次连接一甲胺分离塔冷凝器E103、一甲胺分离塔回流罐V101、一甲胺分离塔回流泵P101，一甲胺分离塔回流泵P101的出口管线分成两路，一路连接至一甲胺分离塔T101的顶部回流口，另一路连接至一甲胺产品罐V102。在一甲胺分离塔T101的塔釜连接一甲胺分离塔第一再沸器E101，一甲胺分离塔T101的塔釜出口通过采出管线连接至二甲胺分离塔T102的中部进料口，在该采出管线上安装二甲胺分离塔进料泵P102，二甲胺分离塔T102的塔顶出口通过采出管线依次连接二甲胺分离塔冷凝器E102、二甲胺分离塔回流罐V201、二甲胺分离塔回流泵P201，二甲胺分离塔回流泵P201的出口管线分成两路，一路连接至二甲胺分离塔T102的顶部回流口，另一路通过二甲胺产品冷凝器E202连接至二甲胺产品罐V202。在二甲胺分离塔T102的塔釜连接二甲胺分离塔再沸器E201。
所述二甲胺分离塔T102的塔顶出口与所述的二甲胺分离塔冷凝器E102的壳程进口连接，二甲胺分离塔冷凝器E102的壳程出口连接二甲胺分离塔回流罐V201。二甲胺分离塔冷凝器E102的管程进、出口连接一甲胺分离塔T101，作为一甲胺分离塔T101的第二再沸器。
一种高纯一甲胺、二甲胺的节能分离工艺方法，将经过脱水塔脱水的一甲胺二甲胺混合原料1从一甲胺分离塔T101中部进料，一甲胺分离塔第一再沸器E101为一甲胺分离塔T101供热，塔顶气经过一甲胺分离塔冷凝器E103冷凝后，进入一甲胺分离塔回流罐V101，回流罐V101内液体经一甲胺分离塔回流泵P101增压后，一部分回流至一甲胺分离塔T101，一部分作为一甲胺产品液3送至一甲胺产品罐V102储存，塔釜脱除一甲胺后的二甲胺混合液2经过二甲胺分离塔进料泵P102增压后送至二甲胺分离塔T102，二甲胺分离塔再沸器E201为二甲胺分离塔T102供热，重组分水、甲醇等混合液6从塔釜排出，二甲胺分离塔顶气4经过甲胺分离塔第二再沸器兼二甲胺分离塔冷凝器E102换热后冷凝进入二甲胺分离塔回流罐V201，回流罐V201内液体经二甲胺分离塔回流泵P201增压后，一部分回流到二甲胺分离塔T102，一部分作为二甲胺产品液5采出。
一甲胺分离塔T101操作压力为绝压0.5～0.85MPa，理论塔板数为45～100块，塔顶温度为33～56℃，回流比为3.5～9。
二甲胺分离塔T102操作压力为绝压0.7～1.4MPa，理论塔板数为10～60块，塔顶温度为60～98℃，回流比为0.005～2，二甲胺分离塔T102操作压力高于一甲胺分离塔T101操作压力。
一甲胺分离塔T101、二甲胺分离塔T102选用板式塔、散装填料塔或规整填料塔的任一种或几种相结合。
实施例1
采用图1所示流程图，对一甲胺二甲胺混合原料进行节能分离，进料量为1000kg/h，进料温度50℃，进料组成见下表。
一甲胺分离塔T101操作压力为绝压0.62MPa，理论板数52块，回流比4.9，塔顶温度为42℃。
二甲胺分离塔T102操作压力为绝压0.95MPa，理论塔板数为30块，塔顶温度为77.2℃，回流比为0.5。将二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源。
一甲胺二甲胺混合原料通过该工艺分离结果见下表。
一甲胺分离塔再沸器总热负荷为521kW，二甲胺分离塔塔顶气相提供热负荷为99kW，二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源可节省19％的热负荷。即一甲胺分离塔再沸器需补充422kW热负荷，其余由二塔塔顶气相提供。
通过本发明的工艺，一甲胺二甲胺混合原料可获得高纯一甲胺、二甲胺产品。
实施例2
采用图1所示流程图，对一甲胺二甲胺混合原料进行节能分离，进料量为2000kg/h，进料温度50℃，进料组成见下表。
一甲胺分离塔T101操作压力为绝压0.58MPa，理论板数62块，回流比4.6，塔顶温度为40℃。
二甲胺分离塔T102操作压力为绝压0.9MPa，理论塔板数为40块，塔顶温度为75℃，回流比为0.3。将二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源。
一甲胺二甲胺混合原料通过该工艺分离结果见下表。
一甲胺分离塔再沸器总热负荷为995kW，二甲胺分离塔塔顶气相提供热负荷为183kW，二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源可节省18.4％的热负荷。即一甲胺分离塔再沸器需补充812kW热负荷，其余由二塔塔顶气相提供。
通过本发明的工艺，一甲胺二甲胺混合原料可获得高纯一甲胺、二甲胺产品。
实施例3
采用图1所示流程图，对一甲胺二甲胺混合原料进行节能分离，进料量为3000kg/h，进料温度50℃，进料组成见下表。
一甲胺分离塔T101操作压力为绝压0.65MPa，理论板数72块，回流比3.8，塔顶温度为44℃。
二甲胺分离塔T102操作压力为绝压1.0MPa，理论塔板数为20块，塔顶温度为80℃，回流比为0.3。将二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源。
一甲胺二甲胺混合原料通过该工艺分离结果见下表。
一甲胺分离塔再沸器总热负荷为1272kW，二甲胺分离塔塔顶气相提供热负荷为262kW，二甲胺分离塔塔顶气作为一甲胺分离塔再沸器热源可节省20.6％的热负荷。即一甲胺分离塔再沸器需补充1010kW热负荷，其余由二塔塔顶气相提供。
通过本发明的工艺，一甲胺二甲胺混合原料可获得高纯一甲胺、二甲胺产品。
对比例
采用现有工艺，用一台分离塔分离，塔顶采出一甲胺产品、侧线采出二甲胺产品、塔釜为水等重组分。
对一甲胺二甲胺混合原料进行分离，进料量为3000kg/h，进料温度50℃，进料组成见下表。
分离塔操作压力为绝压0.65MPa，理论板数72块，塔顶温度为44℃。
本对比例与实施例3的一甲胺产品采出量、二甲胺产品采出量相同。其中，本对比例共输入热负荷为1526kW，比实施例3系统输入的总热负荷1272kW高出20％。分离结果见下表：
从表中可以看出，对比例产品质量与实施例3产品质量相接近，但是热负荷高出20％。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。