一种硝酸铵和苯二甲胺联产方法及换热网络技术

本发明专利技术提供了一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，步骤1：天然气、空气和水反应合成液氨，并得到氢气；步骤2：步骤1中的液氨与二甲苯、空气反应生成含有二氰基苯的反应出口气，反应出口气降温后与冷介质接触捕集，得到液相和反应尾气，液相经过精馏得二氰基苯精品；步骤3：步骤1中的氢气与步骤2中的二氰基苯精品反应得到苯二甲胺，再精馏得到苯二甲胺精品；步骤4：步骤1中的液氨与氧气反应再与水反应生成硝酸，硝酸再与步骤2中的反应尾气进行反应，得硝酸铵溶液，硝酸铵溶液经过浓缩造粒，得硝酸铵产品。该方法不仅能够解决苯二甲胺生产过程中的含氨废气的回收利用，同时本发明专利技术还设计了换热网络，合理匹配各装置的热量，显著节省了能量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸铵和苯二甲胺联产方法及换热网络


[0001]本专利技术属于化工
，尤其涉及一种硝酸铵和苯二甲胺联产方法及换热网络。

技术介绍

[0002]苯二甲胺生产存在如下问题：
[0003]1.过剩氨问题：
[0004]苯二甲胺有两个甲基胺基团(
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CH2NH2)，一般是由甲基(
‑
CH3)与氨和氧气反应制得氰基(
‑
CN)，再加氢而来，所以苯二甲胺属于是氨产业链。而甲基到氰基的反应效率很低，为了甲基尽量完全反应，氨要大大过量。理论上，二甲苯和氨反应的摩尔比只需要1:2，实际公知的达到1:4～10。另外，二甲苯与氧气反应的理论摩尔比是1:3，氧气的来源是空气。为了避免爆炸危险，氨或二甲苯的含量都要在爆炸极限以下，所以空气要在氨过剩的基础上进一步过剩。实际上，二甲苯与空气的比例能达到1：20～50。所以氨氧化反应的出口气，分离氰基产物以后，大部分是氮气，也有不少未反应的氧气和氨气。氨气污染环境，不能直接排放。其实对反应尾气中氨的处理才是生产的核心。现有文献提到，含氨尾气通过装有硫酸溶液的饱和器，把氨变成硫酸铵，避免污染环境，这是处理过剩氨的标准做法。但硫酸铵市场销路差，经济价值太低。也有很多工厂干脆用蓄热式氧化炉焚烧含氨尾气，这种方式把氨的化学品价值转化为热量价值，经济上更加不合理，但为了环保也没办法。
[0005]而硝酸铵是一种优质的氮肥。其阴离子和阳离子都有氮原子，含氮量高，而且可以做成水溶肥，符合未来农业的发展方向。传统的硝酸铵生产途径是，把氨与空气中的氧反应得到氮氧化物，再与水反应得到硝酸溶液；硝酸与氨反应得硝酸铵。这也是典型的氨产业链。
[0006]因此，本专利提出用反应尾气中的过剩氨来生产硝酸铵，解决了上述难题。而且从全流程看，氨全部转化成了硝酸铵的阴离子+阳离子，以及苯环上的氨基，没有任何浪费，是绿色化工。
[0007]2.二氰基苯捕集问题
[0008]高温时二氰基苯以气态混合在反应生成气中，现有技术已经提到用一些溶剂连降温带吸收把二氰基苯捕集至液相。现有技术关注点只在溶剂类型上。本申请认为，溶剂的种类是次要的，因为各种有机溶剂对二氰基苯溶解度都不差。捕集的本质在于提供冷介质给二氰基苯降温使其冷凝或凝华，自动离开气相。如果冷介质是与反应气体直接接触，就像现有技术提到的各种溶剂，本专利认为最重要的选择原则是溶剂的沸点而不是种类。因为反应出口气的中氮气、氧气等占比大，分压大，沸点低的溶剂与其接触后，会大量挥发进入反应尾气而损失，在经济上不可接受，尾气中的溶剂难以处理。如果溶剂沸点过高，则和二氰基苯过于接近，分离难度高，能耗大。
[0009]3.能量综合利用问题。
[0010]前述二甲苯氨氧化、二氰基苯加氢、硝酸中和等生产过程，如果像现有技术一样相
互独立，既产生大量无法使用的余热，又需要外界补充热量。比如硝酸铵生产的中和
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浓缩
‑
造粒过程，中和反应放出的热量，温度不够给浓缩使用，需要外来热量用作浓缩。再比如二氰基苯的精制精馏过程，虽然二氰基苯气化需热量与冷凝放热量在数量差不多，但需热温度高于放热温度，热量无法匹配。还有氨氧化反应，反应器和反应生成气温度很高，蕴含高品位热量，而反应原理的气化和预热仅需非常低温的热量即可，如果强行匹配，也是一种能量浪费。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种硝酸铵和苯二甲胺联产方法及换热网络，该方法不仅能够解决苯二甲胺生产过程中的含氨废气的回收利用，同时合理匹配各装置的热量，显著节省了能量。
[0012]本专利技术采用的技术方案如下：
[0013]一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，包括如下步骤：
[0014]步骤1：天然气、空气和水反应合成液氨，从合成驰放气得到氢气；
[0015]步骤2：步骤1中合成的液氨与二甲苯、空气发生氨氧化反应生成含有二氰基苯的反应出口气，反应出口气降温后，与冷介质接触捕集，得到液相和反应尾气，液相经过脱溶剂精馏和精制精馏获得二氰基苯精品；
[0016]步骤3：步骤1中反应驰放气中的氢气与步骤2中的二氰基苯精品在溶剂和副反应抑制剂存在下反应制备得到苯二甲胺，再经脱溶剂精馏和精制精馏得到苯二甲胺精品；
[0017]步骤4：步骤1中合成的液氨与氧气反应再与水反应生成硝酸，硝酸再与步骤2中的反应尾气进行中和反应，生成硝酸铵溶液，硝酸铵溶液再经过浓缩造粒，获得硝酸铵产品。
[0018]优选的，所述步骤2中反应出口气降温至各物质露点和凝固点以上，仍保持纯气相。
[0019]优选的，所述步骤2中反应出口气经降温后采用分离捕集间接接触法收集二氰基苯，反应出口气与冷介质在换热设备中间接接触，冷凝或凝华后的二氰基苯以液态或固态的形式留在换热设备表面，脱离二氰基苯后的反应尾气离开换热设备，然后，再加热换热设备，使二氰基苯全部成可流动的液体从换热设备中离开。
[0020]优选的，所述步骤2中反应出口气经降温后的捕集采用直接接触法收集二氰基苯，反应出口气与冷介质在换热设备中直接接触，被冷介质捕集离开气相，得到含有二氰基苯和冷介质的混合物可流动离开换热设备，脱离二氰基苯后的反应尾气离开换热设备。
[0021]优选的，冷介质为常压沸点为150
‑
250℃的有机溶剂。
[0022]优选的，步骤2采用直接接触法得到的液体混合物，先经过汽提，去除无机低沸点物，获得汽提气，汽提气与步骤4中的硝酸反应；汽提后的液体混合物经过脱溶剂精馏，分离出低沸点杂质和冷介质；再经过精制精馏，分离出高沸点杂质，得到精制的二氰基苯产品。
[0023]优选的，步骤3中氢气与二氰基苯的反应中加入有机溶剂和副反应抑制剂。
[0024]优选的，有机溶剂为低碳醇或者低碳芳烃；副反应抑制剂为无机碱，优选为步骤1中制备的液氨。
[0025]优选的，二氰基苯加氢反应制得苯二甲胺的液体，通过脱溶剂精馏，分离出有机溶剂和副反应抑制剂和低沸点废物，再经过精制精馏，得到精制的苯二甲胺产品。
[0026]一种硝酸铵和苯二甲胺生产的热量利用方法，液氨与二甲苯、空气发生放热反应生成反应出口气所产生的热量和反应出口气冷凝降温至220～280℃所产生的180～240℃热量作为第一放热梯度H1，用于向二氰基苯精制过程中加热和蒸馏二氰基苯以及苯二甲胺精制加热和蒸馏苯二甲胺时供热，二氰基苯精制过程中加热和蒸馏二氰基苯以及苯二甲胺精制加热和蒸馏苯二甲胺所需热量作为第一吸热梯度C1；
[0027]二氰基苯和苯二甲胺的精制精馏过程可以在精馏塔中进行，塔底再沸器吸热，如上述C1,与之对应的，塔顶冷凝器需移出热量，使部分气态物料冷凝回流，冷凝释放的150～190℃热量称为第二放热梯度H2，用于向硝酸铵浓缩过程供热，硝酸铵浓缩过程所需的热量作为第二吸热梯度C2；
[0028]硝酸与反应尾气中和反应释放的110～160℃热量作为第三放热梯度H3，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：天然气、空气和水反应合成液氨，从合成驰放气得到氢气；步骤2：步骤1中合成的液氨与二甲苯、空气发生氨氧化反应生成含有二氰基苯的反应出口气，反应出口气降温后，与冷介质接触捕集，得到液相和反应尾气，液相经过脱溶剂精馏和精制精馏获得二氰基苯精品；步骤3：步骤1中反应驰放气中的氢气与步骤2中的二氰基苯精品在溶剂和副反应抑制剂存在下反应制备得到苯二甲胺，再经脱溶剂精馏和精制精馏得到苯二甲胺精品；步骤4：步骤1中合成的液氨与氧气反应再与水反应生成硝酸，硝酸再与步骤2中的反应尾气进行中和反应，生成硝酸铵溶液，硝酸铵溶液再经过浓缩造粒，获得硝酸铵产品。2.根据权利要求1所述的一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，所述步骤2中反应出口气降温至各物质露点和凝固点以上，仍保持纯气相。3.根据权利要求1或2所述的一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，所述步骤2中反应出口气经降温后采用分离捕集间接接触法收集二氰基苯，反应出口气与冷介质在换热设备中间接接触，冷凝或凝华后的二氰基苯以液态或固态的形式留在换热设备表面，脱离二氰基苯后的反应尾气离开换热设备，然后，再加热换热设备，使二氰基苯全部成可流动的液体从换热设备中离开。4.根据权利要求1或2所述的一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，所述步骤2中反应出口气经降温后的捕集采用直接接触法收集二氰基苯，反应出口气与冷介质在换热设备中直接接触，被冷介质捕集离开气相，得到含有二氰基苯和冷介质的混合物可流动离开换热设备，脱离二氰基苯后的反应尾气离开换热设备。5.根据权利要求4所述的一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，冷介质为常压沸点为150
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250℃的有机溶剂。6.根据权利要求4或5所述的一种硝酸铵和苯二甲胺联产的方法，其特征在于，步骤2采用直接接触法得到的液体混合物，先经过汽提，去除无机低沸点物，获得汽提气，汽提气与步骤4中的硝酸反应；汽提后的液体混合物经过脱溶剂精馏，分离出低沸点杂质和冷介质；再经过精制精馏，分离出高沸点杂质，得到精制...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐印，宋国天，孔德利，秦艳妮，
申请(专利权)人：四川金象赛瑞化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：