硫酸铵制备方法及中和反应产生高温蒸汽方法和装置与流程

1.本发明涉及一种化工装置和余热利用的技术领域，具体涉及己内酰胺重排液氨中和结晶生成硫酸铵及反应热的利用工艺方法。


背景技术：

2.现有的己内酰胺工业化生产过程中，环己酮肟经贝克曼重排反应后的含硫酸的重排反应溶液经氨水中和与结晶晶核的成长是在一个装置内完成的，由于晶核生长的需要，反应热和重排反应液水解产生的热量，必须控制在负75kpa-到负85kpa，温度60℃左右，进行蒸发结晶，才能立于晶核的生长，此条件下产生的二次蒸汽被冷凝成50℃左右的冷凝水，全部排入废水处理装置。
3.年产15万吨己内酰胺装置，每小时产生二次蒸汽约25吨左右的反应热和溶解热，大量的二次余热通过凉水塔排放到大气中。与我国提倡的节能减排相抵触，也增加了企业的碳排放量，通过本技术的应用，一个年产15万吨己内酰胺的企业可以回收15万吨100℃的常压蒸汽，给企业带来巨大的经济效益，同时也减少了1200万吨循环冷却水的使用量，减少凉水塔新水使用量35万吨。


技术实现要素：

4.本发明为贝克曼重排反应后生成的含硫酸的重排反应溶液和氨水中和，在不影响现有反应和有利于促进晶体生长的条件下，产生高质量的饱和蒸汽工艺方法。该工艺方法主要对现有的反应和晶体生长过程重新设计，硫酸铵中和反应结晶过程单独在反应釜中进行反应，并能回收反应热产生的蒸汽，硫酸铵的结晶晶体的生长在闪蒸分离器内进行，减少低品位的二次蒸汽量。
5.解决本发明技术问题的技术方案是，一种硫酸铵制备方法包括中和反应、硫酸铵结晶；所述的中和反应，贝克曼重排反应后生成的含硫酸的重排反应溶液和氨水中和，生成蒸汽、反应液体、粗品己内酰胺；所述的硫酸铵结晶，反应液体在压力作用下进入闪蒸器结晶生产硫酸铵结晶体。
6.进一步进，所述的中和反应中，液相温度控制在80-110℃，压力控制在绝对压力40kpa-160kpa。
7.进一步讲，所述的硫酸銨結晶中，液体温度在54℃-70℃，压力控制在绝对压力15kpa-32kpa。
8.进一步讲，所述的硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃，气相绝对压力0.20kpa-0.26kpa，气相温度58℃-63℃。
9.一种硫酸铵中和反应产生高温蒸汽的方法包括高温中和、中低温结晶；所述的高温中和，贝克曼重排反应后生成的含硫酸的重排反应溶液和氨水在反应釜中中和，生成蒸汽、反应液体、粗品己内酰胺，反应釜的液相温度控制在80-110℃，压力控
160kpa；所述的硫酸铵结晶，反应液体在压力（中和反应中压力与硫酸铵结晶中压力差值）作用下进入闪蒸器结晶生产硫酸铵结晶体，优选的，所述的硫酸铵结晶中，液体温度在54℃-70℃，压力控制在绝对压力15kpa-32kpa。
22.进一步讲优选的，所述的硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃，气相绝对压力0.20kpa-0.26kpa，气相温度58℃-63℃。
23.经过五组试验，第一组，中和反应中：液相温度控制在80-85℃，压力控制在绝对压力40kpa-50kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在54℃-58℃、压力控制在绝对压力15kpa-20kpa。
24.第二组，中和反应中：液相温度控制在85-90℃，压力控制在绝对压力50kpa-60kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在59℃-62℃、压力控制在绝对压力20kpa-25kpa。
25.第三组，中和反应中：液相温度控制在90-95℃，压力控制在绝对压力60kpa-70kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
26.第四组，中和反应中：液相温度控制在95-100℃，压力控制在绝对压力60kpa-70kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
27.第五组，中和反应中：液相温度控制在100-105℃，压力控制在绝对压力70kpa-85kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
28.第六组，中和反应中：液相温度控制在100-105℃，压力控制在绝对压力80kpa-100kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
29.第七组，中和反应中：液相温度控制在100-105℃，压力控制在绝对压力100kpa-110kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
30.第八组，中和反应中：液相温度控制在100-105℃，压力控制在绝对压力110kpa-130kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
31.第九组，中和反应中：液相温度控制在100-105℃，压力控制在绝对压力120kpa-155kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
32.第十组，中和反应中：液相温度控制在105-110℃，压力控制在绝对压力120kpa-155kpa；硫酸铵结晶中，液体温度在60℃-65℃、压力控制在绝对压力25kpa-32kpa。
33.上述十组试验中，中和反应的液相温度与硫酸铵结晶中液体温度差值越大，硫酸铵结晶效果越好，二者的压力差值，决定了硫酸铵结晶中粗品己内酰胺的含量。
34.实验室内对中和反应液相温度在80-110℃区间反应的饱和液体在压力作用下持续进入闪蒸罐中进行硫酸铵结晶，溶解的硫酸铵进行闪蒸析出:温度℃8090100105110降温到60℃析出量：g/l71100145172197如图1中，一种硫酸铵中和反应产生高温蒸汽的装置包括反应釜9及与所述反应釜9连通的闪蒸罐6，所述反应釜9内的绝对气压高于所述闪蒸罐6内的绝对气压，工作时，在气压差作用下，反应釜9内的反应液体持续进入闪蒸罐6中，反应釜9上还设有重排反应液进口10、氨水进口11、粗品己内酰胺出口12；所述的反应釜9上端设有蒸汽接管7，反应釜9产生的高温低压蒸汽通过蒸汽接管7进入终端用户；所述的闪蒸罐6与冷疑器5连通，在所述闪蒸罐6内设搅拌器3，搅拌器3可以设在闪
蒸罐6上端或下端。
35.优选的，所述的反应釜9底部与所述的闪蒸罐6的循环泵管道连接。
36.具体设备中，反应釜9顶部为蒸汽出料口，其和蒸汽使用用户相连，反应釜9的底部带有搅拌，并在反应釜9的底部设有硫酸铵浆料出口，浆料出口和出料泵的进口相连，反应釜9的中部有中和后产生的粗品己内酰胺出口，底部浆料出口和出料泵出口相连接的为闪蒸罐6中间循环管道，闪蒸罐6底部（或顶部）装有内搅拌器，闪蒸罐6的顶部气相管道连接冷凝器5，闪蒸罐6底部出料口连接晶浆出料泵。
37.工作原理：重排液通过重排反应液进口10进入反应釜9、氨水通过氨水进口11进入反应釜9中、粗品己内酰胺通过粗品己内酰胺出口12排出反应釜9中，反应液体压差作用下持续进入闪蒸罐6，也可设置出料泵14调节反应液体进入闪蒸罐6的速度，反应釜9产生的低压蒸汽通过蒸汽接管7排出，硫酸铵在闪蒸罐6中结晶，并从其底部排出。
38.一种硫酸铵中和反应产生高温蒸汽的方法包括高温中和、中低温结晶；所述的高温中和，贝克曼重排反应后生成的含硫酸的重排反应溶液和氨水在反应釜中中和，生成蒸汽、反应液体、粗品己内酰胺，反应釜的液相温度控制在80-110℃，压力控制在绝对压力40kpa-160kpa，反应釜产生的蒸汽温度在75-105℃且能直接排出所述的反应釜被利用，优选的，在所述的中高温中和中，反应釜中的液相温度为100℃-105℃，气相温度为90℃-100℃，气相绝对压力0.7kpa-1.033kpa，在优选条件下，能提高蒸汽的温度10%左右，其产生蒸汽的效果最好；所述中低温结晶，反应液体在闪蒸罐中进行硫酸铵结晶，所述的闪蒸罐内的压力小于所述反应釜中的反应压力，所述反应釜中的反应液在压力作用下持续进入所述的闪蒸罐中，优选的，在所述的闪蒸罐将液体温度降到54℃-70℃之间，压力绝对值控制在15kpa-32kpa之间。
39.优选的，所述反应釜的液相温度与所述闪蒸罐的液相温度差在20-35℃。
40.实验室内对高温中和的液相温度在80-110℃区间反应的液体，对己内酰胺在不同的高温反应停留时间长度，试验了水解量测量:温度℃8090100110高温反应时间长度min5555己内酰胺水解量：g/l0.50.612温度℃8090100110高温反应时间长度min10101010己内酰胺水解量：g/l0.60.71.63.2通过上表可知，高温中和的液相温度在80-110℃区间时，粗品己内酰胺可以正常产出，结合硫酸铵制备方法中的试验可知，中和与结晶分离，结晶也可以正常产出，其即证明，将中和与结晶分离后，中和与结晶的效果并没有受到影响，中和反应不必降温，其中和过程中产生的低压蒸汽可以直接利用。