罗茨液环真空泵机组在氨肟化工艺生产中的应用及系统
技术领域
本发明是石化行业己内酰胺企业一种降低氨肟化工艺生产蒸汽消耗的新方法，属于新技术节能领域。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
己内酰胺一种重要的有机化工原料，是生产尼龙—6纤维(即锦纶)和尼龙—6工程塑料的单体，可生产尼龙塑料、纤维、及L-赖氨酸等下游产品，氨肟化反应是生产己内酰胺的一个重要步骤，在己内酰胺生产中起着举足轻重的作用。
氨肟化反应以环己酮、双氧水及液氨为原料，由叔丁醇作为溶剂，在肟化反应器内压力0.30-35MPa、温度85℃左右，在钛硅分子筛催化剂作用下，生成环己酮肟、水，经叔丁醇回收、甲苯萃取、精馏等作用，得到环己酮肟产品，作为己内酰胺重排精制的原料；叔丁醇回收、甲苯精馏操作单元均在真空状态下保证工艺正常运行，一般通过蒸汽喷射器作为动力来维持真空度工艺条件，但蒸汽消耗量大、运行成本高。
发明内容
为降低蒸汽消耗，本发明提供了一种罗茨液环真空泵机组来代替蒸汽喷射器来保证生产回收、甲苯精馏工艺操作条件的运行，由于不再使用蒸汽喷射器作为动力，降低了喷射器蒸汽消耗，同时也节约了使用蒸汽喷射器消耗蒸汽而必需的冷却水消耗。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了罗茨液环真空泵机组在氨肟化工艺生产中的应用。
工艺方法原理:
使用罗茨液环真空泵机组代替蒸汽喷射器，液环泵使用脱盐水作为工作密封液，罗茨泵为干式吸气，保证甲苯精馏操作、甲苯脱肟精馏操作真空单元进行工艺正常运行，其中第一精馏塔由于真空度较低，采用液环真空泵即可满足工艺运行需求，第二精馏塔和甲苯脱肟塔由于真空度较高，采取罗茨泵和液环真空泵结合机组来保证工艺正常运行，罗茨泵和液环真空均泵由电机驱动运行，节约了蒸汽消耗。
本发明的第二个方面，提供了一种氨肟化工艺生产用罗茨液环真空泵机组，所述氨肟化工艺包括：肟化反应、叔丁醇回收、甲苯萃取、精馏；
其中，第一精馏塔采用液环真空泵；
第二精馏塔和甲苯脱肟塔采用罗茨液环真空泵机组。
本发明在石化行业己内酰胺企业氨肟化反应单元首次使用罗茨液环真空泵代替蒸汽喷射器，为降低蒸汽消耗提供了一种新的方法，并通过对整套系统的设计改进实现了与罗茨液环真空泵机组的匹配，使整套系统采用较低的成本，适应了工艺负荷的调整，发挥节能优势，提高经济效益。在当前节能减排形势下，蒸汽消耗的降低对于生产成本降低有着非常重要的意义。
本发明的第三个方面，提供了一种氨肟化工艺生产系统，所述系统包括：肟化反应器、过滤器、叔丁醇回收系统、第一精馏塔、第二精馏塔、甲苯脱肟塔；所述第一精馏塔采用液环真空泵；
所述第二精馏塔和甲苯脱肟塔采用罗茨液环真空泵机组。
本发明可以根据系统负荷情况，真空泵可以自动操作调节负荷，实现了全部自动化操作，无需新增加操作人员，罗茨及液环真空泵设备降低蒸汽消耗明显。
本发明的有益效果在于：
(1)石化行业己内酰胺企业氨肟化反应单元首次使用罗茨液环真空泵代替蒸汽喷射器，为降低蒸汽消耗提供了一种新的方法。
(2)根据系统负荷情况，真空泵可以自动操作调节负荷。
(3)本系统实现全部自动化操作，无需新增加操作人员。
(4)罗茨及液环真空泵设备降低蒸汽消耗明显。
(5)整套系统采用较低的成本，适应工艺负荷的调整，发挥节能优势，提高经济效益。
(6)本发明的方法简单、成本低、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明中蒸汽喷射器在氨肟化工艺生产中的应用。
图2是本发明中罗茨液环真空泵机组在氨肟化工艺生产中的应用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种罗茨液环真空泵机组来代替蒸汽喷射器来保证生产回收、甲苯精馏工艺操作条件的运行，由于不再使用蒸汽喷射器作为动力，降低了喷射器蒸汽消耗，同时也节约了使用蒸汽喷射器消耗蒸汽而必需的冷却水消耗。
与一般的常减压装置改造相比，氨肟化单元对于真空度要求稳定性较高，中间产品质量要求较为严格，必须从真空泵设备选型及长期稳定方面优先考虑，同时由于真空泵抽出的未冷凝气体中由于含有一定量有机气体(甲苯)，必须对气体进行深冷处理后方可放空。因此，本申请经过深入研究和多次试验摸索，发现：利用罗茨泵的高真空和液环真空泵的大流量相结合，在确保工艺参数能够满足氨肟化单元正常运行条件下，做到组合功率最小化、效率最大化，和单纯的液环泵、罗茨泵相比，有较大的节能优势，因此，采用氨肟化单元采用罗茨液环真空泵代替蒸汽喷射器。
在一些实施例中，设计产能在10～30万吨都可以使用。氨肟化单元第一精馏塔采用液环真空泵，由于系统真空度较低，采用液环真空泵，利用其大流量技术较为成熟的特点，不仅能够满足氨肟化单元工艺条件下运行要求，同时，还能保证环保达标排放。
在一些实施例中，真空泵运行稳定，维修量极少，连续操作性强。第二精馏塔和甲苯脱肟塔由于真空度较高，采取罗茨泵和液环真空泵结合机组来保证工艺正常运行，将考虑罗茨泵高真空和液环真空泵大流量的优点相结合，不仅运行平稳、组合功率小，运行效率高。
在一些实施例中，该发明可用于新项目建设，也可以用于老旧装置节能改造。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
整体工艺流程：
原料环己酮和氨、双氧水及叔丁醇(溶剂)分别由泵或系统压力送入肟化反应器(RD101)，在钛硅分子筛催化剂作用下，温度80-85℃，压力0.30-35MPa下发生化学反应，生成环己酮肟，此外还有叔丁醇、氨及生成的水，以上混合物称之为反应产物，经过膜过滤器(MF101)过滤后浊液(含钛硅分子筛催化剂颗粒的反应产物)返回反应系统，清液(过滤后的反应产物)进入反应产物中间罐(VD107)，清液的主要成分为环己酮肟水溶液、叔丁醇、氨，反应清液送入叔丁醇回收塔(CD102)，塔顶叔丁醇气相经冷凝器(ED106)冷凝后返回肟化反应器作为溶剂循环使用，塔釜成分为分离后的环己酮肟水溶液进入萃取系统进行萃取分离，在甲苯做萃取剂作用下进行分离，通过第一精馏塔、第二精馏塔最终实现环己酮肟的产品，分离、精馏工艺操作过程均在真空状态下进行
1、蒸汽喷射器在氨肟化工艺生产中的应用实施：
第一精馏塔：来自叔丁醇回收工序的环己酮肟(60％)和水(40％)的溶液进入萃取罐(SD201)，由甲苯作为萃取剂对环己酮肟和水进行分离，萃取后的甲苯肟溶液(环己酮肟20％、甲苯80％)送入第一精馏塔(CD401)，在精馏塔再沸器蒸汽加热作用下，精馏塔顶温度58-62℃，塔底部温度85-98℃，在真空度-84KPa工艺条件下，在精馏塔内进行精馏，塔釜得到甲苯肟溶液(环己酮肟75％、甲苯25％)，塔顶甲苯气相经冷凝器(ED401)冷凝后送入回流罐内除满足回流外其余作为萃取剂循环使用，不凝气由蒸汽喷射器(J101)抽出后和蒸汽一并进入冷凝器(ED402)冷凝后放空，冷凝后的工艺冷凝液送废水汽提塔(CD501)处理后送污水处理中心。
第二精馏塔：来自第一精馏塔(CD401)底部的甲苯肟溶液(环己酮肟75％、甲苯25％)进入第二精馏塔(CD402)中上部，在再沸器蒸汽加热作用下，塔顶温度120℃，塔釜温度140-145℃，在-94KPa工艺条件下，在精馏内进行精馏，塔釜得到环己酮肟产品，塔顶甲苯、环己酮肟及少量醇酮气相由冷凝器(ED403)冷凝后回收到酮回流槽(VD406)送入甲苯脱肟塔(CD403)继续进行精馏提纯，不凝气由蒸汽喷射器(J102)抽出后和蒸汽一并进入冷凝器(ED404)冷凝后放空，工艺冷凝液送废水汽提塔(CD501)处理后送污水处理中心。
甲苯脱肟塔：来自酮回流槽(VD406)的甲苯肟(环己酮肟23.2％、甲苯75.8％及少量醇酮)送入甲苯脱肟塔(CD403)中上部，在再沸器蒸汽加热作用下，塔顶50-65℃，塔釜120-140℃，在-94KPa工艺条件下，在脱肟塔(CD403)内进行精馏，塔釜得到环己酮肟及甲苯混合物返回第一精馏塔(CD401)，塔顶甲苯及少量醇酮经冷凝器(ED405)冷凝后送入甲苯脱酮塔(CD404)继续精馏提纯，不凝气由蒸汽喷射器(J103)抽出后和蒸汽一并进入冷凝器(ED406)冷凝后放空，工艺冷凝液送废水汽提塔(CD501)处理后送污水处理中心。
2、罗茨液环真空泵机组在氨肟化工艺生产中应用实施：
第一精馏塔：来自叔丁醇回收工序的环己酮肟(60％)和水(40％)的溶液进入萃取罐(SD201)，由甲苯作为萃取剂对环己酮肟和水进行分离，萃取后的甲苯肟溶液(环己酮肟20％、甲苯80％)送入第一精馏塔(CD401)，在精馏塔再沸器蒸汽加热作用下，精馏塔顶温度58-62℃，塔底部温度85-98℃，在真空度-84KPa工艺条件下，在精馏塔内进行精馏，塔釜得到甲苯肟溶液(环己酮肟75％、甲苯25％)，塔顶部分甲苯气相经冷凝器(ED401)冷凝后送入回流罐内作为萃取剂循环使用，不凝气由液环真空泵(YX401)抽出放空。
第二精馏塔：来自第一精馏塔(CD401)底部的甲苯肟溶液(环己酮肟75％、甲苯25％)进入第二精馏塔(CD402)中上部，在再沸器蒸汽加热作用下，塔顶温度120℃，塔釜温度140-145℃，在-94KPa工艺条件下，在精馏内进行精馏，塔釜得到环己酮肟产品，塔顶甲苯、环己酮肟及少量醇酮气相由冷凝器(ED402)冷凝后回收到酮回流槽(VD406)送入甲苯脱肟塔(CD403)继续进行精馏提纯，不凝气由罗茨泵(LX402)抽出后经液环真空泵(YX403)抽出放空。
甲苯脱肟塔：来自酮回流槽(VD406)的甲苯肟(环己酮肟23.2％、甲苯75.8％及少量醇酮)送入甲苯脱肟塔(CD403)中上部，在再沸器蒸汽加热作用下，塔顶50-65℃，塔釜120-140℃，在-94KPa工艺条件下，在脱肟塔内进行精馏，塔釜得到环己酮肟及甲苯混合物返回第一精馏塔(CD401)，塔顶甲苯及少量醇酮经冷凝器(ED403)冷凝后送入甲苯脱酮塔(CD402)继续精馏提纯，不凝气由罗茨泵(LX402)抽出后经液环真空泵(YX403)抽出放空。
由于第二精馏塔和甲苯脱肟塔真空度相同，两台塔共用一台罗茨和液环真空机组，采取罗茨泵运行真空度较高的特点和液环真空泵气量较大的特点相结合为机组的方式，来保持工艺运行稳定。
附：20万吨氨肟化装置蒸汽喷射器和真空泵机组消耗对比情况
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
