一种丙烯腈电解法制备己二腈的工业化生产系统的制作方法

本实用新型涉及化工技术领域，具体是一种丙烯腈电解法制备己二腈的工业化生产系统。

背景技术：

己二腈是一种重要的有机化工产品，目前己二腈最重要的工业用途是作为尼龙66的中间体，全世界90%以上的己二腈被用作尼龙66产业的上游原料，己二腈通过催化加氢反应生成己二胺，己二胺和己二酸发生缩聚反应生成尼龙66（聚己二酰己二胺）。

丙烯腈电解二聚合成己二腈的方法于20世纪60年代由拜兹提出，此后美国孟山都公司率先实现了工业化生产，并逐步从隔膜式电解法发展到无隔膜式电解法，隔膜法分为溶液法和乳液法，孟山都公司最初采用溶液法，此后不久日本旭化成公司在此基础上开发出了乳液法，目前，国外掌握此项己二腈生产技术的企业有日本旭化成公司、美国首诺公司、德国巴斯夫公司，这些公司生产己二腈均自用，不对外销售。

我国尼龙产业所需己二腈全部依赖国外进口。

丙烯腈电解法是制备己二腈的常规工业化生产方法，在电解丙烯腈制备己二腈的过程中，丙烯腈与特定的电解液混合成溶液，再在保持衡定的流量和流速情况下进入无隔膜式电解槽中发生电解二聚反应生成己二腈。

现有丙烯腈电解工艺技术中电解装置主排空管线与电解分离器排空管线、电解液补料管线、氮气保护管线以及己二腈粗油相缓冲罐进料和排空管线配置不当，造成整个常压运行的电解装置排空不畅、系统压力升高，操作稳定性差，易导致爆炸事故发生，另外，现有电解装置发生电解反应时放热使物料温度升高，造成所含的丙烯腈受热挥发，丙烯腈挥发气体未经过冷凝冷却回收直接进入尾气输送管线到尾气吸收塔，易燃易爆的丙烯腈挥发气的尾气进入尾气排放和处理系统，造成原料浪费，增加生产成本，增大安全事故发生的风险。

截止目前国内没有一套成熟的丙烯腈电解工艺路线的己二腈工业化生产装置系统，2015年国内建成一套丙烯腈电解法制己二腈工业化生产装置，由于在试生产过程中发生了爆燃事故，导致装置停产，现在该套装置已经拆除。

本实用新型适用的生产工艺方法已经申报中国发明专利，申请号：2019113488478，名称：电解液及电解丙烯腈制备己二腈的方法。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种性能稳定、原料利用率高、安全性强、成本低、适合规模化生产的丙烯腈电解法制备己二腈的工业化生产系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种丙烯腈电解法制备己二腈的工业化生产系统，包括电解装置、精馏装置和己二腈粗品储罐v41，电解装置和精馏装置通过管路分别与己二腈粗品储罐v41连通。

优选的，电解装置包括：电解分离器b01、混料器x02、电解液加热器e03、电解液循环泵p04、电解槽a05、电解液冷凝器e06、己二腈粗品缓冲罐v07、电解尾气冷凝器e08、补加电解液储罐v09、丙烯腈储罐v10、基础电解液储罐v11、单组分电解液储罐v12、补加电解液计量泵p13、丙烯腈计量泵p14、基础电解液加料泵p15、单组分电解液加料泵p16、己二腈粗品转料泵p17、尾气引风机c18、尾气吸收塔t19、尾气吸收循环泵p20；

电解分离器b01、混料器x02、电解液加热器e03、电解液循环泵p04、电解槽a05、电解液冷凝器e06依次连通成闭环；

电解分离器b01排气口与电解尾气冷凝器e08进气口连通，电解分离器b01与电解尾气冷凝器e08回收口连通，电解尾气冷凝器e08、尾气引风机c18、尾气吸收塔t19、尾气吸收循环泵p20依次连通；

电解分离器b01溢流口与己二腈粗品缓冲罐v07进料口连通，己二腈粗品缓冲罐v07通过己二腈粗品转料泵p17与己二腈粗品储罐v41连通；

基础电解液储罐v11和单组分电解液储罐v12分别通过基础电解液加料泵p15和单组分电解液加料泵p16连通在电解液冷凝器e06与电解分离器b01之间的管路上；

补加电解液储罐v09通过补加电解液计量泵p13连通在电解分离器b01和混料器x02之间的管路上；

丙烯腈储罐v10通过丙烯腈计量泵p14与混料器x02前端进口连通；

电解分离器b01、氮气保护阀q01、氮气流量计fg01依次连通。

优选的，精馏装置包括：质量流量计fi01、己二腈粗品常压精馏塔t11、常压精馏塔一级冷凝器e16、常压精馏塔二级冷凝器e17、常压精馏塔回流罐v22、塔顶低沸物转料泵p29、常压精馏塔塔底料转料泵p28、己二腈粗品减压精馏塔t14、减压精馏塔塔顶冷凝器e20、减压精馏塔回流罐v25、减压精馏塔顶低沸物转料泵p34、减压精馏塔塔底料转料泵p35，丙烯腈回收塔t12、丙烯腈回收塔塔顶冷凝器e18、回收塔塔顶丙烯腈回流罐v23、回收丙烯腈转料泵p30、丙烯腈回收塔塔底料转料泵p31、丙腈精馏塔t13、丙腈精馏塔塔顶冷凝器e19、塔顶丙腈成品接受罐v24、丙腈成品转料泵p32、丙腈精馏塔塔底料转料泵p33，己二腈成品塔t15、成品塔塔顶冷凝器e21、塔顶己二腈成品接受罐v26、己二腈成品转料泵p36、己二腈成品塔塔底料转料泵p37、丙腈储罐（v42）、高沸物储罐（v43）、己二腈成品储罐（v44）、重腈油储罐（v45）和丙烯腈回收储罐（v46）；

己二腈粗品常压精馏塔t11通过质量流量计fi01与己二腈粗品储罐v41连通；

己二腈粗品常压精馏塔t11、常压精馏塔一级冷凝器e16、常压精馏塔二级冷凝器e17、常压精馏塔回流罐v22依次连通，常压精馏塔一级冷凝器e16与常压精馏塔回流罐v22连通，常压精馏塔回流罐v22通过塔顶低沸物转料泵p29与丙烯腈回收塔t12连通；

丙烯腈回收塔t12、丙烯腈回收塔塔顶冷凝器e18、回收塔塔顶丙烯腈回流罐v23依次连通，回收塔塔顶丙烯腈回流罐v23通过回收丙烯腈转料泵p30与丙烯腈回收储罐v46连通；

丙烯腈回收塔t12通过丙烯腈回收塔塔底料转料泵p31与丙腈精馏塔t13连通，丙腈精馏塔t13、丙腈精馏塔塔顶冷凝器e19、塔顶丙腈成品接受罐v24依次连通，塔顶丙腈成品接受罐v24通过丙腈成品转料泵p32与丙腈储罐v42连通；

丙腈精馏塔t13通过丙腈精馏塔塔底料转料泵p33与高沸物储罐v43连通；

己二腈粗品减压精馏塔t14通过常压精馏塔塔底料转料泵p28与己二腈粗品储罐v41连通，己二腈粗品减压精馏塔t14、减压精馏塔塔顶冷凝器e20、减压精馏塔回流罐v25依次连通，减压精馏塔回流罐v25通过减压精馏塔顶低沸物转料泵p34与丙烯腈回收塔t12连通；

己二腈粗品减压精馏塔t14通过减压精馏塔塔底料转料泵p35与己二腈成品塔t15连通，己二腈成品塔t15、成品塔塔顶冷凝器e21、塔顶己二腈成品接受罐v26依次连通，塔顶己二腈成品接受罐v26通过己二腈成品转料泵p36与己二腈成品储罐v44连通；

己二腈成品塔t15通过己二腈成品塔塔底料转料泵p37与重腈油储罐v45连通。

本实用新型采用上述结构，具有以下的优点：

1、通过进入电解装置的物料不同，在不同的位置设置加料口，以保证进入电解槽参与电解反应的物料各组分含量保持稳定，从而保证电解反应出来物料己二腈含量稳定，副产氢气和氧气的含量稳定；

2、通过电解分离器上部己二腈粗油相溢流口上部空间加装冷冻水降温盘管，尾气排出口加装尾气二次冷凝器，使受热的丙烯腈挥发气体经过两次冷凝冷却回收至电解分离器内，然后其余尾气经过引风机排出进入尾气吸收塔，最大限度的冷凝回收尾气夹带的丙烯腈挥发气，降低原料消耗，保证尾气排出和尾气吸收处理装置运行的安全性；

3、通过改进电解装置的排空管线，使其与补加料管线、氮气保护管线、己二腈粗品缓冲罐进料排空管线相匹配，同时在排空管线加装与电解系统压力值形成连锁控制关系的变频引风机，保持电解反应系统常压状态运行，同时将排出尾气中的氢气、丙烯腈挥发气等易燃易爆气体含量降低至安全范围内，保证整套生产系统以及尾气环保处理系统运行的安全性；

4、己二腈粗品精馏装置采用五个不同功能的精馏塔组合连续运行精馏，分别产出丙烯腈、丙腈、己二腈、精馏高沸物及重腈油，流程清晰，简洁。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图2为本实用新型电解装置示意图；

图3为本实用新型精馏装置示意图。

图中p泵、b电解分离器、v罐、e加热器及冷凝器、x混料器、c引风机、t塔、a电解槽、fg流量计、q阀、fi质量流量计。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。

实施例1电解装置

参照图1和图2，电解分离器b01、混料器x02、电解液加热器e03、电解液循环泵p04、电解槽a05、电解液冷凝器e06依次连通成闭环，基础电解液储罐v11和单组分电解液储罐v12分别通过基础电解液加料泵p15和单组分电解液加料泵p16连通在电解液冷凝器e06与电解分离器b01之间的管路上，用于将配置好的基础电解液和单组份电解液按工艺要求量加入到电解分离器b01内，电解液循环泵p04用于使基础电解液在整个电解系统中循环流动，并可通过设定保证通过电解槽a05的电解液流量稳定在280±10m³/h，电解液加热器e03用于将电解液的温度加热到45-50℃，电解分离器b01、氮气保护阀q01、氮气流量计fg01依次连通，并外接氮气供应装置，用于调节进入电解分离器b01的氮气量，各工艺控制点达到工艺要求指标后，启动电解槽a05，开始电解；

丙烯腈储罐v10通过丙烯腈计量泵p14与混料器x02前端进口连通，开启丙烯腈计量泵p14，用于在电解反应正常后，往电解系统内滴加丙烯腈，保持丙烯腈滴加量稳定在工艺要求范围内；

补加电解液储罐v09通过补加电解液计量泵p13连通在电解分离器b01和混料器x02之间的管路上，开启补加电解液储罐v09，调节电解液补加量稳定在工艺要求范围内，连续的往电解系统内补加电解液；

电解反应后的电解液经电解液冷凝器e06冷却至45℃后，被电解液循环泵p04输送回电解分离器b01进行气相、油相和水相三相分离；

电解分离器b01排气口与电解尾气冷凝器e08进气口连通，电解分离器b01与电解尾气冷凝器e08回收口连通，电解尾气冷凝器e08、尾气引风机c18、尾气吸收塔t19、尾气吸收循环泵p20依次连通，尾气引风机c18采用自动控制，可根据电解分离器b01内的压力高低与尾气引风机c18运行频率高低的连锁控制关系自动调整运行状态；

从电解分离器b01顶部排气口出来的尾气（气相）经过电解分离器b01顶部冷却盘管一次冷却，电解尾气冷凝器（e08）二次冷凝后经过尾气引风机c18进入尾气吸收塔t19，同时开启尾气吸收循环泵p20，使尾气经吸收塔t19吸收后统一进入进入尾气处理系统；

电解分离器b01溢流口与己二腈粗品缓冲罐v07进料口连通，己二腈粗品缓冲罐v07通过己二腈粗品转料泵p17与己二腈粗品储罐v41连通，从电解分离器b01中上部的溢流口分离出的己二腈粗品（油相）溢流至己二腈粗品缓冲罐v07，然后通过己二腈粗品转料泵p17输送到己二腈粗品储罐v41；

从电解分离器b01底部沉降分离出的电解液（水相）在电解系统中连续循环参与丙烯腈电解反应。

实施例2丙烯腈回收装置

参照图1和图3，己二腈粗品常压精馏塔t11通过质量流量计fi01与己二腈粗品储罐v41连通，质量流量计fi01控制己二腈粗品按照流量1.5-2m³/h进入己二腈粗品常压精馏塔t11，预先设定己二腈粗品常压精馏塔t11塔顶温度为65-75℃，塔底温度为155-165℃；

己二腈粗品常压精馏塔t11、常压精馏塔一级冷凝器e16、常压精馏塔二级冷凝器e17、常压精馏塔回流罐v22依次连通，常压精馏塔一级冷凝器e16与常压精馏塔回流罐v22连通，常压精馏塔回流罐v22通过塔顶低沸物转料泵p29与丙烯腈回收塔t12连通，己二腈粗品常压精馏塔t11塔顶蒸出富含丙烯腈、水等低沸物，经常压精馏塔一级冷凝器e16、常压精馏塔二级冷凝器e17冷凝后进入常压精馏塔回流罐v22，开启塔顶低沸物转料泵p29，将低沸物输送进入丙烯腈回收塔t12；

己二腈粗品减压精馏塔t14通过常压精馏塔塔底料转料泵p28与己二腈粗品储罐v41连通，开启常压精馏塔塔底料转料泵p28，将己二腈粗品常压精馏塔t11塔底蒸出的富含己二腈的物料，输送进入己二腈粗品减压精馏塔t14；

常压精馏塔塔底料转料泵p28控制进入己二腈粗品减压精馏塔t14的物料流量为1-1.5m³/h，并预设己二腈粗品减压精馏塔t14塔顶温度为120-130℃，塔底温度为225-245℃；

己二腈粗品减压精馏塔t14、减压精馏塔塔顶冷凝器e20、减压精馏塔回流罐v25依次连通，减压精馏塔回流罐v25通过减压精馏塔顶低沸物转料泵p34与丙烯腈回收塔t12连通；

己二腈粗品减压精馏塔t14塔顶蒸出含有丙腈、水及其他低沸物的物料，经减压精馏塔塔顶冷凝器e20冷凝后，进入减压精馏塔回流罐v25，开启减压精馏塔顶低沸物转料泵p34，将物料输送进入丙烯腈回收塔t12；

塔顶低沸物转料泵p29输送的富含丙烯腈的低沸物，减压精馏塔顶低沸物转料泵p34输送的含有丙腈、水及其他低沸物的物料，按照流量0.3-0.6m³/h，共同进入丙烯腈回收塔t12，设定丙烯腈回收塔t12塔顶温度为65-75℃，塔底温度为95-105℃；

丙烯腈回收塔t12以水为共沸剂，采用共沸精馏的方法，塔顶蒸出丙烯腈和水的共沸物，经过与丙烯腈回收塔t12连通的丙烯腈回收塔塔顶冷凝器e18冷凝后，进入回收塔塔顶丙烯腈回流罐v23，开启回收丙烯腈转料泵p30，将回收塔塔顶丙烯腈回流罐v23内回收的丙烯腈输送进入丙烯腈回收储罐v46。

实施例3丙腈精馏装置

本实施例所述装置是在实施例2的一部分支路上进行丙腈精馏的装置；

丙烯腈回收塔t12通过丙烯腈回收塔塔底料转料泵p31与丙腈精馏塔t13连通，开启丙烯腈回收塔塔底料转料泵p31，按照流量0.1-0.2m³/h，将丙烯腈回收塔t12塔底蒸出的富含丙腈的塔底料，输送进入丙腈精馏塔t13，设定丙腈精馏塔t13塔顶温度为40-50℃，塔底温度为160-175℃；

丙腈精馏塔t13、丙腈精馏塔塔顶冷凝器e19、塔顶丙腈成品接受罐v24依次连通，丙腈精馏塔t13采用减压精馏的方法，塔顶蒸出丙腈成品，经过丙腈精馏塔塔顶冷凝器e19冷凝后，进入塔顶丙腈成品接受罐v24，开启丙腈成品转料泵p32，将成品输入进入丙腈储罐v42。

实施例4高沸物精馏装置

本实施例所述装置是在实施例3的一部分支路上进行高沸物精馏的装置；

丙腈精馏塔t13通过丙腈精馏塔塔底料转料泵p33与高沸物储罐连通，开启丙腈精馏塔塔底料转料泵p33，将丙腈精馏塔t13塔底蒸出的塔底物料输送进入高沸物储罐v43。

实施例5己二腈成品精馏装置

本实施例所述装置是在实施例2的一部分支路上进行己二腈成品精馏的装置；

己二腈粗品减压精馏塔t14通过减压精馏塔塔底料转料泵p35与己二腈成品塔t15连通，己二腈成品塔t15、成品塔塔顶冷凝器e21、塔顶己二腈成品接受罐v26依次连通，塔顶己二腈成品接受罐v26通过己二腈成品转料泵p36与己二腈成品储罐v44连通；

开启减压精馏塔塔底料转料泵p35，按照流量1-1.5m³/h，将己二腈粗品减压精馏塔t14塔底蒸出的富含己二腈塔底料输送进入己二腈成品塔t15，设定己二腈成品塔t15塔顶温度为180-190℃，塔底温度为215-225℃；

己二腈成品塔t15采用减压精馏的方法，使己二腈和重腈油分离，塔顶蒸出己二腈成品，经过成品塔塔顶冷凝器e21冷却后，进入塔顶己二腈成品接受罐v26，开启己二腈成品转料泵p36，将己二腈成品输送进入己二腈成品储罐v44。

实施例6重腈油精馏装置

本实施例所述装置是在实施例5的一部分支路上进行重腈油精馏的装置；

己二腈成品塔t15通过己二腈成品塔塔底料转料泵p37与重腈油储罐连通，开启己二腈成品塔塔底料转料泵p37，将己二腈成品塔t15蒸出的重腈油输送进入重腈油储罐v45。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中心”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专利和简化描述，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专利的限制。

在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“组合”、“设置”、“连接”、“固定”、“紧密”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。