一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合用于己内酰胺水溶液浓缩的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合的己内酰胺水溶液的浓缩装置。该装置由MVR蒸发与多效蒸发组成，其中，MVR蒸发包括MVR蒸发塔、压缩机、塔底再沸器；多效蒸发包括各效蒸发塔、各效蒸发塔底的再沸器、末效蒸发塔顶冷凝器。物料先经MVR蒸发，MVR蒸发塔塔顶蒸汽通过管道至压缩机，经压缩升压后的出口蒸汽送至MVR蒸发塔再沸器，作为MVR蒸发塔热源。经MVR蒸发后物料再送至多效蒸发，上一效蒸发塔顶所产生的二次蒸汽通过管道输送至下一效蒸发塔底再沸器，作为加热蒸汽用。本实用新型大大提高了热利用效率，节约了大量能源，有效降低了生产成本。
【专利说明】—种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合用于己内酰胺水溶液浓缩的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合用于己内酰胺水溶液浓缩的装置，属于化工分离【技术领域】。
【背景技术】
[0002]MVR (Mechanical Vapor Recompression机械蒸汽再压缩)工作原理是通过机械驱动的压缩机将蒸发器蒸出的低压低温位的蒸汽，压缩至较高压力与温度，成为高温位的蒸汽，作为加热器、再沸器和蒸发器热源，以充分利用二次蒸汽的潜热，以替代外部蒸汽热源，除开车启动外，整个蒸发过程中无需生蒸汽，是一项高效节能技术，一般用于蒸发浓缩、蒸发结晶、低温蒸发等。
[0003]己内酰胺(英文缩写:CPL)是尼龙-6合成纤维和尼龙-6工程塑料的中间体，与涤纶、晴纶在我国并称为三大合成纤维，应用十分广泛。
[0004]目前，国内外己内酰胺的生产工艺中，绝大多数生产工艺都包括重排、有机物萃取、水反萃等过程，形成己内酰胺水溶液，水含量高达70% (质量％)以上；另外，己内酰胺聚合装置内蒸发单元的己内酰胺溶液中水含量在80% (质量％)以上，两个生产过程均需除其中的水是必需的步骤。
[0005]现有工业装置通常采用三效蒸发，该法生产每吨己内酰胺过程中大约要消耗
1.1吨的蒸汽，消耗量大。除采用蒸发工艺外，还有膜分离装置。CN200420017182.5、CN200810219030.6.CN200820050497.8公开的都是关于膜分离的装置。此法新颖、简单，可以节约大量能源，但是此法分离出的水中所含己内酰胺的量比较高，不能再次循环利用，造成浪费；且所述有机膜易溶胀，工业化困难。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合的己内酰胺水溶液浓缩装置；采用MVR技术先除去其中的大量水，MVR将MVR蒸发器产生的二次蒸汽蒸发器经压缩升压后重新作为MVR蒸发器的加热热源，己内酰胺水溶液浓缩至一定浓度后再采用二效或三效蒸发工艺再浓缩，实现了进一步降低蒸汽与冷却水消耗。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合用于己内酰胺水溶液浓缩的装置，其特征在于，该装置是MVR蒸发与多效蒸发组合的装置；MVR蒸发包括一个MVR蒸发塔、压缩机、塔底再沸器；多效蒸发装置包括各效蒸发塔、各效蒸发塔底的再沸器、末效蒸发塔顶冷凝器、液体泵、以及连接管道、仪表、阀门；上一步工艺过程的己内酰胺水溶液通过管道连接MVR蒸发塔，MVR蒸发塔底出料通过管道泵送至多效蒸发的首效蒸发塔，首效蒸发塔底出料通过管道连接至下一效蒸发塔，各效蒸发塔底出料通过管道连接至下一效蒸发塔，末效蒸发塔底出料通过管道连接至下一步工艺过程；MVR蒸发塔塔顶蒸汽通过管道连接至压缩机，压缩机出口的蒸汽通过管道连接MVR蒸发塔再沸器，作为MVR蒸发塔热源；上一效蒸发塔顶所产生的二次蒸汽通过管道连接至下一效蒸发塔底再沸器作为加热蒸汽用，首效蒸发塔底再沸器通过管道引入外部热源，末效蒸发塔塔顶所产生的二次蒸汽通过冷凝器引入外部冷源。
[0008]所述的多效蒸发是顺流蒸发，可以是二效蒸发，也可以是三效蒸发。
[0009]所述的各效蒸发塔具有精馏段，精馏段采用板式或者填料中的一种。
[0010]所述的各个再沸器为热虹吸再沸器或者降膜式再沸器或者升膜式再沸器中的一种。
[0011]所述的压缩机的压缩比为1.2-3。
[0012]所述的压缩机可以是单级压缩，也可以是多级压缩。
[0013]本实用新型采用MVR蒸发与二效蒸发组合的流程，与原有三效蒸发相比，可节省蒸汽40%~60%左右，节省循环水20%~40% ；MVR蒸发与三效蒸发组合的流程，可节省蒸汽50%~70%左右，节省循环水35%~50%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1:MVR蒸发与三效蒸发组合的流程图
[0015]图中:1:MVR蒸发塔再沸器；2:MVR蒸发塔；3:压缩机；4、7:泵；5、8、11:各效蒸发塔底再沸器；6:首效蒸发塔；9:第二效蒸发塔；12:末效蒸发塔；13:末效蒸发塔顶冷凝器；
[0016]图2 =MVR蒸发与二效蒸发组合的流程图。
[0017]图中:1:MVR蒸发塔再沸器；2:MVR蒸发塔；3:压缩机；4、7:泵；5、8:各效蒸发塔底再沸器；10:第四效蒸发塔顶冷凝器；6:第一效蒸发塔；9:第二效蒸发塔。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，本实用新型是MVR蒸发与三效蒸发组合的装置。MVR蒸发包括MVR蒸发塔、压缩机、塔底再沸器、节流阀；三效蒸发装置包括首蒸发塔、第二效蒸发塔、末效蒸发塔、各效蒸发塔塔底的再沸器、泵，以及连接管道、仪表、阀门。
[0021]质量浓度为30%己内酰胺水溶液通过管道进入MVR蒸发塔，MVR蒸发塔底出料通过管道泵送至首效蒸发塔，首效蒸发塔底通过管道泵送至第二效蒸发塔，第二效蒸发塔底出料通过管道泵送至末效蒸发塔，末效蒸发塔通过管道连接至下一步工艺过程。
[0022]MVR蒸发塔塔顶蒸汽通过管道连接至压缩机，压缩机出口的蒸汽通过管道连接MVR蒸发塔再沸器(作为MVR蒸发塔热源)；首效蒸发塔低的再沸器通过管道引入外部热源，首效蒸发塔顶蒸汽通过管道连接第二效塔底再沸器(作为热源)，第二效蒸发塔顶蒸汽通过管道连接至末效蒸发塔(作为热源)，末效蒸发塔顶的冷凝器通过管道引入外部冷源。
[0023]采用上述装置进行30% (质量％)己内酰胺水溶液浓缩，具体装置如下:
[0024]含30% (质量％)己内酰胺水溶液与MVR蒸发塔2塔底的循环液混合后进入再沸器I与压缩机3出口的气相进行换热后进入MVR蒸发塔，MVR蒸发塔塔底温度为104°C左右，顶部压力为常压或者微负压，工艺冷凝水作为回流液。
[0025]MVR蒸发塔底部出料通过泵4后与首效蒸发塔6底的循环液4混合后进入再沸器5与蒸汽进行换热后进入首效蒸发塔，首效蒸发塔底部温度为135°C左右，顶部压力为
2.5bar (绝压)，工艺冷凝水作为回流液。
[0026]首效蒸发塔底部出料通过泵7后与第二效蒸发塔底的循环液混合，进入再沸器8与首效塔顶气相进行换热后进入第二效蒸发塔，第二效蒸发塔顶部温度为99°C左右，顶部压力为常压，工艺冷凝水作为回流液。
[0027]第二效蒸发塔底部出料通过泵10后与末效蒸发塔底的循环液混合，进入再沸器11与第二效塔顶气相进行换热后进入末效蒸发塔，末效蒸发塔顶部温度为99°C左右，顶部压力为常压，工艺冷凝水作为回流液。
[0028]末效蒸发塔顶气相通过冷凝器13用循环冷却水进行冷却，冷却后的工艺冷凝水与MVR蒸发塔及前两效塔底再沸器的工艺冷凝水合并后循环利用。末效蒸发塔塔顶温度54°C左右，塔顶压力0.015bar (绝压)，。
[0029]末效蒸发塔底部出料含己内酰胺90% (质量％)至下一步工艺过程。
[0030]各塔塔釜液位通过塔底液体出料管线上的调节阀控制。
[0031]实施例2
[0032]如图2所示，本实用新型是MVR蒸发与二效蒸发组合的装置。MVR蒸发包括MVR蒸发塔、压缩机、塔底再沸器；二效蒸发装置包括首效蒸发塔、末效蒸发塔、各效蒸发塔塔底的再沸器、及处于两效蒸发之间的泵，以及连接管道、仪表、阀门。
[0033]质量浓度为30%己内酰胺水溶液通过管道进入MVR蒸发塔，MVR蒸发塔底出料通过管道泵送至首效蒸发塔，首效蒸发塔底通过管道泵送至末效蒸发塔，末效蒸发塔底出料通过管道连接至下一步工艺过程。
[0034]MVR蒸发塔塔顶蒸汽通过管道连接至压缩机，压缩机出口的蒸汽通过管道连接MVR蒸发塔再沸器(作为MVR蒸发塔热源)；首效蒸发塔低的再沸器通过管道引入外部蒸汽，首效蒸发塔顶蒸汽通过管道连接末效塔底再沸器(作为热源)，末效蒸发塔顶的冷凝器通过管道引入外部冷源。
[0035]采用上述装置进行30% (质量％)己内酰胺水溶液浓缩，具体装置如下:
[0036]含30% (质量％)己内酰胺水溶液与MVR蒸发塔2塔底的循环液混合后进入再沸器I与压缩机出口的气相进行换热后进入MVR蒸发塔，MVR蒸发塔塔底温度为104°C左右，顶部压力为常压或者微负压，工艺冷凝水作为回流液。
[0037]MVR蒸发塔底部出料通过泵4后与首效蒸发塔底6的循环液混合后进入再沸器5与蒸汽进行换热后进入首效蒸发塔，首效蒸发塔底部温度为108°C左右，顶部压力为常压，工艺冷凝水作为回流液。
[0038]首效蒸发塔底部出料通过泵7后与末效蒸发塔底的循环液混合，进入再沸器8与首效塔顶气相进行换热后进入末效蒸发塔，末效蒸发塔顶部温度为54°C左右，顶部压力为
0.015bar (绝压)，工艺冷凝水作为回流液。
[0039]末效蒸发塔顶气相通过冷凝器10用循环冷却水进行冷却，冷却后的工艺冷凝水与MVR蒸发塔及首效蒸发塔底再沸器的工艺冷凝水合并后循环利用。
[0040]末效蒸发塔底部出料含己内酰胺90% (质量％)至下一步工艺过程。[0041]各塔塔釜液位通过塔底液体出料管线上的调节阀控制。
[0042]通过MVR蒸发与三效蒸发或二效蒸发组合，本实用新型不仅大大提高了热利用效率，节约了大量蒸汽与冷却水，而且分离出的水可以循环利用，有效降低了生产成本。
[0043]对于10t/h流量的己内酰胺水溶液，其己内酰胺浓度为30%，产品中己内酰胺浓度为90% ;先采用MVR蒸发将己内酰胺浓度提高至50%，再采用二或三效蒸发工艺，使产品中己内酰胺浓度达90% ;蒸汽价格180元/吨，电价格0.6元/度，循环水价格0.5元/吨，按一年运行8000小时，其蒸汽、循环冷却水和电消耗结果比较如下表:
[0044]
【权利要求】
1.一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发组合的己内酰胺水溶液浓缩装置，其特征在于，该装置是MVR蒸发与多效蒸发组合的装置；MVR蒸发包括MVR蒸发塔、压缩机、塔底再沸器；多效蒸发装置包括各效蒸发塔、各效蒸发塔底的再沸器、末效蒸发塔顶冷凝器、泵、以及连接管道、仪表、阀门；上一步工艺过程的己内酰胺水溶液通过管道连接MVR蒸发塔，MVR蒸发塔底出料通过管道泵送至多效蒸发的首效蒸发塔，首效蒸发塔底出料通过管道连接至下一效蒸发塔，各效蒸发塔底出料通过管道连接至下一效蒸发塔，末效蒸发塔底出料通过管道连接至下一步工艺过程;MVR蒸发塔塔顶蒸汽通过管道连接至压缩机，压缩机出口的蒸汽通过管道连接MVR蒸发塔再沸器，作为MVR蒸发塔热源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于多效蒸发是顺流蒸发，可以是二效蒸发，也可以是三效蒸发。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于MVR蒸发塔及各效蒸馏塔具有精馏段，精馏段为采用板式或者填料中的一种。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于各个再沸器为热虹吸再沸器或者降膜式再沸器或者升膜式再沸器中的一种。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于压缩机的压缩比为1.2-3。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于压缩机可以是单级压缩，也可以是多级压缩。
【文档编号】C07D201/16GK203483884SQ201320559231
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】祝春芳, 王辉, 谭旭阳, 邵寒梅 申请人:湖南百利工程科技股份有限公司