專利名稱：一種生產(chǎn)硫銨的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)硫銨的方法，特別是涉及采用中和結晶技術，處理己內(nèi)酰胺裝置中貝克曼重排液，生產(chǎn)硫銨并分離重排液中己內(nèi)酰胺的方法。
背景技術：
己內(nèi)酰胺是環(huán)己酮肟在發(fā)煙硫酸催化作用下，發(fā)生Beckmann重排反應而制備的，反應產(chǎn)物為己內(nèi)酰胺和發(fā)煙硫酸的混合物(俗稱重排液)。為了將己內(nèi)酰胺與硫酸分離，工業(yè)上一般采用氨水中和的方法，使發(fā)煙硫酸在水相中與氨發(fā)生反應，生成硫銨，利用己內(nèi)酰胺相比硫銨難溶于水的特性和彼此之間密度的差異，使其與硫銨分離，反應式如下
反應生成的硫銨通過結晶從液相中分離出來。傳統(tǒng)的處理貝克曼重排液的方法是重排液與氨水一起進入中和釜進行中和反應而生成硫銨，反應熱通過外循環(huán)的冷卻器移走。反應后的硫銨溶液、己內(nèi)酰胺溶液進入分層罐分層，底部的硫銨溶液經(jīng)泵送至萃取塔，用苯作萃取劑萃取回收其中的己內(nèi)酰胺，萃余的硫銨溶液則送至汽提塔以回收其中的苯，然后進入硫銨結晶工序。
硫銨溶液的結晶采用兩效蒸發(fā)結晶工藝，來自汽提塔底部的硫銨溶液由泵送至一效蒸發(fā)的循環(huán)管上，經(jīng)一效加熱器加熱后進入一效蒸發(fā)器。一效蒸發(fā)器頂部的蒸汽作為二效加熱器的熱源，硫銨通過一、二效蒸發(fā)器的蒸發(fā)提濃后，進入結晶器結晶，當其中的固體硫銨含量達到要求后，硫銨晶漿由泵送至稠厚、離心工序。
通過以上流程，可以看出該工藝運行中存在的主要問題①重排液的中和與硫銨的結晶分別在兩個工序中進行，流程冗長，設備多，投資高。②能源利用不合理中和工序中重排液中的硫酸和氨水反應生成硫銨的反應熱未能利用，反而要通過外循環(huán)冷卻器中的冷卻水來移除，消耗大量的循環(huán)水；結晶工序中又要用中壓蒸汽來提供熱源，以蒸發(fā)硫銨溶液中的水分，來達到結晶的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)硫銨的方法，特別是提供一種用中和結晶技術生產(chǎn)硫銨，并盡可能利用SO3與水反應生成硫酸和硫酸與氨反應生成硫銨所產(chǎn)生的反應熱，且縮短流程，達到降低投資和節(jié)能降耗的目的的方法。
本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的，其中重排液的中和反應與硫銨的結晶均在中和結晶器中進行。氣氨(或氨水)與重排液通過計量后分別進入中和結晶器內(nèi)，重排液中的SO3與水反應生成硫酸，硫酸與氨發(fā)生中和反應生成硫銨并產(chǎn)生晶核。反應熱由水蒸發(fā)帶出。隨著水分的蒸發(fā)，硫銨逐漸的結晶，由于中和結晶器內(nèi)己內(nèi)酰胺油相和硫銨無機相之間的密度差，絕大部分硫銨晶漿處于內(nèi)循環(huán)通道中，而己內(nèi)酰胺則富集在折流區(qū)域的頂部，從而使己內(nèi)酰胺和硫銨得以分離。在中和結晶器底部，硫銨固體的含量達到20～30％(wt)，這部分晶漿通過泵送至稠厚器增稠后，經(jīng)離心機的分離即可得到固體硫銨。
中和結晶的工藝條件中和結晶器頂部壓力為10～30kPa(A)，中和結晶器溫度為55～75℃，酸堿度為3.0～4.5，優(yōu)選3.5～4.0。
本發(fā)明的積極效果是采用中和結晶技術，將發(fā)煙硫酸的水解反應和硫酸與氨的中和反應以及結晶操作集中在中和結晶器內(nèi)進行，充分利用反應熱，使得蒸發(fā)結晶無需外接蒸汽，節(jié)省了大量的能源；同時，由于流程的縮短，設備投資少，且運行費用低。
在產(chǎn)品質量方面，由于采用新型中和結晶器，中和結晶器設置了內(nèi)導流筒及高效攪拌器，形成了內(nèi)循環(huán)通道。除內(nèi)循環(huán)通道外，結晶器還設有外循環(huán)通道在結晶器的折流區(qū)內(nèi)，中下部的含有大量細晶的硫銨溶液通過外循環(huán)泵送回結晶器的底部，在外循環(huán)泵的入口，加入部分冷凝水，用于消除過量的細晶，以及產(chǎn)品粒度的淘洗，使得產(chǎn)品粒徑大，分布范圍窄。由于中和結晶器存在內(nèi)、外循環(huán)通道，可消除高飽和度區(qū)域，器內(nèi)各處的過飽和度都比較均勻，生產(chǎn)的硫銨顆粒的粒徑大于0.5mm的占85％以上，較傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的硫銨顆粒粒徑有較大的提高；分離后的己內(nèi)酰胺通過進一步靜置分層，使得己內(nèi)酰胺中的夾帶的硫銨不高于0.8％(wt)，與傳統(tǒng)工藝持平，可滿足己內(nèi)酰胺精制單元的要求。
四

附圖1為本發(fā)明生產(chǎn)硫銨的流程示意圖附圖1中，1為中和結晶器；發(fā)煙硫酸的水解反應和硫酸與氨的中和反應以及結晶操作均在中和結晶器內(nèi)進行；2為冷凝器，中和反應后所蒸發(fā)出來的水分通過冷凝器2冷凝后匯集在凝水罐15中，通過凝水泵14將凝水重新送入中和結晶系統(tǒng)循環(huán)使用；3為潷析器，從中和結晶器折流區(qū)6出來的己內(nèi)酰胺油相通過潷析器進料泵12送至潷析器3，在潷析器3中，己內(nèi)酰胺油相與硫銨溶液發(fā)生分層，除去絕大部分硫銨；4為稠厚器，硫銨晶漿在稠厚器內(nèi)增稠至40～60％(wt)；5為中和結晶器內(nèi)導流筒；6為中和結晶器折流區(qū)；7為靜態(tài)混合器，氨以氣氨的形式進料時，氣氨單獨通過靜態(tài)混合器，當生產(chǎn)過程要以氨水的形式進料時，開啟靜態(tài)混合器前冷凝水管線上閥門，加入冷凝水，通過靜態(tài)混合器的混合，形成氨水進料；8為中和結晶器進料噴嘴；9為中和結晶器底攪拌器；10為循環(huán)母液泵，通過循環(huán)母液泵，可提供中和結晶器的外循環(huán)通道；11為硫銨晶漿泵，通過硫銨晶漿泵將中和結晶器底部的含固體硫銨20～30％(wt)的晶漿送往稠厚器4；12為潷析器進料泵己內(nèi)酰胺油泵；
13為己內(nèi)酰胺油泵；14為凝水泵；15為凝水罐；16為母液泵；17為循環(huán)母液罐18為離心機，通過離心機的分離，濾液為飽和的硫銨溶液，濾液收集在循環(huán)母液罐17中，經(jīng)過母液泵16送回中和結晶器1，進行重新結晶。濾餅即為固體硫銨；五具體實施方式
本發(fā)明中，氨的加入可按實施例1和實施例2的方式加入，優(yōu)選實施例1的加料方式。
實施例1氣氨與重排液(101)分別通過中和結晶器1內(nèi)環(huán)狀分布器上的多個噴嘴(8)進入導流筒(5)，在導流筒(5)內(nèi)，氨與重排液(101)中的硫酸發(fā)生中和反應生成硫銨并產(chǎn)生晶核。經(jīng)安裝在中和結晶器1底部的攪拌器(9)的攪拌下，硫銨溶液被快速“提升”至導流筒(5)上部，當上升的溶液到達液體自由表面時，水份開始蒸發(fā)。蒸發(fā)的水分通過冷凝器2冷凝后，重新加入至結晶器底部的循環(huán)管上，這部分工藝冷凝水的加入，可以溶解細晶并平衡反應熱對水份蒸發(fā)的影響；在導流筒(5)外側較低的區(qū)域，由于結晶器形狀的變化，流動速率降低，一部分懸浮液通過攪拌器作用返回導流筒(5)，另一部分向上流動至折流區(qū)(6)，由于密度的差異，在此己內(nèi)酰胺從母液中分離出來，漂浮在母液上部成為有機層，這部分有機層與一定量的母液一起抽出，送至潷析器3進行分離。分離后的有機相為己內(nèi)酰胺，送往己內(nèi)酰胺精制單元；無機相為飽和的硫銨溶液，返回至循環(huán)母液罐，通過母液泵16進入中和結晶器1內(nèi)重新結晶。當中和結晶器1內(nèi)硫銨的固體含量達到25％(wt)時，通過中和結晶器1底部的硫銨晶漿泵11送至稠厚器4，經(jīng)過稠厚器4的增稠，含固體硫銨40％～60％的晶漿送至離心機18，通過離心機18的分離，得到固體硫銨，濾液則返回硫銨母液循環(huán)罐17，通過泵送回中和結晶器1重新結晶。
實施例2氣氨和來自凝水泵14出口的一部分冷凝水一起通過靜態(tài)混合器7，通過靜態(tài)混合器7的良好混合，配制成氨水，氨水配制的濃度可根據(jù)生產(chǎn)的需要，由冷凝水管線上的調節(jié)閥進行調節(jié)。其它部分與實施例1相同。
權利要求
1.一種生產(chǎn)硫銨的方法，其中重排液和氨直接進入中和結晶器內(nèi)反應，重排液中SO3與水反應生成硫酸，硫酸和氨反應生成硫銨，并利用反應熱，在絕壓為10～30kPa，溫度為55℃～75℃，酸堿度為3.0～4.5的情況下，將水分蒸發(fā)而得到硫銨晶體，己內(nèi)酰胺則從中和結晶器的折流區(qū)內(nèi)分離出來。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于重排液不經(jīng)過水解反應步驟，直接進入中和結晶器內(nèi)進行中和反應。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于反應所需的氨既可以是氣氨，也可以是氨水，優(yōu)選采用氣氨。
4.權利要求1-3中任意一項的方法，其特征在于利用中和結晶器內(nèi)己內(nèi)酰胺油相和硫銨無機相之間的密度差，在中和結晶器內(nèi)設置了擴大的折流區(qū)，使得己內(nèi)酰胺富集在折流區(qū)域的頂部，這部分己內(nèi)酰胺經(jīng)移出后，進一步靜置分層，可使己內(nèi)酰胺夾帶的硫銨不高于0.8％(wt)。
5.權利要求1-3中任意一項的方法，其特征在于中和結晶器內(nèi)己內(nèi)酰胺油相和硫銨無機相之間的密度差，絕大部分硫銨晶漿處于內(nèi)循環(huán)通道中，在中和結晶器底部，硫銨固體的含量達到20～30％(wt)，這部分晶漿通過泵送至稠厚器，在稠厚器內(nèi)，通過硫銨母液的反向沖洗，晶漿增稠至40～60％(wt)，增稠后的晶漿通過離心機的分離，即可得到固體硫銨。
6.權利要求1-3中任意一項的方法，其特征在于中和結晶器頂部蒸發(fā)出來的水分，經(jīng)過冷凝后，重新進入中和結晶器內(nèi)，維持系統(tǒng)的水分平衡，并消除部分細晶。
7.權利要求1-6中任意一項的方法，其特征在于離心機分離后的飽和的硫銨溶液，重新進入中和結晶器，以回收其中的硫銨。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于酸堿度為3.5～4.0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)硫銨的方法，其特征是采用中和結晶技術處理己內(nèi)酰胺裝置中貝克曼重排液，生產(chǎn)硫銨并分離重排液中己內(nèi)酰胺。本發(fā)明可有效的縮短流程，降低投資，同時盡可能地利用反應熱，極大的降低了能耗和物耗。
文檔編號C01C1/242GK1757599SQ20051003234
公開日2006年4月12日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權日2005年11月3日
發(fā)明者文捷 申請人:湖南百利工程科技有限公司