專利名稱：優(yōu)化尿素法生產(chǎn)水合肼工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用尿素為原料生產(chǎn)水合肼的工藝。
傳統(tǒng)的尿素法生產(chǎn)水合肼工藝是將42%濃度氫氧化鈉加水配成30%濃度的稀堿，通入氯氣，控制反應(yīng)溫度10-25℃，反應(yīng)生成次氯酸鈉，含有效氯10-12%，將生成的次氯酸鈉溶液，尿素溶液在催化劑作用下，加熱到104-105℃，反應(yīng)生成水合肼溶液(簡(jiǎn)稱合成液)。合成液中含水合肼4-4.5%。此外還要生成碳酸鈉和氯化鈉，由于整個(gè)工藝流程中生成的氯化鈉沒有除去，合成液中氯化鈉的含量達(dá)10-12%，將生成的合成液送入五層蒸發(fā)器蒸發(fā)脫鹽，蒸發(fā)出的水和水合肼降溫為液體送入分餾塔，再加熱變成蒸汽后，提濃到40%，整個(gè)工藝流程都為間歇操作。
傳統(tǒng)的尿素法生產(chǎn)水合肼的工藝由于原料濃度低，物料的投入量均以人工控制，用玻璃流量計(jì)檢測(cè)，配料不準(zhǔn)，影響水合肼的合成收率，合成收率低，只有68-70%。且水合肼含量低，只有4-4.5%，后處理量大，蒸汽消耗量大。
使用五層蒸發(fā)器蒸發(fā)脫鹽，每次只能投入4m3合成液，間歇操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。蒸發(fā)器的效率低，只有88%，消耗較多的蒸汽。蒸發(fā)出的水和水合肼蒸汽降溫為液體，而在分餾提濃工序又要加熱變成氣體再提濃，多消耗蒸汽。蒸發(fā)后的固體鹽(含水合肼，氯化鈉，碳酸鈉等)沒有回收利用，直接排放污染環(huán)境。由于整個(gè)工藝流程為間歇式操作，生產(chǎn)率低。
本發(fā)明的目的是提供一種耗能少，不污染環(huán)境，整個(gè)生產(chǎn)連續(xù)化，合成收率高，生產(chǎn)率高的生產(chǎn)水合肼工藝。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)次氯酸鈉生產(chǎn)工序，在開車時(shí)將42%濃度的氫氧化鈉溶液稀釋成30%濃度，通入氯氣到剩余氫氧化鈉為2-4%時(shí)，連續(xù)不斷地加入42%濃度的氫氧化鈉溶液和氯氣(以后不再配稀堿)。不斷生成次氯酸鈉。反應(yīng)原理為
因次氯酸鈉含有效氯高，氯化鈉則以結(jié)晶形式大部分析出，由采鹽泵采出，經(jīng)離心分離后得到較純凈的氯化鈉晶體。
由于生成的次氯酸鈉含有效氯較高，在下工序生產(chǎn)水合肼時(shí)，合成液中含水合肼濃度高達(dá)5-6%，后處理量減少。
次氯酸鈉除去氯化鈉后，使下工序合成提高收率1-2%。在蒸發(fā)脫鹽工序時(shí)采出的鹽量減少，減少了采鹽夾帶損失的水合肼。
(2)合成工序?qū)⑸瞎ば蛏傻牡蛪A度，高濃度次氯酸鈉溶液，30%濃度尿素溶液，42%濃度氫氧化鈉溶液分別送入合成器混合后加熱到104-105℃，在催化劑作用下，反應(yīng)生成水合肼的粗溶液。反應(yīng)原理如下
(3)蒸發(fā)，分離工序?qū)⒋炙想氯芤哼B續(xù)不斷地送入反向循環(huán)式蒸發(fā)器蒸發(fā)，水和水合肼蒸汽直接進(jìn)入分餾塔。蒸發(fā)時(shí)形成的氯化鈉，碳酸鈉等結(jié)晶體經(jīng)采鹽泵采出分離得固體鹽。
反向循環(huán)式蒸發(fā)器在蒸發(fā)時(shí)不需用泵強(qiáng)制循環(huán)，而是自然循環(huán)，蒸發(fā)效率高達(dá)91-92%，蒸發(fā)器的加熱面積達(dá)100m2以上，利于大生產(chǎn)。生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作條件。
(4)分餾工序水和水合肼混合蒸汽連續(xù)不斷進(jìn)入分餾塔提濃塔釜液即45-55%的水合肼，排出餾出水。
本發(fā)明的工序(2)中的次氯酸鈉、尿素、氫氧化鈉溶液各由一泵輸送到合成器，泵的轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)速器調(diào)控。流量由電磁流量計(jì)檢測(cè)，密度由密度儀檢測(cè)。合成器的加熱器由蒸汽加熱，蒸氣通入量的大小由電磁調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。由溫度傳感器檢測(cè)合成器反應(yīng)溫度。送入合成器的次氯酸鈉、尿素、氫氧化鈉溶液的摩爾比為1∶1∶05∶2.5-2.7。
本發(fā)明的工序2中使用微機(jī)通過STD總線的CH4通道把4-20mA電流信號(hào)傳遞給蒸氣電磁調(diào)節(jié)閥，通入蒸汽給合成器加熱器預(yù)熱。延時(shí)1分鐘后，微機(jī)再通過STD總線由通道CH1，CH2，CH3發(fā)出4-20mA電流信號(hào)給輸送次氯酸鈉溶液，尿素溶液、氫氧化鈉溶液的泵的變頻調(diào)速器?？刂票玫霓D(zhuǎn)速，從而控制物料的流量。電磁流量計(jì)和密度儀檢測(cè)到的結(jié)果返回STD總線的CH6，CH7，CH8，CH9，CH10，CH11通道，由總線送給微機(jī)，經(jīng)微機(jī)處理后，由通道CH1、CH2，CH3輸出信號(hào)給變頻器調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)物料的流量。溫度傳感器檢測(cè)到反應(yīng)溫度后，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，由CH5通道返回STD總線，經(jīng)微機(jī)處理后，由通道CH4輸出信號(hào)調(diào)整電磁調(diào)節(jié)閥的閥門開度，從而調(diào)控合成器的反應(yīng)溫度。
本發(fā)明在合成粗水合肼工序時(shí)，用儀器檢測(cè)代替人工控制玻璃流量計(jì)檢測(cè)，便于使用微機(jī)控制整個(gè)工序。實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制后可得到準(zhǔn)確的反應(yīng)物料配比和最佳的反應(yīng)溫度，使合成收率提高3-4%。如微機(jī)出現(xiàn)故障，用人工操作變頻器的面板，可同樣達(dá)到控制效果?？杀苊饪刂撇粶?zhǔn)造成的損失，合成液中含水合肼濃度可達(dá)5-6%。
本發(fā)明生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，生產(chǎn)率高，能耗少，原料消耗少。水合肼總收率可達(dá)70-74%，比傳統(tǒng)工藝提高10-14%，每生產(chǎn)1噸80%濃度水合肼耗氫氧化鈉由原來的5.5噸下降至4.7-5噸，尿素由原來的1.7噸降至1.5-1.6噸，蒸汽消耗由原來的70噸下降至35-40噸。降低了生產(chǎn)成本，提高了副產(chǎn)品的綜合利用率，減輕了對(duì)環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為工序(2)的微機(jī)控制流程圖。
圖3實(shí)施例的工藝裝置圖。
圖4為實(shí)施例的微機(jī)控制原理圖。
如下是
具體實(shí)施例方式如圖3所示氯氣b、42%氫氧化鈉溶液a和由循環(huán)泵3來的次氯酸鈉循環(huán)液進(jìn)入噴射器1混合反應(yīng)，經(jīng)鈦管冷卻器24降溫后進(jìn)入氯化釜3，反應(yīng)生成次氯酸鈉。反應(yīng)形成的氯化鈉結(jié)晶經(jīng)采鹽泵7采出，經(jīng)旋液分離器4分離后，清液從旋液分離器4的上面回入氯化釜3，鹽泥從旋液分離器的下面流出進(jìn)入貯槽5，再進(jìn)入洗滌槽6，用42%氫氧化鈉溶液a洗滌，并由離心機(jī)8離心分離除去氯化鈉、離心母液進(jìn)入貯槽9、氯氣經(jīng)氫氧化鈉吸收反應(yīng)后，尾氣d排空。合格后的次氯酸鈉由氯化釜3的溢流管25流出進(jìn)入次氯酸鈉貯槽9。
次氯酸鈉泵10從貯槽9中抽出次氯酸鈉，送入合成反應(yīng)器12，尿素液g由泵11送入合成反應(yīng)器12與42%氫氧化鈉溶液a混合反應(yīng)，用蒸汽f加熱到104℃即生成合成液，并流入合成液貯槽13。
由泵14從貯槽13中抽出合成液與離心母液一起送入反循環(huán)式蒸發(fā)器19中進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽，用蒸汽f加熱，蒸發(fā)的水合肼和水的蒸汽直接進(jìn)入分餾塔21提濃。蒸發(fā)中形成的結(jié)晶鹽由采鹽泵20采出，經(jīng)旋液分離器15分離，清液回入蒸發(fā)器19，鹽泥進(jìn)入貯槽16，再經(jīng)離心機(jī)17離心分離除去離心鹽m，母液進(jìn)入母液貯槽18。分餾塔21的再沸器23用蒸汽f加熱，水合肼和水的蒸汽經(jīng)提濃后，餾出水i經(jīng)冷凝器22降溫后一部分回入分餾塔，另一部分排入地溝，塔釜排殘液J，即為45～55%的水合肼。
如圖4所示，合成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要是對(duì)生產(chǎn)過程中的三種物料的流量和合成反應(yīng)的終點(diǎn)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，以達(dá)到使各參數(shù)符合工藝上的要求。
在流量控制系統(tǒng)中，次氯酸鈉液①、尿素液②、氫氧化鈉液③的流量參數(shù)的檢測(cè)，采用K-300型一體化電磁流量變送器作現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，電磁流量變送器將所檢測(cè)到的上述三種物料流量轉(zhuǎn)換成4～20mA的直流電流信號(hào)送到計(jì)算機(jī)控制室的接線排CH，經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換成1～5V的直流電壓信號(hào)，再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)CPU，計(jì)算機(jī)CPU將三種物料的流量信號(hào)與工業(yè)密度儀HZ-5301C輸入的密度信號(hào)進(jìn)行綜合處理，按照一定的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算、并輸出三個(gè)流量信號(hào)，這三個(gè)信號(hào)再經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成1～5V直流電壓信號(hào)，并且經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換成4～20mA的直流電流信號(hào)，(正常時(shí)此三個(gè)電流信號(hào)自動(dòng)輸送給變頻調(diào)速器SK)，由變頻調(diào)速器SK控制泵B1、B2、B3電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而獲得所需要的三種物料的流量，再一次通過電磁流量變送器K-300將上面三個(gè)流量的檢測(cè)信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)CPU，計(jì)算機(jī)重新計(jì)算后再次輸出信號(hào)指揮變頻調(diào)速器SK工作，使實(shí)際流量和理論要求的流量相等，滿足工藝參數(shù)的要求。
對(duì)于密度儀檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)控制室的接線排CH，此電流經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成1-5V直流電，然后再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)CPU。
終點(diǎn)溫度的控制是通過控制合成反應(yīng)蒸汽④的流量來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于溫度參數(shù)的檢測(cè)采用SBWZ-2450S一體化溫度變送器，此溫度變送器將所測(cè)合成液⑤的溫度轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)控制室接線排CH，經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換成1～5VDC電壓信號(hào)，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)CPU，計(jì)算機(jī)處理后輸出信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成1～5VDC電壓信號(hào)，再經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)，正常時(shí)，此電流信號(hào)自動(dòng)輸入伺服放大器SF，伺服放大器SF經(jīng)過綜合，比較和放大，以控制伺服電機(jī)DFD-1000A的正反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)執(zhí)行器開啟度的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽④流量的控制。
由于蒸汽及三種物料的流量在不斷變化，有時(shí)單一調(diào)節(jié)蒸流流量不能控制終點(diǎn)溫度，這時(shí)則需通過計(jì)算機(jī)CPU按一定關(guān)系輸出信號(hào)，通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換器I/V轉(zhuǎn)換后變成4～20mA直流信號(hào)，再通過調(diào)節(jié)三種物料的流量，從而達(dá)到對(duì)終點(diǎn)溫度的控制。
權(quán)利要求
1.優(yōu)化尿素法生產(chǎn)水合肼工藝，其特征在于由如下工序組成(1)開車時(shí)在次氯酸鈉反應(yīng)釜內(nèi)加入42%濃度氫氧化鈉，加水稀釋成30%濃度溶液，通入氯氣，反應(yīng)生成次氯酸鈉，直到剩余的氫氧化鈉濃度為2-4%時(shí)，再連續(xù)不斷地加入42%濃度的氫氧化鈉和氯氣，反應(yīng)生成次氯酸鈉，氯化鈉和水。將反應(yīng)生成的結(jié)晶形式的氯化鈉用采鹽泵采出，經(jīng)離心分離后得到純凈的氯化鈉晶體。離心后的母液中含氫氧化鈉濃度為2%，次氯酸鈉含有效氯25-27%。(2)將工序(1)所得的低堿度、高濃度次氯酸鈉溶液，30%濃度尿素溶液，42%濃度氫氧化鈉溶液送入合成器混合后，加熱到104-105℃反應(yīng)生成含5-6%的粗水合肼溶液。(3)將粗水合肼溶液連續(xù)不斷地送入反向循環(huán)式蒸發(fā)器蒸發(fā)，水和水合肼蒸汽直接進(jìn)入分餾塔，蒸發(fā)時(shí)形成的氯化鈉，碳酸鈉等結(jié)晶體經(jīng)采鹽泵采出分離得固體鹽。(4)水和水合肼混合蒸汽連續(xù)不斷進(jìn)入分餾塔提濃，塔釜液即得45-55%的水合肼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化尿素法生產(chǎn)水合肼工藝，其特征在于工序(2)中的次氯酸鈉、尿素、氫氧化鈉溶液各由一臺(tái)泵輸送到合成器，泵的轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)速器調(diào)控，流量由電磁流量計(jì)檢測(cè)，溶液的密度由密度儀檢測(cè)，加熱器由蒸氣加熱，蒸氣通入量的大小由電磁調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，由溫度傳感器檢測(cè)合成反應(yīng)溫度。次氯酸鈉，尿素，氫氧化鈉溶液的摩爾比為1∶1.05∶2.5～2.7。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化尿素法生產(chǎn)水合肼工藝，其特征在于開車時(shí)，微機(jī)通過STD總線，由通道CH4把4-20mA的電流信號(hào)傳給電磁調(diào)節(jié)閥，開啟調(diào)節(jié)閥，通入蒸汽給合成器預(yù)熱，延時(shí)1分鐘后，微機(jī)再通過STD總線由通道CH1，CH2，CH3發(fā)出4-20mA的電流信號(hào)給次氯酸鈉泵，尿素泵，氫氧化鈉泵的變頻調(diào)速器，控制泵的轉(zhuǎn)速，從而控制物料的流量，電磁流量計(jì)和密度儀檢測(cè)到的結(jié)果返回STD總線的CH6，CH7，CH8，CH9，CH10，CH11通道，由總線送給微機(jī)，經(jīng)微機(jī)處理后，由通道CH1，CH2，CH3輸出信號(hào)給變頻器調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速;從而調(diào)節(jié)物料的流量，溫度傳感器檢測(cè)到反應(yīng)溫度后，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)由CH5通道返回STD總線送給微機(jī)，微機(jī)處理后，由通道CH4輸出信號(hào)調(diào)整電磁調(diào)節(jié)閥的閥門的開度，從而調(diào)控合成器的溫度。
全文摘要
本發(fā)明為優(yōu)化尿素法生產(chǎn)水合肼工藝，開車時(shí)在稀堿中通入氯氣，然后連續(xù)不斷地加入42％濃度的氫氧化鈉和氯氣，反應(yīng)生成次氯酸鈉和氯化鈉，分離除去氯化鈉離心后的母液即25～27％的次氯酸鈉溶液，將母液，尿素溶液，氫氧化鈉溶液送入合成器混合加熱生成粗水合肼溶液。將粗水合肼溶液送入反向循環(huán)式蒸發(fā)器蒸發(fā)，水和水合肼蒸汽直接進(jìn)入分餾塔提濃后塔釜液即得45～55％水合肼。
文檔編號(hào)C07C243/10GK1110272SQ95111209
公開日1995年10月18日 申請(qǐng)日期1995年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月16日
發(fā)明者巫德坤, 徐繼國, 孫永貴, 張益生, 陳應(yīng)龍, 劉衛(wèi)群, 馬守田, 付永寬, 陳忠源, 許錫軍, 劉志明 申請(qǐng)人:宜賓天原股份有限公司