甲胺工藝流程設(shè)計

1、甲胺工藝流程設(shè)計產(chǎn)品概述一甲胺 ：CSC編號：0178CAS號：74-89-5化學式：CH3NH2相對分子質(zhì)量：31.10性狀：無色液化氣體，有特殊氣味（商品：40%水溶液）沸點：-6.8熔點：-93.5相對密度：0.66（水=1）；1.09（空氣=1）蒸氣壓：202.65KPa（ 25）溶解度：易溶于水，溶于乙醇、乙醚等閃點：-10自然溫度：430爆炸極限：爆炸下限4.9 （V%）;爆炸上限20.8 （V%）油水分配系數(shù)：-0.173二甲胺：CAS 號： 124-40-3分子式：C2H7N分子量：45.08精選范本,供參考！外觀與性狀：無色氣體或液體，高濃度的帶有氨味，低濃度的 有爛魚味。熔

2、點( )：-92.2沸點( )：6.9相對密度(水 =1)：0.68相對蒸氣密度(空氣 =1)：1.55飽和蒸氣壓(kPa)：202.65(10 )燃燒熱(kJ/mol)：1741.8臨界溫度( )：164.5臨界壓力(MPa)：5.31辛醇/水分配系數(shù)的對數(shù)值：-0.38閃點( )：-17.8引燃溫度( )：400爆炸上限%(V/V) ：14.4爆炸下限%(V/V) ：2.8溶解性：易溶于水，溶于乙醇、乙醚。三甲胺：常溫下為無色氣體，有魚腥惡臭，溶于水，乙醇，乙醚，易燃，有毒，相對密度(水=1) 0.66( -5)、(空氣=1) 2.09。分子式為C3H9N國標編號21045CAS號 75-

3、50-3分子量 59.11閃點-17.78熔點-117.1沸點24甲胺是一類重要的基本精細有機化工原料，在化學工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛用途，是業(yè)內(nèi)人士建議的100種重點發(fā)展的精細化工產(chǎn)品之一。1996年全球甲胺需求為42.8萬噸，其中國內(nèi)需求量在6萬噸左右，盡管缺乏最近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但仍可預(yù)計未來較長一段時期內(nèi)甲胺消費量將呈緩慢而穩(wěn)定的增長趨勢。甲胺的 3 種產(chǎn)品一甲胺、二甲胺和三甲胺各有其獨特的用途，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技進步，市場對 3 種甲胺產(chǎn)品的需求比例與傳統(tǒng)的甲胺產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的矛盾越來越尖銳了。近年來，在世界范圍內(nèi)對水處理劑二甲基甲酞胺(DMF) 的用量持續(xù)上揚，直接拉動了對該產(chǎn)品主要原料二甲

4、胺需求的穩(wěn)步增長，此外， 二甲胺還是生產(chǎn)二甲基乙酞胺的重要原料，據(jù)專家分析，“ 十二五”期間，由于其終端應(yīng)用領(lǐng)域的需求前景看好 ( 水處理化學、農(nóng)業(yè)化學、 表面處理劑和溶劑等) 。 使得對二甲胺的需求將進一步增加。總之， 市場變化改變了對3 種甲胺產(chǎn)品的需求比例。自甲胺工業(yè)化生產(chǎn)以來， 有過多種工藝技術(shù)路線，目前工業(yè)上多采用甲醇與氨催化胺化法合成甲胺，使用的是具有脫水功能的酸性催化劑，如丫A12O3、Si-Al2O3、MgO、ThO2等。這類催化劑均屬于平衡型催化劑，產(chǎn)品分布受熱力學平衡控制，產(chǎn)物中三甲胺所占比例明顯偏高，如400 ， N/C=1(mass )，甲醇轉(zhuǎn)化率為99% 時，其產(chǎn)物的

5、重量平衡組精選范本,供參考！成為：M/D/T= 27/ 23/50 ,而目前全球市場需求比例大致為 M/D/T = 21/61/18,見表11。日本市場更達10/80 /10?？梢娔壳凹装樊a(chǎn)品分布 與市場需求處于脫節(jié)狀態(tài)，盡管這種狀況因時因地在程度上有所差 異，但總的來說，三甲胺相對過剩了。為了盡可能多產(chǎn)二甲胺，人們 采取了許多措施調(diào)整工藝操作條件，如提高反應(yīng)溫度、增大進料N/C 比、三甲胺返料等，在一定程度上提高了二甲胺的收率，但實際效果 有限且同時帶來種種弊端：如增加了物、能耗、需要龐大的精制分離 系統(tǒng)等。為此，開發(fā)高效、高選擇性的甲胺催化劑以提高二甲胺的產(chǎn) 量，就成了各國學者和工程技術(shù)人

6、員研究的熱點課題之一。表1近年世界主要地區(qū)甲胺需求 國別MDT世界216118西歐196120美國255718日本108010中國335017自20世紀70年代以來，人們廣泛開展了對選擇性合成甲胺催化劑 的研究，人們發(fā)現(xiàn)，具有獨特規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)的沸石分子篩有可能解決現(xiàn)存的大部分問題。沸石催化劑不但可獲得理想的二甲胺選擇性，而且具有比傳統(tǒng)催化劑更高的轉(zhuǎn)化率。在對多種天然或合成沸石分子篩 如鎂堿沸石、毛沸石、菱沸石、絲光沸石、ZSM-5、T沸石、HZK-5、RHO等的研究中，取得了許多重要的理論成果。但由于種種原因，大多數(shù)研究未能走出實驗室進人工業(yè)應(yīng)用。目前國內(nèi)外甲胺生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)的重點是高效擇形

7、型甲胺催化劑，它簡化工藝流程并使3種甲胺的比例能任意調(diào)節(jié)。在選擇性合成甲胺研究方面處于領(lǐng)先水平的是APCI (空氣產(chǎn)品和化學品公司)、Du Pont、 Mobil 、日東化學和三井東壓等美日幾家大公司。其中美國主要集中于小孔沸石如HZSM-5、HZK-5、RHO等的研究上， 而日本 則重點致力于絲光沸石的改性上，并取得了工業(yè)化成果。止匕外，還有一種采用CO或CO2為碳源，以CO/H2 (H2O)/NH3或CO2/H2S2O)/NH3的混合物經(jīng)費托合成催化劑或甲醇催化劑催合成甲胺的路線被提出。該路線制甲胺當采用低濃度氨時，產(chǎn)物以TMA為主，高氨時以MMA為主，無H2時催化劑嚴重失活。這是一個與傳

8、統(tǒng)制法截然不同的路徑，但該路線目前尚無實質(zhì)性突破，預(yù)計在一個較長時期內(nèi)甲胺制造的方法不可能發(fā)生根本的改變，而開發(fā)新型甲胺催化劑及其配套工藝是較具有現(xiàn)實意義的。二、 設(shè)計基礎(chǔ)1 .甲醇和氨氣相催化法生產(chǎn)原理：1.1 反應(yīng)方程式甲胺和氨氣相催化法，是利用甲醇和液氨為原料，按一定比例，在一定溫度和壓力下，通過觸媒經(jīng)氣相催化反應(yīng)而得到一、二、三甲胺，同時發(fā)生一系列主、副反應(yīng)，其主要反應(yīng)式如下：主反應(yīng)：1 CH3OH + NH 3= CH3NH2 + H2O+4960卡/克分子2 2CH3OH + NH3= (CH3)2NH+2H2O +1456汴 / 克分子精選范本,供參考！3 3CH3OH +NH3

9、=(CH3)3N+3H2。+2736汴 / 克分子4 2CH3NH2=(CH3)2NH+NH 3+4700卡/克分子5 2(CH3)2NH = CH3NH2+(CH3)3N-3150 卡位分子6 (CH3)3N+NH3=CH3NH2+(CH3)2NH-7850卡/克分子7 CH3OH+CH3NH2= (CH 3)2NH+H2O+9600卡 / 克分子8 CH30H+(CH3)2NH = (CH3)3N+H20+12800卡/克分子次反應(yīng)：1 2CH3OHMCH3OCH3+H2O2 CH3OCH3+NH3-CH3NH2 +CH3OH3 CH3OCH3+CH3NH2=(CH3)2NH+CH3OH4

10、 CH3OCH3+(CH3)2NH = (CH3)3N+CH3OH5 CH3OCH3+NH3=(CH3)2NH +H2O6 CH3OCH3 + CH3NH2 = (CH3)3N +H2O副反應(yīng)：1 CH3OHMCO +2H22 2NH3=N2 +3H23 (CH3)3N = CH3N=CH2 +CH44 CH3OH +NH3=(CH3”NH +CO2+ H2O副反應(yīng)的發(fā)生，不僅增加了甲醇的消耗，而且生成的碳酸鹽類(胺，氨的碳酸鹽)易于結(jié)晶，會堵塞設(shè)備和管道，故必須避免副反應(yīng)的發(fā)生。如給予適當?shù)臈l件，副反應(yīng)基本上是可以抑制的。1.2 合成反應(yīng)機理由上述反應(yīng)式可知，甲醇氨化反應(yīng)制造甲胺的主反應(yīng)實際

11、上為催化脫水作用。對于該反應(yīng)的機理，曾有人進行了研究，但說法不一。精選范本,供參考！以r-Al2O3為例，概括有兩種說法：吸附理論：該理論認為，-Al 2 O3在催化脫水過程中具有相當?shù)幕钚?。?75 c 以上時，水不要與氧化鋁重新化合，而單是被吸附。在整個催化歷程中，水被認為是具有重要作用的，由于水生成單分子層，將氧化鋁粒子包上一層薄膜，水在薄膜內(nèi)離解為 OH-和H+離子。由于合成引力之 故，使薄膜具有高度的穩(wěn)定性，而薄膜即形成催化中心。CH3OH和NH3在薄膜具上被吸附，NH3被OH-離子，CH3OH被H+離子吸附，從 而發(fā)生張力狀態(tài)，CH3+（甲基）和NW（氨基）就化合成甲胺而引起一分

12、子水的損失，但當溫度到600以上時，氧化鋁由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變化，品格收縮，引起吸附力減弱而活性破壞。游離基理論：該理論認為：甲醇和氨的氣相混合物通過觸媒 r-Al2O3表面，被 r-Al 2O3吸附引起游離基而發(fā)生反應(yīng)。當r-Al 2O3之溫度高于其活性溫度 （600C）時，其晶格結(jié)構(gòu)變化，活性減弱。當高于1000c時，使晶 格變成完整無缺，而成為r-Al 2O3， 至使游離基消失而成為非活性物質(zhì)，則不再起催化作用。因此對于r-Al 2O3觸媒，在使用過程中，必須進行 認真的活化處理和活性保護。1.3 化學反應(yīng)的平衡和速度甲胺的合成反應(yīng)是一個比較復(fù)雜的可逆反應(yīng)。所謂可逆反應(yīng)，就是反應(yīng)可以向正方向（

13、從反應(yīng)物向生產(chǎn)物的方向）進行，同時也可以向反方向（從產(chǎn)物向原來的反應(yīng)物的方向）進行。以主反應(yīng)（1）為例：CH3OH + NH 3 = CH3NH2 + H2。反應(yīng)既可以由反應(yīng)物CH3OH、NH3向生成CH3NH2、H2O的方向進 行，同時，已生成的CH3NH2、H2O也可以反應(yīng)生成原來的反應(yīng)物 CH3OH、NH3。反應(yīng)一開始，系統(tǒng)中只有CH3OH和NH3反應(yīng)很快地向 生成CH3NH2和H2O的方向進行。當系統(tǒng)中出現(xiàn)CH3NH2和H2O時，反 方向的反應(yīng)也同時發(fā)生了。隨著系統(tǒng)中 CH3OH和NH3濃度逐漸減少， 正方向的反應(yīng)速度逐漸減慢，而隨著系統(tǒng)中 CH3NH2和H2O的濃度逐 漸增加，反方向

14、的反應(yīng)速度逐漸加快，當正、反方向的反應(yīng)速度相等時，系統(tǒng)中的CH3OH、NH3和CH3NH2、H2O的濃度不再改變，反應(yīng) 達到了平衡。但是在系統(tǒng)中正、反方向的反應(yīng)仍不停地進行，所以反應(yīng)的平衡實質(zhì)上是一動態(tài)平衡。同時，在工業(yè)生產(chǎn)中，使化學反應(yīng)達 到平衡狀態(tài)，必須在有足夠的反應(yīng)速度的前提下，才是實際意義。例 如氦的合成反應(yīng)如果在300下進行，達到平衡狀態(tài)需要幾年甚至幾千年的時間，平衡產(chǎn)率雖然很高，但沒有什么實際意義。因此，對于一個化學反應(yīng)的進行，通常希望既有利于反應(yīng)平衡，又有利于反應(yīng)速度，方能在單位時間內(nèi)獲得較多的產(chǎn)物。從化學熱力學可知，任何可逆反應(yīng)皆有一個限度，即達到平衡狀態(tài)。這種限度（平衡）與反

15、應(yīng)所處的條件（溫度、壓力、成份等）有 關(guān)，條件改變時，這個限度（平衡）也就改變。這種外界條件對反應(yīng) 平衡的影響，是符合質(zhì)量作用定律和平衡轉(zhuǎn)移定律的。質(zhì)量作用定律告訴我們：在一定溫度下，反應(yīng)的速度與各反應(yīng)物濃度的乘積成正比，并且每種反應(yīng)物的濃度的方次等于反應(yīng)式中各反應(yīng)物的系數(shù)。根據(jù)質(zhì)量作用定律，要使反應(yīng)不斷向正方向進行，就要增加系統(tǒng)中反應(yīng)物的濃度，或減少系統(tǒng)中生成物的濃度。平衡轉(zhuǎn)移定律告訴我們：要改變決定化學平衡的任一因素，則平衡向著反抗這種變化的方向移動。例如： 增高溫度可使平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動，反之，降低溫度可使平衡向放熱反應(yīng)方向移動。增加壓力可使反應(yīng)方向體積減小的反應(yīng)方向移動，反之，

16、降低壓力可使平衡向體積增大的反應(yīng)向移動。同理， 增加反應(yīng)物的濃度或降低生成物的濃度，可使平衡向增加生成物濃度的反應(yīng)方向移動，相反，減少反應(yīng)物的濃度或增加生成物的濃度，可使平衡向增加反應(yīng)物濃度的方向移動。根據(jù)上面簡單介紹的原理，我們就可以選擇一些合適的條件（溫度、壓力、配比、空速等）使反應(yīng)以最快的速度接近于平衡狀態(tài)，以滿足產(chǎn)量，工藝流程和設(shè)備構(gòu)造簡單，操作方便，安全可靠以及原材料動力消耗定額低等要求。同時還要能夠根據(jù)需要控制三種甲胺的生產(chǎn)比例。 在生產(chǎn)過程中，也可據(jù)以正確地牚握和分析這些條件對反應(yīng)的影響， 從而創(chuàng)造有利的生產(chǎn)條件，使化學反應(yīng)進行的得又快又完全。三、 合成工藝設(shè)計1 .催化劑 :A

17、6 型催化劑為改進的平衡型甲胺催化劑，適用于甲醇與氨氣相胺生產(chǎn)一甲胺、二甲胺和三甲胺工藝，反應(yīng)產(chǎn)物胺分布接近熱力學平衡組成，但與常規(guī)的平衡型甲胺催化劑相比，二甲胺產(chǎn)量高，三甲胺產(chǎn)量低。精選范本,供參考！2.催化劑技術(shù)指標物理性能指標：形狀與外觀尺寸 mm徑向抗壓碎力，N松裝堆積密度，g/ml物相組成白色或略帶紅色條形顆粒3.5 >5-20秋0.65±0.05氧化鋁絲光沸石推薦工業(yè)應(yīng)用條件反應(yīng)溫度,反應(yīng)壓力，MpaN/C ， mol/mol液體空速，h主要技術(shù)指標甲醇轉(zhuǎn)化率，催化劑壽命，月A6 催化劑在裝置上反應(yīng)轉(zhuǎn)化率 , %選擇性 mol, %360-4501.5-4.01.2

18、-3.01.5-3.597.0(98.0)12(18)胺分布 wt, %500 小時平均結(jié)果97.52MMA 22.46DMA 27.52TMA 50.O2MMA 30.47DMA 26.86TMA 42.673.工藝流程：采用連續(xù)進料甲胺合成工藝流程甲醇、 液氨、 共沸物和混胺四種原料分別從各自貯槽經(jīng)過濾器后，分別進入各自的輸送泵，將甲醇、液氨、共沸物和混胺升壓到合成系統(tǒng)壓力3.0MpaG,按一定配料比要求，分別以一定流量進入混合 梢（V-706）,充分混合后直接進入低溫換熱器（E-701）。原料混合 液40c進入低溫換熱器（E-701）,經(jīng)與合成氣進行熱交換后溫度升 至125c左右，再進入

19、開工汽化器（E-702）與加塔（T-731）釜液進行換熱，使溫度提高140左右，此時原料混合液完全氣化，然后進入三臺串連的高溫換熱器（E-703& b、c）,與反應(yīng)器（R-701）出來的反應(yīng)氣體進行換熱，將溫度提高到320左右后進入電加熱爐（E-704）,再將其加熱到380 c385 C,便進入合成塔（R-701）。原料氣體在合成塔內(nèi)催化劑層進行氣相胺化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為420C,反應(yīng)壓力為3.0MpaG。反應(yīng)生成的粗胺產(chǎn)品氣體從反應(yīng)器底部 引出，隨即進入三臺串連的高溫換熱器（E-703a、b、c）和低溫換熱器（E-701）與原料氣（液）進行充分換熱后，反應(yīng)氣體溫度由進入 高溫換熱器（E

20、-703& b、c）日t的400c420C,降至低溫換熱器（E-701）出口的90c左右，此時反應(yīng)氣體已全部冷凝為液體。反應(yīng)液再進入過冷器（E-705） ,用水冷卻至76后。經(jīng)調(diào)節(jié)閥從3.0MpaG減壓到1.9MpaG直接進入I塔（T-711）進行蒸儲。合成系統(tǒng)開車時，原料液應(yīng)先進入開工汽化器（E-702）溫度為165C,再經(jīng)電加熱爐（E-704）加熱到380c385c后進入反應(yīng)器進 行反應(yīng)。當系統(tǒng)熱量逐漸建立平衡，關(guān)閉加熱蒸汽，轉(zhuǎn)入上段敘述的 正常操作條件運轉(zhuǎn)。電加熱爐在該連續(xù)配料合成工藝中原料按比例定量直接進入合成系統(tǒng)，使 配料和合成合并為一個工序，簡化了流程，充分利用了熱量，減少

21、了 能量消耗，而且配比調(diào)整方便，同時減輕了勞動強度。四、生產(chǎn)條件1 .壓力由主反應(yīng)方程式可見，反應(yīng)前的分子數(shù)等于反應(yīng)后的分子數(shù)。從熱力學的觀點，增加壓力對主反應(yīng)沒有影響。但從副反應(yīng)方程式來看， 反應(yīng)后的分子數(shù)是增加的，增加壓力可以抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高甲 醇的有效轉(zhuǎn)化率，減少堵塞閥門和管道的碳酸鹽結(jié)晶的產(chǎn)生， 這點在 試驗及生產(chǎn)中已得到證明。同時，從化學動力學的觀點，對氣相反應(yīng)， 提高壓力，就提高了氣體的濃度，從而增加了分子間碰撞的機會，使反應(yīng)加速。在相同的空速下，提高壓力等于延長接觸時間，因而能得到較在的單位時間單位空間的產(chǎn)量。由上述分析可知，甲胺合成反應(yīng)在較高的壓力下有利于簡化后工序加壓蒸

22、餾的操作。但過高的壓力，會提高對設(shè)備的材料要求，給設(shè)備制造帶來困難，增加基建投資，對工藝的好處卻不明顯。所以操作壓力的選擇要根據(jù)設(shè)備制造水平和經(jīng)濟程度而定。我國幾個甲胺廠生產(chǎn)實踐證明，采用50 公斤/平方厘米壓力合成比較合適。壓力的控制：合成系統(tǒng)的壓力保持穩(wěn)定，乃是合成能否正常操作的因素之一。如果合成超壓太高，也可能帶來安全事故，影響壓力的因素有：、 合成泵： 如果合成泵運轉(zhuǎn)不良，機械機構(gòu)失靈，則打不上料，會使壓力上不去，另外合成泵進口壓力不足，預(yù)熱不夠，則會發(fā)生氣塞現(xiàn)象，泵也會打不上料，壓力也上不去。、汽化器運轉(zhuǎn)不正常：某些廠低溫換熱器設(shè)計較小，原料絕大部分靠汽化器加熱汽化，汽化器運轉(zhuǎn)是否正

23、常則是影響壓力波動的因素之一，這往往有下述幾情況：一種情況是加熱蒸汽過低，使物料在50 表壓下不能汽化，此時操作者往往降低流量，加大電爐功率，企圖用電加熱達到物料汽化預(yù)熱之目的，但由于液體物料民在汽化器上積聚了一部分，而當蒸汽壓力突然回升時，則物料大量汽化，在合成塔內(nèi)大量反應(yīng)，造成壓力、溫度同時回升（有一次壓力高達60 公斤/平方厘米以上，溫度470以上）。精選范本,供參考！另一種情況是，汽化器的疏水器失靈，蒸汽冷凝水積聚在汽化器中，減小了加熱面積，使物料不能汽化，操作者打開旁路放水，此瞬間積聚物料突然汽化，大量反應(yīng)，也會造成上述超溫超壓現(xiàn)象（有一次觸媒層升至450 ,系統(tǒng)壓力升高至60公斤/

24、平方厘米）。因此，操作中必須保證汽化器的正常工作，要注意維持蒸汽壓力穩(wěn)定，疏水器動作良好，還要特別注意汽化器測溫點的溫度的變化。、減壓調(diào)節(jié)閥失靈：減壓調(diào)節(jié)閥發(fā)生堵塞，則會發(fā)生系統(tǒng)壓力升高，減壓閥芯立因沖觸而損壞，不起調(diào)節(jié)作用或動作失靈，則可能造成不起減壓作用，此時表現(xiàn)出閥前50 公斤/平方厘米,系統(tǒng)壓力下降，而閥后壓力上升（尤其是減壓口徑較大時）。、冷卻水的影響：當?shù)蜏負Q熱器面積較小時，合成氣冷卻主要靠水冷凝，則冷凝器中的冷卻水量顯著地影響著合成系統(tǒng)的壓力，在此情況下，冷卻水最好是自動調(diào)節(jié)，水量不足，氣相物料冷不下來，系統(tǒng)壓力升高，水量過大，發(fā)生過冷現(xiàn)象，則會造成系統(tǒng)壓力波動。、 惰性氣體的影

25、響：由于合成副反應(yīng)的發(fā)生，會產(chǎn)生CH4、 N2、H3CO 等惰性氣體，如不注意放空，造成惰性氣體積聚于系統(tǒng)中，使換熱器換熱效果不好，造成壓力升高，因此，生產(chǎn)中要適當注意惰性氣體的排放。2 .溫度甲胺的合成，主反應(yīng)多為放熱反應(yīng)。由平衡轉(zhuǎn)移定律知道，降低溫度能促使反應(yīng)向生成甲胺的方向進行。但在一般情況下，提高溫度總是使反應(yīng)速度加快。這是因為提高溫度可使分子運動加速，分子間碰撞次數(shù)增加，又能使化合時分子克服阻力的能力增大，增加有效結(jié)合的機會有資料報道，合成溫度由375上升到425，甲醇轉(zhuǎn)化率由 93提高到98以上。在370左右反應(yīng)時，既使原料配比中氨大大過量，產(chǎn)物中仍有3.5甲醇沒有反應(yīng)，而在400

26、以上反應(yīng)時，產(chǎn)物中含甲醇量下降到0.5以下。但是溫度過高，則造成甲醇大量分解， 致使觸媒嚴重積炭而活性降低，同時產(chǎn)物中不凝氣體顯著增加。生產(chǎn)實踐證明。必須指出，反應(yīng)溫度不但影響甲醇的轉(zhuǎn)化率，而且影響產(chǎn)物中三種甲胺的生成比率。溫度升高，可以增加產(chǎn)物中一、二甲胺的生成率，而減少三甲胺的生成率，溫度低，則情況相反。當然，溫度和空速、壓力以及觸媒的使用時間有關(guān)，一般來說，空速增加，溫度應(yīng)適當提高，觸媒使用一段時間，活性慢慢下來，溫度也應(yīng)適當提高，但這些，對甲醇氨化反應(yīng)來說，均不太顯著。溫度的控制：一般情況下，調(diào)節(jié)電加熱爐的加熱功率借以控制予熱溫度的高低，可以達到控制合成塔觸媒層熱點溫度之目的，但當溫度

27、急劇升高時（尤其是生成三甲胺的反應(yīng)加速時）應(yīng)打開進入合成塔的冷氣副線閥門借調(diào)節(jié)冷氣量來控制反應(yīng)溫度則更為靈敏。影響合成反應(yīng)溫度的因素主要是：、流量的影響：合成進料量不穩(wěn)，忽高忽低，而電加爐預(yù)熱之調(diào)節(jié)往往滯后，以致使預(yù)熱溫度過高或不足，使反應(yīng)溫度發(fā)生變化，因此操作中應(yīng)使進料流量穩(wěn)定。、 原料組成的影響：甲醇氨化反應(yīng)的溫度對原料組成特別敏感，這是因為生成甲胺的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而三甲胺的生成放熱量最大，三甲胺的氨解又是吸熱反應(yīng)，因此， 三甲胺生成量的變化顯著地影響著反應(yīng)溫度。、預(yù)熱溫度的影響：進合成塔原料的溫度高低對合成反應(yīng)也有影響，一般而言，預(yù)熱溫度偏高，有利于反應(yīng)的進行，反應(yīng)溫度也相應(yīng)增高，反之

28、，預(yù)熱溫度偏低，反應(yīng)是逐步進行，合成塔溫度偏低，在控制預(yù)熱溫度時，要注意以下兩方面：一方面，是當汽化器加熱蒸汽壓力過低時，物料汽化不完全，電爐的加熱負荷相應(yīng)加大，使預(yù)熱溫度不足，造成合成塔溫度偏低，當蒸汽壓力突然回升，則預(yù)熱溫度也突然升高（此時電爐功率已加大了），引起反應(yīng)相應(yīng)加速，溫度也急劇升高。因此，操作者應(yīng)時刻注意加熱蒸汽壓力的變化。另一方面，是當電爐加熱功率的調(diào)節(jié)采用手動時，尤其是采用有級調(diào)節(jié)情況下，加熱功率的突然變化，直接影響到合成塔溫度的波動，也是合成參數(shù)發(fā)生共振的起始因素之一。因此， 電爐操作時加減功率不可幅度太大，最理想的方法是根據(jù)合成塔中心溫度自動無級調(diào)節(jié)電爐加熱功率。3 .空

29、間速度（空速）空速是指在單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的原料量。習慣表示為：標準M3（原料液）/ M3（觸媒）小時?？账偈怯|媒活性的指標，是確定合成塔生產(chǎn)能力的主要因素。一般地說， 為提高單位時間內(nèi)通過單位空間的產(chǎn)量，總希望空速越高越好，但是空速過大，使氣體與觸媒接觸時間減少，會使反應(yīng)不完全，降低甲醇轉(zhuǎn)化率，試驗證明將空速從2.5提高到 10甲醇轉(zhuǎn)化率從98%降至95%?？账龠^低容易造成甲醇的分解（當溫度較高時），又會使副反應(yīng)增加，使三甲胺的生成率增加。同時，空速的確定既取決于觸媒的活性又和反應(yīng)壓力有關(guān)，反應(yīng)壓力高，氣體密度大，在反應(yīng)器停留時間長，因此空速可適當提高，但并不與反應(yīng)壓力成正比關(guān)系。

30、壓力采用2.53.5為宜，特別在不采出三甲胺的情況下，采用較高空速尤為有利。影響空速的因素有：、流量計量的誤差以及旁路閥門的內(nèi)漏；、合成進料泵動作不正常，發(fā)生氣塞、泄漏等，送不上料；、配料梢換梢時，如果先關(guān)空梢后開滿梢，會使流量瞬間波動（在連續(xù)進料中不會發(fā)生此現(xiàn)象）;、合成系統(tǒng)的參數(shù)共振現(xiàn)象由上述討論可知，影響合成反應(yīng)在壓力、溫度、空速的因素下，也不可忽操作因素、機械因素和事故因素等，壓力、溫度、空速固然有各自的影響因素，但他們之間并非孤立的變化，而是有機地聯(lián)系著，互相影響。其中之一發(fā)生波動，其余諸參數(shù)隨之波動，有時呈現(xiàn)周期性的波動，這種現(xiàn)象稱為參數(shù)的共振現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在合成進料泵有回路的流量

31、時更易發(fā)生，泵送出的流量往往大于需要的流量，一般是裝回流管使多余的物料返回進料入口，回流管的閥門往往是固定開度，等于回路的阻力基本上固定（在流量不大的情況下），這樣如果系統(tǒng)壓力升高，必須返回泵入口此時流量增加，因而減少了系統(tǒng)的流量，反之系統(tǒng)壓力降低，進料量會相應(yīng)增加，而流量的變化又會引起溫度的變化，反應(yīng)溫度之波動也引起壓力的波動，就這樣互相影響，造成共振，而起始因素很多。在生產(chǎn)中，會發(fā)現(xiàn)當蒸汽壓力發(fā)生周期波動時，引起系統(tǒng)壓力、流量以及反應(yīng)溫度有規(guī)律的周期波動，當電加熱爐功率突變時會引起溫度、系統(tǒng)壓力及流量的波動。實際操作證明，一旦發(fā)生共振現(xiàn)象，就不容易很快消除，要認真分析引起共振的起始因素，抓

32、住主要矛盾逐步減小共振現(xiàn)象，如果欲速，則往往不達。4 配料比（配比）配料比是指配料中氨和甲醇的分子比。在工業(yè)生產(chǎn)中，往往采用循環(huán)投料，原料中除氨和甲醇外，還有返回的一部分甲胺，所以嚴格地說配比應(yīng)是N/C 分子比?？梢员硎荆篘/C = Na+Nm+Nd+Nt / Nme+NM+2ND+3NT我們習慣上采用：NA+NM / Nme+NM 來計算配料比。式中：Na一氨的公斤分子，Nm甲胺公斤分子Nd一二甲胺公的分子，Nme一甲醇公斤分子NT 三甲胺公斤分子,根據(jù)質(zhì)量作用定律，高的配比，有利于生成一甲胺，低的配比，有利于生成三甲胺，而二甲在適當配比時有一最高平衡濃度。（對于分子量以公斤為單位來表示物質(zhì)

33、的量叫做1公斤分子的重量，簡稱公精選范本,供參考！斤分子）N/C對甲胺分配比例的影響N/C溫度C 產(chǎn)物組成32400425400425NH363.362.252.351.1CH3NH213.714.914.015.7(CH3)2NH10.811.213.814.2(CH3)3N12.111.719.918.0由此可知，N/C對合成產(chǎn)物中三種甲胺的比例有影響。但是，從表2-1可以發(fā)現(xiàn)，增加N/C會降低甲胺總的產(chǎn)量。換言之，由于 N/C 過大，使氨大大過剩，大量的氨在系統(tǒng)中循環(huán)，其作用恰好沖淡了觸 媒表面參加反應(yīng)的活性基團的密度，而使反應(yīng)器的生產(chǎn)能力大大降 低。隨之也造成整個系統(tǒng)（包括蒸儲）設(shè)備尺

34、寸的加大和能量消耗的 增加。這也就是恒沸流程的缺點。N/C對甲胺總產(chǎn)量的影響N/C （分子比）7.323.963.062.111.66產(chǎn)物中甲胺總含量（wt%）18.6724.9927.9233.3836.48同時我們還應(yīng)該注意到，降低N/C雖然為提高單位時間空間產(chǎn)量，但由于降低N/C導(dǎo)致一、二甲胺的產(chǎn)率下降，而高產(chǎn)率的三甲胺又往往是工業(yè)上不大量需要的產(chǎn)品，加上 N/C過低，會使原料甲醇相對過剩而造成很多副反應(yīng)，增加原料的消耗定額，所以工業(yè)生產(chǎn)中一 般很少采用過低的N/C?？傊?，根據(jù)對產(chǎn)品的分配和平衡，原料及動力消耗、設(shè)備投資情 況，確定合適的配比來根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)不同隨時改變是很重要的。常用的幾

35、種配比（N/C）H2OCH3OHNH3CH3NH2(CH3)2NH(CH3)3N原料液WT%<225-2759-624-60.05-17-8.5使用N/C3（配料比=4）配比合成液反應(yīng)溫度425C,空速2,反應(yīng)壓力150公斤/cm2WT%18<0.150-5212-139-1010-11只取原料液WT%18-1939-4010-111-220-28二甲N/C1.3-1.5(配料比=2.5 0.1)胺為合成液反應(yīng)溫度425C,空速3-4,反應(yīng)壓力150公斤/cm2產(chǎn)品WT%12-144.535-3611-1212-1427-29只取一、原料液WT%<226-2845-471-2

36、1-220-23二甲N/C12-14（配料比=2.3 0.1）胺為 合成液反應(yīng)溫度425C,空速3-4,反應(yīng)壓力150公斤/cm2產(chǎn)品 WT%16-1<0.631-3910-1111-1322-248應(yīng)該注意，原料中含水會抑制甲胺的生成。由于甲醇氨化反應(yīng)實 際上是一個逐步脫水過程，所以增加原料中水的含量會抑制甲胺生成 反應(yīng)的進行。但是，水的存在對三種甲胺生成的抑制是有區(qū)別的， 在同一壓力、溫度以及同樣的NH3和CH3OH濃度下。水的濃度增加 N倍，則平 衡時一甲胺的濃度減少N倍，而三甲胺減少N2倍，這說明過量水的 存在對三甲胺生成抑制最厲害。甲胺生產(chǎn)是以甲醇和氨為原料，在加壓和高溫下，采

37、用甲醇和氨 連續(xù)氣相催化胺化的方法合成粗甲胺以上主要從甲胺合成的熱力學原理、化學平衡原理等基礎(chǔ)理論出 發(fā)，闡述了甲醇和氨氣相催化法生產(chǎn)工藝的可行性以及對連續(xù)進料甲 胺合成裝置生產(chǎn)能力的重要意義，同時粗略介紹了甲胺合成工藝的反 應(yīng)條件在合成過程中的作用。以保證在提高生產(chǎn)強度的同時，得到優(yōu) 質(zhì)的粗甲胺，滿足下游甲胺精儲工序的需要。五、精微系統(tǒng)精儲操作分為五個精儲塔、一個吸收塔，在整個精儲操作中，根據(jù)一二三甲胺的性質(zhì)，環(huán)保廢水的處理原則，精微步驟是：脫氨、萃精選范本，供參考!取、脫水、分離、環(huán)保處理。1、I塔（脫氨塔）因為合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，為了平衡反應(yīng)溫度，在化學反應(yīng)的過程中，加入了過量的液氨，由

38、于氨和三種甲胺比較，比重最小，還因為由于氨的存在，嚴重影響了三種甲胺的產(chǎn)品質(zhì)量，故首先要除去系統(tǒng)反應(yīng)后的液氨。I塔進料口有兩個，分別在第四、五填料層（目前選擇第五層填 料進料口進料），在I塔進料管上連有混胺計量泵出口來管線，這個 管線是帶料管線，它可以將配料系統(tǒng)的不合格梢內(nèi)物料帶入I塔精儲 （平時一般不用）。合成液（組分：氨：35%、甲醇：0.1%、一甲胺：15%二甲胺：25%三甲胺：25%進入I塔（T-701）后，精儲塔底 部由再沸器（E-705）11Kg 蒸汽加熱。上升的輕組分（氨 ）經(jīng)塔頂進入兩臺列管式冷凝器（E-706ab） 冷凝，由氣相變?yōu)橐合嗪筮M入回流罐（V-705）,通過泵前過濾

39、器（FL-705）過濾后，由回流泵（P-705ab） 一部分回流、一部分采出至配料的共沸物貯槽（V-717） 。塔底物料被加熱后的重組分經(jīng)釜液冷卻器（E-721）向II塔進料。當釜液排料不 合格帶氨時，塔底排料至事故梢（V-704）置換合格后，再排向II塔進 料。通過塔底加熱蒸汽和塔頂回流調(diào)節(jié)作用，精儲I塔的溫度分別控制：塔頂45、靈敏點：92、塔底：110。使用冷凝器循環(huán)水上水（以及放空量）水量， 控制塔壓：1.65MPa。塔頂餾出物組分：氨：90% 一甲胺： 2% 三甲胺： 8%塔底餾出物組分：甲醇：0.1% 一甲胺： 25% 二甲胺：30%三甲胺：45%2、II塔（萃取塔）處理I塔來料或

40、一塔釜液貯梢料液，利用水做萃取劑，將溶解度最小的三甲胺與其他組份分離，從塔頂餾出合格的三甲胺去成品配制崗位或者返回配料混胺罐（V-703）重新配料，其他組份經(jīng)塔釜排出去三塔脫水。根據(jù)三甲胺在一定溫度和壓力下，在萃取劑水中的溶解度為0 的性質(zhì)，采取水作為萃取劑，將三甲胺從混胺中分離出來。萃取水的加入流程上有兩種；一種是本系統(tǒng)的冷凝液，一種是使用V塔釜液。因為V塔釜液處理量較多，一部分作為II塔萃取水的時候，還有部分廢水需要送至生化進行環(huán)保處理，由于外排生化水量的影響，萃取水溫波動較大（萃取水水溫指標：80±5C）,故現(xiàn)在不使用V塔釜液作為萃取水使用，現(xiàn)使用的萃取水為本系統(tǒng)的蒸汽冷凝液。

41、II塔為雙浮閥塔板精儲塔，進料口3個（分別在28、32、36塔板） ，進水口2 個（54、 56 塔板） 。目前選擇在32 塔板進料口進料，54塔板進水，物料進入精儲塔內(nèi)，經(jīng)塔底再沸器（E-707）加熱后，不溶的汽態(tài)三甲胺以輕組分形式從塔頂餾出，經(jīng)塔頂冷凝器（ E-708）冷凝成液相，進入回流罐（ V-707） ， 通過回流泵前過濾器（ FL-706ab）過濾后，由回流泵（P-706ab） 一部分回流、一部分采出去濃梢或者返回配料（V-703）繼續(xù)使用。在回流泵（P-706a） 前過濾器進口，配有一塔釜液貯槽（ V-714ab）帶料的間接進料管，在回流泵出口配有出料管與n塔進料管連接。這樣就可

42、以根據(jù)生產(chǎn)的需要，完成用n塔回流泵將一塔釜液貯梢的不合 格物料帶入n塔進行再次精微的操作。在一塔釜液貯梢外部配有蒸汽 加熱套管，主要是為了對槽內(nèi)物料加熱，起到升高壓力的作用，能夠 達到泵進口的帶料壓力。一塔釜液貯梢（V-714ab）中的物料一般都是不合格物料，物料來源：I塔釜排料、田中采出、IV中采出、IV側(cè)采出。塔底物料被加熱后的重組分經(jīng)釜液冷卻器（E-714）向田塔進料。當釜液排料不合格帶三甲胺時，塔底排料至事故槽（V-704） 置換合格后，再排向田塔進料。通過塔底加熱蒸汽和塔頂回流調(diào)節(jié)作用， 精儲n塔的溫度分別控制：塔頂80、靈敏點：110、塔底：140。使用冷凝器循環(huán)水上水（以及放空量

43、）水量， 控制塔壓：0.8MPa。塔頂餾出物組分：氨：0.01% 一甲胺： 0.1% 二甲胺： 0.1%三甲胺： 99%塔底餾出物組分：甲醇：0.1% 一甲胺： 7% 二甲胺： 8%水： 85%3、田塔（脫水塔）將II塔送來的合格釜液進行精微分離。塔頂蒸出一、二甲胺混 合物送IV塔進行分離，塔釜排出含少量甲醇和胺的水溶液送V塔環(huán) 保處理。田塔為填料塔，共7層填料，進料口 2個，分別在第三、四層填料上方進料，目前采用第四層填料進料口進料。物料進入精餾塔內(nèi)，經(jīng)塔底再沸器（E-710）加熱后，不溶的汽態(tài)一、二甲胺以輕組分形式從塔頂儲出，經(jīng)塔頂冷凝器（E-709）冷凝成液相，進入回流罐（ V-708）

44、 ， 通過回流泵前過濾器（ FL-707） 過濾后， 由回流泵 （ P-707ab）一部分回流、一部分采出去IV塔進料進行最后分離。當回流罐采出的物料不合格時，選擇去一塔釜液貯槽（V-714ab） ，待置換合格后，方改采去IV塔。塔底物料被加熱后的重組分大部分是水，去V塔進行環(huán)保處理。另還有工藝管道是去合成開工氣化器加熱管道和經(jīng)過熱交換后，再去V塔進料的管道。目前，我們未使用田塔釜的物料（160C）對合成 開工氣化器加熱，是因為總管蒸汽的流量比加塔釜的排料流量相對穩(wěn) 定。如果使用田塔釜排料的高溫物料加熱，由于流量的不穩(wěn)定，勢必 會造成合成的開工氣化器被加熱的原料溫度波動大，合成反應(yīng)條件也隨之波

45、動。故我們現(xiàn)在只是把m塔釜的排料直接進入v塔進行環(huán)保處 理。精儲田塔的溫度分別控制：塔頂 55 C、靈敏點：120C、塔底： 160。使用冷凝器循環(huán)水上水（以及放空量）水量， 控制塔壓：0.6MPa。塔頂餾出物組分：氨：0.01% 一甲胺： 40% 二甲胺： 60%塔底餾出物組分：甲醇：0.1% 一甲胺： 0.1% 二甲胺：0.1%水： 99.7%4、IV塔（分離塔）根據(jù)一、二甲胺的沸點差異，將田塔頂來的儲出液進行精微分離，一甲胺從塔頂采出，二甲胺從側(cè)線采出，合格品去濃槽，不合格品返回配料或去一塔釜液儲槽，重新精餾，根據(jù)生產(chǎn)情況如塔釜含水量超標，將塔釜液經(jīng)零時軟管適量多次排至V塔處理。IV塔為

46、8層填料塔，進料口兩個，分別從第四、第五層填料上方進料，現(xiàn)選擇第四層進料口進料。物料進入精餾塔內(nèi)，經(jīng)塔底再沸器（E-712）加熱后，不溶的汽態(tài)按照一、二甲胺的沸點不同，一甲胺以相對輕組分形式從塔頂儲出，經(jīng)塔頂冷凝器（E-711）冷凝成液相， 進入回流罐（V-709）,通過回流泵前過濾器（FL-708）過濾后，由回流泵（P-708ab） 一部分回流、一部分采出去一甲胺濃梢或者返回混胺罐（V-703）繼續(xù)配料使用。當回流罐采出的物料含二甲胺較多時，選擇去一塔釜液貯槽（ V-714ab） ， 待一甲胺合格時方改去濃槽或返配料混胺罐。二甲胺從第8層填料上方經(jīng)側(cè)線冷卻器（E-713） 一部分回流至精餾塔內(nèi)，一部分采出至二甲胺濃槽，當二甲胺不合格時采去一塔釜液貯梢（V-714ab）置換，合格后改去濃梢。塔底配有臨時排料導(dǎo)淋，當重組份水含量增高時，接臨時金屬軟管適量多次去V塔處理。精儲田塔的溫度分別控制：塔頂 50 C、靈敏點：68 C、塔底：75。使用冷凝器循環(huán)水上水（以及放空量）水量， 控制塔壓：0.7MPa。塔頂餾出物組分：氨：0.01%一甲胺：99%二甲胺：0.1%