способ регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства

Формула изобретения

1. Способ регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства, включающий термическое разложение карбонатов диэтиламина путем непосредственного противоточного контактирования исходной фильтровой жидкости с инертным теплоносителем в теплообменной колонне, смешение декарбонизованной жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе, десорбцию диэтиламина инертным теплоносителем в дистилляционной колонне, конденсацию диэтиламина из образовавшейся парогазовой смеси, отличающийся тем, что исходную фильтровую жидкость контактируют с инертным теплоносителем, взятым в количестве 10 15 мас. от необходимого для регенерации диэтиламина, затем образовавшуюся декарбонизованную жидкость после смешения с известковым молоком выдерживают в реакторе-смесителе до отношения диэтиламина и оксида кальция на выходе из зоны реактора-смесителя 0,4 12,0 моль/моль.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного теплоносителя используют пар.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства и может быть использовано в химической промышленности, в особенности при получении карбонатов щелочных металлов.

Известен способ регенерации диэтиламина заключающийся в том, что предварительно декарбонизованную фильтровую жидкость смешивают с известковым молоком в нижней части дистилляционной колонны (патент США N 2752222, кл. 23-64, заявл. 29.03.54 г.)

К недостаткам способа следует отнести трудности регулирования процесса из-за колебания объемов жидкостей, поступающих в дистилляр, в пределах 0,3-0,4 м³/т соды, что приводит к перерасходу тепла на дистилляцию от 0,02 до 0,03 Гкал/т соды, снижению скорости регенерации диэтиламина и его потерям с дистиллерной жидкостью в пределах 0,02-0,03 кг/т соды.

Необходимо отметить, что совместная подача инертного теплоносителя и известкового молока непосредственно в дистилляционную колонну интенсифицирует процессы инкрустирования, что, естественно, приводит к потерям диэтиламина и снижению производительности дистилляционной колонны.

Известен также другой способ регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства, согласно которому исходную фильтровую жидкость контактируют непосредственно с инертным теплоносителем, содержащим диэтиламин и диоксид углерода в теплообменной колонне, смешивают декарбонизованную жидкость с известковым молоком в реакторе смесителя, десорбируют диэтиламин инертным теплоносителем (паром) в дистилляционной колонне (см. Tadeusz Wasag. Maria Kurzawa. Studyon regeneration of diethylamine in aminie method of soda production. Eguilibrium lignidvapour of the syctem (C₂H₅)₂NH CaCl₂ NaCl H₂O // Prace Naukowe politechniki Szczecinskiej. N. 86. Szcrecin. 1977. p 19-27).

Этот способ является прототипом предлагаемого изобретения.

По способу прототипу регенерацию диэтиламина ведут таким же способом как регенерируется аммиак в аммиачном методе получения соды (Шокин И.Н. Крашенинников С.А. М. Химия. 1975. с. 286).

Недостатком известного способа прототипа является значительные потери диэтиламина с дистиллерной жидкостью, и что наиболее существенно, после охлаждения газа дистилляции, диэтиламин содержит 5-8 мас. воды. Циркуляция в способе прототипе больших объемов диэтиламина, а следовательно и объема фильтровой жидкости, поступающей на регенерацию, обуславливает, в свою очередь Дополнительные потери диэтиламина с дистиллерной жидкостью на 0,3 0,5 кг/т соды, высокий расход тепла на нагрев жидкости и отгонку диэтиламина в дистилляционной колонне.

Суммарные расход тепла на дистилляцию и потери диэтиламина, как показывают выполненные расчеты при прочих равных показателях (характеристика фильтровой жидкости и известкового молока составляют соответственно 0,8-1,2 кг/т соды и 1,0-1,2 Гкал/т соды).

В соответствии с изложенным, задачей создания предлагаемого изобретения является разработка способа, снижающего потери диэтиламина и уменьшающего тепловые затраты на регенерацию.

Поставленная задача решается тем, что в известковом способе регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства, включающем термическое разложение карбонатов диэтиламина путем непосредственного противоточного контактирования исходной фильтровой жидкости с инертным теплоносителем в теплообменной колонне, смешение декарбонизованной жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе, десорбцию диэтиламина инертным теплоносителем в дистилляционной колонне, конденсацию диэтиламина из образовавшейся парогазовой смеси, согласно изобретению и в отличие от известного способа исходную фильтровую жидкость контактируют с инертным теплоносителем, не содержащим диэтиламин и диоксид углерода, взятым в количестве 10 -15 мас. от необходимого для регенерации диэтиламина, затем образовавшуюся декарбонизованную жидкость после смешения с известковым молоком выдерживают в реакторе-смесителе до отношения диэтиламина и оксида кальция на выходе из зоны реактора-смесителя равного 0,4 12,0 моль/моль.

Целесообразно в качестве инертного теплоносителя, не содержащего диэтиламин и диоксид углерода, использовать пар, подаваемый в дистилляционную колонну.

Предлагаемый способ позволяет более полно извлекать дорогостоящий реагент диэтиламин из фильтровой жидкости и утилизировать тепло непосредственно в самом процессе регенерации.

В процессе исследований нами было установлено, что при указанном интервале количество подаваемого в теплообменную колонну инертного теплоносителя (10 -15% от необходимого для регенерации диэтиламина, не содержащего диэтиламина и диоксид углерода), происходит полное разложение карбонатов диэтиламина и исключается обратная реакция их образования из-за наличия в инертном теплоносителе диэтиламина и диоксида углерода, что и наблюдалось в прототипе. Чтобы исключить обратную реакцию необходимо отогнать диэтиламин и диоксид углерода. Это и достигается вводом в теплообменную колонну водяного пара. При этом установлено, что наиболее целесообразное следующее распределение водяного пара: 10-15 мас. в теплообменную колонну и 85-90 мас. в дистилляционную колонну. Это соотношение, как установлено, является независимым от типа, размера колонны и обеспечивает в теплообменной колонне полную отгонку диэтиламина и диоксида углерода, а в дистилляционной колонне полную десорбцию диэтиламина из дистиллярной жидкости.

При уменьшении массы инертного теплоносителя, подаваемого в теплообменную колонну, до менее 10 мас. часть не отогнанного из фильтровой жидкости диоксида углерода поступает в реактор-смеситель. Следствием этого является увеличение объема известкового молока, а следовательно и объема жидкости, поступающей в дистилляционную колонну из-за протекания реакции:



В свою очередь, это приводит к увеличению расхода тепла на нагрев жидкости и отгонку диэтиламина в дистилляционной колонне.

При увеличении массы инертного теплоносителя, подаваемого в теплообменную колонну, до более 15% дистиллерная жидкость из дистилляционной колонны отводится с высоким содержанием не отогнанного диэтиламина (более чем 0,02 кг/м³), что приводит к значительным его потерям из-за растворения в жидкости.

Выход за предлагаемые интервалы распределения инертного теплоносителя между теплообменной и дистилляционной колонной и предлагаемое отношение диэтиламина и оксида кальция на выходе из зоны реактора-смесителя после достижения его 0,4 -12,0 моль/моль нецелесообразно.

Выдержка реакционной смеси при отношении диэтиламина оксид кальция ниже 0,4 моль/моль нецелесообразно, поскольку при этом происходит неполное разложение гидрохлорида диэтиламина по реакции:



Следствием этого является увеличение потерь диэтиламина с гидрохлоридом диэтиламина, интенсификация инкрустаций и перерасход тепла на регенерацию.

При отношении диэтиламин оксид кальция более 12,0 моль/моль обеспечивается полное разложение гидрохлорида диэтиламина и необходимая скорость реакции и избыток оксида кальция, однако при этом происходит увеличение объема известкового молока, подаваемого в реактор-смеситель и, как следствие, объема жидкости, подаваемой в дистилляционную колонну, находящуюся в ней в кипящем состоянии, что ведет к увеличению затрат тепла на регенерацию и потерь диэтиламина с дистиллярной жидкостью.

В результате проведенных исследований по источникам патентной и научно-технической информации не были выявлены технические решения, имеющие сходные признаки с заявляемыми существенными отличительными признаками, на основании чего сделан вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена техническая схема осуществления предлагаемого способа регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства.

Схема содержит конденсатор-дефлегматор 1, теплообменную колонну 2, реактор-смеситель 3, дистилляционную колонну 4, испарители 5 для выделения пара из горячей жидкости после дистилляра.

Способ осуществляют следующим образом. Фильтровую жидкость с температурой 30^oC подают в конденсатор-дефлегматор 1 (КДФ), верхняя часть которого охлаждается водой. В межтрубном пространстве КДФ 1 движется горячая парогазовая смесь, выходящая из дистилляционной колонны 4. В результате теплообмена конденсируется раствор диэтиламина, используемый на стадии карбонизации, а фильтровая жидкость нагревается до температуры 45^oC. После КДФ 1 фильтровая жидкость движется сверху вниз в теплообменной колонне 2, нагреваясь до температуры 85-95^oC при непосредственном контакте с инертным теплоносителем водяным паром, не содержащим диэтиламин и диоксид углерода. При этом карбонатные соли диэтиламина практически полностью разлагаются. Водяной пар подают в нижнюю часть дистилляционной колонны 4, выдерживая следующее распределение пара: 10-15 мас. в теплообменную колонну 2 и 85-90 мас. в дистилляционную колонну 4.

После этого горячую декарбонизованную фильтровую жидкость подают в реактор-смеситель 3. Сюда же поступает известковое молоко с температурой 92^oC. Смесь реагентов выдерживают в реакторе-смесителе 3 до отношения диэтиламина и диоксида углерода на выходе из зоны реактора-смесителя 3 от 0,4 до 12,0 моль/моль, в результате чего происходит гомогенизация смеси. Пар в нижнюю часть дистилляционной 4 и теплообменной 2 колонны подают с температурой 113^oC. Для использования тепла дистиллерную жидкость направляют в испарители 5, где за счет снижения давления до атмосферного выделяется пар, используемый для нагрева фильтровой жидкости в теплообменной колонне 2.

Пример.

Фильтровую жидкость, содержащую, кг/т соды: NaCl 127, Na₂SO₄ 12, (C₂H₅)₂NH₂Cl 2130,7, [(C₂H₅)₂NH₂] ₂CO₃ 65,6, H₂O 3458 с температурой 30^oC подают в КДФ, верхняя часть которого охлаждается водой. В межтрубном пространстве КДФ движется парогазовая смесь, выходящая из дистилляционной колонны. В результате теплообмена конденсируется раствор диэтиламина следующего состава, мас. (C₂H₅)₂NH 99, H₂O 1. После КДФ фильтровая жидкость с температурой 45^oC движется сверху вниз в теплообменной колонне, нагреваясь до температуры 85-95^oC при непосредственном контакте с инертным теплоносителем водяным паром, не содержащим диэтиламин и диоксид углерода, подаваемым в количестве 0,065-0,098 Гкал/т соды. При этом карбонатные соли диэтиламина практически разлагаются. Водяной пар подают в нижнюю часть дистилляционной колонны в количестве 0,55-0,58 Гкал/т соды. Горячую декарбонизованную фильтровую жидкость подают в реактор-смеситель. Сюда же поступает известковое молоко с температурой 92^oC следующего состава, кг/т соды: Ca(ОН)₂ 759, инертные примеси 147,3, H₂О 1288. Смесь реагентов выдерживают в реакторе-смесителе до отношения диэтиламина и диоксида углерода от 0,4 до 12,0 моль/моль. Пар в нижнюю часть дистилляционной и теплообменной колонны подают с температурой 113^oC. Затем горячую дистилляционную жидкость направляют в испаритель, после чего откачивают на производство хлорида кальция или накопитель отходов.

Основные технико-зкономические показатели процесса согласно приведенному примеру и другим экспериментам сведены в таблицу.

Данные описания и примеров свидетельствуют о том, что при использовании предлагаемого способа регенерации диэтиламина из фильтровой жидкости содового производства вместо прототипа обеспечиваются следующие преимущества:

сокращается количество жидкости, поступающей в дистилляр до 7940-7958 кг/т соды против 8916 по прототипу;

уменьшаются потери диэтиламина с дистиллярной жидкостью до 0,1 0,18 кг/т соды против 0,9 кг/т соды по прототипу;

снижаются расходы тепла на регенерацию диэтиламина до 0,65 0,70 Гкал/т соды против 1,0 Гкал/т соды по прототипу.