一种氢氰酸的双塔串联精馏分离提纯工艺

摘要

本发明涉及一种氢氰酸的双塔串联精馏分离提纯工艺，包括以下步骤：进料，第一精馏塔精馏、部分冷凝，加入阻聚剂，第二精馏塔精馏，部分冷凝，回流再次分离。采用本发明的提纯工艺，具有以下有益效果：氢氰酸制备过程中不造成精馏塔堵塞，降低操作复杂性；提高精馏得率，得到高品质的氢氰酸产品，产品浓度达99.98%，废水中残留0.001ppm；高浓度和低浓度的氢氰酸水溶液，均可以通过本发明工艺得到高品质的氢氰酸产品。

说明书

技术领域

本发明属于化工中间体分离领域，涉及一种氢氰酸的分离提纯工艺，具体涉及到一种氢氰酸的双塔串联精馏分离提纯工艺。

背景技术

氢氰酸作为一种重要的化工中间体，越来越多的被用作生产丙烯腈、螯合剂、尼龙和杀虫剂等，尤其是己二腈和丙烯酸对氢氰酸的需求有很大的市场空间。

工业生产上主要采用以下三种方法制备氢氰酸。第一种是通过甲烷的氨氧化反应生产氢氰酸：将甲烷、氨气和氧气按照一定比例充分混合后通入氧化反应器，以铂铑合金或铂铱合金为催化剂，在常压、1000℃以上的条件下反应合成；第二种是在不存在氧气的条件下氨化脱氢，由甲烷和氨制备氢氰酸，以铂为催化剂，将甲烷和氨气在常压、1300℃以上的条件下反应合成；第三种是甲酰胺的脱水反应得到氢氰酸。这些工艺方法得到的氢氰酸混合气均需要经过吸收精馏等步骤处理，来得到符合一定质量指标的氢氰酸产品。

在生产中，氢氰酸的现有精馏提纯工艺是在常压或低压下进行操作的，但塔釜操作温度较高，且在精馏过程中，氢氰酸总会处于易发生聚合的浓度区间，在精馏塔中发生氢氰酸聚合，造成再沸器及塔板的堵塞，或者填料结块，甚至会造成再沸器及塔釜腐蚀严重，而影响正常生产操作。

专利CN1771197巴斯夫公司公布了一种提纯氢氰酸的方法。通过泡罩板式塔中对氢氰酸进行蒸馏，该方法精馏塔进料液中含氰化氢质量百分数50%以上的氢氰酸溶液，操作压力为1-2.5bar，塔底温度为100-130℃，塔顶温度为25-54℃的条件下进行蒸馏提纯。该提纯方法一定程度上可以减少氢氰酸的聚合，但只适合提纯浓度为50%以上的氢氰酸溶液，对于低浓度（1%-10%）氢氰酸溶液，还需要进行精馏前浓缩，从而增大了投资成本和操作成本，而且该方法精馏提纯过程中的操作压力，温度较高，会导致再沸器及塔体严重腐蚀，此外，其加压作业、设备制造和蒸馏系统有严格要求。

专利CN101511734公布了通过冷凝液循环，将氢氰酸聚合物等高沸点产物高温冲洗掉。这种方法只是延长氢氰酸精馏装置的操作时间，还是有因为氢氰酸聚合而停工的可能。

专利CN102502707中采用加压吸收和常压精馏的方法来获取精品氢氰酸。将氢氰酸加压至2-7bar后送入塔内压力1.5-6bar的吸收塔，吸收液送入精馏塔，精馏塔则采用氢氰酸文献资料中常用的精馏方法。此发明以降低能耗为目的，在加压条件下吸收后送入精馏塔时，由于吸收液带压，可以闪蒸从而缩短一部分精馏时间，减低精馏能耗，降低氢氰酸聚合的几率。在这种条件下依旧会发生氢氰酸聚合，并且加压吸收降低了操作的安全性。

专利CN102633283公布一种氢氰酸的提纯方法。该方法采用微负压操作来减低操作温度。首先将原料预热到40-60℃后通入精馏塔，加入阻聚剂，在负压10-90Kpa的塔顶压力，塔顶温度为0-25℃，负压20-95Kpa的塔釜压力，塔釜温度为60-100℃，回流比3-15条件下进行精馏提纯。该提出方法虽然通过负压降低了精馏温度，从而降低了氢氰酸聚合的可能，但是负压条件增加了精馏塔操作条件的控制难度，真空度的波动会直接影响到精馏塔的分离提纯效果，同时增加能耗。

专利US2571099中从氢氰酸水溶液中得到纯氢氰酸，对氢氰酸水溶液精馏脱水。在此过程中，使用脱水剂来得到无水的氢氰酸。但工业生产中使用脱水剂如分子筛等是昂贵而且费力的，脱水剂必须要与含水氢氰酸接触，然后再次从脱水的氢氰酸中除去之后再进行再生。

另外也有些生产厂家在氢氰酸制备过程中为了应对氢氰酸聚合造成精馏塔堵塞给生产操作过程带来的麻烦，选择分段装置填料，在氢氰酸易聚合的浓度区安装散装填料，方便在精馏塔堵的时候将散装填料去除清洗。很显然，这个只是降低操作度的应对措施，还没有从根本上解决氢氰酸制备过程中因为聚合对精馏塔造成堵塞的问题。

发明内容

针对现有工业化生产氢氰酸过程中所存在的精馏过程中氢氰酸易聚合，对精馏设备造成危害的问题，本发明要解决的主要技术问题是提供一种氢氰酸的双塔串联精馏分离提纯工艺。

本发明的发明目的为：

（1）氢氰酸不在精馏塔内部聚合，不造成精馏塔板堵塞；

（2）提高精馏得率；

（3）高浓度和低浓度的氢氰酸水溶液，均可以通过本发明工艺得到高品质的氢氰酸产品。

（4）降低生产能耗。

本发明有益的效果是：

（1）将氢氰酸易聚合浓度区屏蔽在精馏塔之外，精馏塔内不堵塞，精馏塔填料不易结块；

（2）提高精馏得率，产品浓度达99.98%，塔釜废水中氢氰酸残留0.001ppm。

（3）原料为1-50%的氢氰酸水溶液，均可以获得高浓度的氢氰酸产品。

（4）在第一精馏塔的基础上，取塔顶物料进行连续串联精馏获得高品质产品，第一精馏塔塔顶冷凝则不需要过多降低温度，进入第二精馏塔后塔釜则不需要使用过多蒸汽，大大降低能耗，经过工程计算和实验验证，采用本发明方法，生产能耗可以降低70%。

附图说明

以下结合附图及实施方法对本发明的工艺流程及设备做进一步的描述。

图1为一种双塔串联精馏系统；

图中：1—第一精馏塔；2—第二精馏塔；3—第一精馏塔冷凝器；4—第二精馏塔冷凝器；5—再沸器；6—进料口；7—第一精馏塔塔釜出料口；8—第一精馏塔塔顶出料；9—第一精馏塔塔釜回流；10—第一精馏塔塔顶回流口；11—第一精馏塔塔顶冷凝器气相出口（进入第二精馏塔塔釜）；12—第二精馏塔塔顶出料；13—第二精馏塔塔顶冷凝器回流；14—第二精馏塔塔顶冷凝器气相出口（产品）；15—第二精馏塔塔釜物料出口；16—废水出口，17—阻聚剂进料口。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应该理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1  分离提纯氢氰酸的双塔串联精馏系统

主要包括第一精馏塔1和第二精馏塔2，第一精馏塔和第二精馏塔均为填料精馏塔，第一精馏塔塔顶设置冷凝器3，塔釜设置再沸器5，第二精馏塔塔顶设置冷凝器4，冷凝器均为部分冷凝。

粗氢氰酸溶液于第一精馏塔第二块塔板处进料口6进料，第一精馏塔塔釜出料口7的料液进入再沸器5，气化成气相后，经过第一精馏塔的塔釜回流9进入塔体，第一精馏塔塔顶出料口8的气相组分由气相管送入冷凝器部分冷凝后液相回流，气相出口11与第二精馏塔塔釜进料口连接。第二精馏塔塔釜出料口15的料液同第一精馏塔冷凝器液相回流一同送入第一精馏塔上端回流口10。塔顶出料口12的气相送入冷凝器，液相冷凝回流13，气相出口14得目标产物，废液最后从再沸器经过废水出口16排出。

实施例2

 一种氢氰酸的双塔串联精馏分离提纯工艺，包括以下步骤：

（1）进料

粗氢氰酸溶液浓度为1%-50%，预热至一定温度，于第一精馏塔第二块塔板处进料。

（2）第一精馏塔精馏、部分冷凝

设定第一精馏塔塔顶温度、塔釜温度、塔内压力，塔顶蒸汽进入冷凝器冷凝，部分冷凝后，液相回流，气相送入第二精馏塔塔釜进料口，最后一块塔板处进料。

（3）加入阻聚剂

第一精馏塔塔顶设置阻聚剂进料口17，阻聚剂在此经过精确计量进入氢氰酸易聚合区，阻聚剂为醋酸。

（4）第二精馏塔精馏

第二精馏塔进料口为最后一块塔板处，设定进料温度，氢氰酸在此温度下进行第二次精馏。

（5）部分冷凝

第二精馏塔塔顶蒸汽进入冷凝器冷凝，冷凝后气相则为目标产物。

（6）回流再次分离

冷凝液一部分流回塔顶进行回流， 第二精馏塔塔釜液相出料后，送入第一精馏塔上端，同第一精馏塔塔顶回流液一起再次进行分离提纯。

最终可以得到高纯度的氢氰酸产品。

采用上述精馏系统、工艺路线，设定不同的工艺参数进行精馏试验