3. Принципиальная схема получения аминов

Описание технологической схемы производства высших алифатических аминов изложено в следующей последовательности:

1. Подготовка поступающего сырья

2. Синтез высших алифатических аминов

3. Сжатие циркуляционной аммиачно-водородной смеси, свежего газа

(азотоводородной фракции АВФ) и азота до давления 22 МПа

(22 кгс/см²)

3. Отдувка водорода из реакционной смеси

4. Ректификация аммиака и абсорбция сдувок

5. Ректификация высших аминов

6. Подогрев аммиачно-водородной смеси

8. Подогрев высокотемпературного органического теплоносителя

9. Утилизация отходов производства

10. Установка приема и откачки щелочи

4. Теоретические основы процесса

Процесс получения высших алифатических аминов из жирных кислот фракции С₁₇-С₂₀, С₁₆-С₂₂, С₁₀-С₁₆, смесевых ЖКТМ и других натуральных кислот основан на взаимодействии жирных кислот, на алюмокобальтмолибденовом катализаторе, с аммиаком и водородом при температуре 300-340 ^оС под давлением 15-22 МПа (150-220 кгс/см²).

Реакции образования первичных аминов, вторичных аминов и углеводородов могут быть представлены следующими суммарными схемами:

Основные реакции:

R-COOH + 2H₂ +NH₃→ R-CH₂NH₂ + 2H₂O

2R-COOH + 4H₂ + NH₃ →(R-CH₂) 2NH +4H₂O

Побочная реакция:

R-CH₂NH₂ + H₂→R-CH₃ + NH₃

5. Технологическая схема отделения синтеза аминов

Синтез высших аминов из жирных кислот, жидкого аммиака и водорода проводится при температуре 300-340 ^оС и давлении 15-22 МПа (150-220 кгс/см²) на двух одинаковых параллельно работающих нитках.

Ниже приводится описание технологической схемы одной нитки синтеза. Жирные кислоты поступают в кожухотрубчатый подогреватель поз. 20/_1,2, где нагреваются до температуры (TIR-6/_1,2) 100-130 ^оС паром давлением не более 0,5 МПа (5 кгс/см²), замеряемым техническим манометром на узле редуцирования.

Синтез высших аминов проводится в реакторе поз.21/_1,2. Жирные кислоты в реакторе на алюмокобальтмолибденовом катализаторе реагируют с аммиаком и водородом при температуре (TIR-7-1/_1,2, TIR-7-2/_1,2, TIRAHL-7а/_1,2) 300-340 ^оС под давлением (PIRAHL-127/_1,2) 15-22 МПа (150-220 кгс/см²).

Свежезагруженный катализатор перед пуском в работу подвергается обработке аммиачно-водородной смесью при температуре 300-340 ^оС и давлении 15-22 МПа (150-220 кгс/см²) в течение 12-24 часов (режим "активации катализатора").

С целью предупреждения самовозгорания катализатора контролируется содержание кислорода:

• в азоте, принимаемом для продувки и опрессовки аппаратов, (не более 1%) не реже 1 раза в сутки;

• в аммиачно-водородной смеси (не более 0,2%) 1 раз в 8 часов;

Реакции образования первичных аминов, вторичных аминов и углеводородов могут быть представлены следующими суммарными схемами:

R-COOH + 2H₂ + NH₃→R-CH₂NH₂ + 2H₂O

2R-COOH + 4H₂ + NH₃→ (R-CH₂)₂NH + 4H₂O

R-CH₂NH₂ + H₂→R-CH₃ + NH₃

Вводы жирных кислот и аммиачно-водородной смеси в реактор поз.21/_1,2 выполнены раздельно.

С целью равномерного распределения жидкости по катализатору перед каждой царгой имеются распределительные устройства (тарелки).

Температура (TIR-7-1,2/_1,2, TIRAH-7а/_1,2) в реакторе поз.21/_1,2 замеряется с помощью многозонной термопары: показания, регистрация и сигнализация осуществляются на щите ЦПУ синтеза.

Давление (PI-122/_1,2) в реакторе поз.21/_1,2 контролируется по месту техническими манометрами. Контроль сопротивления (PIRAHL-127/_1,2 и PIR-128/_1,2) слоя катализатора в реакторе осуществляется манометрами, установленными на входе в реактор и на выходе из него.

Продукты реакции, представляющие собой паро-газо-жидкостную смесь, из реактора поз.21/_1,2 поступают в трубное пространство рекуператора поз.22/_1,2 для охлаждения.

Рекуператор поз.22/_1,2 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, внутри корпуса, которого размещена трубчатка. В межтрубное пространство рекуператора поз.22/_1,2 подается аммиачно-водородная смесь от компрессора поз.41/_1,2 и жидкий аммиак от насоса поз.5/_1-6, часть которого по байпасной линии может подаваться непосредственно в печь поз.150/_1,2. Реакционная смесь, отходящая из реактора поз.21/_1,2 охлаждается в рекуператоре поз.22/_1,2 до температуры (TIR-8/_1,2) 110-170 ^оС.

Переохлаждение реакционной смеси в рекуператоре поз.22/_1,2 ниже 110 ^оС недопустимо, т.к. при этом возможна конденсация значительных количеств аммиака из реакционной смеси и загрязнение аммиаком аминов, направляемых на ректификацию. Температура (TIR-5в/_1,2) аммиачно-водородной смеси на выходе из рекуператора поз.22/_1,2 – 110-200 ^оС. Полное испарение аммиака и догревание аммиачно-водородной смеси до 315-340 ^оС происходит в печи подогрева продукта поз.150/_1,2.

Паро-газо-жидкостная смесь после рекуператора поз.22/_1,2 поступает в сепаратор поз.23/_1,2. В наклонном сепараторе поз.23/_1,2 осуществляется отделение высших аминов от аммиачно-водородной смеси. Сепаратор снабжен наружным обогревающим устройством для предупреждения застывания аминов. Обогрев производится паром давления не более 0,5 МПа (5 кгс/см²).

В сепараторе поз.23/_1,2 уровень (LIRCAHL-305/_1,2) замеряется уровнемером типа УБ-ПВ и поддерживается постоянным путем изменения количества жидкой фазы отводимой из сепаратора с помощью регулирующего клапана LCV-305/_1,2, установленного на линии отбора жидкой фазы из сепаратора поз.23/_1,2. На щите управления предусмотрена светозвуковая сигнализация максимального и минимального значений уровня (LIRCAHL-305/_1,2) жидкой фазы в сепараторе поз.23/_1,2.

Давление (PI-123/_1,2) в сепараторе поз.23/_1,2 контролируется техническим манометром по месту.

Жидкая фаза - высшие амины - после сепаратора поз.23/_1,2 подвергаются фильтрованию в очистителе поз.24/_1,2.

Очиститель поз.24/_1,2 представляет собой вертикальный аппарат с наружным обогревом в виде "змеевика" для предотвращения застывания аминов. Обогрев "змеевика" осуществляется паром давлением не более 0,5 МПа (5 кгс/см²). Внутри корпуса очистителя поз.24/_1,2 размещены шесть перфорированных трубок, обернутых сеткой из стали ХI8НI0Т.

Давление (PI-124/_1,2) реакционной смеси на выходе из очистителя поз.24/_1,2 контролируется показывающим манометром по месту.

Отфильтрованная реакционная смесь после очистителя поз.24/_1,2 через узел дросселирования направляется в сепаратор поз.28.

Газовая фаза из сепаратора поз.23/_1,2 для дальнейшего охлаждения и частичной конденсации аммиака и паров воды направляется в конденсатор поз.25/_1,2. Во избежание забивки трубок конденсатора аминами охлаждение производится темперированной водой с температурой (TIR-10) 40-60 ^оС, циркулирующей с помощью насоса поз.32/_1,2.

Температура (TIRC-9/_1,2) паро-газо-жидкостной смеси, выходящей из конденсатора поз.25/_1,2, контролируется и поддерживается в пределах 60-80 ^оС с помощью регулирующего клапана TCV-9в/_1,2, установленного на линии подачи конденсата в конденсатор поз.25/_1,2.

Температура (TIR-5/_1,2) охлаждающего конденсата, отходящего из конденсатора поз.25/_1,2, контролируется на щите ЦПУ.

Паро-газо-жидкостная смесь из конденсатора поз.25/_1,2 поступает в сепаратор поз.26/_1,2. В наклонном сепараторе поз.26/_1,2 происходит отделение жидкой фазы, содержащей аммиак, амины, воду и растворенный водород от газообразного аммиака и водорода.

Сепаратор поз.26/_1,2 снабжен наружным змеевиком для обогрева с целью предупреждения застывания аминов. Обогрев производится паром давлением не более 0,5 МПа (5 кгс/см²).

Уровень (LIRCSAHL-306/_1,2) жидкости в сепараторе поз.26/_1,2 поддерживается в заданных пределах путем изменения количества отводимой из сепараторов жидкости, с помощью регулирующего клапана LCV-306/_1,2, установленного на линии подачи жидкого аммиака в промывную колонну поз.34а. На щите управления предусмотрена сигнализация минимального и предмаксимального уровня жидкости в сепараторе поз.26/_1,2. При повышении уровня (LIRCSAHL-306/_1,2) до максимального значения циркуляционный компрессор поз.41/_1,2 автоматически останавливается. Недопустимо как понижение уровня (LIRCSAHL-306/_1,2) жидкости в сепараторе поз.26/_1,2 ниже 150 мм, так и повышение его выше 300 мм. В первом случае может произойти прорыв газа в узел отдувки водорода и срабатывание предохранительного клапана, установленного на аппарате поз.34. Во втором случае - попадание жидкости в буфер поз.42/_1,2, установленный на всасывающей линии циркуляционного компрессора поз.41/_1,2, и аварийная остановка компрессора. Давление (PI-125/_1,2) в сепараторе поз.26/_1,2 контролируется техническим манометром по месту.

Жидкая фаза из сепаратора поз.26/_1,2 через очиститель поз.27/_1,2 направляется в промывную колонну поз.34а.

Парогазовая аммиачно-водородная смесь из сепаратора поз.26/_1,2 направляется на всас циркуляционного компрессора поз.41/_1,2.

Очиститель поз.27/_1,2 представляет собой вертикальный аппарат с наружным обогревом в виде "змеевика" для предотвращения застывания аминов. Обогрев "змеевика" осуществляется паром, давлением не более 0,5 МПа (5 кгс/см²). Внутри корпуса очистителя поз.27/_1,2 размещена перфорированная труба, обтянутая металлической сеткой и фильтрующей тканью.

Заполнение циркуляционного контура конденсатора поз.25 в период пуска и подпитка системы в процессе работы производится паровым конденсатом из теплопункта через расширительный бачок поз.30.

Циркуляция конденсата осуществляется с помощью центробежного насоса поз.32/_1,2 через холодильник поз.31. Всего насосов два: один - рабочий, другой - резервный.

В холодильнике поз.31 производится охлаждение циркулирующего конденсата до температуры (TIR-10) 40-60 ^оС. Охлаждение осуществляется оборотной водой с температурой не более 28 ^оС. Температура (TIR-10) конденсата, выходящего из холодильника поз.31, поддерживается постоянной вручную, за счет регулирования подачи оборотной воды в холодильник поз.31. Давление (PIRAL-121) на нагнетательной линии насоса поз.32/_1,2 контролируется на щите ЦПУ. Так же предусмотрен контроль давления (PI-120) конденсата и по месту по техническому манометру.