專利名稱：粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二硝基甲苯高壓加氫制甲苯二胺的工藝，具體涉及其中制得的粗甲苯二胺中的催化劑微?；厥绽玫姆椒?，以及為實(shí)現(xiàn)該方法所用的裝置。
背景技術(shù)：
TDA是間位甲苯二胺的簡(jiǎn)稱，它是生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)的主要原料，TDA的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量直接影響著TDI的生產(chǎn)和分離過(guò)程，以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)外仍采用光氣法生產(chǎn)TDI，其反應(yīng)大致包括以下5個(gè)工序一氧化碳和氫氣反應(yīng)生成光氣，甲苯與硝酸反應(yīng)生成二硝基甲苯(DNT)，二硝基甲苯(DNT)與氫氣反應(yīng)生成甲苯二胺(TDA)，處理過(guò)的干燥的TDA與光氣反應(yīng)生成TDI，TDI的提純。在DNT催化氫化反應(yīng)過(guò)程中，需要不同載體的鎳基作為催化劑，國(guó)內(nèi)企業(yè)大多使用國(guó)產(chǎn)的以硅藻土為載體的鎳基催化劑，該催化劑為球狀，平均比表面積達(dá)到24. 47m2/g， 平均粒徑為20. 999 μ m，而孔徑只有12. 9nm，催化劑活性和選擇性都優(yōu)于其他的鎳基催化劑，而且和其他鎳基催化劑相比，Ni/硅藻土催化劑還具有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，金屬鎳催化劑在反應(yīng)釜內(nèi)與反應(yīng)混合液一起攪拌的過(guò)程中逐漸被磨細(xì)，磨細(xì)后的催化劑微粒容易被產(chǎn)物物流帶進(jìn)分離過(guò)程，在后續(xù)精餾分離過(guò)程中，催化劑的存在會(huì)導(dǎo)致殘?jiān)倪M(jìn)一步生成，給分離和處理過(guò)程帶來(lái)了不便，同時(shí)也造成了催化劑的大量消耗，增加了生產(chǎn)成本。因此，分離并循環(huán)利用成為生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的一部分。目前國(guó)內(nèi)各企業(yè)采用重力沉降的方法回收鎳催化劑，這就要求粗甲苯二胺在設(shè)備中停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，設(shè)備利用率低，當(dāng)負(fù)荷高時(shí)設(shè)備體積龐大，給設(shè)備的安裝、布置和維護(hù)帶來(lái)困難。2009年4月I日公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為CN101397255的中國(guó)專利，甲苯二胺合成工藝中催化劑的連續(xù)分離循環(huán)方法及其設(shè)備，公開(kāi)了一種甲苯二胺合成工藝中催化劑的連續(xù)分離循環(huán)方法及其設(shè)備，其思路是利用一種傾斜的分離器連續(xù)分離并循環(huán)利用粗甲苯二胺中的催化劑，分離器采用雙層結(jié)構(gòu)，外層為圓筒裝耐壓殼體，內(nèi)層為長(zhǎng)方體形狀的沉降體，但實(shí)踐證明該裝置還存在如下一些問(wèn)題1>粗甲苯二胺中成分復(fù)雜，除了有間位TDA、鄰位TDA、催化劑外，還含有大量水、 溶劑及焦油，焦油會(huì)在內(nèi)層的沉降板上富集，運(yùn)行一段時(shí)間就必須對(duì)沉降板清理，不僅影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，而且由于甲苯二胺是有毒物質(zhì)，增加了清理難度；2>催化劑在反應(yīng)釜內(nèi)與反應(yīng)混合液一起攪拌的過(guò)程中逐漸被磨細(xì)，因此催化劑粒度分布范圍廣，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)從I 100 μ m之間的催化劑微粒都有，分離器在催化劑粒徑小的時(shí)候效果顯著變差；3>由于設(shè)備內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，操作難度大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員要求高，檢修維護(hù)困難。2009年I月28日公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為CN101352620的中國(guó)專利，MTO急冷水、水洗水中細(xì)微催化劑微旋流濃縮方法與裝置，對(duì)MTO裝置急冷水、水洗水中夾帶的細(xì)微催化劑進(jìn)行有效的分離，3 μ m以上顆粒的去除率達(dá)到95%以上，微旋流分離技術(shù)在細(xì)微固體顆粒分離方面的優(yōu)越性得到了良好的體現(xiàn)。但是粗甲苯二胺的性質(zhì)不同于MTO急冷水或者水洗水，和急冷水或者水洗水成分單一相比，粗甲苯二胺成分更加復(fù)雜，包含了間位TDAjMi TDA、水、溶劑、焦油、固體催化劑等，而且粗甲苯二胺在正常操作溫度下(70 90°C)粘度為
2.273 3. 851厘泊，也遠(yuǎn)大于急冷水或者水洗水的粘度，加之粗甲苯二胺中固含量一般為 2 5%，而急冷水、水洗水中最大固含量?jī)H為O. I %，這些因素導(dǎo)致了此專利所述方法不適用于高固含量、高粘度、成分復(fù)雜的粗甲苯二胺中催化劑的回收利用。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種高效的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)粗甲苯二胺中催化劑微粒分離難的問(wèn)題，提供一種粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法及裝置。為了解決上述問(wèn)題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收裝置，包括緩沖沉降罐、離心泵、一級(jí)微旋流濃縮器、二級(jí)微旋流澄清器、催化劑儲(chǔ)罐和螺桿泵，所述緩沖沉降罐的澄清相出口通過(guò)離心泵連接一級(jí)微旋流濃縮器，所述一級(jí)微旋流濃縮器的凈化相出口連接二級(jí)微旋流澄清器，所述二級(jí)微旋流澄清器的凈化相出口與一常壓精餾塔相連，所述緩沖沉降罐、一級(jí)微旋流濃縮器和二級(jí)微旋流澄清器的催化劑出口均連入催化劑儲(chǔ)罐，所述催化劑儲(chǔ)罐的催化劑出口通過(guò)螺桿泵回連入生成甲苯二胺的氫化反應(yīng)器。所述緩沖沉降罐的大小由粗甲苯二胺的處理量決定，應(yīng)滿足沉降O. 5-3小時(shí)的停留時(shí)間要求，對(duì)粗甲苯二胺中10 μ m以上的催化劑微粒的去除率不小于50%。所述一級(jí)微旋流濃縮器由多根微旋流芯管組成，可單臺(tái)或者多臺(tái)并聯(lián)使用，可立式或臥式安裝。所述一級(jí)微旋流濃縮器的進(jìn)口與凈化相出口的壓力降為O. 10-0. 15Mpa，，濃縮相分流比為1% -15%可調(diào)。所述二級(jí)微旋流澄清器與一級(jí)微旋流濃縮器串聯(lián)安裝，二級(jí)微旋流澄清器對(duì)甲苯二胺中3μπι以上的催化劑微粒的去除率不小于80%，所述二級(jí)微旋流澄清器可用精密過(guò)濾器代替。粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法，包括以下步驟1>粗甲苯二胺進(jìn)入緩沖沉降罐進(jìn)行重力沉降，緩沖沉降罐下部重力沉降后得到的濃縮催化劑經(jīng)催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐，緩沖沉降罐上部的甲苯二胺經(jīng)離心泵進(jìn)入一級(jí)微旋流濃縮器；2>經(jīng)一級(jí)微旋流濃縮器處理后的甲苯二胺進(jìn)入二級(jí)微旋流澄清器，經(jīng)二級(jí)微旋流澄清器處理后的甲苯二胺進(jìn)入常壓精餾塔，一級(jí)微旋流濃縮器和二級(jí)微旋流澄清器底部的濃縮催化劑經(jīng)各自的催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐；3>催化劑儲(chǔ)罐的濃縮催化劑經(jīng)螺桿泵返回氫化反應(yīng)器，循環(huán)利用。上述粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法中，粗甲苯二胺的溫度控制在 65-95 O。
有益效果1>本發(fā)明所述的方法和裝置能有效的回收粗甲苯二胺中的催化劑微粒，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用；2>本發(fā)明所述的方法和裝置的分離效率高、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，占地面積小，抗沖擊能力強(qiáng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；圖I為本發(fā)明所述粗甲苯二胺中催化劑微粒回收利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為緩沖沉降罐，2為離心泵，3為一級(jí)微旋流濃縮器，4為二級(jí)微旋流澄清器，5為催化劑儲(chǔ)罐，6為螺桿泵，7為氫化反應(yīng)器，8為常壓精餾塔。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1，圖示中的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置包括緩沖沉降罐I、離心泵2、一級(jí)微旋流濃縮器3、二級(jí)微旋流澄清器4、催化劑儲(chǔ)罐5和螺桿泵6 ;緩沖沉降罐I 的澄清相出口通過(guò)離心泵2連接一級(jí)微旋流濃縮器3，一級(jí)微旋流濃縮器3的凈化相出口連接二級(jí)微旋流澄清器4，二級(jí)微旋流澄清器4的凈化相出口與常壓精餾塔8相連，緩沖沉降罐I、一級(jí)微旋流濃縮器3和二級(jí)微旋流澄清器4的催化劑出口均連入催化劑儲(chǔ)罐5，催化劑儲(chǔ)罐5的催化劑出口通過(guò)螺桿泵6回連入生成甲苯二胺的氫化反應(yīng)器7。其中，緩沖沉降罐I的大小由粗甲苯二胺的處理量決定，應(yīng)滿足沉降O. 5-3小時(shí)的停留時(shí)間要求，對(duì)粗甲苯二胺中10 μ m以上的催化劑微粒的去除率不小于50% ;—級(jí)微旋流濃縮器3由多根微旋流芯管組成，可單臺(tái)或者多臺(tái)并聯(lián)使用，可立式或者臥式安裝；一級(jí)微旋流濃縮器3的進(jìn)口與凈化相出口的壓力降為O. 10-0. 15Mpa，濃縮相分流比為1% -15%可調(diào)；二級(jí)微旋流澄清器 4與一級(jí)微旋流濃縮器3串聯(lián)安裝，二級(jí)微旋流澄清器4對(duì)甲苯二胺中3 μ m以上的催化劑微粒的去除率不小于80%，二級(jí)微旋流澄清器4可用精密過(guò)濾器代替。實(shí)施例I :在一個(gè)16萬(wàn)噸/年TDI生產(chǎn)裝置中，采用本發(fā)明所述的方法和裝置對(duì)粗甲苯二胺進(jìn)行分離，以達(dá)到回收利用催化劑，降低后續(xù)精制單元負(fù)荷的目的，具體運(yùn)作過(guò)程及效果如下1>待處理的粗甲苯二胺的性質(zhì)粗甲苯二胺溶液主要由水、間位甲苯二胺、鄰位甲苯二胺、痕量對(duì)位甲苯二胺和催化劑組成，密度約為1100kg/m3，粘度為2. 273 3. 851厘泊，甲苯二胺含量約為57% wt，催化劑含量為2-5% wt，催化劑骨架密度約為1600kg/m3，催化劑平均粒徑為3. 735 μ m，溶液溫度為70-90°C。2>對(duì)粗甲苯二胺的處理過(guò)程粗甲苯二胺首先進(jìn)入緩沖沉降罐1，經(jīng)O. 5 3小時(shí)重力沉降后，大顆粒催化劑得到了有效的沉降，緩沖沉降罐I下部經(jīng)重力沉降得到的濃縮催化劑經(jīng)催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐5，緩沖沉降罐I上部的甲苯二胺經(jīng)離心泵2進(jìn)入一級(jí)微旋流濃縮器3進(jìn)行處理；經(jīng)過(guò)微旋流濃縮器濃縮處理后，一級(jí)微旋流濃縮器3底部的濃縮催化劑經(jīng)催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐5，一級(jí)微旋流濃縮器3頂部的甲苯二胺經(jīng)凈化相出口進(jìn)入二級(jí)微旋流澄清器4處理；經(jīng)微旋流澄清處理后，二級(jí)微旋流澄清器4底部的濃縮催化劑經(jīng)催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐5，二級(jí)微旋流澄清器4頂部的凈化的甲苯二胺經(jīng)凈化相出口進(jìn)入后續(xù)的常壓精餾塔8處理；催化劑儲(chǔ)罐5中的催化劑經(jīng)螺桿泵6返回氫化反應(yīng)器7循環(huán)使用。3>結(jié)果分析使用本發(fā)明所述的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法和裝置后，二硝基甲苯高壓加氫制甲苯二胺的工藝的催化劑回收率大大提高，在粗甲苯二胺處理量為loot/h， 催化劑含量約為4wt%的工況下，回收量由原來(lái)的I. 5t/h(單純用重力沉降方法)，提高到約3. 8t/h，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本；同時(shí)由于很好的回收了催化劑微粒，后續(xù)精制單元運(yùn)行穩(wěn)定，保證了系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行。其中一級(jí)微旋流濃縮器對(duì)甲苯二胺溶液中5μπι以上的催化劑顆粒去除率大于 90%，進(jìn)口與凈化相出口壓降約為O. IOMpa ;二級(jí)微旋流澄清器對(duì)甲苯二胺溶液中3 μ m以上的催化劑顆粒去除率大于80%，進(jìn)口與凈化相出口壓降約為O. 15Mpa。在回收利用裝置的進(jìn)口催化劑微粒含量不大于5wt%的情況下，裝置出口的催化劑含量不大于O. 05wt%, 滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，而現(xiàn)有技術(shù)中單一采用重力沉降罐的分離方法，重力沉降后的催化劑含量約為2 3wt%。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置，包括緩沖沉降罐、離心泵、一級(jí)微旋流濃縮器、二級(jí)微旋流澄清器、催化劑儲(chǔ)罐和螺桿泵，其特征在于，所述緩沖沉降罐的澄清相出口通過(guò)離心泵連接一級(jí)微旋流濃縮器，所述一級(jí)微旋流濃縮器的凈化相出口連接二級(jí)微旋流澄清器，所述二級(jí)微旋流澄清器的凈化相出口與一常壓精餾塔相連，所述緩沖沉降罐、一級(jí)微旋流濃縮器和二級(jí)微旋流澄清器的催化劑出口均連入催化劑儲(chǔ)罐，所述催化劑儲(chǔ)罐的催化劑出口通過(guò)螺桿泵回連入生成甲苯二胺的氫化反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置，其特征在于，所述緩沖沉降罐的大小由粗甲苯二胺的處理量決定，應(yīng)滿足沉降O. 5-3小時(shí)的停留時(shí)間要求，對(duì)粗甲苯二胺中10 μ m以上的催化劑微粒的去除率不小于50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置，其特征在于，所述一級(jí)微旋流濃縮器由多根微旋流芯管組成，可單臺(tái)或者多臺(tái)并聯(lián)使用，可立式或者臥式安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置，其特征在于， 所述一級(jí)微旋流濃縮器的進(jìn)口與凈化相出口的壓力降為O. 10-0. 15Mpa，濃縮相分流比為 1% -15%可調(diào)。根據(jù)權(quán)利要求I所述的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置，其特征在于，所述二級(jí)微旋流澄清器與一級(jí)微旋流濃縮器串聯(lián)安裝，二級(jí)微旋流澄清器對(duì)甲苯二胺中3 μ m 以上的催化劑微粒的去除率不小于80%，所述二級(jí)微旋流澄清器可用精密過(guò)濾器代替。粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法，其特征在于，包括以下步驟.1>粗甲苯二胺進(jìn)入緩沖沉降罐進(jìn)行重力沉降，緩沖沉降罐下部重力沉降后得到的濃縮催化劑經(jīng)催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐，緩沖沉降罐上部的甲苯二胺經(jīng)離心泵進(jìn)入一級(jí)微旋流濃縮器；.2>經(jīng)一級(jí)微旋流濃縮器處理后的甲苯二胺進(jìn)入二級(jí)微旋流澄清器，經(jīng)二級(jí)微旋流澄清器處理后的甲苯二胺進(jìn)入常壓精餾塔，一級(jí)微旋流濃縮器和二級(jí)微旋流澄清器底部的濃縮催化劑經(jīng)各自的催化劑出口進(jìn)入催化劑儲(chǔ)罐；.3>催化劑儲(chǔ)罐中的濃縮催化劑經(jīng)螺桿泵返回氫化反應(yīng)器，循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了二硝基甲苯高壓加氫制甲苯二胺工藝中的粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用方法及裝置，這種方法和裝置能有效的回收粗甲苯二胺中的催化劑微粒，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用，且分離效率高、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，占地面積小，抗沖擊能力強(qiáng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)單；其技術(shù)要點(diǎn)是粗甲苯二胺中催化劑微粒的回收利用裝置包括緩沖沉降罐、離心泵、一級(jí)微旋流濃縮器、二級(jí)微旋流澄清器、催化劑儲(chǔ)罐和螺桿泵；回收利用方法包括緩沖沉降罐中重力沉降，一級(jí)微旋流濃縮器濃縮處理，二級(jí)微旋流澄清器澄清處理和濃縮催化劑的循環(huán)利用。
文檔編號(hào)C07C211/51GK102603539SQ20121002661
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者呂文杰, 吳文峰, 崔馨, 楊強(qiáng), 汪華林, 沈玲, 黃淵, 黃聰 申請(qǐng)人:上海華暢環(huán)保設(shè)備發(fā)展有限公司