水合生产工艺优化

水合生产工艺优化

1总结1.1双氧水法连氮法生产水合的方法主要有拉西法、尿素法、酮氮氮法、双氧水法和空气氧化法。拉西法由于环境污染严重、设备投资大,且产品收率低,已被淘汰。尿素法工艺成熟,投资小,易掌握,适合小规模生产,但副产大量的盐,目前,国内基本均采用此法。双氧水法实际是酮连氮法的改进,设备投资费用低,蒸汽消耗少,生成的肼的浓度较高,同时没有盐类副产物,无环境污染。目前国外采用此法较多。空气氧化法目前还未实现工业化生产,本公司采用的是尿素法。1.2通过水合设备的改进目前,市场竞争比较激烈,我公司为了占据市场优势,节约生产成本,提高企业效益,对尿素法生产水合肼进行了改革、优化,并取得了显著的成果。1.3水合企业以提高消费效率为目标的竞争压力下,水合的固尿素法生产水合肼的工艺已趋成熟,在同等的竞争压力下,谁能在此基础上进一步节能降耗,减少水合肼的生产成本,谁就能占据市场,占领优势,更好的生存发展下去。2影响水合肥缩缩率的因素和工艺优化措施2.1霍夫曼酰胺水合的合成尿素法合成水合肼的反应机理为:作为氧化剂的次氯酸钠与氮源尿素按一定比例经混合器混合均匀后进行冷反应,经泵输送到立式列管反应器,在一定温度与MgSO4催化剂的催化作用下,经霍夫曼酰胺降级反应,生成水合肼。该反应分为2个阶段,第一阶段为尿素氯化氧化反应,是放热反应;第二阶段为水解反应,是吸热反应。总反应化学方程式为:NH2CONH2+NaClO+2NaOH=N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3过程中可能产生的主要副反应:尿素分解:NH2CONH2+2NaOH=NH3T+Na2CO3尿素过氧化:NH2CONH2+3NaClO+2NaOH=N2↑+3NaCl+Na2CO3+3H2O水合肼被氧化:N2H4·H2O+2NaClO=N2T+2NaCl+3H2O2.2影响水合贵的主要因素是水合贵的收集率2.2.1影响水合收率次氯酸钠中有效氯与游离碱的浓度配比对水合肼的浓度影响很大,过大或过小均会产生副反应,不仅浪费原料,而且影响水合肼的收率。因此在生产过程中,严格有效的浓度配比既提高了水合肼的收率,又减少了原料碱的消耗,提高了原料的利用率。2.2.2反应温度(1)不同温度对次氯酸钠溶液温度的影响霍夫曼降级反应分为冷反应和热反应,冷反应的温度需控制在20℃以下,因此,对次氯酸钠溶液与尿素溶液的温度要求很严格。因为尿素溶解时会吸收大量的热,因此,在常温下配制的尿素溶液的温度是低于20℃的。当外界气温较低时,特别是在冬季,再配制尿素溶液时就需要通入适量的蒸汽加热。因为尿素的溶解度会随着温度的下降而降低,温度低时,分子运动的速率也会减慢,化学反应速率也会随之降低。由于生成次氯酸钠时,会放出大量的热,所以次氯酸钠的溶液温度会比较高,需经换热器换热,把溶液温度降下来,否则,温度高时,不仅次氯酸钠会分解,而且在与尿素反应时会导致冷反应剧烈,可能造成不好的影响。因此,冷反应中尿素溶液的温度与次氯酸钠溶液的温度会直接影响冷反应的效果,必须严格控制。(2)反应温度对反应的影响原料混合液进入肼反应器后,开始进行热反应,热反应的温度直接影响粗肼的收率。热反应温度低,就会反应不完全,粗肼的收率就会降低;热反应的温度过高,就会导致副反应发生,过多的副反应会导致部分粗肼分解,收率也会降低。因此,严格控制热反应的温度至关重要。2.2.3料液流量对粗收率的影响肼反应器中列管的长度与物料停留的时间成正比,列管的长度一定,当料液流量过快时,反应的时间就会相对短,会导致反应不充分,粗肼的收率就会降低;若流量太慢,虽然反应时间足够充分,但效率不高,副反应发生的几率也会增大。因此,有效控制热反应的时间也是关键。2.3提高水利用率的优化措施2.3.1氯碱比的确定在制肼过程中,通过不断的调整次氯酸钠中有效氯与游离碱的浓度配比,最终确定,当次氯酸钠溶液中,有效氯达到8.8%～8.9%,游离碱在10.0%～10.1%间,氯碱比为1:(1.11～1.13),水合肼的浓度可达5%,收率提高了4%,同时还节约了蒸汽与烧碱的消耗。2.3.2控制反应温度(1)通入蒸汽的量当外界温度较低时(低于10℃),在配制尿素溶液过程中可适量通入少量的蒸汽,有利于尿素完全溶解,同时维持冷反应所需的温度(≤20℃)。次氯酸钠溶液的温度可通过夹套循环冷冻盐水控制,使之维持在(15±5)℃范围内。(2)反应温度的确定在一定条件下,热反应的温度直接影响水合肼的收率。公司现有4套肼反应器,在维持相同的蒸汽压力、流量、流速下,通过调节、控制不同的反应温度下,多次反复试验,最终得到最佳的反应温度(115±5)℃,通过对每套肼反应器分别按其最佳的反应温度,控制蒸汽压力、尿素与次氯酸钠的流量、流速,从而得到水合肼的最佳收率。2.3.3管反应器留气由于料液的流速是与其在列管反应器停留的时间成正比,面料液在列管反应器停留的时间又与反应器列管的长度成正比,在考虑到料液反应充分的同时,又加入一定量的阻垢剂的情况下,在初始设计、加工制造肼反应器时,适当加长了反应器列管的长度,提高了水合肼的收率。3提取工艺的优化3.1废水处理的影响在粗肼的生产过程中,会产生大量的碳酸钠、氯化钠等杂质。如果不除去,后序缩合反应就会多消耗硫酸,洗涤后废水的排放量也会增大,会给ADC废水处理工段带来一定的困难。因此,必须除去粗肼中的碳酸钠等杂质。3.2一般提取方法粗肼除盐提纯工艺方法有2种。一是冷冻法,二是蒸发浓缩法。考虑到生产成本,公司采用的是冷冻法。3.3冷却结晶机+粗通过多次的考察与不断试验,技术人员对粗肼提纯工艺进行了优化,流程图如图1所示。该工艺流程关键设备在于冷却结晶机。从结晶外冷器中抽出的低温肼液与粗肼在冷却结晶机中混合,当粗肼温度降至设计的工艺值时,大部分碳酸钠从粗肼中析出,实现了连续式生产。该工艺不仅大大提