一種戊二胺的濃縮系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濃縮設(shè)備，具體為一種高效節(jié)能的濃縮系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]戊二胺的主要用途包括高聚物制備、有機(jī)合成中間體、環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，也用于生物研究。其中，合成尼龍聚合物是戊二胺的一個(gè)重要應(yīng)用，從1，5-戊二胺出發(fā)，可以合成尼龍56或全生物基的尼龍產(chǎn)品尼龍510，這些產(chǎn)品可以應(yīng)用在電子電器、機(jī)械設(shè)備、汽車(chē)部件等日常生產(chǎn)生活的多個(gè)方面。
[0003]理論上，戊二胺的生物法生產(chǎn)是指直接發(fā)酵生產(chǎn)或賴(lài)氨酸經(jīng)脫羧酶脫羧生產(chǎn)戊二胺，然后從原料液中分離得到目標(biāo)產(chǎn)物。然而，目前生物法制備戊二胺正處于起步階段，對(duì)戊二胺的成品的制備研究較少，對(duì)戊二胺粗品進(jìn)行分離、純化、濃縮、精餾的工藝、裝置和系統(tǒng)也鮮有報(bào)道。
[0004]在生物、化工等領(lǐng)域中，濃縮是一種極為重要的生產(chǎn)工藝，其在許多物質(zhì)的生產(chǎn)過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。因此，濃縮工藝的效率成為了影響眾多生物化工產(chǎn)品，特別是戊二胺產(chǎn)品成本、品質(zhì)、收率的重要因素。
[0005]在現(xiàn)有濃縮工藝設(shè)計(jì)中，將待濃縮的化學(xué)品濃縮的設(shè)備一般主要由原料罐、分離器、加熱器或冷凝器等組成，作業(yè)時(shí)，待濃縮的化學(xué)品從原料罐進(jìn)入分離器，先經(jīng)過(guò)氣液分離得到液體物料和氣體混合物，分離之后的液體物料被加熱器加熱，或氣體混合物經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入下一工序。該裝置中，由于僅經(jīng)過(guò)單次分離濃縮，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成產(chǎn)品浪費(fèi)，所得到的濃縮物料的濃度也不一定能達(dá)到要求，因此也就加大了后續(xù)工藝的設(shè)計(jì)步驟和實(shí)施成本，同時(shí)，這種濃縮方式中，加熱器消耗蒸汽量很大，且換熱率低，能效利用率較低，自動(dòng)化程度低，不能很好的達(dá)到濃縮該化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)化要求。
[0006]由于戊二胺有一定的腐蝕性，由發(fā)酵液經(jīng)處理得到的分離液中可能會(huì)含有雜質(zhì)或氣體，其處理難度大，直接套用現(xiàn)有技術(shù)中上述的分離濃縮其他化學(xué)品的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)設(shè)備，不僅不能得到很好的濃縮效果，對(duì)設(shè)備的損傷也較大，不能滿足戊二胺濃縮的要求，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，對(duì)設(shè)備的損傷較大設(shè)備損壞嚴(yán)重，維修費(fèi)用較高，因此不適于實(shí)際生產(chǎn)，產(chǎn)品純度達(dá)不到高要求，嚴(yán)重制約了戊二胺在尼龍生產(chǎn)以及其他領(lǐng)域上的應(yīng)用。需要開(kāi)發(fā)與工藝相配套的設(shè)備來(lái)進(jìn)行戊二胺的濃縮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種戊二胺的濃縮系統(tǒng)，包括，至少一個(gè)蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括出料口和回流口，在所述蒸發(fā)器外部，所述出料口和所述回流口通過(guò)一循環(huán)通路相連通；蒸汽壓縮機(jī)，為所述蒸發(fā)器供給加熱氣體；分離器，分別連通所述蒸發(fā)器與所述蒸汽壓縮機(jī)；及吸收單元，吸收所述蒸發(fā)器排出的所述加熱氣體。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述蒸發(fā)器選自降膜蒸發(fā)器、升膜蒸發(fā)器及升降膜蒸發(fā)器中的一種或多種。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述吸收單元選自噴淋塔、吸收罐及換熱器中的一種或幾種。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還包括循環(huán)泵，設(shè)置于所述循環(huán)通路。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還包括成品出口，設(shè)置于所述循環(huán)通路。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還包括與所述成品出口相連通的成品罐，所述成品罐設(shè)置于所述循環(huán)泵與所述回流口之間。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在所述成品罐和所述循環(huán)通路之間設(shè)置有一調(diào)節(jié)閥。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述蒸發(fā)器包括殼體和位于殼體內(nèi)部的主體，在所述殼體和所述主體之間形成有換熱腔；所述主體包括蒸發(fā)層和分離層。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，待濃縮的物料進(jìn)入所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)層后，經(jīng)所述蒸發(fā)層加熱升溫，形成氣液混合物；所述氣液混合物自所述蒸發(fā)層進(jìn)入所述分離層，在所述分離層經(jīng)氣液分離后，得到第一濃縮液及第一氣體混合物；所述第一濃縮液自所述出料口進(jìn)入所述循環(huán)通路，并在所述循環(huán)泵的作用下沿所述循環(huán)通路經(jīng)所述回流口重新進(jìn)入所述蒸發(fā)層；所述第一氣體混合物進(jìn)入所述分離器，在所述分離器經(jīng)氣液分離后，得到第二濃縮液及第二氣體混合物；所述第二濃縮液通過(guò)所述循環(huán)通路進(jìn)入所述蒸發(fā)層，所述第二氣體混合物經(jīng)所述蒸汽壓縮機(jī)加壓加熱后，進(jìn)入所述換熱腔，與所述蒸發(fā)層進(jìn)行熱交換后，被所述吸收單元吸收；重復(fù)上述操作，直至所述循環(huán)通路中濃縮液的濃度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)所述成品出口收集濃縮液。
[0016]本發(fā)明還提供了一種濃縮方法，包括，加熱物料溶液，得到氣液混合物；分離所述氣液混合物，得濃縮液和氣體混合物；將所述濃縮液送至所述物料溶液中重新加熱；加熱所述氣體混合物，使所述氣體混合物與所述物料溶液進(jìn)行熱交換后，用一吸收單元吸收所述氣體混合物；重復(fù)上述操作，直至所述濃縮液的濃度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，收集所述濃縮液。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述方法包括，將所述物料溶液輸送至一蒸發(fā)器，所述物料溶液經(jīng)所述蒸發(fā)器加熱形成氣液混合物，所述氣液混合物經(jīng)所述蒸發(fā)器的分離層分離后，得到第一濃縮液和第一氣體混合物；所述第一氣體混合物通過(guò)一分離器分離后，得到第二濃縮液及第二氣體混合物；所述第一濃縮液、第二濃縮液通過(guò)一循環(huán)通路重新進(jìn)入所述蒸發(fā)器；所述第二氣體混合物經(jīng)一蒸汽壓縮機(jī)加壓加熱，與所述蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換后，被一吸收單元吸收；重復(fù)上述操作，直至所述循環(huán)通路中濃縮液的濃度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)與所述循環(huán)通路相連通的一成品罐收集所述濃縮液。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述物料溶液為1，5-戊二胺溶液。
[0019]本發(fā)明的濃縮系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、不僅能對(duì)溶液進(jìn)行有效濃縮，還能高效利用能效、自動(dòng)化程度高、且所得產(chǎn)品純度能滿足生產(chǎn)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明濃縮系統(tǒng)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明中，上、下等方位名詞僅用于結(jié)合附圖來(lái)解釋本發(fā)明的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明；本發(fā)明中所涉及的戊二胺均指1，5-戊二胺。
[0023]本發(fā)明提供了一種濃縮方法，包括，加熱一物料溶液，得到一氣液混合物；分離所述氣液混合物，得一濃縮液和一氣體混合物；將所述濃縮液送至所述物料溶液中重新加熱；壓縮加熱所述氣體混合物，使所述氣體混合物與所述物料溶液進(jìn)行熱交換后，用一吸收單元吸收所述氣體混合物；重復(fù)上述操作，直至所述濃縮液的濃度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，收集所述濃縮液。
[0024]本發(fā)明還提供了一種戊二胺的濃縮系統(tǒng)，包括，至少一個(gè)蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括出料口和回流口，在所述蒸發(fā)器外部，所述出料口和所述回流口通過(guò)一循環(huán)通路相連通，所述循環(huán)通路具有一成品出口 ；循環(huán)泵，設(shè)置于所述循環(huán)通路；蒸汽壓縮機(jī)，為所述蒸發(fā)器供給加熱氣體；分離器，分別連通所述蒸發(fā)器與所述蒸汽壓縮機(jī)；及吸收單元，吸收所述蒸發(fā)器排出的所述加熱氣體。
[0025]下面，以戊二胺水溶液的濃縮為例，對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的濃縮系統(tǒng)及方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施方式的濃縮系統(tǒng)，包括原料箱1、蒸發(fā)器2、循環(huán)泵3、成品罐4、分離器5、蒸汽壓縮機(jī)6和吸收單元7。
[0027]本實(shí)施方式中，蒸發(fā)器2為降膜蒸發(fā)器,包括殼體和位于殼體內(nèi)部的主體,在殼體和主體之間形成有換熱腔21，換熱腔21具有位于上部的蒸汽入口 21a和位于下部的蒸汽出口 21b。主體包括位于上層的蒸發(fā)層22和位于下層的分離層23，在蒸發(fā)器2的上端設(shè)有與主體相連通的進(jìn)料口 24和回流口 25，在蒸發(fā)器2的下部設(shè)置有與主體相連通的出料口 26以及出氣口 27。
[0028]用于盛放待濃縮的戊二胺溶液的原料箱I通過(guò)抽料泵11與蒸發(fā)器2的進(jìn)料口 24相連通。待濃縮的物料在抽料泵11的作用下進(jìn)入蒸發(fā)器2的蒸發(fā)層22，經(jīng)蒸發(fā)層22加熱后，物料中的大量水、部分戊二胺汽化，形成一氣液混合物；之后，該氣液混合物進(jìn)入分離層23，在分離層23經(jīng)初步氣液分離后，戊二胺濃縮液(液體相)自出料口 26排出蒸發(fā)器2，包含水蒸氣、難凝氣、及戊二胺的第一氣體混合物(氣體相)自出氣口 27排出蒸發(fā)器2。本發(fā)明中，難凝氣與待濃縮的物料溶液一起進(jìn)入濃縮系統(tǒng)，其微溶或難溶于水，常溫下為氣體，例如可以為二氧化碳、氮?dú)?、氧氣、氣氣、氧氣中的一種或幾種。
[0029]出料口 26通過(guò)循環(huán)泵3與回流口 25相連通，自出料口 26流出蒸發(fā)器2的濃縮液可在循環(huán)泵3的作用下自回流口 25重新進(jìn)入蒸發(fā)器2，使得出料口 26、循環(huán)泵3、與回流口25形成一循環(huán)通路L。在循環(huán)通路L上，循環(huán)泵3與回流口 25之間還設(shè)置有成品罐4，成品罐4通過(guò)調(diào)節(jié)閥41與循環(huán)通路L相連通。通過(guò)控制進(jìn)料速度和檢測(cè)出料速度，可以方便的測(cè)算濃縮液的濃度。當(dāng)物料經(jīng)若干次循環(huán)濃縮達(dá)到需要的濃度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可操作調(diào)節(jié)閥41將濃縮液收集至成品罐4中。
[0030]分離器5包括位于上端的分離器出氣口 51、位于下端的出液口 52以及位于中部的進(jìn)氣口 53。分離器5通過(guò)進(jìn)氣口 53與蒸發(fā)器2的出氣口 27相連通，分離器出氣口 51與蒸汽壓縮機(jī)6相連通，出液口 52連通于循環(huán)通路L上出料口 26與循環(huán)泵3之間。自出氣口27排出的氣體由進(jìn)氣口 53進(jìn)入分離器5,在分離器5中，經(jīng)第二次氣液分離后,含戊二胺的液體自出液口 52進(jìn)入循環(huán)通路L，主要由水蒸氣、難凝氣組成的第二氣體混合物由分離器出氣口 51排出分離器5。
[0031]蒸汽壓縮機(jī)6分別與蒸發(fā)器2的蒸汽入口 21a以及分離器5的分離器出氣口 51相連通。第二氣體混合物由分離器出氣口 51排出分離器5后進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)6，并被壓縮加熱成為高溫高壓氣體，之后由蒸汽入口 21a進(jìn)入蒸發(fā)器2的換熱腔21內(nèi)，與蒸發(fā)層22進(jìn)行熱交換，將熱量傳給位于蒸發(fā)層22內(nèi)的物料。通過(guò)熱交換后，第二氣體混合物的溫度下降，其中大量的水蒸氣在低溫下冷凝成水，并可通過(guò)冷凝水出口(圖中未顯示)排出換熱腔21，剩余的包含難凝氣以及