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1、DMF 一步法工艺技术进步的探讨第2期 2010年 3 月 中氮肥 M-SizedNitrogenousFertilizerProgress No.2Mar.2010DMF 一步法工艺技术进步的探讨 韩联国（河南煤业化工集团安化公司 ,河南安阳 455133）中图分类号TQ225.261文献标识码B文章编号1004 9932（2010）02 0012 02DMF（N,N 一二甲基甲酰胺 ）是重要的有 机化工原料和农药 ,医药中间体 ,又是性能优良 的溶剂和各种气体的吸收剂 ,广泛用于有机合 成,无机化工,农药,石油,合成纤维 ,人造 革,医药和其他行业 .我国从 20世纪 80 年代开 始引进
2、 DMF 一步法生产技术 ,目前一步法工艺 已经在国内占据主导地位 ,其产能已超过国内 DMF 总产能的 80%,其他生产工艺如甲醇脱氢 法,甲酸酯化法等已无竞争优势 .随着一步法工 艺技术的不断进步 ,其竞争优势将更加明显 .1 工艺原理及流程1.1 工艺原理 步法工艺是以 CO 和二甲胺为原料 ,甲醇 钠一甲醇溶液为催化剂 ,一步合成 DMF.1.2 工艺流程 经计量的干燥 ,纯净的二甲胺和 CO 连续送 人DMF反应器，在定量的甲醇钠甲醇溶液的 催化作用及一定的温度和压力下进行 DMF 的合 成反应 ,反应液自反应器底部经反应器循环泵 , 大部分返回合成塔打循环 ,小部分经计量送 DMF
3、 蒸发分离器 .未反应的气相自下而上进入 DMF 反应器上部 ,再排至气体冷却器 ,反应器 尾凝器,冷凝下来的液相返回 DMF 反应器,不 凝气体送造气工段处理或回收利用 . 反应液在蒸发分离器中汽化 ,然后进人 I 塔.蒸发器底部液体物料进入蒸发器循环泵加压 后进入过滤器 ,滤液返回蒸发器 ,滤渣（废催 化剂 ）装桶后定期焚烧处理 .蒸发器加热蒸汽 压力为2.0MPa,根据分离器液面自动调节蒸收稿日期2009-08-12作者简介韩联国（1972一）,男,毕业于郑州工业大学化 工工艺专业 ,工程师 .汽量.I塔塔釜温度为180oC,塔顶温度为65 C , 压力0.105MPa塔顶气体进入I塔冷
4、凝器，用 循环水冷凝 ,冷凝液部分进入 I 塔回流槽 ,通过 回流泵出口自调调节回流量控制塔顶温度 ,部分 进入循环槽 ;未凝气体进入 I 塔尾凝器 ,用一 l0 C冷冻盐水冷凝，冷凝液送到循环槽.循环槽物 料用二甲胺/甲醇循环泵加压至2.3MPa,经计 量后返回到反应器 .I 塔塔底物料由液位调节后 进人U塔.U塔操作压力为一 0.05MPa塔釜温度130C,塔顶温度为100塔顶蒸汽在U塔冷凝器 内用循环水冷凝，冷凝液进入回流槽，经U塔回 流泵加压后部分进入U塔顶部，其余进入川塔； 未凝气由真空泵抽出 .塔底高沸物间断排入重组 分贮槽 .自制氮装置来的0.35MPa高纯度氮气经计量，减压后进
5、入川塔底部，与塔顶流下的液体进 行逆流接触，将物料中的微量二甲胺脱除川塔 塔底排出的物料经川塔釜液泵加压，一部分经计 量后从塔顶回流 ,另一部分则经塔底进人 DMF 冷却器冷却 ,最终送至成品罐区 ；m 塔塔顶气体 进入川塔冷凝器，经循环水冷却，冷凝液返回川 塔,不凝气体经水封后放空 .2 存在问题2.1 控制方法 原精馏塔塔釜温度控制采用蒸汽流量控制 , 因流量计流量参数受到压力 ,温度,仪表性能等 因素影响 ,导致蒸汽调节阀动作频繁 ,塔釜温度 和塔压波动较大 ,精馏塔不能稳定运行 .2.2 设备技术(1) 合成塔 CO 喷嘴是该工艺的核心部件 , 原引进装置全部采用进口喷嘴 ,由于价格较
6、高 ,第2期韩联国：DMF 步法工艺技术进步的探讨？13? 故部分厂家在扩能改造中受到限制 .(2) 反应器循环泵和蒸发器循环泵选用的是 泥浆型屏蔽泵或磁力泵 ,因物料易结晶 ,造成屏蔽 套或隔离套磨损泄漏 ,烧毁屏蔽电机或磁力泵本 体,严重时甚至引发火灾 ,给企业造成大的损失 .(3) I1 塔真空系统传统上选用液环真空泵 , 美国酸胺公司 (AAT 公司 )提供的工艺包中 , 以 DMF 为液环真空泵密封液 ,易造成 DMF 泄漏 的环保事故 ,同时 DMF 回收提纯要消耗大量蒸 汽 .国内厂家已经全部改为以水为密封液 ,但这 又引出以下新问题 :污水排放量增加 ,环保处理 费用提高；真空
7、泵跳车后，出现水倒吸进入U 塔,使 DMF 被污染 ,产品质量受影响 .2.3 能耗(1) AAT 公司提供的工艺包中 ,精馏塔全 部为板式塔 ,吨 DMF 蒸汽消耗高达 2t.(2) 原设计未充分考虑检修过程中排放物 料的回收 ,造成一定的浪费 .2.4 环保 环保治理应以控制源头 ,减少排放为原则 , DMF 生产中的污染物有废水 ,废气和废渣 ,应 根据其量和来源 ,采取相应措施来减少排放 ,并 对已经产生的污染物进行无害化处理 .3 技术改进 针对上述 4 类问题 ,笔者收集了一些国内成 功,有效的改进措施和经验 ,也提出了一些改进 思路与想法 .3.1 工艺流程和控制方法(1) 为反
8、应器循环泵和蒸发器循环泵各增 加 1 台高位槽 ,其液相口与泵的补液口连接 ,气 相口分别与反应器和蒸发器气相连接 ,确保所补 冷却液压力大于屏蔽泵或磁力泵入口压力 (0.25MPa)，这就避免了易结晶物料进入屏蔽 套或隔离套所在空间 ,也就避免了结晶颗粒对屏 蔽套或隔离套的磨损 ,延长了设备的运行周期 . 安化已经采取了该措施 ,反应器循环泵和蒸发器 循环泵的运行周期大大延长 .(2) 蒸汽流量调节全部改为压力调节 ,因 为对饱和蒸汽来说 ,压力与温度是一一对应关 系 ,只要保证蒸汽压力 ,就可以保证蒸汽温度 , 维持精馏塔的热量平衡 .压力调节参数要比流量 参数准确稳定得多 ,因此改为依据
9、压力控制对精 馏塔的稳定操作非常有利 .安化在 30kt/a 装置 扩产改造中采取该措施后 ,精馏系统操作稳定 , 塔压塔温易于控制 .(3) 增加低温 DMF 吸收塔 ,对放空气中的 二甲胺进行回收 ,减少气体污染物排放 ,同时因 取消水封排水 ,亦减少了污水排放量 .(4) 在系统设计中 ,增加事故槽 ,利用中 压氮气和真空系统回收因检修排放的物料 ,增加 效益,减少污染 .3.2 设备技术(1) 最近安化已与国内某研究院合作 ,成 功开发出微孔 CO 喷嘴并应用于安化项目 ,不仅 降低了采购成本 ,还摆脱了受制于国外公司产能 不能扩大的状况 .(2) 利用国内技术将原板式精馏塔改造为 规
10、整填料塔 .安化在 30kt/a 装置扩产改造中应 用后 ,不仅提高了产量 ,且吨 DMF 蒸汽消耗从 1.9t 降至 1.3t.(3) 以干式真空泵替代液环真空泵 ,彻底 消除真空泵跳车对系统安全的威胁 ,同时减少了 作为密封液的污水排放 .安化新建项目中已经采 用该技术 ,其真空系统的稳定性远远超出预期 .3.3 环保技术和污染物后处理 (1)采用板框式压滤机处理废渣 ,将干燥 废渣掺人锅炉用粉煤中 ,利用其碱性 ,可以起到 脱硫作用 ,同时不再对环境有危害 (不再具有 可燃性 ,毒性).(2)目前处理废水的方法很多 ,其中生物 降解法处理较为彻底 ,但因菌群对环境条件要求 苛刻 ,一旦出现意外 ,恢复时间较长 ,对生产系 统不可避免将造成影响 .目前已有部分厂家采用 了生物降解处理废水且装置运行情况较好 .(3) 废气主要是反应器放空气和川塔的放 空氮气.反应器放空气中CO含量较高,送回 CO装置回收利用.川塔放空氮气经吸收塔吸收 后达标排放 .4 结语DMF 一步法技术自引进以来 ,历经 20 余年 发展,其技术水平已取得长足进步 ,尤其随着国 内设备技术水平的不断提高 ,越来越多新技术不 断涌现,新的技术进步思路层出不穷 ,希望以上 浅见能为 DMF 一步法生产技术的进步提供参考