專利名稱：羥胺水溶液的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種游離羥胺(hydroxylamine，HA)水溶液的制備方法，其通過用氨或氨水同步逆流處理HA鹽，然后通過蒸餾和再濃縮該HA水溶液，分離HA。根據本發明，使得制備游離HA水溶液的方法安全性提高，損耗降低。
背景技術：
當制備HA時，必須遵守特定的安全條件，這是由于熱不穩定性是HA的性質之一，即，HA在爆炸時，尤其是在金屬離子存在下，在強堿性介質中，以及在高溫和高濃度下會分解。HA的熱分解引起不可逆的損耗，并降低成品產率。
改進HA制備方法的主要途徑為制備高純度的、專門用于電子工業的HA；提高HA制備方法的效率；以及提高HA制備方法的安全性。
由德國專利DE 19,936,594 A1可知，高純度而穩定的游離HA水溶液的制備方法為用堿型陰離子交換劑處理含陰離子的游離HA水溶液，然后與HA穩定劑混合。可用任何堿，尤其是氨制備堿型陰離子交換劑。
該已知方法的弊端為由昂貴的陰離子交換劑導致的高成本。此外，該方法并不是很高效的，尤其當其用途限定為用于電子工業的溶液時。
美國專利US 5,472,679描述了一種HA水溶液的制備方法，該方法為在約60℃的溫度下，使硫酸羥胺(Hydroxyl ammonium sulfate，HAS)與適宜的堿反應。然后，將所得混合物在低于65℃的溫度下減壓蒸餾。在該方法中，HA在較高溫度下熱分解，導致它的損耗會相當多。得到有固體的底部殘渣(當釋放HA形成鹽時)，餾出物為含16～23％HA的水溶液。
該方法并未提供充分的工藝安全性。在蒸發時分離水，導致HA濃度增加。已知的，當HA的濃度升至以重量計大于70％時，HA分解的可能性增加。高濃度HA引發HA爆炸分解的危險性增加。
此外，在大規模操作時，該HA水溶液的制備方法并不是足夠可靠，這是由于固體的底部殘渣(例如，硫酸鈉)在裝置的內壁上堆積，形成很難除去的沉積物，削弱該裝置的功能，造成設備故障的情況。該方法的不足還包括效率低下。進行減壓蒸餾需要真空泵或排水蒸汽裝置，其提高了該方法的能源成本和操作成本。
由專利公開WO 97/22551可知，游離HA水溶液的制備方法為用堿處理HA鹽；然后，通過在高于80℃的溫度下，將所得溶液蒸餾成HA的水餾分(water fraction)和鹽餾分(salt fraction)，來分離該溶液；隨后，通過在蒸餾柱中用水蒸汽汽提該HA水溶液，再濃縮該溶液。
該方法的缺點為如果將氫氧化鈉用作堿時，HA溶液會被鈉離子污染。在該產品中金屬離子的存在造成HA爆炸分解的危險性，其表現為該已知方法具有較低的工藝安全性。此外，鹽(硫酸鈉)可以在提餾柱的底部沉淀，其降低了大規模操作的可靠性，需要全面監測工藝參數，顯著增加了該方法的成本。
如果將氨用作堿，該已知方法的缺點為HA的產率較低，約60～70％。這是由于氨是比氫氧化鈉弱的堿，例如，氫氧化鈉可以使HA完全從硫酸羥胺(HAS)中解離出來。在該已知方法中，超過30％的HA作為廢料，以HAS的形式從蒸餾柱的底部排放出來，從而不能夠進一步使用。顯著的伴隨著廢水的HA損耗，以及處理該廢料的必要性增加了該已知方法的費用(成本)，使得其不能有效的應用于工業規模。
由專利公開DE 10,004,818可知，含HA溶液的處理方法為，用水蒸汽汽提HA。其缺點為由于該方法涉及真空蒸餾，因而需要消耗很多的能量。該已知方法缺乏對內能的利用。
由專利公開WO 99/07637可知，游離HA水溶液的制備方法為用作為堿的氨或氨水同步逆流處理HA鹽溶液；通過蒸餾將所得溶液分離成HA水溶液和鹽餾分；然后，通過在蒸餾柱中用水蒸汽蒸餾，再濃縮HA水溶液。類似的應用見DE 19,733,681 A1和EP 1,012,114。
該方法的主要缺點為由于HA熱分解導致工藝安全性不足，HA損耗增加。HA的物理性質和該方法的具體工藝導致該方法的安全性不足。而且，在低于(在真空下)和高于大氣壓的整個壓力范圍內，不能確保該已知方法的安全條件。當在真空下使用該已知方法時，HA的熱分解和損耗是很小的，但是，當反應蒸餾柱減壓時存在吸入環境空氣的危險，在反應蒸餾柱中會形成爆炸性的空氣/氨混合物。此外，HA與氧氣在空氣中反應可生成增加爆炸物危險性的亞硝酸鹽。
當在真空下操作的反應蒸餾柱減壓時，局部形成爆炸性的氨/空氣混合物的危險性不僅在柱的反應部分存在，而且在柱的蒸餾部分也存在。使用已知的方法時，如果在該的反應部分存在過量的氨(HAS的損耗除外)，該過量的氨被汽提，并從柱頭以氣相排放。當在真空下操作時，氨在柱反應部分和蒸餾部分的同時存在會顯著降低該已知方法的工藝安全性。
如果在增加的壓力，即，高于大氣壓的壓力下使用該已知方法，不會形成爆炸性的氨/空氣混合物(當該柱減壓時)，但是，會出現其它危險當加工溫度升至100℃以上，與汽/液平衡的條件相應，HA的損耗顯著增加；而且，由于HA熱分解，爆炸的危險性產生。在已知方法中，如果在約1.5bara的壓力(溫度約為130℃)下，使用水蒸汽，在該柱的反應部分會出現HA的局部過熱，導致HA分離增加，產率降低。在水蒸汽與溶液達成熱動力平衡之前，局部過熱一直在降低HA制備過程的產率。HA溶液的局部過熱區域甚至可以在柱反應部分的相當高的高度出現。
因此，已知制備HA的方法安全性降低會導致下列缺點在大氣壓以上，工藝過程的溫度升高，會導致HA熱分解和爆炸的危險性增加。
HA熱分解增加，會導致HA產率降低。
當在低于大氣壓下(在真空下)減壓該柱時，會出現爆炸性氨/空氣混合物和亞硝酸鹽形成的危險性。
發明內容
本發明所要解決的問題在于，改進制備游離HA水溶液的方法安全性，并提高游離HA的產率。
本發明通過如下制備游離HA水溶液的方法解決該問題用氨或氨水同步逆流處理HA鹽溶液；通過在高于大氣壓的壓力下將所得HA溶液蒸餾成HA的水溶液和鹽餾分，來分離該HA溶液；通過在配備液相蒸發器的反應蒸餾柱中用汽提介質(strip medium)蒸餾逆流中的HA水溶液，再濃縮該HA溶液，本發明所述的汽提介質是水蒸汽和不凝惰性氣體(non-condensableinert gas)的混合物，在規定的壓力下，通過在柱入口處的不凝惰性氣體量(以與HAS溶液量相比的重量百分數計)控制工藝過程的溫度。
優選的，所述不凝惰性氣體是氮氣。
基于下列原則控制所述工藝過程溫度不凝惰性氣體的比例增加導致溫度降低，該氣體比例的減少導致溫度的升高。
為了得到最好的結果，該工藝過程所用柱壓范圍為1.05～2.5bara，優選的，為1.1～1.8bara。
與HAS溶液的進料量相比，不凝惰性氣體的重量應為前者重量的0.44～5.8倍，優選的，為1.8～5.4倍。
所述解決方案的區別性特征的本質及其對解決本發明問題的影響如下由本質上可知，在反應蒸餾柱中，該工藝過程在大氣壓以上進行。當該反應蒸餾柱減壓時，這樣的技術解決方案(technological solution)可確保該方法的高度安全性。
所用的汽提介質是水蒸汽和不凝惰性氣體的混合物。這對于本發明是很關鍵的。由于該工藝過程是在包含不凝惰性氣體的混合物中進行，確保工藝溫度的降低，從而，通過減少由熱分解導致的損耗，提高產品產率；通過降低由HA熱分解導致的爆炸危險性，改進該方法的安全性。
當進行傳質(mass transfer)時(用堿處理HA鹽溶液，通過蒸餾成HA水溶液和鹽餾分分離所得溶液，然后通過蒸餾再濃縮該HA水溶液)，汽相中不凝惰性氣體的存在產生新的技術效果，即，在同一壓力的反應蒸餾柱中進行該工藝過程的溫度降低。不凝惰性氣體存在導致工藝過程溫度降低的物理本質是基于通過改變其組分的分壓力而改變汽相的組成。本發明所述溶液的汽相是由不凝氣體、水蒸汽和HA組成。將不凝組分添加入汽相組成可降低其它組分的分壓力(即，水蒸汽、HA、以及氨(如果使用了過量的氨))。從而，在同一工藝壓力下，汽相中不凝組分的存在減少水蒸汽和HA的分壓力，確保傳質溫度降低。降低工藝過程溫度直接影響到該方案所要解決的問題降低由HA熱分解導致的損耗，提高HA的產率；通過調節反應蒸餾柱中的技術工藝參數，消除危險結果發生，即HA熱分解的條件，提高工藝過程的安全性。
由于不凝氣體同時又是惰性氣體，不會與工藝過程中涉及的物質發生任何化學反應，其確保該新方法的工藝可靠性和安全性。
將新的組分引入已知體系中，不會由于新組分的存在而在柱中引起任何反應，這確保了終產品，即HA溶液，達到所需的純度。由于該氣體是不凝的，該方法防止溶液的主要部分溶入液相中的組分，從而避免污染。
舉例來說，原則上，所有未在此描述的惰性氣體均可適用作不凝惰性氣體——貴重氣體。然而，由于經濟原因，生產中優選的氣體為氮氣。氮氣滿足工藝要求它不與待分離的組分(即，水、HA、HAS、氨、硫酸銨)發生化學反應，而且實際上不溶于這些組分。此外，氮氣易于獲得，且價廉。
進行該工藝過程時，柱壓范圍為105～250Kpa，優選為110～180Kpa。推薦的柱壓范圍是確保工藝安全性的最佳壓力。當柱減壓或工藝溫度降低時，該壓力防止可能的對工藝過程的空氣供給。通過減少由熱分解引起的HA損耗，降低工藝溫度可提高HA的產率。
在預定壓力下，通過柱入口處不凝氣體的量或比例控制工藝溫度。該工序在所述解決方案中引起新的效果在保持工藝壓力恒定的同時，允許選擇降低工藝溫度。這樣，本發明能夠將在真空下進行該工藝過程的優點(降低工藝過程溫度，減少由熱分解導致的HA損耗，提高安全性)與在大氣壓下進行該方法的優點(大規模操作的高度可靠性，以及由于不需有真空產生設備所致的低成本)相結合。所述體系中存在新工藝特性的事實(在保持壓力恒定的同時允許選擇改變工藝溫度)，證明其在原則上區別于已知方法，符合發明的標準。
由于汽相組成中不凝惰性氣體加入引起的改變，可減少水蒸汽/氣體混合物中其它組分的分壓力，所以通過改變供給的不凝惰性氣體量，允許選擇改變或控制工藝溫度。該物理關系導致柱底鹽溶液沸點的降低，從而，溫度按供給的不凝惰性氣體量成比例的相應降低。
與HAS溶液的進料量相比，不凝惰性氣體的重量范圍應當通常為HAS溶液進料量的0.44～5.8倍，優選的，為1.8～5.4倍。該方案在工藝溫度的降低和柱容積參數(column dimensions parameters)的增加之間提供最佳的關系。汽提介質中不凝惰性氣體的存在削弱了傳質的驅動力，這是由于它稍微降低了汽相中物質的濃度，該汽相需要相之間的較大接觸面積，通常由增加傳質裝置的容積來實現。然而，裝置容積的增加為10％～20％，相對較低。
所用的不凝惰性氣體再循環到工藝過程中，可使該新方法的補充材料供給減到最少，為節約工藝過程的資源作了準備。
將再循環的水蒸汽/氣體混合物，有效地冷卻至形成液相，然后，在分離器中進行相分離。在冷卻的同時，由于大部分待再循環的水蒸汽/氣體混合物冷凝，該混合物的絕對濕度降低。該步驟導致不凝惰性氣體干燥，這增加了它的蒸發勢，并且，當將它供應給柱時，可有利于大幅度降低工藝過程溫度。
通過用汽提水蒸汽將不凝惰性氣體轉換到熱平衡狀態，可有利于再循環該氣體。用汽提水蒸汽將不凝惰性氣體轉換到熱平衡狀態，可確保汽提介質組分的溫度平衡。這防止柱反應部分溶液的局部過熱，減少作為局部過熱結果的HA熱分解導致的HA損耗。
例如，通過將不凝惰性氣體傳輸到液相蒸發器柱底上游區的液柱內，該氣體可以轉換到與汽提水蒸汽的熱平衡狀態。該方法最有可能充分利用釋放的溶解熱。這樣，惰性氣體與在環路中傳輸的液相接觸，并被水蒸汽飽和；這在汽提水蒸汽加熱惰性氣體的同時降低了柱底的溫度。
如果供給流包含過量的氨，為了得到最好的結果，該再循環不凝惰性氣體應當在吸收器中脫氨而精制，然后用已用過的汽提介質加熱。這樣，過量的氨從工藝過程中排放，簡化了控制HA制備過程的系統。舉例來說，該排放的氨還可用在生產氨水的工廠中。
隨后，用已用過的汽提介質加熱精制的不凝惰性氣體可確保氣體蒸發勢的顯著增加，這有助于大幅度降低反應柱底溫度。這就是改進工藝安全性和提高HA產率的方法所在。
由于添加的要素，即不凝惰性氣體，決定性的修改了根據DE 19,733,681A1或WO 99/07637的已知工藝方法，當在大氣壓以上實行該方法時，防止了爆炸性的氨/空氣混合物的形成，然后通過降低工藝溫度，從開始就減少了HA的熱分解。這不是顯而易見的措施，這就是該技術方案相當于特殊發明成果的原因所在。
已知方法僅允許選擇性的改變(降低)過程溫度——改變(降低)柱內的公稱壓力。該控制工藝溫度的方法提高了對柱壓力控制系統(產生和維持真空的系統，其涉及復雜的設備)的功能安全性和工藝安全性的要求。由于真空產生和維持系統僅有很小的余地來優化操作條件，因此，這些系統的操作成本和能量需要比改變工藝過程溫度的范圍更高、更大。
本發明所述的方法提供了在保持工藝壓力恒定的同時改變工藝溫度的新途徑。這使得本發明將在真空下運行工藝過程的優點(較低的工藝溫度——減少熱分解導致的HA損耗)與在大氣壓及大氣壓以上運行工藝過程的益處(大規模操作的可靠性較高，工藝過程安全性提高)相結合。
以下，通過對該方法進行示例性的描述，解釋本發明，但本發明并不限于此。
所用的最普通的HA鹽是硫酸羥銨(HAS)的水溶液。在該溶液中可添加穩定劑。如果以工業規模運行本工藝過程，用作逆流處理水溶液中的HA鹽的揮發性堿是氨或氨水。
揮發性堿的量應當確保HA鹽完全轉變成游離的HA，或者為最小的過剩量。在氨過量的情況下，當優選溫度范圍為10℃～95℃時，逆流處理可以是不連續的或連續的。所得的產物為包含游離HA和鹽溶液的水溶液硫酸銨溶液，從該水溶液中分離HA。汽相含有沒有參與形成HA反應的氨。
用在排放HA和將所得溶液分離成HA水溶液和鹽餾分的工藝中的設備為反應蒸餾柱，在該柱中，用氨和汽提介質(水蒸汽和不凝惰性氣體的混合物)逆流處理HA鹽溶液。優選的，該不凝惰性氣體為氮氣，這是由于氮氣極好的滿足了工藝需要柱的反應部分(反應柱)可配備傳質板(多孔底，泡罩板)，或者配備填料(Sulzer boilers，臘希格環，鮑爾環)。理論塔板數的范圍為5～30。將該HA鹽溶液(進料液)提供給柱反應部分的頂部(在頂板的最上部，或在頂板之一，或在填料的上部)。如果需要，可以將用于分離被傳送的液滴的分離器或除霧器安裝在進料板上。在反應柱中，中和、分離溶液，以便從柱底提取鹽溶液，并從進料板的高度或比進料板更高的高度提取HA水溶液。
反應柱裝備有設計為單流殼管式熱交換器的壓力循環再沸器。在環路中傳輸的溶液流入熱交換器的管道中，加熱介質(水蒸汽或熱水)流入熱交換器的管道之間的空間中。加熱介質的溫度為120～130℃。氮氣進入在液相蒸發器的環路上游傳輸的溶液。
反應柱中的溫度是由壓力和不凝惰性氣體量與進料液量的比率確定的，其范圍為65～94℃。反應柱中的壓力高于大氣壓(正常壓力)，通常的壓力范圍為1.05～2.5bara，優選的，為1.1～1.8bara。當反應蒸餾柱減壓時，在高于大氣壓的壓力下在反應柱中采用該方法，可確保工藝的高度安全性。通過改變從反應蒸餾柱頂部排放的水蒸汽/氣體混合物產量，可控制壓力高于大氣壓。
當以HAS進料液中的HAS的重量計，HA鹽濃度為20～30％時，反應柱底的水量為該進料液量的3～8倍，優選的，為4～6倍。傳輸到柱底的氮氣量為進料液量的0.44～5.8倍，優選的，為1.8～5.4倍。供給的氮氣的溫度為50～85℃。
由柱反應部分的頂部得到的汽態或液態HA餾分可以在任何工藝設計的蒸餾管中再濃縮。以汽態HA餾分形式的供給流進入在下底板或填料下半部之下的柱蒸餾部分。如果供給流是HA溶液，它在驅動部分和加速部分的塔板數比率為1～3這樣的水平下進入柱的蒸餾部分。在蒸餾期間，如果使用了過量的氨，由柱蒸餾部分的頂部會得到水蒸汽、不凝惰性氣體和氨的混合物，而由柱蒸餾部分的底部會得到濃度由蒸餾條件決定的HA溶液。
壓縮由該柱蒸餾部分的頂部得到的水蒸汽混合物，并將其冷卻至50～60℃，在該過程期間，大部分濕氣冷凝。在部分冷凝器中，進行冷卻水蒸汽/氣體混合物至溫度低于水蒸汽冷凝點的工藝。
如果將供給反應柱的過量氨用在生產HA的方法中，從蒸餾管的頂部作為汽態水蒸汽/氮氣/氨的混合物排放的汽提介質被壓縮，有效冷卻，去除氨而精制，然后，用排放的汽提介質的熱量加熱該精制氣體。排放的汽提介質被冷卻，同時在殼管式熱交換器和回流換熱器中加熱該精制氣體。
排放的冷卻汽提介質經吸收脫氨而精制。該精制工藝在吸收柱中發生，該吸收柱可以用傳質板(多孔底板、泡罩板)，或者用填料(Sulzer boilers，臘希格環，鮑爾環)改進。理論塔板數為5～12個。包含冷卻氨的排放的汽提介質供給到傳質板下半部之下，進入柱底。水作為吸收劑，注入柱頭(或注到頂板的最上部之上，或注到頂板之一的上面，或注到填料的上部之上)。如果需要，用于分離傳輸的液滴的分離器和除霧器可以被安裝在最高的板上。氨的水吸收和氨水的形成發生在吸收柱中，這是由于氨水從柱底提取出，精制的不凝惰性氣體從柱頭排放出。將精制的不凝惰性氣體輸入用排放的汽提介質加熱的管殼式熱交換器和回流換熱器。
將所述不凝惰性氣體從部分冷凝器，或從熱交換器和回流換熱器傳輸到分離器，在分離器中，控制氣相壓力，如果需要，分離氣相和液相。該分離器是類似容器的裝置，可在它的上部包含除霧器，以盡可能完成液滴和氣相的分離。來自分離器的液相可以用作回流，進入柱的蒸餾部分；還可用作供給水流，在反應柱的底部產生水蒸汽。
該分離器通過外源不凝惰性氣體的自動供給和排放，確保水蒸汽/氣體混合物的恒定壓力在規定的水平。用一系統，其包括安裝在分離器后并連接到該分離器上部的進口閥和出口閥，以及壓力傳感器，使水蒸汽/氣體混合物的壓力保持在規定的水平。如果水蒸汽/氣體混合物的壓力低于設定壓力值，打開進口閥，供給不凝惰性氣體，直至達到規定壓力。如果水蒸汽/氣體混合物的壓力超過設定壓力值，打開出口閥，過量的不凝惰性氣體排放到外部系統中，直至達到規定壓力。
通過控制到柱入口的不凝惰性氣體的供給，控制反應蒸餾柱中的溫度。優選的，不凝惰性氣體進料量的改變取決于25％～30％HAS溶液的進料量。不凝惰性氣體進料量的改變還可取決于柱反應部分中的溫度。氣體的供給由閥來控制，該閥安裝在柱入口處的不凝惰性氣體進料管道上。通過控制不凝惰性氣體的供給和流出，使閥門的管道上游的壓力保持恒定。
假定如所描述，用取決于供給的HAS溶液量的不凝惰性氣體的量控制柱溫，舉例來說，需要91℃的恒定柱溫，則需要在壓力增高1.1～1.8bar的區間內，增加不凝惰性氣體的供給量4.2～10.4千克/千克供給的HAS溶液。
在大氣壓以上的壓力下，在反應柱中進行該工藝，當反應蒸餾柱減壓時，可確保高度的工藝安全性。當在有不凝惰性氣體的混合物中實施該工藝時，可確保工藝過程溫度降低，并通過降低熱分解所致的損耗提高產品產率，通過降低HA熱分解所致的爆炸的危險性，改進該方法的安全性。
柱入口處不凝惰性氣體量的改變，在解決方案中帶來的新工藝效果是在規定的柱壓力下工藝溫度的改變。例如，如果在規定壓力為1.1bar時，供給的氮氣量從2.1kg/kg HAS溶液增加到4.2kg/kg HAS溶液，則柱溫從99℃降至91℃。
再利用不凝惰性氣體涉及將已用過的不凝惰性氣體再循環入工藝過程中，這使得該新方法的補充原料供應減到最少，可以節約資源。
在柱底，將不凝惰性氣體轉變到與汽提水蒸汽的熱平衡狀態，確保在汽提介質的組分與包含HA的溶液接觸之前，對這些組分的溫度調節。這防止柱反應部分的溶液局部過熱，減少由作為局部過熱結果的HA熱分解所致的HA損耗。
供給不凝惰性氣體到液相蒸發器的底部溶液上游確保利用釋放的溶液的熱量，同時，用水蒸汽飽和氣體可降低柱底的溫度。
本發明所述方法的優點包括提高安全性，在適當的溫度下進行，并且利用釋放的工藝流程中的熱量。
附圖的簡要說明
圖1為本發明所述方法的工藝流程圖，其中A 反應蒸餾柱，反應部分(反應柱)B 反應蒸餾柱，蒸餾部分(蒸餾柱)C 蒸發器(在反應柱的底部)D 壓縮器E 閥F 閥1、HAS液供給2、氨供給3、水供給4、再循環水蒸汽/氣體混合物供給5、水蒸汽或熱水供給6、從底部的排放7、經由蒸發器的水蒸汽/液體混合物供給8、鹽溶液9、柱環路入口10、HA液排放
11、水蒸汽/氣體混合物排放12、不凝惰性氣體供給或排放本發明的具體實施方式
所述方法的一個實施例如圖1所示，但該方法并不限于此。
如圖所示，在用于在反應蒸餾柱A+B中汽提和分離HA的方法中，用再循環水蒸汽/氣體混合物作為汽提介質。
柱的下半部為反應部分(A＝反應柱)，上半部為蒸餾部分(B＝蒸餾柱)。反應柱的底部配備有蒸發器C。
HAS溶液1進入反應柱的頂部。氨2、水3、以及再循環水蒸汽/氣體混合物4進入反應柱的底部，其中，水蒸汽/氣體混合物包含不凝惰性氣體、水蒸汽，如果使用了過量的氨，還可選擇性的包含氨殘余物。
所述水蒸汽/氣體混合物通過蒸發器C的上游，進入在環路中傳輸的底部溶液。根據HAS溶液進料量和選定柱溫，使用壓力控制閥F，改變提供給反應柱的水蒸汽/氣體混合物量，以使提供的水蒸汽/氣體混合物與HAS溶液的重量比保持恒定。
用熱水水蒸汽5加熱所述蒸發器C，以使大部分底流6通過蒸發器循環，然后作為水蒸汽/液體混合物7流回柱中。通過從柱底提取已除去大部分HA的鹽溶液8，以及通過排出無鹽的水蒸汽/氣體混合物，在柱中汽提和分離HA。所述無鹽的水蒸汽/氣體混合物包含水蒸汽、不凝惰性氣體、HA，如果使用了過量的氨，還包含部分氨。
將所述來自反應柱頂部的水蒸汽/氣體混合物，作為供給流傳輸到用回流9噴淋的蒸餾柱。通過側面排放或者柱底排放，從蒸餾柱中排出無鹽的HA溶液10。從蒸餾柱的頂部排放已除去HA的水蒸汽/氣體混合物11；該混合物包含水蒸汽、不凝惰性氣體，如果氨2過量，還包含氨。
該混合物在壓縮器D中被壓縮，然后在環路中被傳輸到反應柱的底部，當大部分水蒸汽和氨在充滿作為冷卻和吸收介質的上游冷凝器和吸收柱中分離后，大部分上述混合物是有用的。通過在使用控制閥的適當位置加入或去除不凝惰性氣體12，保持環路內水蒸汽/氣體混合物的恒定壓力。通過改變從使用控制閥E的柱頭排放出的水蒸汽/氣體混合物量，保持柱內的壓力為大氣壓以上的規定值。
以下為使用該方法的實施例。
實施例1在反應蒸餾柱中，通過直接供給氨至柱反應部分的底部，用氨在逆流工藝中從HAS中回收游離HA；并通過用水蒸汽和氮氣的混合物汽提所得到的溶液，同時添加經化學計量的氨，從硫酸銨溶液中同步分離HA水溶液。
1421g/h HAS溶液直接進入柱反應部分的頂部。將與供給的HAS相比3500g/h水和370g/h重量比為4.4∶1的氨水和氮氣提供給反應部分的底部。不添加穩定劑。底部的壓力為1.1bara。來自柱反應部分的底液包含以重量計約1.70％的HA，以及以總重量計，約16.41％硫酸銨(AS)和HAS。柱反應部分的底部溫度為83.8℃。
HA、水蒸汽和氮氣的汽化流，以HA的濃度為0.36克分子百分數，從柱反應部分的頂部排放，在柱蒸餾部分的下底板傳輸。從柱蒸餾部分的頂部排放的汽化流不包含任何HA。來自柱蒸餾部分的底部液體溶液包含以重量計8.91％的HA。HA的分解率為2.41％。HA的產率為以重量計84.17％。
實施例2在反應蒸餾柱中，用氨從逆流工藝的HAS中回收游離HA；并通過用水蒸汽、氮氣和過量氨的混合物汽提所得到的溶液，從硫酸銨溶液中同步分離HA水溶液。
710g/h HAS溶液直接通過柱反應部分的頂部。將3500g/h水和與提供的HAS溶液相比重量比為5.3∶1的541g/h的氨水和氮氣供給到反應部分的底部。加熱柱底。柱反應部分的底部壓力為1.1bara。不需加入穩定劑即可游離并分離HA。
來自柱反應部分的底部液體溶液包含以重量計約0.22％的HA。來自柱蒸餾部分的底部液體溶液包含以重量計5.47％的HA。HA的分解率約為2％。HA的產率為以重量計95.8％。
權利要求
1.一種游離羥胺水溶液的制備方法，包括用氨或氨水同步逆流處理HA鹽溶液；通過在高于大氣壓的壓力下，將HA溶液蒸餾成HA水溶液和鹽餾分，分離該HA溶液；通過在配備液相蒸發器的反應蒸餾柱中，用汽提介質蒸餾逆流中的HA水溶液，再濃縮該HA水溶液；其特征在于，該汽提介質是水蒸汽和不凝惰性氣體的混合物；以及在規定壓力下，通過柱入口處的不凝惰性氣體量來控制工藝溫度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述不凝惰性氣體為氮氣。
3.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，通過提高不凝惰性氣體的比例控制工藝溫度，導致溫度降低；通過降低所述氣體的比例控制工藝溫度，導致溫度升高。
4.根據權利要求1～3的一個或多個所述的方法，其特征在于，在柱壓范圍1.05～2.5bara實施該方法，優選為1.1～1.8bara。
5.根據權利要求1～4的一個或多個所述的方法，其特征在于，以重量計，不凝惰性氣體量為HA鹽水溶液進料量的0.44～5.8倍，優選為1.8～5.4倍。
全文摘要
本發明涉及一種制備游離羥胺水溶液(HA)的方法，該方法通過用氨或氨水同步逆流處理HA鹽，然后通過用汽提介質蒸餾和再濃縮逆流中的HA水溶液，分離HA。根據本發明，所用的汽提介質是水蒸汽和不凝惰性氣體的混合物；在規定壓力下，通過柱入口處的不凝惰性氣體量，控制過程溫度。優選的，不凝惰性氣體是氮氣。本發明可使制備游離HA水溶液的安全性提高，方法損耗降低。
文檔編號C01B21/14GK1701039SQ200480001191
公開日2005年11月23日 申請日期2004年2月13日 優先權日2003年3月27日
發明者利特斯·諾伯特, 斯特雷克·托馬斯, 克雷斯奇馬爾·曼費雷德, 塞德勒·喬基姆 申請人:道默有限公司