本发明属于精细化工节能技术领域，涉及化工产品生产余热利用，具体涉及一种乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法。
背景技术：
乙烯亚胺，也称氮丙啶，是一种高附加值、精细化的含氮专用化学品，在医药、农药、高能燃料、键合剂、纤维工业、化妆品工业、造纸工业、工业废水处理、感光材料、交联剂、树脂固化剂、阳离子型絮凝剂、不对称烷基化的手性助剂等领域有着广泛用途。其最初工业化的制法为液相wenker法，该方法以单乙醇胺为原料，采用硫酸作脱水剂，反应过程中需要加入大量的浓碱，原材料消耗大，生产成本高，环境污染重。因此单乙醇胺气固相分子内脱水合成乙烯亚胺的方法获得了广泛的关注。
中国专利申请(公开号：cn03124030.5)公开了一种氮丙啶类化合物的生产方法，其中包括反应步骤，通过链烷醇胺气相分子内脱水，获得包含氮丙啶类化合物的反应气体；收集步骤和/或冷凝步骤，前者使反应气体与收集剂接触，获得包含氮丙啶类化合物的收集液体，后者使反应气体冷却，获得包含氮丙啶类化合物的冷凝液体，随后进行精馏操作，获得氮丙啶类化合物，并回收未反应的原料链烷醇胺。
中国专利申请(公开号：专利cn88103932.2)公开了一种生产氮丙啶的方法，将原料链烷醇胺送入蒸发器，并在蒸发器中与惰性载气，如氮气混合、加热、气化，然后将获得的气体混合物通入装有催化剂的气相脱水反应器，进行脱水反应。包括反应产物和惰性载气在内的反应物料离开反应器后直接通入冷却器，冷却至适当温度后，得到包含氮丙啶类化合物的冷凝液体，随后进行精馏操作，获得氮丙啶类化合物，并回收未反应的原料链烷醇胺。
链烷醇胺分子内脱水生产氮丙啶的反应温度通常在300℃～500℃的范围内，反应结束后，从反应器出来的反应物料的温度仍高达300℃～500℃。但是，上述专利对该高温反应物料的处理方法均是：直接通入冷却器进行冷却处理后再通入精馏单元，并未对该部分热量进行利用，浪费了大量的能源，增加了生产成本。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将加热气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体依次通入第一换热器、第二换热器和反应器，获得的反应物料逆向通入第一换热器，加热上述混合气体；
(2)反应物料从第二换热器排出后，依次通入第三换热器和第四换热器加热，加热后逆向、依次通入第四换热器和第三换热器的换热介质，并使其发生相变转换；
(3)将从第四换热器排出并被冷却至适当温度的反应物料，输送至后续单元进行精馏操作。
根据本发明，所述第一换热器、第三换热器和第四换热器为列管式换热器，反应物料走管程，其余物料走壳程，用于回收利用反应物料的余热；所述第二换热器为电加热器，用于将步骤(1)中的混合气体加热至反应温度。
进一步地，步骤(1)中所述的惰性载气为氮气、氦气、氩气或其混合物，所述气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体的温度200℃～300℃。
优选地，步骤(2)中所述的换热介质为工业冷却水，温度5℃～50℃，压力0.1mpa～1.0mpa。
步骤(2)中所述换热介质的相变转换步骤为：
①第四换热器将工业冷却水加热至相应压力下的饱和水；
②第三换热器将饱和水加热至相应压力下的饱和蒸汽。
步骤(3)中所述的适当温度为10℃～50℃。
本发明的乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)解决了单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺工艺中反应物料的余热再利用问题；
(2)突出的重点在于，将乙烯亚胺生产反应物料的余热应用于给气化单乙醇胺及惰性载气的混合气体加热，和应用于制备方便使用的高压饱和蒸汽，回收了热量、节约了能源、降低了成本；
(3)该方法可连续操作、设备简单、使用方便，余热利用的各单元既能独立存在，也能通过管线完成集成操作，实现了现代工业节能降耗的目标。
附图说明
图1为本发明的乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法的流程示意图。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步解释说明。
具体实施方式
实施例1：
参见图1，图1给出了一种乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法的流程示意图。
其中的字母标记分别表示：e1、第一换热器，e2、电加热器，e3、第三换热器，e4、第四换热器，r、反应器，c、缓存罐；
图中的流程为：经前工段加热气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体1，首先通入第一换热器e1、再经电加热器e2加热至反应温度后进入反应器r，在催化剂作用下进行单乙醇胺脱水制备乙烯亚胺的反应。获得的反应物料4与混合气体1逆向通入第一换热器e1，利用其余热加热混合气体1。一次余热利用后的反应物料5依次通入第三换热器e3和第四换热器e4加热，同时工业冷却水依次逆向通入第四换热器e4和第三换热器e3，先在第四换热器e4中将工业冷却水(8a)加热至相应压力下的饱和水(8b)并进入缓存罐c进行缓存，再经第三换热器e3将缓存的饱和水(8c)加热至相应压力下的饱和蒸汽，实现换热介质冷却水的相变转换，获得方便使用的高压饱和蒸汽(8d)。多余的饱和水(8e)则被送至蒸汽系统，用于制备工业用水蒸汽。反应物料7在第四换热器e4中被冷却至适当温度后排出，并输送至后续单元进行精馏操作。
上述乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法，包括以下步骤：
(1)将加热气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体依次通入第一换热器e1、第二换热器e2和反应器r，获得的反应物料逆向通入第一换热器e1，加热上述混合气体；
(2)反应物料从电加热器e2排出后，依次通入第三换热器e3和第四换热器e4加热逆向、依次通入第四换热器e4和第三换热器e3的换热介质，并使其发生相变转换；
(3)将从第四换热器e4排出并被冷却至适当温度的反应物料，输送至后续单元进行精馏操作。
其中，第一换热器e1、第三换热器e3和第四换热器e4均为列管式换热器，乙烯亚胺生产反应物料走管程，其余物料走壳程，用于回收再利用反应物料的余热。第二换热器采用电加热器，用于将步骤(1)中的混合气体加热至反应温度。
步骤(3)中所述从第四换热器e4排出的反应物料的温度为10℃～50℃。
步骤(2)中所述的换热介质为工业冷却水，温度5℃～50℃，压力0.1mpa～1.0mpa。
步骤(2)中所述换热介质的相变转换步骤为：
①第四换热器e4将工业冷却水加热至相应压力下的饱和水；
②第三换热器e3将饱和水加热至相应压力下的饱和蒸汽。
单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺用催化剂按中国专利专利(授权号：zl201310699671.7)的方法制备，脱水反应温度400℃，反应压力表压0.1mpa，惰性载气为氮气，氮气与气相单乙醇胺体积比约4:1，经前工段加热气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体1质量流量14.40kg/hr，质量组成：氮气66.74％、单乙醇胺33.26％，经反应器r获得的乙烯亚胺生产反应物料4的温度400℃，流量14.40kg/hr，反应物料组成：氮气66.81％、单乙醇胺16.60％、乙烯亚胺10.41％、水4.36％、其它副产物1.82％。
将上述乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法，应用于10t/a单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺项目，按图1所示的流程示意图，以14.40kg/hr的流量向电加热器e2中通入209℃的混合气体1，并与来自反应器r中400℃的反应物料4逆向接触，混合气体1温度升至362℃(即图中的物料2)，反应物料4的温度降至250℃(即图中的物料5)。此过程回收热量约3132kj/hr。
反应物料5通入第三换热器e3，与来自缓存罐c的饱和水(8c)逆向接触，反应物料5的温度降至190℃(即图中的物料6)，饱和水(8c)则发生相变转换，变成饱和水状态下的饱和蒸汽(8d)。此过程回收热量约1152kj/hr。
反应物料6通入第四换热器e4，与表压0.7mpa、25℃的工业冷却水(8a)逆向接触，反应物料6的温度降至50℃(即图中的物料7)，工业冷却水(8a)则被加热至表压0.7mpa、温度约171℃的饱和水(8b)。此过程回收热量约6156kj/hr。
至此，乙烯亚胺生产反应物料7被冷却至50℃，将其输送至后续单元进行精馏操作，获得乙烯亚胺产品，并回收未反应的原料单乙醇胺。
来自反应器r中400℃的反应物料4经三次余热利用，共计回收热量约10440kj/hr，大大降低了工艺的能耗。
对比实施例：
对比实施例同样应用于10t/a单乙醇胺分子内脱水生产乙烯亚胺项目。来自反应器r中400℃的反应物料4不进行余热利用，而是采用多级空冷器和水冷器冷却至50℃后排出，并输送至后续单元进行精馏操作，获得乙烯亚胺产品，并回收未反应的原料单乙醇胺。整个过程中无热量回收。
1.一种乙烯亚胺生产反应物料的余热利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将加热气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体依次通入第一换热器、第二换热器和反应器，获得的反应物料逆向通入第一换热器，加热上述混合气体；
(2)反应物料从第二换热器排出后，依次通入第三换热器和第四换热器加热，加热后逆向、依次通入第四换热器和第三换热器的换热介质，并使其发生相变转换；
(3)将从第四换热器排出并被冷却至适当温度的反应物料，输送至后续单元进行精馏操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一换热器、第三换热器和第四换热器为列管式换热器，反应物料走管程，其余物料走壳程，用于回收利用反应物料的余热；所述第二换热器为电加热器，用于将步骤(1)中的混合气体加热至反应温度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的惰性载气为氮气、氦气、氩气或其混合物，所述气化后的单乙醇胺及惰性载气的混合气体的温度200℃～300℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的换热介质为工业冷却水，温度5℃～50℃，压力0.1mpa～1.0mpa。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的换热介质的相变转换步骤为：
①第四换热器将工业冷却水加热至相应压力下的饱和水；
②第三换热器将饱和水加热至相应压力下的饱和蒸汽。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的适当温度为10℃～50℃。
技术总结