[0001] 本实用新型属于N‑甲基吡咯烷酮生产设备领域，具体涉及一种N‑甲基吡咯烷酮的生产系统。

[0002] NMP(N‑甲基吡咯烷酮)是一种重要的有机化工原料，NMP产品广泛应用于锂电、医药、颜料、清洗剂、绝缘材料等行业。目前主要生产应用集中为锂离子电池、电动汽车动力电池及对位芳纶等领域。在香料、医药中间体应用广泛，在聚合反应中可做为载体并参加聚合反应，也常用作树脂的溶剂，聚氨酯的粘度改性剂。

[0003] NMP主要是通过γ‑丁内酯(GBL)和一甲胺作为原料进行合成的，为了降低γ‑丁内酯的购置成本有部分企业采用内部生产GBL的形式，GBL合成方法根据原料分类，主要包括以下三种：糠醛法、顺酐加氢法、1,4‑丁二醇(BDO)脱氢法，其中，糠醛法过程复杂，使得生成成本比较高，基于此目前国内一般不使用；顺酐加氢法受到国内外原料限制等问题，在我国一直没有相关设备偷运；而1，4‑丁二醇(BDO)脱氢法因其原料来源充足，工艺技术成熟稳定，因此受到了大多数企业的欢迎；但1,4‑丁二醇(BDO)脱氢法在实际运行过程中会产生大量的氢气，无疑造成了气资源的浪费；例如：中国专利CN203295405U公开了一种丁二醇制备GBL脱氢反应装置，解决了BDO脱氢制GBL不能连续生产的问题，但对产品精制及副产H2处理3
措施没有做解释。具体来说，每生成一吨GBL约副产530Nm 的H2，装置越大副产的H2越多，H2作为化工领域宝贵的有效气资源，如何利用上述有效气资源成为了企业亟待解决的问题。
实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种N‑甲基吡咯烷酮的生产系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0006] 一种N‑甲基吡咯烷酮的生产系统，包括1，4‑丁二醇储罐，所述1，4‑丁二醇储罐与γ‑丁内酯合成装置相连，γ‑丁内酯合成装置的γ‑丁内酯出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置的进口相连，γ‑丁内酯合成装置的氢气出口与气体预处理单元与氨合成装置相连，氨合成装置的液氨出口与甲胺合成装置相连，甲胺合成装置的出口与甲胺精馏装置相连，甲胺精馏装置的一甲胺出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置的进口相连。

[0007] 本实用新型的有益效果为：以现有N‑甲基吡咯烷酮合成方法为基础，使脱氢产生的氢气与煤化工中的氨合成装置相耦合，用于生产液氨；并利用液氨与甲醇相配合用于生产一甲胺，以达到在降低企业外购一甲胺成本的前提下，实现有效气资源的有效利用。

[0008] 优选的，所述N‑甲基吡咯烷酮合成装置的出口通过第七自调阀与N‑甲基吡咯烷酮精馏装置相连，N‑甲基吡咯烷酮精馏装置的产品出口与N‑甲基吡咯烷酮储罐相连。

[0009] 优选的，所述气体预处理单元包括与γ‑丁内酯合成装置的氢气出口相连变压吸附提氢装置相连，变压吸附提氢装置的出口与合成气压缩机相连，合成气压缩机的进口还通过第十自调阀与空气分离装置的氮气出口相连。

[0010] 优选的，所述甲胺合成装置的进口分别与液氨储罐和甲醇储罐的出口相连，液氨储罐通过第十二自调阀与氨合成装置的液氨出口相连。

[0011] 优选的，所述1，4‑丁二醇储罐与γ‑丁内酯合成装置之间设有第五自调阀，γ‑丁内酯合成装置的γ‑丁内酯出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置的进口之间设有第六自调阀，γ‑丁内酯合成装置的氢气出口与变压吸附提氢装置之间设有第八自调阀，变压吸附提氢装置和合成气压缩机之间设有第九自调阀，合成气压缩机的出口通过第十一自调阀与氨合成装置的进口相连。

[0012] 优选的，所述甲胺合成装置的出口与甲胺精馏装置之间设有第三自调阀，甲胺精馏装置的一甲胺出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置的进口之间设有第四自调阀。

[0013] 优选的，所述液氨储罐和甲胺合成装置的进口之间设有第一自调阀，甲醇储罐和甲胺合成装置的进口之间设有第二自调阀。

[0014] 按照上述方案制成给的一种N‑甲基吡咯烷酮的生产系统，以现有N‑甲基吡咯烷酮合成方法为基础，使脱氢产生的氢气与煤化工中的氨合成装置相耦合，并配合来自空气分离的氮用于制备液氨，并将液氨与甲醇作为原料生产甲胺，通过对甲胺的精馏以实现对生产有N‑甲基吡咯烷酮另一原料一甲胺的制备，上述方式能够在生产N‑甲基吡咯烷酮时降低企业外购一甲胺的成本，与此同时能够有效利用1，4‑丁二醇(BDO)脱氢法副产的氢气，以实现有效气资源的利用；本实用新型通过γ‑丁内酯合成过程中的氢气与煤化工装置的耦合，符合我国多煤少油少气的特点，并且本实用新型通过相应自调阀的设计能够实现系统的稳定运行，尤其是通过设置第一自调阀和第二自调阀能够控制生成的甲胺中一甲胺的量，以达到提高N‑甲基吡咯烷酮产量的目的。附图说明

[0015] 图1为本实用新型的结构示意图。

[0016] 图中：1、液氨储罐；2、甲醇储罐；3、甲胺合成装置；4、甲胺精馏装置；5、1，4‑丁二醇储罐；6、γ‑丁内酯合成装置；7、N‑甲基吡咯烷酮合成装置；8、N‑甲基吡咯烷酮精馏装置；9、变压吸附提氢装置；10、空气分离装置；11、合成气压缩机；12、氨合成装置；13、第一自调阀；14、第二自调阀；15、第三自调阀；16、第四自调阀；17、第五自调阀；18、第六自调阀；19、第七自调阀；20、第八自调阀；21、第九自调阀；22、第十自调阀；23、第十一自调阀；24、第十二自调阀；25、N‑甲基吡咯烷酮储罐。

[0017] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0018] 参照图1所示，一种N‑甲基吡咯烷酮的生产系统，包括1，4‑丁二醇储罐5，所述1，4‑丁二醇储罐5与γ‑丁内酯合成装置6相连，γ‑丁内酯合成装置6的γ‑丁内酯出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的进口相连，γ‑丁内酯合成装置6的氢气出口与气体预处理单元与氨合成装置12相连，氨合成装置12的液氨出口与甲胺合成装置3相连，甲胺合成装置3的出口与甲胺精馏装置4相连，甲胺精馏装置4的一甲胺出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的进口相连。本实用新型中所述的γ‑丁内酯合成装置6由专用夹套式反应器及换热器组成，氨合成装置12由专供氨合成塔及换热器等组成，甲胺合成装置3主要由列管式甲胺反应器及换热器组成，甲胺精馏装置4由不同高度塔板塔组成，上述为常规设置，因此结构不再赘述。本实用新型以现有N‑甲基吡咯烷酮合成方法为基础，使脱氢产生的氢气与煤化工中的氨合成装置相耦合，用于生产液氨；并利用液氨与甲醇相配合用于生产一甲胺，以达到在降低企业外购一甲胺成本的前提下，实现有效气资源的有效利用。

[0019] 进一步地，所述N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的出口通过第七自调阀19与N‑甲基吡咯烷酮精馏装置8相连，N‑甲基吡咯烷酮精馏装置8的产品出口与N‑甲基吡咯烷酮储罐25相连。本实用新型中所述的N‑甲基吡咯烷酮合成装置7由专用夹套式反应器及换热器组成，N‑甲基吡咯烷酮精馏装置8由脱轻塔、脱重塔及产品精制板式塔组成，上述为常规设置，因此结构不再赘述。通过上述设置能够实现对N‑甲基吡咯烷酮进行提出，然后便于实现外售。

[0020] 进一步地，所述气体预处理单元包括与γ‑丁内酯合成装置6的氢气出口相连变压吸附提氢装置9相连，变压吸附提氢装置9的出口与合成气压缩机11相连，合成气压缩机11的进口还通过第十自调阀22与空气分离装置10的氮气出口相连。本实用新型中所述的变压吸附提氢装置9由若台变压吸附塔、解吸气缓冲罐、混合罐和若干台程控阀及手动阀组成；空气分离装置10由先进深冷分离设备及组件组成，采用分子筛净化空气，空气增压，增压透平膨胀机制冷，氧气内压缩的工艺分离出高纯N2；所述上述为常规设置，因此结构不再赘述。通过上述设置能够利用γ‑丁内酯合成装置6中脱出的氢气为原料，并与来自空气分离装置10中的高纯N2共同作为生产液氨的原料使用，以达到提高氢气利用率的目的。

[0021] 进一步地，所述甲胺合成装置3的进口分别与液氨储罐1和甲醇储罐2的出口相连，液氨储罐1通过第十二自调阀24与氨合成装置12的液氨出口相连；所述甲胺合成装置3的出口与甲胺精馏装置4之间设有第三自调阀15，甲胺精馏装置4的一甲胺出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的进口之间设有第四自调阀16。通过上述设置能够实现利用前述生产的液氨与甲醇作为原料生产甲胺，并通过甲胺精馏装置4产出一甲胺作为合成产N‑甲基吡咯烷酮的原料使用。

[0022] 进一步地，所述1，4‑丁二醇储罐5与γ‑丁内酯合成装置6之间设有第五自调阀17，γ‑丁内酯合成装置6的γ‑丁内酯出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的进口之间设有第六自调阀18，γ‑丁内酯合成装置6的氢气出口与变压吸附提氢装置9之间设有第八自调阀20，变压吸附提氢装置9和合成气压缩机11之间设有第九自调阀21，合成气压缩机11的出口通过第十一自调阀23与氨合成装置12的进口相连。

[0023] 进一步地，所述甲胺合成装置3的出口与甲胺精馏装置4之间设有第三自调阀15，甲胺精馏装置4的一甲胺出口与N‑甲基吡咯烷酮合成装置7的进口之间设有第四自调阀16。

[0024] 进一步地，所述液氨储罐1和甲胺合成装置3的进口之间设有第一自调阀13，甲醇储罐2和甲胺合成装置3的进口之间设有第二自调阀14。

[0025] 本实用新型的工作原理如下：液氨储罐1来的液氨原料通过第一自调阀13进入甲胺合成装置3内，甲醇储罐2来的甲醇原料通过第二自调阀14进入甲胺合成装置3中，液氨原料和甲醇储罐2中合成混甲胺，混甲胺中包括一甲胺、二甲胺和三甲胺，通过第一自调阀13和第二自调阀14能够控制混甲胺中一甲胺、二甲胺和三甲胺的比例，以实现提高一甲胺的量；上述混甲胺通过甲胺精馏装置4进行精馏，精馏分离出来的一甲胺通过第四自调阀进入N‑甲基吡咯烷酮合成装置7；所述1，4‑丁二醇储罐5内的1，4‑丁二醇进入γ‑丁内酯合成装置6，所述的γ‑丁内酯合成装置6具体为1，4‑丁二醇脱氢制γ‑丁内酯的装置，γ‑丁内酯合成装置6的γ‑丁内酯出口通过第六自调阀18进入N‑甲基吡咯烷酮合成装置7中，上述一甲胺和γ‑丁内酯的比例可通过第六自调阀18和第四自调阀16进行调节，通过N‑甲基吡咯烷酮合成装置7合成的N‑甲基吡咯烷酮通过N‑甲基吡咯烷酮精馏装置进行精馏后，产品通过管道送入N‑甲基吡咯烷酮储罐25中；上述通过γ‑丁内酯合成装置6出来的H2通过第八自调阀20进入变压吸附提氢装置9提纯，提纯的后氢气通过第九自调阀21进入合成气压缩机11中，空气分离装置10中的高纯氮气通过第十自调阀按照一定的比例进入合成气压缩机11内；合成气压缩机11对上述气体进行压缩，压缩后的合成气通过第十一自调阀23送入氨合成装置12，上述氨合成装置12中产出的液氨通过第十二自调阀24送入液氨储罐1中作为生产一甲胺的原料。上述过程中所述甲胺合成装置3的操作温度为：400℃～430℃，压力为：2.4MPa～2.6MPa，所述甲胺精馏装置4的操作温度为：45℃～150℃，压力为：0.85MPa～
1.85MPa；所述BDO脱氢制GBL装置6的操作温度为：60℃～250℃，压力为：‑0.06MPa～
1.2MPa；所述NMP合成装置7的操作温度为：100℃～280℃，压力为：7.0MPa～9.0MPa，所述NMP精制装置8的操作温度为：100℃～150℃，压力为：‑0.06MPa～1.2MPa；所述PSA提氢装置
9的操作温度为：20℃～45℃，压力为：0.1MPa～4.5MPa；所述合成气压缩装置11的操作温度：30℃～100℃，压力：4.0MPa～15.0MPa，所述氨合成装置12的操作温度为：470℃～490℃为，压力：17.0MPa～18.0MPa。本实用新型利用BDO脱氢装置得到产物GBL与H2，副产H2经变压吸附提氢装置9提纯后可得到高纯度H2，H2作为合成氨原料制备液氨，液氨作为甲胺装置原料耦合制备甲胺；其不仅使副产氢气得到有效利用，减少尾气处理投资，而且减少原料液氨外采成本，降低各装置原料成本，增强企业成本竞争力。

[0026] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。