CN101157673A - 顺丁烯二酸酐生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顺丁烯二酸酐生产方法，具体为一种顺丁烯二酸酐生产工艺。解决了现有技术中生产顺丁烯二酸酐存在的精制收率低、质量不稳定的问题而。包括以下步骤，固定床催化苯氧化、部分冷凝、水吸收、恒沸脱水、精馏，在苯氧化反应阶段使用的苯氧化固定床反应器上连接有两台轴流泵，在精馏阶段为连续精馏流程，与现有工艺相比，本发明采用了两台轴流泵加大苯氧化固定床反应器的熔盐循环能力和采用了连续精馏流程，产品质量高而稳定，精制收率达到97％，年产顺酐20000吨以上。

Description

顺丁烯二酸酐生产工艺
技术领域
本发明涉及一种顺丁烯二酸酐生产方法，具体为一种顺丁烯二酸酐生产工艺。
背景技术
现有苯氧化生产顺丁烯二酸酐技术中都是采用固定床催化氧化、部分冷凝、水吸收、恒沸脱水、减压精馏工艺。依靠单轴流泵循环热载体熔盐，用高压电启动风机，且后工段为间歇操作。目前一万吨/年苯氧化生产顺丁烯二酸酐氧化反应装置如图1所示，靠一台大轴流泵，大流量的熔盐循环采出反应热，能使氧化反应器进出熔盐温差小。四周(边长3.2m)进入氧化反应器的熔盐量的均匀是靠压力均恒和截面限流来达到，通过调节阀调节进入盐冷的熔盐量和返入轴流泵进口的熔盐量来控制反应温度。
国内外现有苯氧化生产顺酐均采用间歇精馏，如图3所示，物料从釜中汽相进入精制塔7，随着温度和真空不同，进入塔的汽相物料顺序为二甲苯、轻组分、顺酐、重组分，经冷凝回流采出物料，用顺酐质量指标来控制顺酐采出，此流程间歇操作，目前国内最大的装置是年产10000吨，固定床反应器直径4200mm，依靠单轴流泵循环热载体熔盐，用高压电启动风机，能耗高，规模小，且后工段为间歇操作，需切割前后馏分，质量有波动，顺酐质量不稳定，不能自控，精制收率低。
发明内容
本发明为了解决现有技术中生产顺丁烯二酸酐存在的精制收率低、质量不稳定的问题而提供了一种顺丁烯二酸酐生产工艺。
本发明是由以下技术方案实现的，一种顺丁烯二酸酐生产工艺，包括以下步骤，固定床催化苯氧化、部分冷凝、水吸收、恒沸脱水、精馏，在苯氧化反应阶段使用的苯氧化固定床反应器上连接有两台轴流泵，在精馏阶段为连续精馏流程，氧化反应产生的酸水及粗酐经恒沸脱水后首先进入脱溶剂塔中部，再将脱溶剂塔下部分离得到的液相粗组分送入到精馏塔中部，从精馏塔中部出口处得到的气相成分经过冷凝器冷凝后得到成品。
脱溶剂塔底用一个再沸器液相加热，脱溶剂塔顶轻组分在冷凝器中冷凝成液体做塔顶的回流液，控制回流比为4～6∶1，当轻组分中顺酐含量小于0.7％，轻组分中绝大部分为二甲苯，采出后回到前面恒沸脱水工段循环使用，塔底液相中含有顺酐95％，进入精制塔中部，该塔为一隔板填料塔，精制塔塔顶轻组分冷凝后做回流液，将轻组分中顺酐含量降到0.35％以下，控制回流比为12∶1，从精制塔塔顶采出轻组分；控制精制塔塔顶到塔中回流比为4～6∶1，从精制塔塔中采出成品顺酐，使顺酐含量达到99.7％以上，精制塔塔底用两个再沸器加热。
顺酐精制采用二塔连续精馏替代单塔间歇精馏，第一塔为脱溶剂二甲苯塔，塔顶脱出溶剂二甲苯；塔釜液相粗顺酐进入精制塔塔中，精制塔顶采出轻组分，塔底为重组分，塔中连续采出成品顺酐，质量稳定且高于间歇精馏，而且精制收率比间歇精馏高2％。
与现有工艺相比，本发明采用了两台轴流泵加大苯氧化固定床反应器的熔盐循环能力和采用了连续精馏流程，产品质量高而稳定，精制收率达到97％，副产蒸汽利用率高，能耗比行业指标下降60％，年产顺酐20000吨以上。
本发明和现有技术生产的顺酐质量比较：
质量比较   色号   凝固点   含量(wt％) 精制收率(％)
国标   ＜25   ＞52.4℃   ＞99.5 -------------
间歇精馏   15～25   52.4～52.6   99.5～99.6 95
连续精馏   ＜10   ＞52.7℃   ＞99.7 97
附图说明
图1为现有的苯氧化生产顺丁烯二酸酐氧化反应装置结构示意图
图2为本发明所述的苯氧化生产顺丁烯二酸酐氧化反应装置结构示意图
图3为现有苯氧化生产顺酐均采用间歇精馏装置结构示意图，
图4为本发明所述的连续精馏装置结构示意图
图中：1-熔盐换热器，2-调节阀，3-轴流泵，4-苯氧化固定床反应器，5-轴流泵，6-平衡阀，7-精制塔，8-恒沸精馏冷凝器，9-真空罐，10-脱溶剂塔，11-冷凝器，12-真空罐，13-冷凝器，14-真空罐，15-冷凝器，16-精馏塔
具体实施方式
一种顺丁烯二酸酐生产工艺，包括以下步骤，固定床催化苯氧化、部分冷凝、水吸收、恒沸脱水、精馏，(如图2所示意)在苯氧化反应阶段使用的苯氧化固定床反应器上连接有两台轴流泵，在精馏阶段为连续精馏流程，(如图4所示意)氧化反应产生的酸水及粗酐经恒沸脱水后，首先进入脱溶剂塔中部，再将脱溶剂塔下部分离得到的液相粗顺酐送入到精馏塔中部，从精馏塔中部出口处得到的气相成分经过冷凝器冷凝后得到成品。
本发明所使用的苯氧化固定床反应器直径5800mm，环腔直径6800mm，列管为φ25×2，长3600mm，管数25000根为正三角形排列，管间距32mm，按万吨流程18.2米长的四周无法达到环腔压力均匀，特别是0°与180°熔盐温度相差较大，所以采用如图二所示意的双轴流泵大流量循环，特点是采用双轴流泵3、5(5600m3/h×2)大流量循环。部分循环熔盐分流进熔盐冷却器1进行冷却，靠平衡阀6分配已冷熔盐进入轴流泵3、5的流量，使苯氧化固定床反应器4四周环腔中熔盐温度分布均匀，因苯氧化固定床反应器4上下环腔四周压力有差异，对进出苯氧化固定床反应器4上下熔盐通道，四周可以用不同截面积来限流熔盐流量，以保持氧化器同一高度上横向熔盐温度分布均匀，同时大容量循环熔盐使苯氧化固定床反应器4进出口温度差极小，满足催化剂对反应温度的要求，使年产粗顺酐21600吨以上。二轴流泵的熔盐出口温度必须一致，使用一个平衡阀来调节熔盐冷却器出来进入二轴流泵的流量，使其二者接近，从而达到氧化器不同高度及横向温度分布均匀。大流量的熔盐循环使得氧化器反应热安全平稳移出，氧化器进出口温差小。本装置采用国产北京化工研究院BC-118C催化剂，空气60000m3/h，投苯3000kg/h，反应器进口熔盐温度左354.0℃，右354.4℃，平均354.2℃，反应器熔盐出口温度左357.8℃，右357.4℃，平均357.6℃，氧化器熔盐进出温差3.4℃，此时催化剂空速2200-1，苯浓度50g/m3，反应温度354.2℃，热点温度456℃，反应器熔盐进出口温差小于4℃，横向熔盐温差小于2℃，完全符合催化剂对反应器的工艺要求，使反应苯转化率达99％顺酐收率91％。
图4为连续精馏流程，在减压情况下物料自控进入高效填料脱溶剂塔10中部，塔底用一个再沸器液相加热，塔顶轻组分在冷凝器11中冷凝成液体做塔顶的回流液，控制回流比，当轻组分中顺酐含量小于0.7％，轻组分中绝大部分为二甲苯，采出后回到前面恒沸脱水工段循环使用，塔底液相粗组份中含有顺酐95％，进入精制塔16中部，该塔为一隔板填料塔，精制塔16塔顶轻组分经冷凝器13后做回流液，将轻组分中顺酐含量降到0.35％以下，采出轻组分；控制精制塔16塔顶到塔中回流量，从塔中采出成品顺酐，使顺酐含量达到99.7％以上，精制塔塔底用两个再沸器加热。精制塔塔底重组分控制含顺酐50％，采集后集中进行薄膜蒸发器回收顺酐，使顺酐收率进一步提高，
进料5000kg/h，脱溶剂塔顶80℃、-78KPa、回流比5∶1，塔底138℃、-76KPa；精制塔塔顶110℃、-82KPa、回流比12∶1，内回流5∶1，采出120℃、-80KPa，塔底125℃、-79KPa。
如图2、4所示意，一种顺丁烯二酸酐生产装置，包括苯氧化固定床反应器4，精馏装置，苯氧化固定床反应器4上连接有两台轴流泵3、5，熔盐冷却器1通过平衡阀6分别和轴流泵3、5连接，精馏装置由脱溶剂塔10和精馏塔16组成，脱溶剂塔10下出口与精馏塔16中部进口连通，精馏塔16中部出口连接有冷凝器15。苯氧化固定床反应器上连接的蒸汽过热器的出蒸气口连接有汽轮发电机。
本工艺采用空气氧化，需大流量压缩空气是能耗高的项目，为节能充分利用氧化副产的蒸汽。在苯氧化固定床反应器上，靠循环熔盐将蒸汽过热，进入汽轮机带动离心式风机运行，随风机流量和出口压力大小的要求调节供汽轮机的蒸汽量，改变风机转速来达到风量和风压要求，部分多余的过热蒸汽作为小汽轮机发380伏低压电做全厂使用，从而大大降低电耗，在短期无外供电情况下，调整工艺蒸汽使用，仍可维持生产。
本装置为国内最大的苯氧化固定床生产顺酐装置，本台氧化产顺酐21840吨/年，后工段为首创连续精制工艺，副产蒸汽利用率高，能耗比行业指标下降60％，产品质量高而稳定，精制收率达到97％，年产顺酐20000吨以上。

Claims (3)

1.一种顺丁烯二酸酐生产工艺，包括以下步骤，固定床催化苯氧化、部分冷凝、水吸收、恒沸脱水、精馏，其特征在于：在苯氧化反应阶段使用的苯氧化固定床反应器上连接有两台轴流泵，在精馏阶段为连续精馏流程，氧化反应产生的酸水及粗酐经恒沸脱水后首先进入脱溶剂塔中部，再将脱溶剂塔下部分离得到的液相粗组分送入到精馏塔中部，从精馏塔中部出口处得到的气相成分经过冷凝器冷凝后得到成品。
2.一种顺丁烯二酸酐生产装置，包括苯氧化固定床反应器(4)，精馏装置，其特征在于：苯氧化固定床反应器(4)上连接有两台轴流泵(3、5)，熔盐冷却器(1)通过平衡阀(6)分别和轴流泵(3、5)连接，精馏装置由脱溶剂塔(10)和精馏塔(16)组成，脱溶剂塔(10)下出口与精馏塔(16)中部进口连通，精馏塔(16)中部出口连接有冷凝器(15)。
3.根据权利要求1所述的顺丁烯二酸酐生产工艺，其特征在于：脱溶剂塔顶轻组分在冷凝器中冷凝成液体做塔顶的回流液，控制回流比为4～6∶1，精制塔塔顶轻组分冷凝后做回流液，控制回流比为12∶1，控制精制塔塔顶到塔中回流比为4～6∶1。
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