CN102321059B

CN102321059B - 一种苯酐生产工艺及生产装置

Info

Publication number: CN102321059B
Application number: CN 201110209915
Authority: CN
Inventors: 姚宁; 程顺国; 朱玉; 张兴福; 杨益平; 李营现; 季蓓蓓
Original assignee: ZHEJIANG QING'AN CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG QING'AN CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102321059A

Abstract

一种苯酐生产工艺及生产装置，属于精细化工技术领域。它包括如下步骤：经鼓风机压缩经空气预热器加热的空气与通过邻苯加热器加热的邻二甲苯进入气化器充分混合，再进入反应器，在V-Ti系催化剂的作用下，进行反应得到。生产装置包括生产装置及尾气吸收装置，生产装置包括鼓风机通过管路连接的空气预热器、邻苯加热器等；尾气吸收装置包括尾气洗涤塔，与其管路连接的双效蒸发装置等。本发明通过采用上述技术，吸收尾气中的有机酸，达到收集和清洁排放的目的，降低了尾气吸收塔吸收液浓度，提高循环喷淋的吸收效果，提高了塔底酸水的浓度，有利于后续处理，同时减低了工业水的消耗，本装置采用双效蒸发及负压真空操作，提高了热能利用，降低蒸汽消耗。

Description

一种苯酐生产工艺及生产装置

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种低能耗、环保性能高的苯酐生产工艺及生产装置。

背景技术

现阶段苯酐的生产工艺主要是邻二甲苯固定床催化氧化法，随着催化剂性能的提高，生产设备的大型化，苯酐单套产能逐步扩大，而苯酐尾气仍主要使用多段循环水吸收的方法进行处理后排入大气。随着我国环境保护的加强，节能减排的要求，苯酐尾气处理工艺需要改进与创新。本发明在原有吸收装置上增加了浓缩装置，降低了吸收塔循环液浓度，提高了尾气的吸收效果，降低了尾气中有机物的含量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种低能耗、环保性能高的苯酐生产工艺及生产装置。

所述的一种苯酐生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）空气经鼓风机压缩到0.06MpaG，经空气预热器加热至185℃后与通过邻苯加热器加热到145℃的邻二甲苯进入气化器，在163-170℃充分混合，再进入反应器，在V-Ti系催化剂的作用下， 350℃-450℃进行反应，反应停留时间4s，所述的邻二甲苯流量与空气流量按每标准立方米空气含90克邻二甲苯的比例投料，混合气体自反应器顶部进入；

2）反应结束后，反应气体经后部冷却器冷却到170-175℃，再进入部分冷却器使反应混合气体被进一步冷却到135-145℃，最后进入切换冷却器组，进行凝华，得到粗苯酐和尾气；

3）步骤2）得到的粗苯酐熔融后进入粗产品储罐，经预处理槽进行处理，第一热处理槽由加热器加热到245-255℃ ，在第二处理槽经外部加热盘管用高温导热油加热到255～275℃ ，粗苯酐靠位差从第一处理槽流到第二处理槽中，再流到第三处理槽，粗苯酐的预处理在三个热处理槽中，平均停留时间大于24小时,预处理为微负压操作，绝对压力90KPa-95KPa；

4）经预处理的粗苯酐送入精制工序，粗苯酐送入轻组分塔，苯酐及重组分由塔底送入产品塔，产品苯酐由塔顶采出，塔底重组分采出并回收部分苯酐；

5）步骤2）中的尾气进入尾气洗涤塔，尾气中的有机物在洗涤塔中经三级洗涤后被吸收，低位循环洗涤液中酸水质量浓度为10%左右，酸水一部分在一段循环，在高位循环液中补入工业水稳定塔液位；

6）来自尾气洗涤塔塔底的酸水浓度控制在10%左右，进入双效蒸发装置，先进入一级蒸发器，由0.2MPa蒸汽进行加热，使酸水沸腾并蒸发，并在第一分离釜内进行汽液分离，分离釜分离的蒸汽作为二级蒸发器的热源，使在一级蒸发器进行一次浓缩的酸水进行二次蒸发浓缩，和酸水换热后转为凝液，凝液通过螺旋板换热器冷却后流入积液釜；二级蒸发器加热酸水进行蒸发浓缩，在第二分离釜进行气液分离，蒸汽进入冷凝器，再进入第一螺旋板换热器继续冷凝，以循环水冷凝，冷凝液流入积液釜。

所述的一种苯酐生产工艺，其特征在于步骤4）中所述的轻组分塔由5.0Mpa蒸汽提供热源，7Kpa压力进行分离，所述的塔底温度215℃，塔顶温度180℃，所述的产品塔采用负压精馏，绝对压力5Kpa,塔底温度210℃，塔顶温度180℃。

所述的一种苯酐生产工艺，其特征在于步骤6）中所述的双效蒸发装置为负压真空操作，积液釜压力为10KPa，所述的真空由真空泵提供。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在包括生产装置及尾气吸收装置，

所述的生产装置包括：鼓风机和与其管路连接的空气预热器，空气预热器与邻苯加热器通过管路与反应器顶部连接，所述的反应器底部通过管路依次连接后部冷却器、部分冷却器及切换冷却器组，部分冷却器和切换冷却器组通过管路与粗产品储罐连接，所述的粗产品储罐与预处理槽组通过管路连接、预处理槽组与轻组分塔顶部连接，轻组分塔底部与产品塔顶部连接，产品塔顶部与产品储罐连接，产品塔底部通过管路与回收塔连接，所述的切换冷却器组通过管路与尾气吸收装置连接；

所述的尾气吸收装置包括尾气洗涤塔，所述的尾气洗涤塔与双效蒸发装置管路连接，所述的尾气洗涤塔上配合循环泵。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的切换冷却器组包括四台切换冷却器。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的尾气洗涤塔为由下至上分别上低位、中位和高位三级结构，三级结构分别与低位循环泵、中位循环泵、高位循环泵连接，尾气洗涤塔的低位处配合设置与双效蒸发装置连接的管路。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的双效蒸发装置包括一级蒸发器，与其通过管路连接的第一分离釜，所述的第一分离釜顶部与二级蒸发器顶部连接，其底部与二级蒸发器底部连接，二级蒸发器顶部与第二分离釜连接，其底部与第一螺旋板换热器连接，所述的第二分离釜底部通过输送泵与后续车间连接，其顶部与冷凝器连接，所述的二级蒸发器底部通过第一螺旋板换热器、冷凝器底部通过第二螺旋板换热器均与积液釜连接，所述的积液釜一端与用于将双效蒸发装置抽真空的真空泵连接，另一端通过抽液泵与尾气洗涤塔循环连接。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的第一螺旋板换热器、第二螺旋板换热器分别配合设置循环冷凝水管路。

所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的一级蒸发器上配合设置用于控制酸水流量的调节阀。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

1）本发明苯酐生产装置中尾气吸收塔利用多级喷淋的方法，吸收尾气中的有机酸，达到收集和清洁排放的目的；

2）本发明装置利用双效蒸发装置，在真空条件下浓缩塔底酸水，溜出清水返回塔顶部作为新鲜水吸收尾气，节省了资源；

3）本装置降低了尾气吸收塔吸收液浓度，提高循环喷淋的吸收效果，提高了塔底酸水的浓度，有利于后续处理，同时减低了工业水的消耗，本装置采用双效蒸发及负压真空操作，提高了热能利用，降低蒸汽消耗；

4）因使用了双效蒸发装置，并由真空泵进行负压操作，蒸汽热能得到了充分利用，装置蒸汽消耗量2吨/小时，循环水量80立方/小时，耗电20KW/小时；

5）本发明工艺简单，污染少，适于工业化应用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明双效蒸发装置结构示意图。

图中：1-鼓风机，2-空气预热器3-邻苯加热器，4-反应器，5-后部冷却器，6-部分冷却器，7-切换冷却器组，8-双效蒸发装置，801-一级蒸发器，802-第一分离釜，803-二级蒸发器，807-第一螺旋板换热器，805-冷凝器，806-第二螺旋板换热器，810-积液釜，809-真空泵，12-尾气洗涤塔，13-粗产品储罐，14-预处理槽组，15-轻组分塔，16-产品塔，17-产品储罐，18-回收塔。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述：

如图1-2所示，空气经鼓风机1压缩到0.06MpaG，经空气预热器2加热至185℃后与邻苯加热器3加热到145℃的邻二甲苯在气化器充分混合后进入反应器4，混合气体的温度控制在167℃，邻二甲苯流量与空气流量按每标准立方米空气含90克邻二甲苯的比例投料（正常工艺条件下风量76000M3，邻苯6840KG），由仪表自动调节，混合气体自反应器顶部进入，混合气体在V-Ti系催化剂条件下进行氧化反应，并由循环的熔盐进行降温，盐温控制在350℃左右，邻二甲苯被氧化为邻苯二甲酸（95%左右）、苯甲酸（0.5%左右）、顺丁烯二酸酐（3.5%左右）、、柠康酐(0.3%左右)、苯酞（0.05%左右）、CO、CO2等产物。约360℃的反应气体再经后部冷却器5冷却到170-175℃，再进入部分冷却器6在部分冷却器6使反应混合气体被进一步冷却到140℃左右进入切换冷却器7组进行凝华，所述的切换冷却器7包括四台切换冷却器，四台切换冷却器是根据固定的周期切换操作，在凝华时，57℃的冷导热油（简称冷油）流经切换冷却器翅片管内，反应混合气体中的苯酐被凝华。当凝华操作结束时，冷油被切换为180℃的热油，粗苯酐被熔化并排入粗产品储罐13，从切换冷却器7排出的尾气进入尾气洗涤塔12，尾气中的有机物在洗涤塔中经三级洗涤后被吸收，剩下的不凝气体直接由高空排入大气。低位循环洗涤液中顺酸浓度10％（wt%）左右，酸水一部分在一段循环，其余部分从一段连续排到富马酸酸水池生产富马酸(流量3.5M3/H)。在高位循环液中补入工业水(6M3/H)稳定塔液位

经切换冷凝补集的粗苯酐送入热处理工序，进入预处理槽组。热处理是在微真空下（绝对压力90KPa）将粗苯酐加热到250～270℃使凝华时形成的邻苯二甲酸脱水；同时使某些副产物转化成在精制部分易分离的物质，在第一热处理槽R201由加热器加热到约250℃ ，在第二处理槽R202经外部加热盘管用高温导热油加热到255～275℃ ，粗苯酐靠位差从第一处理槽流到第二处理槽中，再流到第三处理槽，粗苯酐的预处理在三个热处理槽中，平均停留时间大于24小时，以确保纯苯酐的质量，

经上述预处理的粗苯酐送入精制工序，7.4T/H粗苯酐送入轻组分塔15，由5.0Mpa蒸汽提供热源，(绝压)7Kpa压力进行分离，塔底温度215℃，塔顶温度180℃，苯甲酸等轻组分由塔顶蒸出，并收集，苯酐及重组分7.3T/H由塔底送入产品塔16，产品塔亦采用负压精馏，绝对压力5Kpa,塔底温度210℃，塔顶温度180℃，产品苯酐由塔顶采出7.2T/H，塔底重组分采出并收集。

苯酐生产工艺中，来自冷凝器的未凝气体进入尾气吸收塔进行水洗喷淋吸收，吸收塔由三级循环喷淋组成，尾气自塔底进入，塔顶排除，经过3级喷淋吸收后，塔底浓度一般在15%，塔中浓度9%，塔顶浓度<1%。尾气塔底酸水采出量3T/H，并根据生产负荷调整采出量，塔顶补充新鲜水，一般6T左右。

根据苯酐生产工艺，反应气（空气）及未补给的物料进入尾气吸收塔，正常工艺条件下空气流量70000立方/小时，空气中含顺丁烯二酸酐3.5%，柠糠酐0.22%，苯甲酸0.3%，苯酐1%（按原料邻二甲苯百分百）由尾气吸收塔底部进入，吸收塔由三级循环喷淋组成，尾气自塔底进入，塔顶排除，经过3级喷淋吸收后，塔底浓度一般在15%，塔中浓度9%，塔顶浓度<1%。尾气塔底酸水采出量3T/H，并根据生产负荷调整采出量，塔顶补充新鲜水，一般6T左右。为增加尾气吸收的的吸收能力，降低气体排放的有机物含量，可通过降低循环喷淋吸收液的各级酸水浓度。通过合理的经济核算，设计了双效蒸发装置，装置设计蒸发能力4吨/小时，消耗蒸汽0.2MPa饱和蒸汽2T。酸水浓度可以提高1-2倍。投用双效蒸发装置，控制水洗塔塔底浓度10%，双效蒸发装置进入酸水量4.5T/H,浓缩后排入后续装置流量为1.5T/H，浓度为30%，3T/H蒸馏液返回水洗塔，作为新鲜水补充。双效蒸发装置投用后吸收塔内酸水浓度下降，尾气中有机酸含量显著降低，提高了尾气吸收塔的回收效果，同时达到减排的目的。双效蒸发装置所产出的蒸馏水返回吸收塔作为新鲜水补充也降低了水的消耗。

双效吸收装置的具体操作过程为：来自尾气吸收塔塔底的酸水浓度控制在10%左右，流量为5立方米/小时，进入一级蒸发器801，由0.2MPa蒸汽进行加热，使酸水沸腾并蒸发，并在第一分离釜802内进行汽液分离，蒸发量由0.2MPa流量进行控制，流量为1.5吨/小时，第一分离釜802分离的蒸汽作为热源为二级蒸发器803提供热源，使在一级蒸发器801进行一次浓缩的酸水进行二次蒸发浓缩，和酸水换热后转为凝液，凝液通过第一螺旋板换热器807冷却后流入积液釜811。一级蒸发器801和二级蒸发器803酸水浓缩管线联通，并通过阀门调节进入二级蒸发器803的酸水流量，二级蒸发器803加热酸水进行蒸发浓缩，在第二分离釜804进行气液分离，蒸汽进入冷凝器805，未凝汽进入第二螺旋板换热器806，冷却介质为循环水,冷凝液流入积液釜811，积液釜811里收集的冷凝水2-3立方/小时由泵打入尾气洗涤塔12顶部，进行循环利用。第二分离釜804为最后浓缩酸水，通过釜底泵送入后续车间808。所述的一级蒸发器801和二级蒸发器803内液体根据蒸发所产生的压力差自然溢流，双效蒸发系统为负压真空操作，控制在积液釜811压力在10KPa,真空由真空泵809提供。

因使用了双效蒸发装置，并由真空泵进行负压操作，蒸汽热能得到了充分利用，装置蒸汽消耗量2吨/小时，循环水量80立方/小时，耗电20KW/小时。

因酸水含有机酸有很强的腐蚀性，装置使用材质酸介质采用316L不锈钢或氟塑料

增加双效蒸发器后，水洗吸收塔采出的酸水进行双效蒸发，浓缩。浓缩后酸水浓度可以提高1-2倍。投用双效蒸发装置，控制水洗塔塔底浓度10%，塔中浓度5%，塔顶浓度小于0.5%。尾气洗涤塔进入双效蒸发装置流量为4.5T/H,浓缩后排入后续装置流量为1.5T/H，浓度为30%，3T/H蒸馏液返回水洗塔，作为新鲜水补充。双效蒸发装置投用后吸收塔内酸水浓度下降，尾气中有机酸含量显著降低，提高了尾气吸收塔的回收效果，同时达到减排的目的。双效蒸发装置所产出的蒸馏水返回吸收塔作为新鲜水补充也降低了水的消耗。

本发明装置名称为酸水双效蒸发装置，由2台换热器组成的二级双效蒸发装置，由蒸汽提供热源加热酸水使其蒸发浓缩，同时蒸发气体的热能进行二次利用作为二级蒸发器的热源再次加热酸水使其蒸发浓缩，为保证二级蒸发器的蒸发浓缩效果和热能能级的合理利用，系统需要在负压条件下运行，真空由一组水力喷射泵产生。来自尾气吸收塔塔底的酸水进行蒸馏浓缩后，馏分主要为水其中有机酸含量很低，经冷凝器冷凝后，进入积液槽，因冷凝液中有机酸含量可以控制在较低浓度，可以返回尾气吸收塔塔顶混合新鲜水作为吸收液。

Claims

1.一种苯酐生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺，其特征在于步骤4）中所述的轻组分塔由5.0Mpa蒸汽提供热源，7Kpa压力进行分离，所述的塔底温度215℃，塔顶温度180℃，所述的产品塔采用负压精馏，绝对压力5Kpa,塔底温度210℃，塔顶温度180℃。

3.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺，其特征在于步骤6）中所述的双效蒸发装置为负压真空操作，积液釜压力为10KPa，所述的真空由真空泵提供。

4.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在包括生产装置及尾气吸收装置，

所述的生产装置包括：鼓风机（1）和与其管路连接的空气预热器（2），空气预热器（2）与邻苯加热器（3）通过管路与反应器（4）顶部连接，所述的反应器（4）底部通过管路依次连接后部冷却器（5）、部分冷却器（6）及切换冷却器组（7），部分冷却器（6）和切换冷却器组（7）通过管路与粗产品储罐（13）连接，所述的粗产品储罐（13）与预处理槽组（14）通过管路连接、预处理槽组（14）与轻组分塔(15)顶部连接，轻组分塔(15)底部与产品塔（16）顶部连接，产品塔（16）顶部与产品储罐（17）连接，产品塔（16）底部通过管路与回收塔（18）连接，所述的切换冷却器组（7）通过管路与尾气吸收装置连接；

所述的尾气吸收装置包括尾气洗涤塔（12），所述的尾气洗涤塔（12）与双效蒸发装置（8）管路连接，所述的尾气洗涤塔（12）上配合循环泵。

5.根据权利要求3所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的切换冷却器组（7）包括四台切换冷却器。

6.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的预处理槽组（14）包括三个平行设置的预处理槽。

7.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的尾气洗涤塔（12）为由下至上分别上低位、中位和高位三级结构，三级结构分别与低位循环泵（11）、中位循环泵（12）、高位循环泵（13）连接，尾气洗涤塔（12）的低位处配合设置与双效蒸发装置（8）连接的管路。

8.根据权利要求1所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的双效蒸发装置（8）包括一级蒸发器（801），与其通过管路连接的第一分离釜（802），所述的第一分离釜（802）顶部与二级蒸发器（803）顶部连接，其底部与二级蒸发器（803）底部连接，二级蒸发器（803）顶部与第二分离釜（802）连接，其底部与第一螺旋板换热器（807）连接，所述的第二分离釜（802）底部通过输送泵与后续车间（8）连接，其顶部与冷凝器（805）连接，所述的二级蒸发器（803）底部通过第一螺旋板换热器（807）、冷凝器（805）底部通过第二螺旋板换热器（806）均与积液釜（810）连接，所述的积液釜（810）一端与用于将双效蒸发装置抽真空的真空泵（809）连接，另一端通过抽液泵与尾气洗涤塔（12）循环连接。

9.根据权利要求8所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的第一螺旋板换热器（807）、第二螺旋板换热器（806）分别配合设置循环冷凝水管路。

10.根据权利要求8所述的一种苯酐生产工艺所涉及的生产装置，其特征在于所述的一级蒸发器（801）上配合设置用于控制酸水流量的调节阀。