CN102701994A

CN102701994A - 一种粗苯胺分离精制工艺方法

Info

Publication number: CN102701994A
Application number: CN2012101778139A
Authority: CN
Inventors: 王二强; 黄金成; 李增喜; 何裕建
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及一种粗苯胺分离精制工艺方法，具体涉及硝基苯气相催化加氢制苯胺工艺中粗苯胺分离精制的工艺方法。本发明主要特征在于以隔板塔取代传统粗苯胺精馏工艺中的脱水塔和精馏塔。分层后的粗苯胺原料，进入隔板塔进行精馏，隔板塔内隔板与塔顶相连接，在隔板塔塔顶从隔板两侧分别引出轻组分物流和精苯胺，引出轻组分一侧塔顶没有回流，引出精苯胺一侧塔顶有回流，重组分物流从隔板塔塔釜引出。粗苯胺进料位置在隔板塔引出轻组分一侧塔顶。通过本发明方法，粗苯胺精制流程简单，设备成本降低，热负荷低于传统双塔流程，而精苯胺纯度高于传统双塔流程；在再沸器中被加热一次，缩短其在设备内部和高温下的停留时间，可以缓解苯胺的热分解和氧化。

Description

一种粗苯胺分离精制工艺方法

技术领域

本发明涉及一种粗苯胺的分离精制工艺方法，具体是指硝基苯气相催化加氢生产苯胺过程中的粗苯胺分离精制工艺方法。

背景技术

苯胺俗称阿尼林油，为无色或浅黄色透明油状液体，具有强烈的刺激性气味，常压沸点184.4℃，熔点-6.2℃，密度1.0217g/cm³，折光率1.5863，闪点70℃，暴露在空气中或日光下易变成棕色。苯胺微溶于水，能与乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳以及苯混溶，也可溶于溶剂汽油；有碱性，能与盐酸(或硫酸)反应生成盐酸(或硫酸)盐；可发生卤化、重氮化等反应。苯胺是一种用途十分广泛的有机化工中间体，广泛应用于燃料、医药、橡胶助剂、农药及精细化工中间体的生产，尤其是近年来聚氨酯原料二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的快速发展导致对原料苯胺的需求量大增，并要求达到MDI级别精苯胺，所以对粗苯胺精馏工段及塔设备提出了更高要求。

目前苯胺制备主要有硝基苯铁粉还原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氢法，其中硝基苯催化加氢法是目前工业上生产苯胺的主要方法，又可以分为气相加氢和液相加氢法。气相加氢法按反应器形式不同分为固定床气相催化加氢和流化床气相加氢二种工艺。目前我国除山东烟台万华是从日本引进的固定床气相加氢工艺、天脊集团方元化工发展有限公司引进KBB公司的液相加氢工艺外，其余全部为我国自行开发的流化床气相催化加氢工艺；而国外大多采用液相加氢。

目前硝基苯气相加氢，粗苯胺精制采用双塔精馏流程，并且由于苯胺对热不稳定，一般在减压条件下精馏。具体流程是：硝基苯加氢反应产物分层后得到的粗苯胺用泵以一定流量输送到脱水塔塔顶，控制脱水塔顶温、釜温和塔顶压力，进行精馏，脱水塔塔顶没有回流，水和部分苯胺形成共沸物从塔顶蒸出，经冷凝后流入苯胺水分层器内进行分层，分层之后的富水相去苯胺回收塔回收苯胺，富苯胺相则返回脱水塔，脱水塔塔釜液相进入精馏塔内，在一定的顶温、釜温及真空下进行精馏，塔顶蒸出物(精苯胺)经塔顶冷凝器冷凝后，一部分送入精馏塔内作为回流，其余再经成品冷凝器进一步冷凝后进入苯胺成品罐，精馏塔釜液则排入苯胺残液罐。上述双塔流程存在能耗过大、设备投资大等问题，而且粗苯胺经过两个塔及再沸器，在高温区停留时间长，容易导致苯胺热分解、氧化等问题。专利CN201110261345.9中提出一种连续侧线出料塔与精馏及回收塔热集成分离氢-水-苯胺-焦油的方法，其中采用侧线出料精馏塔代替初馏塔(脱水塔)，一次实现脱水和脱焦油，并得到99％以上的粗苯胺侧线，然后再去精馏塔经精馏去除少量水分后，就可以得到99.9％以上苯胺；但仍然需要侧线塔和精馏塔两个塔。而液相催化加氢流程中，在脱水塔和精馏塔之间需要增加一个席夫碱反应器，来除去低沸物(王明永，谷峰.苯胺制造技术概况[J]，硅谷，2008，17：7)，所以隔板塔应用于液相催化加氢流程的粗苯胺精制难度较大。

近年来根据完全热耦合蒸馏原理开发的隔板塔DWC(Dividing Wall Column)已经获得成功应用。隔板塔作为一种新型的热耦精馏塔，也称之为隔壁塔、分壁式精馏塔、分隔壁精馏塔，具有节能、投资低等优点。此外，结构紧凑还带来占地面积小、管线短等相关的优势。Eric W.Luster于1933年因裂解气分离提出DWC的概念(美国专利US1915681)。目前已有100多座DWC塔在全世界工业运行。但目前尚未见到隔板塔DWC用于粗苯胺精制分离过程的专利和文献报道。

DWC利用隔板把塔的中部分成两部分，进料侧相当于预分馏塔，另一侧以及塔未分隔的上下部合起来相当于主塔。进料在预分馏塔中进行初步分离，轻、重组分得到彻底分离，中间组分分布于整个预分馏塔中，无重组分的塔顶气相与无轻组分的塔底液相分别进入主塔进一步蒸馏，中间组分在主塔中间富集提纯，轻、重组分分别在塔顶、塔底得到分离，从而实现三个产品的完全分离。隔板塔利用隔板巧妙地使单塔实现了多塔功能。根据具体体系和要求，隔板位置可以在塔中上下移动或延伸，可以与塔顶或塔底直接连接。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种粗苯胺分离精制的工艺方法，利用这种工艺方法可以缩短粗苯胺在塔内高温区停留时间，而且可以简化工艺，降低能耗，减少设备投资，节约占地面积。

为实现上述目的，本发明所提出粗苯胺分离精制的工艺方法，来自硝基苯气相催化加氢制苯胺工艺流程的粗苯胺，进入精馏装置进行分离，分离为轻组分、精苯胺、重组分三股物流，这三股物流再分别进行后续处理，其特征在于：所述精馏装置是一个隔板塔，并且隔板与塔顶相连接；在隔板塔塔顶从隔板两侧分别引出轻组分物流和精苯胺，重组分物流从隔板塔塔釜引出，粗苯胺在引出轻组分物流的隔板一侧的塔顶进料；隔板塔内隔板两侧的塔顶压力为0.006MPa～0.04MPa(绝压)，塔顶温度为45℃～110℃，隔板塔塔釜压力为0.012MPa～0.05MPa(绝压)，塔釜温度为95℃～160℃。

粗苯胺进料位置在隔板塔引出轻组分物流的隔板一侧塔顶。

在隔板塔引出轻组分物流的隔板一侧的塔顶没有回流。从隔板塔取出精苯胺的隔板一侧的塔顶有冷凝回流装置。

所述粗苯胺中苯胺的质量百分比浓度为90％～99％。

所述隔板塔中隔板高度为塔高的1/5到4/5。

本发明所提供的粗苯胺精馏精制工艺方法，采用一个隔板塔代替传统粗苯胺精馏工艺中的脱水塔和精馏塔，设备和流程简单，设备成本可以降低，所需热负荷低于传统双塔工艺。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是采用隔板塔的粗苯胺精馏分离工艺流程。

图2是传统粗苯胺精馏双塔流程。

具体实施方式

实施例1：

如附图1采用隔板塔的粗苯胺精馏分离工艺流程所示，反应产物分层之后的粗苯胺S1，其中苯胺的质量百分比浓度为94％，水分为5％，其余为焦油等重组分。隔板塔内的隔板AB连接塔顶，隔板AB将隔板塔1上部隔开为两部分，粗苯胺S1进入的隔板一侧为预分馏塔且粗苯胺S1从预分馏塔塔顶进入，隔板另一侧以及下部公共区域为主塔。预分馏塔塔板数为25，塔顶没有回流，轻组分物流气相出料S3经过冷凝器E-1冷却后液相排出S4，塔顶压力15kPa(绝压)，塔顶温度在55℃左右；主塔塔板数为35，精苯胺从隔板塔的主塔塔顶气相出料，进入冷凝器E-3冷却后部分回流，其余部分作为产品取出S5，主塔塔顶压力15kPa(绝压)，塔顶温度在110℃左右。重组分物流S6从隔板塔塔釜排出，E-4为精馏塔塔釜再沸器。

实施例2：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：隔板塔内预分馏塔和主塔的塔顶压力均为10kPa。

实施例3：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：隔板塔内预分馏塔和主塔的塔顶压力均为20kPa。

实施例4：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：隔板塔内预分馏塔和主塔的塔顶压力均为30kPa。

对比例：

如附图2传统粗苯胺精馏双塔流程所示，反应产物分层之后的粗苯胺S1，其中苯胺的质量百分比浓度为94％，水分为5％，其余为焦油等重组分。粗苯胺S1从脱水塔1塔顶进入，脱水塔1塔顶压力30KPa(绝压)。轻组分物流S3由塔顶排出，经冷凝器E-1冷却后液相排出S4。脱水塔1塔釜液体S2则进入精馏塔2，精馏塔2塔顶压力8KPa(绝压)，精馏塔2塔釜将苯胺由塔顶蒸出，经冷凝器E-3冷却后，大部分精苯胺作为产品取出S5，小部分返回精馏塔作为回流。重组分物流S6从精馏塔塔釜排出，E-4为精馏塔塔釜再沸器。

表1列出了实施例1和对比例的两种流程的能耗的模拟计算结果。对于脱水塔、精馏塔与隔板塔的比较，三者塔顶可以采用同一种冷却介质，而塔釜采用水蒸汽加热均可，所以将脱水塔、精馏塔的塔顶、塔底能耗分别加和后，再与隔板塔比较。结果显示，隔板塔能耗要比双塔小得多，分别为塔顶减少10％和塔底减少18％；隔板塔流程所得精苯胺浓度99.991％要高于传统双塔流程所得浓度99.64％。故采用基于隔板塔的新流程，在保证精馏效果的前提下，可以很大程度上降低精馏过程的能耗，而且可以提高产品质量。

表1两种流程的模拟计算能耗数据比较

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种粗苯胺分离精制的工艺方法，硝基苯气相催化加氢反应产物冷却分层之后得到的粗苯胺，进入精馏装置进行分离，分离为轻组分、精苯胺、重组分三股物流，这三股物流再分别进行后续处理，其特征在于：所述精馏装置是一个隔板塔，并且隔板塔内隔板一直延伸到塔顶；在隔板塔塔顶从隔板两侧分别引出轻组分物流和精苯胺，重组分物流从隔板塔塔釜引出，粗苯胺在引出轻组分物流的隔板一侧的塔顶进料；隔板塔内隔板两侧的塔顶压力为0.006MPa～0.04MPa(绝压)，塔顶温度为45℃～110℃，隔板塔塔釜压力为0.012MPa～0.05MPa(绝压)，塔釜温度为95℃～160℃。

2.如权利要求1所述的一种粗苯胺分离精制的工艺方法，其特征在于：粗苯胺进料位置在隔板塔引出轻组分物流的隔板一侧塔顶。

3.如权利要求1所述的一种粗苯胺分离精制的工艺方法，其特征在于：在隔板塔取出轻组分物流的隔板一侧的塔顶没有回流。

4.如权利要求1所述的一种粗苯胺分离精制的工艺方法，其特征在于：在隔板塔取出精苯胺的隔板一侧的塔顶有冷凝回流装置。

5.如权利要求1所述的一种粗苯胺分离精制的工艺方法，其特征在于：所述粗苯胺中苯胺的质量百分比浓度为90％～99％。

6.如权利要求1所述的一种粗苯胺分离精制的工艺方法，其特征在于：所述隔板塔中隔板高度为塔高的1/5到4/5。