CN105906512A - 一种苯二胺同分异构体的单塔分离工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苯二胺同分异构体的单塔分离工艺及装置，包括主精馏塔、冷凝器、再沸器、结晶器和母液缓冲罐，主精馏塔的中部设有混二胺进料管，主精馏塔的塔底通过循环泵连接间苯二胺出料管，间苯二胺出料管上设有循环管，循环管通过再沸器连接在主精馏塔的塔底上，主精馏塔的塔顶设有塔顶气相管，塔顶气相管通过冷凝器连接邻苯二胺出料管，主精馏塔的上部设有中间采出管，中间采出管连接在结晶器上，结晶器的底部设有对苯二胺出料管和母液循环管，母液循环管经母液缓冲罐和母液输送泵连接在主精馏塔上；本发明工艺操作简单，能耗低，通过一台负压操作的带侧线采出、进料的主精馏塔、一套结晶器，实现三种苯二胺同分异构体的在单一主精馏塔内的连续分离工艺。

Description

一种苯二胺同分异构体的单塔分离工艺及装置

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，尤其涉及一种通过精馏和结晶耦合工艺分离苯二胺三种同分异构体的单塔分离装置及其分离工艺。

背景技术

目前主流的苯二胺生产技术均为混二硝基苯加氢精馏工艺，即把含间二硝基苯、邻二硝基苯、对二硝基苯的混二硝基苯经催化加氢还原成混苯二胺，脱除溶剂和生成的水后得到含间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺的混合物，苯二胺混合物首先经过第一精馏塔从塔底得到间苯二胺产品，塔顶邻、对苯二胺混合物再经过第二精馏塔从塔顶得到邻苯二胺产品，第二精馏塔底得到的对苯二胺粗品经第三精馏塔分离重组分后得到对苯二胺产品，对苯二胺产品含量较低，约为98%左右。

苯二胺是一种重要的化工中间体，又名二氨基苯，由一个苯环和两个氨基组成，根据氨基的位置不同，分为间苯二胺、邻苯二胺和对苯二胺三种同分异构体。

由于苯二胺同分异构体之间的沸点差很小，高温热敏性，分离难度大，导致现有工艺出现以下问题：

1）至少需要三座高塔，一座分离间苯二胺和邻、对苯二胺，一座分离邻苯二胺和对苯二胺，一座分离对苯二胺及重组分，设备投资高；

2）对苯二胺的质量不稳定，颜色发黑，含量较低（≤98%），无法满足下游芳纶1414生产的需要；

3）由于苯二胺分离难度大，分离过程中需要多步加热；能源消耗非常高。

4）由于苯二胺为热敏性物质，在高温下易结焦变黑，所以传统工艺因多次加热导致产生大量焦油，产品收率低。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种结构简单，方便节能，分离效率高，方便多步分离的苯二胺同分异构体的单塔分离装置及其分离工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种苯二胺同分异构体的单塔分离装置，所述的分离装置包括主精馏塔、冷凝器、再沸器、结晶器和母液缓冲罐，主精馏塔内设有多块塔板，主精馏塔的中部设有混二胺进料管，主精馏塔的塔底通过循环泵连接间苯二胺出料管，所述的间苯二胺出料管上设有循环管，所述的循环管通过再沸器连接在主精馏塔的塔底上，主精馏塔的塔顶设有塔顶气相管，所述的塔顶气相管通过冷凝器连接邻苯二胺出料管，主精馏塔的上部设有中间采出管，所述的中间采出管连接在结晶器上，所述的结晶器的底部设有对苯二胺出料管和母液循环管，所述的母液循环管经母液缓冲罐和母液输送泵连接在主精馏塔上。

本发明所述的邻苯二胺出料管和塔顶气相管均连接在冷凝器的壳程上，所述冷凝器的壳程的上部连接有抽真空管，本发明的抽真空管连接在高真空机组上。

本发明所述的邻苯二胺出料管的下方设有回流管，所述的回流管连接在主精馏塔内顶端塔板的上侧。

本发明所述的中间采出管安装在主精馏塔的塔高的60%～80%处。

本发明所述的母液缓冲罐经循环泵和母液返回管连接在主精馏塔上，所述母液返回管的安装高度高于中间采出管，母液返回管与中间采出管之间的安装高度在主精馏塔内相差2～10块塔板的安装间距。

本发明所述的混二胺进料管安装在主精馏塔的塔高的35%～60%处。

本发明提供的单塔分离装置用于苯二胺同分异构体的分离工艺，所述分离工艺的详细操作步骤如下：

1）通过抽真空管对主精馏塔内部进行抽真空，保持主精馏塔内的操作压力为1～10Kpa，将混合苯二胺原料持续通入主精馏塔中部。

2）在负压下连续精馏，精馏塔顶温度为120～200℃，邻苯二胺经塔顶冷凝器冷凝后50～95%的液体作为回流液经回流管返回塔顶，5～50%的液体经邻苯二胺采出管作为产品采出，液体中邻苯二胺的含量可达到99.9%以上。

3）塔底60～80%的液体经循环泵和再沸器加热后进入塔内，精馏塔底温度为150～230℃，20～40%的液体经间苯二胺出料管作为产品采出；液体中间苯二胺的含量可达到99.9%以上。

4）精馏塔上部中间采出管采出的对苯二胺液体通入结晶器进行结晶操作，结晶器结晶温度为50～110℃，结晶器结晶降温速度为1～10℃/小时，其中主要含邻苯二胺和少量间苯二胺、对苯二胺的结晶母液进入母液缓冲罐缓冲后，经母液输送泵返回主精馏塔内，然后对结晶器进行升温发汗操作，结晶器发汗升温速度为1～10℃/小时，升温化料后作为产品对二苯胺采出；精馏塔上部抽出富含对苯二胺的液体，利用结晶工艺分离出高质量的对苯二胺产品，结晶母液返回主精馏塔。

本发明所述的混合苯二胺原料中间苯二胺质量浓度为50～95%，优选60～90%。

本发明所述的精馏塔底温度优选160～220℃；精馏塔顶温度优选130～190℃；结晶器结晶温度优选70～100℃；结晶器结晶降温速度优选2～9℃/小时；结晶器发汗升温速度优选2～9℃/小时。

本发明的优点在于：本发明工艺操作简单，其主要通过一台负压操作的带侧线采出、进料的主精馏塔、一套结晶器，实现三种苯二胺同分异构体的在单一主精馏塔内的连续分离工艺。

1）本发明用一座主精馏塔和一台结晶器即实现苯二胺三种产品的分离，设备投资大幅度降低，约为现工艺的70%；

2）本发明避免了现有工艺中对苯二胺和邻苯二胺需要两次加热的问题，减少了苯二胺高温聚合的次数和时间，苯二胺产品的收率比现有工艺增加4%～5%，生产成本大幅度降低。

3）本发明从侧线分离出对苯二胺，分离后的母液返回塔体，导致主精馏塔塔顶回流比大幅度降低，同时，由于减少了第二、第三精馏塔，导致能耗大幅度降低，能耗比现有工艺减少40%～50%。

4）本发明避免了现有工艺因间苯二胺的富集而导致对苯二胺产品纯度低的问题，直接获得颜色好，纯度高的对苯二胺产品，产品纯度可超过99.9%，可以满足下游芳纶1414生产的需要。

附图说明

图1为本发明装置的结构简图。

其中，1 主精馏塔，2冷凝器，3再沸器，4 循环泵，5 结晶器，6 母液缓冲罐，7 母液输送泵，8 混二胺进料管，9 塔顶气相管，10 抽真空管，11 回流管，12 邻苯二胺出料管，13 塔底循环罐，14 间苯二胺出料管，15 循环泵出口管，16 再沸器出料管，17 中间采出管，18 母液出料管，19 对苯二胺出料管，20 母液泵进口管，21 母液返回管。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例 1 ：如图1所示的一种苯二胺同分异构体的单塔分离装置，所述的分离装置包括主精馏塔1、冷凝器2、再沸器3、结晶器5和母液缓冲罐6，主精馏塔1内设有多块塔板，主精馏塔1的中部设有混二胺进料管8。

主精馏塔1的塔底通过循环泵4连接间苯二胺出料管14，所述的间苯二胺出料管14上设有循环管，此处的循环管包括循环泵出口管15和再沸器出料管16，循环管通过再沸器3连接在主精馏塔1的塔底上。

主精馏塔1的塔顶设有塔顶气相管9，所述的塔顶气相管9通过冷凝器2连接邻苯二胺出料管12.

主精馏塔1的上部设有中间采出管17，所述的中间采出管17连接在结晶器5上，所述的结晶器5的底部设有对苯二胺出料管19和母液循环管，此处的母液循环管包括母液出料管18、母液泵进口管20和母液返回管21，所述的母液循环管经母液缓冲罐6和母液输送泵7连接在主精馏塔1上。

实施例 2 ：如图1所示，本发明所述的邻苯二胺出料管12和塔顶气相管9均连接在冷凝器2的壳程上，所述冷凝器2的壳程的上部连接有抽真空管10，本发明的抽真空管10连接在高真空机组上。

实施例 3 ：如图1所示，本发明所述的邻苯二胺出料管12的下方设有回流管11，所述的回流管11连接在主精馏塔1内顶端塔板的上侧。

实施例 4 ：如图1所示，本发明所述的中间采出管17安装在主精馏塔1的塔高的60%～80%处。

实施例 5 ：如图1所示，本发明所述的母液缓冲罐6经循环泵7和母液返回管21连接在主精馏塔1上，所述母液返回管21的安装高度高于中间采出管17，母液返回管21与中间采出管17之间的安装高度在主精馏塔1内相差2～10块塔板的安装间距。

实施例 6 ：如图1所示，本发明所述的混二胺进料管8安装在主精馏塔1的塔高的35%～50%处。

实施例 7 ：如图1所示，本发明提供的单塔分离装置用于苯二胺同分异构体的分离工艺，包括如下操作步骤如下：

1）通过抽真空管10对主精馏塔1内部进行抽真空，保持主精馏塔1内的操作压力为1～10Kpa，将混合苯二胺原料通过混二胺进料管8持续通入主精馏塔1中部；混合苯二胺原料中间苯二胺质量浓度为50～95%。

2）在负压下连续精馏，主精馏塔1塔顶温度为120～200℃，邻苯二胺经塔顶冷凝器2冷凝后50～95%的液体作为回流液经回流管11返回塔顶1，5～50%的液体经邻苯二胺采出管12作为产品采出。

3）塔底60～80%的液体经循环泵4和再沸器3加热后进入塔内1，精馏塔底1的温度为150～230℃，20～40%的液体经间苯二胺出料管14作为间苯二胺产品采出。

4）精馏塔1上部中间采出管17采出的对苯二胺液体通入结晶器5进行结晶操作，结晶器5结晶温度为50～110℃，结晶器5的结晶降温速度为1～10℃/小时，其中主要含邻苯二胺和少量间苯二胺、对苯二胺的结晶母液进入母液缓冲罐6缓冲后，经母液输送泵7返回主精馏塔1内，然后对结晶器5进行升温发汗操作，结晶器5的发汗升温速度为1～10℃/小时，升温化料后得到产品对二苯胺，从对二苯胺出料管19采出。精馏塔1上部抽出富含对苯二胺的液体，利用结晶工艺分离出高质量的对苯二胺产品，结晶母液返回主精馏塔1。

实施例 8 ：安装高度对比试验；在其他条件不变的情况下，对主精馏塔上各个管路的安装高度进行调整，并进行生产，生产的结果如下表所示：

由上表可知：本发明的主精馏塔上，中间采出管、混二胺进料管的安装高度对最终产品间苯二胺、对苯二胺的收率会产生一定的影响，当混二胺进料管的安装高度过低时，间苯二胺的纯度下降，当混二胺进料管安装高度越高，间苯二胺纯度越高，但会导致对苯二胺纯度下降；而中间采出管的高度过高或过低时，对苯二胺的纯度均会下降。

实施例 9 ：反应条件对比试验；在其他条件不变的情况下，对本发明的生产工艺中各步骤的生产条件进行对比试验，进行生产后最终得到的结果如下表所示：

由上表可知：当系统真空控制在0.5～8kpa之间，间苯二胺纯度均可达互要求；混二胺中间苯二胺含量在50～95%之间，均可得到99.9%以上的间苯二胺，但是当混二胺中间苯二胺含量低于50%，间苯二胺产品纯度开始下降；混二胺中间苯二胺含量在70～95%之间，结晶器降温速度在0.5～2℃/小时，均可得到99.9%以上的对苯二胺产品，但是发汗和降温的速度过慢时，虽然产品的纯度大大提高，但是生产时间过长，造成能耗和生产成本大大增加。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的分离装置包括主精馏塔、冷凝器、再沸器、结晶器和母液缓冲罐，主精馏塔内设有多块塔板，主精馏塔的中部设有混二胺进料管；

主精馏塔的塔底通过循环泵连接间苯二胺出料管，所述的间苯二胺出料管上设有循环管，所述的循环管通过再沸器连接在主精馏塔的塔底上；

主精馏塔的塔顶设有塔顶气相管，所述的塔顶气相管通过冷凝器连接邻苯二胺出料管；

主精馏塔的上部设有中间采出管，所述的中间采出管连接在结晶器上，所述的结晶器的底部设有对苯二胺出料管和母液循环管，所述的母液循环管经母液缓冲罐和母液输送泵连接在主精馏塔上。

2.根据权利要求1所述的苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的邻苯二胺出料管和塔顶气相管均连接在冷凝器的壳程上，所述冷凝器的壳程的上部连接有抽真空管。

3.根据权利要求1所述的苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的邻苯二胺出料管的下方设有回流管，所述的回流管连接在主精馏塔内顶端塔板的上侧。

4.根据权利要求1所述的苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的中间采出管安装在主精馏塔的塔高的60%～80%处。

5.根据权利要求1或4所述的苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的母液缓冲罐经循环泵和母液返回管连接在主精馏塔上，所述母液返回管的安装高度高于中间采出管，母液返回管与中间采出管之间的安装高度在主精馏塔内相差2～10块塔板的安装间距。

6.根据权利要求1所述的苯二胺同分异构体的单塔分离装置，其特征在于，所述的混二胺进料管安装在主精馏塔的塔高的35%～60%处。

7.一种如权利要求1所述的单塔分离装置用于苯二胺同分异构体的分离工艺，其特征在于，所述分离工艺的详细操作步骤如下：

1）通过抽真空管对主精馏塔内部进行抽真空，保持主精馏塔内的操作压力为1～10Kpa，将混合苯二胺原料持续通入主精馏塔中部；

2）在负压下连续精馏，主精馏塔顶温度为120～200℃，邻苯二胺经塔顶冷凝器冷凝后部分作为回流液经回流管返回塔顶，5～50%的液体经邻苯二胺采出管作为产品采出；

3）塔底部分间苯二胺经循环泵和再沸器加热后进入塔内，精馏塔底温度为150～230℃，20～40%的液体经间苯二胺出料管作为产品采出；

4）精馏塔上部中间采出管采出的对苯二胺液体通入结晶器进行连续结晶操作，结晶器结晶温度为50～110℃，结晶器结晶降温速度为1～10℃/小时，其中含邻苯二胺、对苯二胺及少量间苯二胺的结晶母液进入母液缓冲罐缓冲后，经母液输送泵返回主精馏塔内，然后对结晶器进行升温发汗操作，结晶器发汗升温速度为1～10℃/小时，升温化料后得到的液体作为产品对苯二胺采出。

8.根据权利要求7所述的苯二胺同分异构体的分离工艺，其特征在于，所述的混合苯二胺原料中间苯二胺质量浓度为50～95%，优选60～90%。

9.根据权利要求7所述的苯二胺同分异构体的分离工艺，其特征在于，所述的精馏塔底温度优选160～220℃；精馏塔顶温度优选130～190℃；结晶器结晶温度优选70～100℃；结晶器结晶降温速度优选2～9℃/小时；结晶器发汗升温速度优选2～9℃/小时。