閆 雙，時浩哲

（中機工程（西安)啟源咨詢設(shè)計有限公司，陜西西安 710018)

苯酐是重要的基礎(chǔ)有機化工原料之一[1]，廣泛應(yīng)用于增塑劑、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、染料、醫(yī)藥等行業(yè)。苯酐生產(chǎn)由苯酐粗制、苯酐精制、鍋爐給水、尾氣處理等組成，本文主要對苯酐的粗制和苯酐精制單元進行敘述。

1 苯酐粗制

1.1 氧化單元

工業(yè)萘自萘罐區(qū)用萘輸送泵送至萘蒸發(fā)器，經(jīng)過萘過熱器過熱后，在汽化器中與空氣進行均勻混合。

來自風(fēng)機房的空氣先經(jīng)過一個空氣預(yù)熱器，預(yù)熱到180℃。 經(jīng)預(yù)熱后，空氣和工業(yè)萘在汽化器中混合，以氣態(tài)160℃左右進入反應(yīng)器。

反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。反應(yīng)器安裝有反應(yīng)管，管子中裝有工業(yè)萘氧化反應(yīng)催化劑，它是一種惰性環(huán)狀載體，表面附有薄薄一層活性物質(zhì)。在有催化劑存在下，主要反應(yīng)是生成苯酐和水，同時一定程度上有些二氧化碳、一氧化碳。

反應(yīng)方程式有：

（1）萘氧化生成萘醌：

（2）萘氧化生成順酐：

（3）萘深度氧化生成二氧化碳、一氧化碳和水：

萘與空氣按下列反應(yīng)式大部分氧化生成苯酐：

反應(yīng)的熱量由循環(huán)的熔鹽帶走，熔鹽走殼程從底到頂通過反應(yīng)器。反應(yīng)器外有兩臺軸流泵，用來在反應(yīng)器和熔鹽冷卻器中循環(huán)熔鹽。一個在開車時用于加熱反應(yīng)器和停車時使反應(yīng)器保溫的電加熱器裝在反應(yīng)器上。

熔鹽通過反應(yīng)器底部的環(huán)形通道，完全充滿整個反應(yīng)器，然后在反應(yīng)器頂部的環(huán)形通道中收集并經(jīng)熔鹽循環(huán)泵后送入熔鹽冷卻器，在這里產(chǎn)生7.0MPa（G）蒸汽。

反應(yīng)后的氣體以370～410℃的溫度離開反應(yīng)器，在氣體冷卻器中被冷到170℃左右，在第一段中產(chǎn)生7.0MPa（G）蒸汽，在第二段中預(yù)熱產(chǎn)生7.0MPa蒸汽的鍋爐給水。

1.2 冷凝單元

冷凝單元分預(yù)冷凝部分和切換冷凝部分。

在冷凝單元，粗苯酐從反應(yīng)器中分離出來，這是在預(yù)冷凝器和特殊結(jié)構(gòu)的切換冷凝器中完成的。預(yù)冷凝器是連續(xù)操作的，而切換冷凝器是按照循環(huán)程序事先確定的順序周期進行負(fù)載和卸載。

1.2.1 預(yù)冷凝部分

反應(yīng)產(chǎn)物氣160～170℃離開氣體冷卻器，在預(yù)冷凝器中進一步冷卻至134～136℃。一定量的粗苯酐被冷凝下來，并不斷從預(yù)冷凝器的底部排到粗苯酐中間罐中。

在預(yù)冷凝器的氣體出口上裝有除霧器，分離夾在氣體中的苯酐霧滴，然后氣體再進入通往切換冷凝器的主管。預(yù)冷凝器的管程和位于同一高度的預(yù)冷凝器蒸汽包連，它提供鍋爐給水和進行汽水分離，由預(yù)冷凝器蒸汽包產(chǎn)生的蒸汽大約為0.18MPa，通到鍋爐給水罐，用以加熱新脫鹽水。

1.2.2 切換冷凝部分

反應(yīng)產(chǎn)物氣中的粗苯酐通過U型翅片管式切換冷凝器。

切換冷凝器由水平的翅片管束組成，氣體圍繞它自上而下流動。負(fù)載時，53～57℃的導(dǎo)熱油通過管程，當(dāng)苯酐氣體通過時，苯酐被分離出，并以晶體形式沉淀于翅片管上，卸載時，苯酐被切換的180℃左右的熱油融化。

經(jīng)過冷凝后含有少量苯酐和大部分副產(chǎn)物的尾氣被送到至焚燒單元中的苯酐尾氣焚燒部分。

粗苯酐從切換冷凝器送至粗苯酐中間罐。

粗苯酐泵將粗苯酐中間罐中的粗苯酐送至第一苯酐處理罐。

1.2.3 導(dǎo)熱油系統(tǒng)

導(dǎo)熱油用于切換冷凝器的加熱和冷卻，以及管子的伴熱。

這個系統(tǒng)包括一個由冷油泵和油冷卻器組成的冷油循環(huán)系統(tǒng)、由熱油泵和油加熱器組成的熱油循環(huán)系統(tǒng)和一個有氮封的容器熱油罐。如圖1所示。

圖1 苯酐裝置工藝流程圖（苯酐粗制）

2 苯酐精制

連續(xù)操作的精餾由預(yù)處理、輕組分分離、純苯酐蒸餾、殘留物濃縮、真空系統(tǒng)組成。如圖2所示。

2.1 預(yù)處理

從預(yù)冷器出來的粗苯酐由粗苯酐泵經(jīng)粗苯酐加熱器送到第一苯酐處理罐，自第一苯酐處理罐依次溢流到第二苯酐處理罐和第三苯酐處理罐。在粗苯酐加熱器處，粗苯酐被加熱到大約260℃。

圖2 苯酐裝置工藝流程圖（苯酐精制）

形成的氣體（如水蒸氣、低沸點物質(zhì)、苯酐）都通過氮氣帶到切換冷凝器入口回收其中的苯酐。

2.2 輕組分分離

第三苯酐處理罐底部出來的液體進入輕組分塔中，塔頂氣體由輕組分塔冷凝器冷凝，液體流入輕組分塔中，塔底液體進入純苯酐塔中，動力來自兩塔的高度和壓力的輕微不同。

2.3 純苯酐精餾

純苯酐塔塔頂氣體由純苯酐塔冷凝器冷凝，純苯酐收集在純苯酐中間罐中，從這再經(jīng)純苯酐泵送至結(jié)片單元。塔底的高沸點物質(zhì)濃縮物在蒸發(fā)器液位控制下自流到蒸發(fā)器中。

2.4 殘留物濃縮

在蒸發(fā)器中，輕組分蒸發(fā)到殘液洗滌塔中，冷凝液大部分經(jīng)殘液洗滌塔回到蒸發(fā)器中，一小部分的蒸餾物回到粗苯酐中間罐中重新進行預(yù)處理。

濃縮后的殘餾物在新的處理周期前排到廢料收集罐中。

2.5 真空系統(tǒng)

輕組分塔冷凝器位于輕組分塔頂部，并和輕組分塔空氣噴射器相連，噴射器排氣去切換冷凝器入口。

純苯酐塔冷凝器位于純苯酐塔頂部，并和純苯酐塔空氣噴射器相連，噴射器排氣去切換冷凝器入口。

蒸發(fā)冷凝器和殘液洗滌塔相連，由空氣噴射器產(chǎn)生真空，噴射器排氣去切換冷凝器入口。

3 結(jié)束語

苯酐生產(chǎn)以工業(yè)萘為原料，固定床反應(yīng)器，“80克工藝”催化劑氣相催化氧化法生產(chǎn)苯酐。采用熱熔箱組回收粗苯酐。采用真空連續(xù)精餾，再沸器加熱介質(zhì)采用反應(yīng)熱副產(chǎn)的高壓蒸汽。苯酐精餾系統(tǒng)真空度通過空氣噴射器實現(xiàn)，技術(shù)先進，操作方便，排除的氣體去焚燒處理，達標(biāo)排放。