羰基合成有机膦催化剂中试工艺的改进

2010-04-10崔占纪

河南化工 2010年10期

关键词：化物所磷化氢深冷

崔占纪

(中国石油抚顺石化公司合洗厂,辽宁,抚顺,113001)

羰基合成有机膦催化剂中试工艺的改进

崔占纪

(中国石油抚顺石化公司合洗厂,辽宁,抚顺,113001)

针对兰州 20吨/年羰基合成有机膦中试装置的工艺不足,提出多项技术改进,包括新增磷化氢尾气燃烧系统、新增 5℃冷水系统等。改进后的工艺满足了工艺、安全和环保的要求,提高了装置操作的可靠性,提高了反应的转化率。

羰基合成有机膦催化剂,工艺改进,国产化

1 问题的提出

羰基合成有机膦催化剂项目属高科技项目,是中科院兰州化物所专家们历经十多年的科研成果,但是由于时间及试验条件所限,该工艺仍有一些不足之处,难以进行工业化生产,不能完全打破英国 SHELL公司对有机膦催化剂的垄断地位。为了尽早实现有机膦催化剂的国产化,结合兰州化物所中试装置的运行经验,必须在工艺、设备、仪表、安装、环保等方面进行技术改进,在满足打通流程的基础上进一步完善工艺过程[1]。

2 原中试装置的工艺流程简述[2]

首先磷化铝 (ALP)固体颗粒与水反应生成磷化氢(PH3)气体,PH3气体再与M(1,5-环辛二烯)在一定条件下反应生成中间产物(MPH),MPH最后与 1-十八烯反应制成粗产品,蒸馏分离后得到成品。整个流程分为三个工段：第一工段是 PH3制备工段;第二工段是产品合成工段;第三工段是N2净化工段。

在第一工段,ALP和水连续加入带搅拌的反应釜中进行反应,生成 PH3气体,PH;气体经过分离净化除去夹带的水汽,进入液氮制冷的深冷捕集器,在 -196℃固化,再汽化进入 PH3贮罐。

在第二工段,首先 PH3在 1,5-环辛二烯和甲苯混合溶液中进行溶解吸收,吸收液再进入管道反应器中进行反应,反应液经过脱气处理,将未反应的 PH3送第一工段回收,液体进入釜式反应器与 1-十八烯搅拌反应。粗产品经常压蒸馏分离出溶剂甲苯,再减压蒸馏分离出中间产品MPH和过量的 1-十八烯,最终得到产品。

在第三工段是辅助用气N2的净化工段。

3 工艺改进措施及达到的效果

3.1 取消ALP制备 PH3的工艺路线,改为购进 PH3[3]兰州化物所提供的工艺中是由粉状磷化铝与水反应制备磷化氢,但在中试中发现有磷化铝固体物料不易计量、反应生成的氢氧化铝不易排放及处理、液氮耗量过大等问题。同时该工艺过程产生含有磷化氢的氢氧化铝废渣、废水及废气,给操作及“三废”处理带来很大难度。在取消 ALP制备 PH3及深冷扑集工艺路线后,改为直接购买磷化氢气体,这不仅解决了上述技术难题,同时也提高了操作的安全性,满足了环保要求。

3.2 新增磷化氢尾气燃烧系统兰州化物所的磷化氢尾气是由深冷捕集系统回收再利用,原深冷捕集系统的关键设备捕集器,设计不合理、设计压力不够,磷化氢液位、流量仪表在深冷条件下均难正常工作,存在较大的安全隐患。

3.3 新增 5℃冷水系统兰州化物所提供的工艺中,饱和吸收磷化氢的吸收器和吸收液贮罐要求温度为 15℃,原中试装置使用自来水冷却,而自来水的温度随气温变化较大,故不能满足磷化氢气体的稳定吸收,使装置操作形成波动。通过新增 5℃冷水系统,使磷化氢吸收达到了工艺要求。

3.4 高真空系统的改进 20吨/年中试装置中的分馏系统减压蒸馏釜操作压力：绝压 100～300Pa,原装置使用的是机械真空泵,由于轻组分会在短时间内污染真空泵油,无法保证长周期正常运转,且真空度达不到要求。现采用新型SPJ0.133-3.5/0.5两级蒸汽喷射泵 +水环真空泵系统可满足压力要求。

3.5 新增反应蒸馏釜兰州化物所原中试装置的反应釜体仅为36L,物料停留时间短、反应转化率低、处理能力小,现新增 200L反应蒸馏釜既提高了处理能力,保证了物料停留时间,同时使反应液中的溶剂充分分离,提高反应的转化率。

3.6 新增单向阀,保证系统操作独立性、安全性有机膦催化剂的合成工艺各独立的操作系统,包括磷化氢气体贮存系统(4.0MPa)、磷化氢气体吸收系统 (1.5MPa)、反应系统 (3. 0MPa)、减压蒸馏系统 (200Pa)、尾气吸收系统 (0.103MPa)、氮气保护系统 (0.4MPa)等压力、物料性质、状态有很大差别,误操作及事故状态下极易形成串料、跑料事故,给操作及检修带来很大困难,形成安全隐患。增加 56台单向阀保证了系统操作的独立性和安全性。