邻苯二胺除焦塔设计

姚银春　江苏扬农化工集团有限公司　扬州　225009



邻苯二胺除焦塔设计

姚银春江苏扬农化工集团有限公司扬州225009

摘要邻硝基氯苯生产邻苯二胺，大分子杂质和聚合物形成焦油堵塞脱氢塔和精馏塔进料口下部的填料和液相分布器。新增除焦系统，将液相进料改为气相进料，在除焦塔除去焦油后，原料进入精馏系统，消除堵塞现象。

关键词焦油堵塞 除焦 连续生产

*姚银春：1989年毕业于南京工业大学化工机械与设备专业，2012毕业于华东理工大学制药工程专业获硕士学位。主要从设计管理工作。联系电话：(0514)87568995,E-mail:yyc-yngcb@163.com。

以邻硝基氯苯为原料，与浓氨水在170~185℃、4.0~5.0MPa压力下反应8~12h，生成邻硝基苯胺[1]。以RaneyNi为催化剂，甲醇为溶剂，温度70~80℃、氢压1.5MPa，邻硝基苯胺催化加氢生成邻苯二胺。催化加氢是绿色生成工艺，低成本，高收率，三废少[2]。由于反应温度较高，氢压大，反应速度相应快，比较容易引起副反应增多，反应选择性下降。介质的酸碱度不仅影响反应速度和选择性，对产物的构型也有较大的影响。对于气相(氢气)、液相(邻硝基苯胺、甲醇)、且放热的加氢反应，采用高转速的机械搅拌，在搅拌不充分的情况下，存在局部过热，增加了副反应的发生。

由于原料中含有少量对硝基氯苯，在反应中生成副产物对苯二胺。邻苯二胺中的氨基在空气中易被氧化生成氢过氧化物，该反应是自由基链式反应，生成的自由基中间体会进一步反应生成各种更加复杂的大分子杂质。同时，邻苯二胺会被氧化成邻苯二亚胺，再与邻苯二胺进一步反应，生成聚合物。粗胺组分中，邻苯二胺摩尔百分比95%，对苯二胺、大分子杂质、聚合物等5%。

1除焦塔设计必要性

由于原料中含有5%左右的焦油，若不进行处理，焦油会进入精馏系统中，造成填料、内件堵塞，一旦停车处理，非常麻烦；同时物料熔点103℃，常温下，停车处理，管道极易凝结堵塞。所以必须设计除焦塔将焦油除去后再进原精馏系统。

OPDA除焦见图1。

图1　OPDA除焦示意图

除焦系统将液体粗胺通过强制循环泵进再沸器加热汽化，通过闪蒸器原料蒸汽进除焦塔，分离后塔顶冷凝液(97%)进二胺受槽泵入脱轻塔；除焦塔釜重组分(X5=0.75)泵入焦油釜，加热气相入焦油塔，焦油塔顶液相采出进二胺受槽泵入脱轻塔，塔釜液进焦油槽A/B由釜壁半管蒸汽加热浓缩(X6=0.5)后切换排渣。

2核心塔设备工程设计

粗胺含邻苯二胺95%(mol%，以下同)，其余为焦油5%。焦油主要由对苯二胺、大分子杂质和聚合物组成。大分子杂质、聚合物分子量大，沸点高，与邻苯二胺沸点相差大，在高真空除焦塔中最易分离。对苯二胺沸点与邻苯二胺相近，难分离，但不易堵塞塔器。因焦油中大分子杂质、聚合物组成复杂，其含量和物性数据少，工程上，焦油近似认为全部为对苯二胺，用PROII进行计算，稍嫌保守。

再沸器、塔顶冷凝器等设备按常规设计，重点介绍核心设备除焦塔工程设计。

(1)确定塔径。

采用SM350填料，SM350填料的气相F因子为1.3—2.2m/s.(Kg/m3)0.5

气体密度：

对于塔顶：P为压力，1600Pa;u混合气体分子量,108；R为理想气体常数，8.314J/(mol·K)；T为气体温度，129.9℃(403.05K)。

空塔气速：

D=[V/(3600×0.785U)]0.5=1.62 m

根据计算结果取值为1.6m。

(2)SM350填料高度：每米填料板数3块，8/3=2.67，取填料高度2.7m。

(3)物料熔点103℃，极易凝结堵塞管道，塔顶采出管道应尽可能短，外回流增加了回流罐和回流泵，采出管道增加近一倍，所以，采用内回流。塔顶气相物料经冷凝后，通过斜盘收集板收集到环槽内，由采出口b采出塔外。通过观察回流和采出试镜调节采出量，使操作“透明化”。

(4)回流液经管口c流入一级槽经过初步分布，通过下面小孔注入二级槽。一、二级槽液相分布，布点均应，填料利用率高，分离效果好。塔顶回流见图2。

图2　塔顶回流示意图

3实施效果

通过实施除焦塔系统改造后，将液相进料改为塔釜气相进料，除去粗胺原料中高沸点的大分子杂质、聚合物焦油，塔顶采出液经受槽泵入原精馏系统的脱轻塔，消除堵塞现象。

参考文献

1王海陶.邻硝基氯苯连续化氨解制备邻硝基苯胺中试研究[J].广州化工,2013.41(6).

2申凯华,李宗石,宋东明.催化加氢合成邻苯二胺[J].精细化工,1999,(3).

3陈敏恒,丛德滋,方图南.化工原理[M].化学工业出版社，1985.

4化工工艺设计手册(第三版)[M]. 化学工业出版社2009.

5刘乃鸿.工业塔新型规整填料应用手册[M].天津大学出版社，1993.

(收稿日期2015-09-09)