顺酐溶剂法邻苯二甲酸二丁酯消耗详解

宋钒，陈丹丹

（宁波浙铁江宁化工有限公司，浙江 宁波 315200）

顺酐溶剂法邻苯二甲酸二丁酯消耗详解

宋钒，陈丹丹

（宁波浙铁江宁化工有限公司，浙江 宁波 315200）

本文通过介绍正丁烷氧化法中的有机溶剂吸收法顺酐装置运行情况以及该工艺溶剂系统运行情况，分析出邻苯二甲酸二丁酯在本装置运行各个阶段的消耗情况，其直接影响着顺酐的生产成本。笔者据此提出顺酐溶剂邻苯二甲酸二丁酯的消耗详解希望为同行提供一定的参考。

顺酐；DBP；离心机；解析塔；吸收塔

1 前言

正丁烷氧化法顺酐装置中的顺酐吸收工艺分为水吸收法和有机溶剂吸收法，目前国内外在正丁烷为原料的顺酐生产工艺中，多采用有机溶剂为吸收剂。有机溶剂吸收顺酐后通过汽提工段提纯顺酐，吸收剂经分离机处理之后循环使用。有机溶剂在使用过程中会发生热解、水解，导致吸收剂中含有大量焦油、富马酸以及马来酸等杂质，过多的杂质会导致溶剂处理系统处理效果变差，水中溶剂量增加，处理溶剂中水分增加，既造成了溶剂的损失，又将水分带入系统形成恶性循环，严重影响了装置的长周期稳定运行。某厂溶剂法顺酐装置采用正丁烷氧化、溶剂吸收与解析的工艺路线，其中包括碳四分离、正丁烷氧化、溶剂吸收与解析、产品精制等工序。其中分离出来纯度较高的正丁烷作为顺酐反应的原料，在催化剂的催化作用下生产顺酐富气。富气经过两级冷却至一定温度进入吸收塔，用邻苯二甲酸二丁酯（简称：DBP）作为吸收剂吸收顺酐，吸收顺酐后的富油在真空、升温、汽提的条件下完成解析，解析塔侧线采出粗顺酐，后闪蒸器闪蒸出来的贫油通过卧式离心机进行萃取分离除去杂质，然后通过吸收塔大部分循环使用；精制工序为间歇精馏，将粗顺酐在真空状态下通过一定回流比精馏出精制顺酐，精制顺酐再通过造粒或以液态形式销售到下游客户。装置在生产运行中遇到了不同程度的困难。整个工艺设计符合实际，在开车过程中溶剂作为消耗的重要指标直接影响着顺酐的经济成本。

2 溶剂吸收法的工艺特点

2.1 溶剂吸收法工艺流程为三塔操作，即吸收塔、解吸塔和精馏塔。流程较长，操作较为简单。

2.2 溶剂吸收工艺由于只有精制部分是间歇操作，因此很方便灵活地调整工艺参数，严重控制产品质量，产品纯度较高、质量稳定。

2.3 溶剂吸收法是溶剂吸收，无需脱水操作，蒸汽瞬时耗量会大大减少，而且整个技术只有产品精制部分为间歇操作，其蒸汽耗量很少，因此装置可向界外输出更多的蒸汽，且蒸汽可以平稳、连续地输出，适用于大规模的顺酐生产装置。

2.4 溶剂吸收法由于用溶剂作为吸收剂，因此避免了水吸收法副产物较多的缺点，生成富马酸等游离杂质的几率很小，因此一方面对设备的维护力度降低，减少了操作强度。另一方面由于降低了富马酸等副产物的形成，因而具有较高的收率（收率约为97%左右），产品色度及热稳定性较好。

2.5 由于溶剂有很好的化学稳定性，同时溶剂具有较高的沸点，在吸收温度下的饱和蒸气压较低，因此能够不断再生、循环使用，溶剂损失较少。

2.6 废气进入焚烧炉焚烧处理。

2.7 溶剂再生单元产生的高浓度酸酯为特征的工艺废水送废水生化处理单元，经处理后排放废水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996表4二级标准达标排放。

3 装置试运行情况

装置在开车期间在新催化剂使用过程中且催化剂处于适应期。运行中对DBP的损耗较大，主要原因为催化剂的某些特性对DBP的分解产生了促进作用，致使大量的DBP在运行中分解消耗大大增加，同时也增加了大量的杂质。虽然增加了离心机运行数量，对其消耗有一定程度的缓解，在初期运行期间装置对离心机萃取阶段采用特定的措施来维持装置持续的运行。作为顺酐装置中最重要的溶剂在前期由于催化剂的特性造成其杂质含量较多，所以一般情况下在催化剂适应期渡过后都采用重新更换现有溶剂以保证溶剂的纯净，装置运行过程中不会因溶剂杂质的偏多造成长周期的影响。

4 溶剂系统运行情况

装置运行经过催化剂适应期，产品质量得到明显改观。各项指标有逐步下降的趋势。丁烷消耗，转化率，收率都有明显的好转。唯独DBP的消耗未能按照期望逐步下降。DBP主要消耗为吸收塔、解析塔以及离心机。作为吸收顺酐的溶剂，通过浮阀塔盘吸收顺酐，富油在吸收塔内一是作为循环冷却，另外的作用为吸收产生的顺酐富气，其吸收效率是一个温度函数，因此温度的控制极为重要，吸收塔内除水效果不佳会导致产生马来酸，在酸的影响下会影响DBP消耗。解析塔再沸器通过热虹吸进行汽化，由于溶剂的汽化率较低，溶剂在再沸器内停留时间过长，再沸器溶剂结焦堵塞及后闪蒸汽高温汽化也是增加DBP消耗的关键。解析出来的贫油中顺酐的含量和杂质的含量都会影响到离心机的分离效果，在离心机中由于解析出来的贫油中杂质有其自身的聚合物。当溶剂中的焦油。胶质达到一定程度上，离心机的转鼓会被快速堵塞，造成离心机振动值超高，影响持续运行。溶剂进入预混罐中按一定比例加入脱盐水搅拌，使溶剂中的马来酸、富马酸、邻苯二甲酸酐溶于水，然后通过氮气将混合液压入分离机，根据油水的密度不同，通过高速旋转产生的离心力将油水进行分离，DBP与水的相对密度为1 046 kg/m3，油水密度差一般控制在30～32 kg/m3。溶剂中杂质的分离主要发生在预混罐中，分离机主要将油水两相分离。在这两部分中预混罐中的溶剂酸酐含量、压力、温度、液位、搅拌器转速，离心机的进口压力、出口压力、转速和两相出口流量对处理效果都会产生一定的影响。离心机处理的好坏也直接影响到DBP的消耗，其运行过程中处理后的贫油中组分含量的变化也会导致DBP消耗的增减。

5 溶剂消耗详情

装置运行进入正常生产阶段，对DBP的消耗持久不降影响到顺酐生产的经济成本。通过排除法将解析塔和离心机的DBP消耗为正常值，属于必要消耗无法更改。而吸收塔通过其塔盘上的取样点分析其MBP（2，2′-亚甲基双（4-乙基6-叔丁基苯酸））的消耗居高不下，从而判定吸收塔作为消耗的主要因素。按照溶剂损失理论和生产实践，每小时生产液酐10t消耗DBP80kg/h，即8kgDBP/t产品。其中50% 的DBP因水解而损失。3%的DBP随吸收塔顶部尾气进入焚烧炉。7%的DBP因热分解而损失。12.5% 的DBP随离心机出口废水进入废水处理系统，理论与实践较为吻合。处理后的DBP含水一部分是允许的。万吨级别的顺酐装置，处理后的贫油为一定量，含当量水，约进吸收塔液体水位少量。其中1t%的水与部分DBP反应而损失。34%的水至富油进入下一个系统。由此计算得出约380kg/h。通过这些数据的对比分析与实践基本吻合。处理后的DBP，虽然含有部分的水。但仅很少部分去参加DBP水解反应。实践生产发现吸收塔顶部温度一定的前提下，吸收塔富气进料温度减少一定温度下，吸收塔循环量下调部分循环冷却量，每吨产品DBP消耗将由10～12kg/t降至7kg/t。吸收塔循环量减少，相当于搅拌转速降低，导致水解速率降低，最终将体现在吨产品消耗DBP减少。故要降低DBP损失的主要因素为热分解和水解，其中水解占据着主要作用。而作为DBP水解的主要设备吸收塔其他DBP水解的最大位置应该是在吸收塔的中部塔盘。因此DBP水解部分需要几个条件且同时成立、缺一不可才能加速DBP的分解。而要减少DBP的损失就是尽可能的将这些条件减少甚至是去除。

6 结束语

溶剂吸收法是国外顺酐行业采用的普遍的方法，它在顺酐生产企业扩大规模、连续化生产和节能环保方面有着明显的优势，现已成为我国顺酐生产工艺发展的方向。溶剂的价格是影响生产的重要成本，同时溶剂的化学稳定性有待提高。溶剂吸收工艺的关键点在于保障系统内溶剂的品质，稳定的操作，严格的各项指标控制。一些溶剂法装置运行不良存在着塔类设计的不合理，工艺参数设置的偏离实际、没有高效的仪控设备导致装置运行不稳定、消耗偏高等现象。现阶段，对于新装置、新工艺，国内顺酐行业在生产管理过程中往往缺乏实践经验，笔者希望通过本文对顺酐生产的工艺设计，装置改造以及生产管理控制成本等方面提供参考。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.011

TQ225.23

B

1008-1267（2016）05-0030-02

2016-04-08