苯酐生产工艺流程研究

闫 双，时浩哲

（中机工程（西安)启源咨询设计有限公司，陕西西安 710018)

苯酐是重要的基础有机化工原料之一[1]，广泛应用于增塑剂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、染料、医药等行业。苯酐生产由苯酐粗制、苯酐精制、锅炉给水、尾气处理等组成，本文主要对苯酐的粗制和苯酐精制单元进行叙述。

1 苯酐粗制

1.1 氧化单元

工业萘自萘罐区用萘输送泵送至萘蒸发器，经过萘过热器过热后，在汽化器中与空气进行均匀混合。

来自风机房的空气先经过一个空气预热器，预热到180℃。 经预热后，空气和工业萘在汽化器中混合，以气态160℃左右进入反应器。

反应在固定床管式反应器中进行。反应器安装有反应管，管子中装有工业萘氧化反应催化剂，它是一种惰性环状载体，表面附有薄薄一层活性物质。在有催化剂存在下，主要反应是生成苯酐和水，同时一定程度上有些二氧化碳、一氧化碳。

反应方程式有：

（1）萘氧化生成萘醌：

（2）萘氧化生成顺酐：

（3）萘深度氧化生成二氧化碳、一氧化碳和水：

萘与空气按下列反应式大部分氧化生成苯酐：

反应的热量由循环的熔盐带走，熔盐走壳程从底到顶通过反应器。反应器外有两台轴流泵，用来在反应器和熔盐冷却器中循环熔盐。一个在开车时用于加热反应器和停车时使反应器保温的电加热器装在反应器上。

熔盐通过反应器底部的环形通道，完全充满整个反应器，然后在反应器顶部的环形通道中收集并经熔盐循环泵后送入熔盐冷却器，在这里产生7.0MPa（G）蒸汽。

反应后的气体以370～410℃的温度离开反应器，在气体冷却器中被冷到170℃左右，在第一段中产生7.0MPa（G）蒸汽，在第二段中预热产生7.0MPa蒸汽的锅炉给水。

1.2 冷凝单元

冷凝单元分预冷凝部分和切换冷凝部分。

在冷凝单元，粗苯酐从反应器中分离出来，这是在预冷凝器和特殊结构的切换冷凝器中完成的。预冷凝器是连续操作的，而切换冷凝器是按照循环程序事先确定的顺序周期进行负载和卸载。

1.2.1 预冷凝部分

反应产物气160～170℃离开气体冷却器，在预冷凝器中进一步冷却至134～136℃。一定量的粗苯酐被冷凝下来，并不断从预冷凝器的底部排到粗苯酐中间罐中。

在预冷凝器的气体出口上装有除雾器，分离夹在气体中的苯酐雾滴，然后气体再进入通往切换冷凝器的主管。预冷凝器的管程和位于同一高度的预冷凝器蒸汽包连，它提供锅炉给水和进行汽水分离，由预冷凝器蒸汽包产生的蒸汽大约为0.18MPa，通到锅炉给水罐，用以加热新脱盐水。

1.2.2 切换冷凝部分

反应产物气中的粗苯酐通过U型翅片管式切换冷凝器。

切换冷凝器由水平的翅片管束组成，气体围绕它自上而下流动。负载时，53～57℃的导热油通过管程，当苯酐气体通过时，苯酐被分离出，并以晶体形式沉淀于翅片管上，卸载时，苯酐被切换的180℃左右的热油融化。

经过冷凝后含有少量苯酐和大部分副产物的尾气被送到至焚烧单元中的苯酐尾气焚烧部分。

粗苯酐从切换冷凝器送至粗苯酐中间罐。

粗苯酐泵将粗苯酐中间罐中的粗苯酐送至第一苯酐处理罐。

1.2.3 导热油系统

导热油用于切换冷凝器的加热和冷却，以及管子的伴热。

这个系统包括一个由冷油泵和油冷却器组成的冷油循环系统、由热油泵和油加热器组成的热油循环系统和一个有氮封的容器热油罐。如图1所示。

图1 苯酐装置工艺流程图（苯酐粗制）

2 苯酐精制

连续操作的精馏由预处理、轻组分分离、纯苯酐蒸馏、残留物浓缩、真空系统组成。如图2所示。

2.1 预处理

从预冷器出来的粗苯酐由粗苯酐泵经粗苯酐加热器送到第一苯酐处理罐，自第一苯酐处理罐依次溢流到第二苯酐处理罐和第三苯酐处理罐。在粗苯酐加热器处，粗苯酐被加热到大约260℃。

图2 苯酐装置工艺流程图（苯酐精制）

形成的气体（如水蒸气、低沸点物质、苯酐）都通过氮气带到切换冷凝器入口回收其中的苯酐。

2.2 轻组分分离

第三苯酐处理罐底部出来的液体进入轻组分塔中，塔顶气体由轻组分塔冷凝器冷凝，液体流入轻组分塔中，塔底液体进入纯苯酐塔中，动力来自两塔的高度和压力的轻微不同。

2.3 纯苯酐精馏

纯苯酐塔塔顶气体由纯苯酐塔冷凝器冷凝，纯苯酐收集在纯苯酐中间罐中，从这再经纯苯酐泵送至结片单元。塔底的高沸点物质浓缩物在蒸发器液位控制下自流到蒸发器中。

2.4 残留物浓缩

在蒸发器中，轻组分蒸发到残液洗涤塔中，冷凝液大部分经残液洗涤塔回到蒸发器中，一小部分的蒸馏物回到粗苯酐中间罐中重新进行预处理。

浓缩后的残馏物在新的处理周期前排到废料收集罐中。

2.5 真空系统

轻组分塔冷凝器位于轻组分塔顶部，并和轻组分塔空气喷射器相连，喷射器排气去切换冷凝器入口。

纯苯酐塔冷凝器位于纯苯酐塔顶部，并和纯苯酐塔空气喷射器相连，喷射器排气去切换冷凝器入口。

蒸发冷凝器和残液洗涤塔相连，由空气喷射器产生真空，喷射器排气去切换冷凝器入口。

3 结束语

苯酐生产以工业萘为原料，固定床反应器，“80克工艺”催化剂气相催化氧化法生产苯酐。采用热熔箱组回收粗苯酐。采用真空连续精馏，再沸器加热介质采用反应热副产的高压蒸汽。苯酐精馏系统真空度通过空气喷射器实现，技术先进，操作方便，排除的气体去焚烧处理，达标排放。