順酐生產工藝路線發展趨勢之我見

楊軍(新疆克拉瑪依金源精細化工有限責任公司,新疆 克拉瑪依 834003)

順酐生產工藝路線發展趨勢之我見

楊軍(新疆克拉瑪依金源精細化工有限責任公司,新疆 克拉瑪依 834003)

苯氧化法、正丁烷氧化法以及苯酐副產法是從原材料角度進行劃分順酐生產方法，近年來順酐后處理工藝最為廣泛使用的是即水吸收技術法與溶劑吸收技術法。本文從順酐生產工藝路線以及現狀進行分析，總結出未來幾年順酐生產工藝發展趨勢，以供參考。

順酐；生產工藝；路線

1. 順酐生產工藝概述

順酐原料生產工藝路線主要由苯氧化法與正丁烷氧化法兩種生產方式組成；按照生產工藝技術和氧化方面主要可以分為固定床反應器、流化床反應器；順酐后處理工藝方面主要可以分為溶劑吸收法和水吸收法。

(1)順酐原料生產工藝路線 順酐原料生產工藝路線主要由苯氧化法與正丁烷氧化法，生產裝置主要是苯法。其中正丁烷氧化法是目前使用方法中最廣泛的，占據著國內外原料生產路線的主導位置。我國作為資源大國，煤炭資源非常豐富，由于煤資源的特殊性使得焦炭產量極大，煤炭化工下游產品焦炭化苯供應量充足，為苯化生產順酐提供了資源優勢。正丁烷氧化法生產順酐環節的資源利用相較于苯法更加科學合理，環保程度高于苯法。

(2)順酐生產氧化工藝 ①正丁烷氧化法流化床反應器。順酐生產所需的正丁烷原材料選擇標準是濃度為4～4.2mol，流化床反應器的頂部要增加催化劑分離設備，流化床反應器外部增設催化劑過濾設備。流化床反應器正式運行操做時溫度要控制在400℃，最高不能超過340℃，將反應生產的氣體進行冷卻后進入回收環節。②正丁烷氧化法固定床反應器。正丁烷原材料與氧氣按照一定比例和溫度混合后放入反應器中，在裝填適量催化劑的催化管中進行反應。大部分情況下正丁烷原材料與氧氣混合的比例為1.5～2mol，固定床反應器溫度最高不得超過480℃，平均控制在450℃。固定床反應器的熱能收集到熔鹽冷卻器后將氣體冷卻器移除，將反應生產的氣體進行冷卻后進入回收環節。

2 順酐生產工藝現狀

正丁烷法和苯法在順酐生產環節上類似，最大的區別就是引起氧化反應的催化劑不同，丁烷法氧化反應器的反應管比苯法氧化器的反應管長出6000mm左右，最長的可以達到6500mm。兩種方法后處理都可以采取水吸收法或溶劑吸收法。

(1)氧化反應環節 氧化反應又可以歸納為固定床反應環節，目前我國運用的正丁烷法順酐生產設備主要是國產技術化固定床反應工藝，固定床反應器結構多為列管式，具有熱能傳遞面積大的特征，為強放熱反應提供熱能條件。固定床反應器載熱體的熔鹽溫度控制能力是反應穩定進行的關鍵因素。近年來順酐生產工藝與技術的進步和氧化反應中固定床反應器大型化、催化性能穩定化的提高，進一步帶動了生產裝備產能和效益的提高，為生產設備大規模發展提供了經濟基礎。順酐生產環節中催化劑空速標準不可超過2600h，原材料總烴濃度標準最大不可超過2mol，使用時間必須大于或等于4年，平均粗酐收率重量標準為0.95～0.98，工藝流程圖為圖1。

圖1 工藝流程圖

如圖1所示，正丁烷材料與空氣充分混合后進入反應器中，反應器通常選擇管型反應器，在反應器中融入熔融性質的硝酸鹽混合劑，采用熔鹽泵循環多次作用進行冷卻介質。反應產生的氣體上出下進，使用一定數量的催化劑進行氧化作用，加入催化劑后反應產生的熱能會通過熔鹽分類出來，進而產生蒸汽，將蒸汽作為支持裝置使用的燃料，同時將反應生產的氣體進行冷卻后進入回收環節。反應化學式：C4H10+7/20，加入催化劑后C4H2O+4H2O。通過化學反應式中各項化學元素變化中我們可以總結出除了一氧化碳、二氧化碳和水之外，在反應器中還產生了少量的CH3COOH、CHCOOH等化學物質，在反應器回收過程中產生，入口操作壓力為0.18MPa，反應器原材料空速為1600～2000h。催化劑加入后固定床床底熱點溫度在450℃，熔鹽溫度為410℃。正丁烷轉化收率在0.83～0.86，同時將反應生產的氣體進行冷卻后進入回收環節。

（2）后處理回收環節 正丁烷法順酐生產工藝中后處理回收環節主要采用水吸收法和溶劑吸收法，具有流程時間短、成本低、操作流程便捷等特征，主要后處理環節包括吸收、脫水分析和脫水三方面。吸收環節是將產生氣體冷卻后進入冷卻器中，氣體中半數的氣態順酐經過冷卻后形成醋酐，未冷凝的氣態順酐則通過水吸收形成酸溶液。在常壓條件下使用二甲苯作為脫水劑，經過加熱至沸騰后加入脫水精制塔，將游離水和化合水分離出來，并使其在脫水精制塔中分為兩層，將較重的水排除冷卻器，將二甲苯再次回流至冷卻器中。

3 順酐生產工藝發展趨勢

從正丁烷原材料的使用上看，正丁烷原料比苯化原料生產順酐更加科學合理，隨著生產工藝和技術不斷發展，順酐生產催化劑的不斷改良，更使得正丁烷原材產出順酐量更高且成本更低。從生產環境保護上看，正丁烷原料生產排毒性較小，對環境的污染更少，使用正丁烷法可以解決環保問題，所以其發展前景更加寬廣。

4 結束語

近年來國際范圍內順酐生產采用正丁烷法約占百分之八十以上，苯法生產占比逐年減少。國內已經投資建設的正丁烷法生產裝置達到十萬噸，裝置生產能力高達二十萬噸，無論從經濟發展的方面還是環境資源保護方面上看，正丁烷法順酐生產工藝都是未來順酐生產工藝發展的趨勢。

[1]郭世民.順酐市場分析與預測[J].順酐通訊，2009,4.

[2]梁鳳凱，舒均杰.有機化工生產技術，北京：化學工藝出版社，2004.

楊軍(1969- )，男，漢，河南人，車間主任，大學，化學工程與工藝。