間苯二甲腈間歇精餾工藝研究

李 強

（江蘇新河農用化工有限公司，江蘇徐州 221400）

間苯二甲腈（IPN）是重要的化工中間體，主要用于生產百菌清。百菌清是一種高效、低毒、低殘留、廣譜型的殺菌劑農藥，由于對真菌引起的瓜果類經濟作物病害有特殊的防治效果，且至今無抗藥性報導，因此在世界上得到廣泛的應用。

隨著國際市場的變化，為了提高百菌清的產品競爭力，對產品質量提出更高的要求。具體而言，就是需要進一步提高百菌清產品中六氯苯含量低于10×10-6產品的比例。根據百菌清車間的流化床取樣數據以及產品數據可知，六氯苯含量與間苯二甲腈的純度息息相關，IPN 含量越高，雜質越低，百菌清產品中六氯苯的含量越低。

為了穩定獲得含量達到99.5%以上的精制間苯二甲腈，需對間苯二甲腈生產裝置出來的粗品間苯二甲腈進行精制，主要去除掉粗品中的間腈基苯甲酰胺等高沸點雜質，本文對間歇精餾工藝參數對產品質量和收率的影響進行了研究。

1 試驗工藝流程及操作

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程簡圖

具體實驗流程如下：

將一定量IPN 粗品投入到蒸餾釜中，蓋上蒸餾釜釜蓋。開真空泵，打開蒸餾釜進油閥，隨著蒸餾釜內溫度的升高，間苯二甲腈逐漸熔化；

當蒸餾釜釜頂氣相溫度提高至200℃左右后，嘗試開攪拌。開攪拌后蒸餾釜開始有產品蒸出，簡單蒸餾工藝是蒸出的氣相產品不經過精餾塔直接經過換熱器冷凝成液體進接收釜，接收釜的產品由切片機切片成固體精制間苯二甲腈產品。

間歇精餾工藝是蒸餾釜蒸出的氣相產品經過精餾塔傳質分離后，再進換熱器冷凝成液體進接收釜，接收釜的產品由切片機切片成固體精制間苯二甲腈產品。

通過蒸餾釜視鏡觀察釜內殘留量較低后，關閉蒸餾釜進油閥，蒸餾釜開始降溫。蒸餾釜降至一定溫度后，然后關閉真空，開蒸餾釜釜底閥門，將廢渣排出。

2 結果討論

2.1 精餾塔塔頂回流冷凝器出口油溫和外循環油溫對精餾結果的影響

由于無法直接測量回流量，因此通過控制塔頂回流冷凝器的出口油溫來間接反映回流量。

精餾塔下段進外循環油，上段不進油，塔頂回流冷凝器進內循環油。通過改變塔頂回流冷凝器內循環油油溫來觀察精餾結果變化情況，具體結果見表1。

表1 塔頂回流冷凝器出口不同油溫的精餾結果

表1中最后一批實驗，塔頂塔頂回流冷凝器內循環油出口溫度160～165℃（進口油溫低于160℃），蒸至后期,真空開始逐漸下降，可以明顯觀察到塔內液體回流至釜內。這是因為塔頂回流冷凝器溫度太低，低于間苯二甲腈熔點162℃，前期蒸餾量大時可以保證不堵，后期蒸餾量下降后，IPN 開始凝結在冷凝器內造成堵塞。為了保證精餾塔正常工作，保證系統真空度，塔頂回流冷凝器出口油溫至少保證在165℃以上。

由圖2可以看出,隨著精餾塔塔頂回流冷凝器出口油溫的升高，蒸餾產品中間苯二甲腈的含量逐漸降低，酰胺含量逐漸增加。產品含量與塔頂回流冷凝器出口油溫（即回流比）有關，塔頂回流冷凝器出口油溫最佳控制溫度為165～170℃，低于165℃間苯二甲腈會在塔頂回流冷凝器內析出，造成塔頂回流冷凝器堵塞，系統真空下降，影響精餾效果。

圖2 塔頂回流冷凝器出口不同油溫主含量和酰胺含量的關系

由表1也可以看出，蒸餾時間和排渣量只與外循環油的溫度有關，與塔頂回流冷凝器出口油溫基本無關。外循環油溫度在265℃時，精餾時間為2.5h，排渣量在385～400kg。當外循環油溫度增加至275℃時，精餾時間縮短到1.5h

，排渣量在減少至108～135kg。外循環油溫度越高，蒸餾時間越短，排渣量越少。這是因為外循環油溫度越高，蒸餾溫差越大，提供的熱量越高，所以精餾時間越短。由于間苯二甲腈具有熱敏性質，精餾時間越短，精餾過程中增加的高沸物雜質越少，因此排渣量也越少。

2.2 精餾操作對高沸物增加量的影響

表2為實驗過程中，不同操作條件下高沸物增加數據分析。

表2 高沸物相關數據分析

由表2和圖3可以看出：隨著精餾時間的增加，高沸物的增加量和單位時間高沸物增加量也逐漸增加。而且高沸物增加量隨著精餾時間的增加呈加速生成的趨勢，時間超過8h 后，會迅速增加。

圖3 蒸餾時間與渣增加量的關系

為了減少高沸物增加量，要盡可能減少精餾時間。最后一批數據，沒有精餾塔的2#蒸餾釜加4t 原料，蒸餾時間達到11h，單位蒸餾時間增加高沸物量19.5kg/h，遠大于蒸餾時間小于8h 單位蒸餾時間增加的高沸物量。

2.3 蒸餾釜投料量對精餾塔精餾結果的影響

在蒸餾釜外循環油溫和精餾塔塔頂回流冷凝器出口油溫（165℃）基本相同的前提下，對采用1t 原料和3t 原料進行蒸餾實驗的結果進行了統計分析，具體結果見表3。

表3 蒸餾釜不同投料量對精餾結果的影響

由表3 可知：在外循環油溫均在270℃的情況下，投3 000kg 原料的排渣量雖然大于投1 000kg 原料的排渣量，但低于投料量的3倍差距，前者精餾后產品的含量99.76%高于后者的99.73%。

從表3 還看出，在外循環油溫均在265℃的情況下，投3 000kg 原料的排渣量只比投1 000kg 原料的排渣量高5kg，而前者精餾后產品的含量99.82%也高于后者的99.71%。

單批次投料量多，釜內液位高，接觸的換熱面積大，液體間苯二甲腈蒸發速度快，有利于減少排渣量，單位重量原料所需的精餾時間也較短。

2.4 精餾工藝對產品雜質的影響

粗品二腈中有多種雜質，包括輕組分水分、間二甲苯（MX）、苯甲腈（BN）、間甲基苯甲腈（MTN）、同分異構體對苯二甲腈（TPN）、高沸物間腈基苯甲酰胺（CBA）等，通過精制工藝的設計，基本可以除去水分，以下討論幾種雜質的處理效果。

2.4.1 輕組分處理效果

表4為輕組分含量較高的粗品二腈處理效果。

表4 輕組分處理效果

接收釜設定溫度為等于二腈熔化溫度。根據真空度計算，接收釜可以收集到85%～90%產品，剩余物料會到捕集器中凝華析出。由于接收釜溫度相對高，大部分輕組分會到捕集器內，導致捕集器輕組分含量高。由于沒有針對的輕組分處理工藝和設備，原料中輕組分含量高時，產品中輕組分也會相應增加，影響產品質量。

2.4.2 同分異構體處理效果

由于精餾塔塔板數不夠，TPN 與IPN 分離效果幾乎沒有。從統計數據看，渣內的TPN 含量低于產品內的TPN 含量，說明經過精制后，產品的TPN 含量有可能會稍高于粗品二腈中的TPN 含量。

2.4.3 高沸物CBA處理效果

精餾塔有效降低了粗品中的高沸物含量，表5為經精餾塔處理后CBA 變化量。

表5 CBA處理效果

精餾去除高沸的效果非常明顯，CBA 明顯降低，在提高塔効率或者降低回流冷凝器溫度后，還可以進一步降低。

3 結論

1）精餾塔塔頂回流冷凝器出口油溫控制在165～170℃時，精餾產品的含量最高，IPN 含量在99.7%～99.9%，溫度過低則容易導致精餾塔堵塞，真空下降，精餾效率降低。

2）外循環油溫度高，精餾時間短，排渣量少，高沸物增加量少，單位時間高沸物增加量也少。盡量保證外循環油溫度高于275℃。

3）精餾生產時，保證蒸餾釜較高液位有利于提高設備的生產能力，減少排渣量。

4）精餾去除高沸物的效果非常明顯，輕組分有一定的去除率，TPN 基本不能去除掉。