順酐溶劑法鄰苯二甲酸二丁酯消耗詳解

宋釩，陳丹丹

（寧波浙鐵江寧化工有限公司，浙江 寧波 315200）

順酐溶劑法鄰苯二甲酸二丁酯消耗詳解

宋釩，陳丹丹

（寧波浙鐵江寧化工有限公司，浙江 寧波 315200）

本文通過介紹正丁烷氧化法中的有機(jī)溶劑吸收法順酐裝置運(yùn)行情況以及該工藝溶劑系統(tǒng)運(yùn)行情況，分析出鄰苯二甲酸二丁酯在本裝置運(yùn)行各個(gè)階段的消耗情況，其直接影響著順酐的生產(chǎn)成本。筆者據(jù)此提出順酐溶劑鄰苯二甲酸二丁酯的消耗詳解希望為同行提供一定的參考。

順酐；DBP；離心機(jī)；解析塔；吸收塔

1 前言

正丁烷氧化法順酐裝置中的順酐吸收工藝分為水吸收法和有機(jī)溶劑吸收法，目前國(guó)內(nèi)外在正丁烷為原料的順酐生產(chǎn)工藝中，多采用有機(jī)溶劑為吸收劑。有機(jī)溶劑吸收順酐后通過汽提工段提純順酐，吸收劑經(jīng)分離機(jī)處理之后循環(huán)使用。有機(jī)溶劑在使用過程中會(huì)發(fā)生熱解、水解，導(dǎo)致吸收劑中含有大量焦油、富馬酸以及馬來酸等雜質(zhì)，過多的雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致溶劑處理系統(tǒng)處理效果變差，水中溶劑量增加，處理溶劑中水分增加，既造成了溶劑的損失，又將水分帶入系統(tǒng)形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響了裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。某廠溶劑法順酐裝置采用正丁烷氧化、溶劑吸收與解析的工藝路線，其中包括碳四分離、正丁烷氧化、溶劑吸收與解析、產(chǎn)品精制等工序。其中分離出來純度較高的正丁烷作為順酐反應(yīng)的原料，在催化劑的催化作用下生產(chǎn)順酐富氣。富氣經(jīng)過兩級(jí)冷卻至一定溫度進(jìn)入吸收塔，用鄰苯二甲酸二丁酯（簡(jiǎn)稱：DBP）作為吸收劑吸收順酐，吸收順酐后的富油在真空、升溫、汽提的條件下完成解析，解析塔側(cè)線采出粗順酐，后閃蒸器閃蒸出來的貧油通過臥式離心機(jī)進(jìn)行萃取分離除去雜質(zhì)，然后通過吸收塔大部分循環(huán)使用；精制工序?yàn)殚g歇精餾，將粗順酐在真空狀態(tài)下通過一定回流比精餾出精制順酐，精制順酐再通過造?；蛞砸簯B(tài)形式銷售到下游客戶。裝置在生產(chǎn)運(yùn)行中遇到了不同程度的困難。整個(gè)工藝設(shè)計(jì)符合實(shí)際，在開車過程中溶劑作為消耗的重要指標(biāo)直接影響著順酐的經(jīng)濟(jì)成本。

2 溶劑吸收法的工藝特點(diǎn)

2.1 溶劑吸收法工藝流程為三塔操作，即吸收塔、解吸塔和精餾塔。流程較長(zhǎng)，操作較為簡(jiǎn)單。

2.2 溶劑吸收工藝由于只有精制部分是間歇操作，因此很方便靈活地調(diào)整工藝參數(shù)，嚴(yán)重控制產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品純度較高、質(zhì)量穩(wěn)定。

2.3 溶劑吸收法是溶劑吸收，無需脫水操作，蒸汽瞬時(shí)耗量會(huì)大大減少，而且整個(gè)技術(shù)只有產(chǎn)品精制部分為間歇操作，其蒸汽耗量很少，因此裝置可向界外輸出更多的蒸汽，且蒸汽可以平穩(wěn)、連續(xù)地輸出，適用于大規(guī)模的順酐生產(chǎn)裝置。

2.4 溶劑吸收法由于用溶劑作為吸收劑，因此避免了水吸收法副產(chǎn)物較多的缺點(diǎn)，生成富馬酸等游離雜質(zhì)的幾率很小，因此一方面對(duì)設(shè)備的維護(hù)力度降低，減少了操作強(qiáng)度。另一方面由于降低了富馬酸等副產(chǎn)物的形成，因而具有較高的收率（收率約為97%左右），產(chǎn)品色度及熱穩(wěn)定性較好。

2.5 由于溶劑有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)溶劑具有較高的沸點(diǎn)，在吸收溫度下的飽和蒸氣壓較低，因此能夠不斷再生、循環(huán)使用，溶劑損失較少。

2.6 廢氣進(jìn)入焚燒爐焚燒處理。

2.7 溶劑再生單元產(chǎn)生的高濃度酸酯為特征的工藝廢水送廢水生化處理單元，經(jīng)處理后排放廢水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996表4二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放。

3 裝置試運(yùn)行情況

裝置在開車期間在新催化劑使用過程中且催化劑處于適應(yīng)期。運(yùn)行中對(duì)DBP的損耗較大，主要原因?yàn)榇呋瘎┑哪承┨匦詫?duì)DBP的分解產(chǎn)生了促進(jìn)作用，致使大量的DBP在運(yùn)行中分解消耗大大增加，同時(shí)也增加了大量的雜質(zhì)。雖然增加了離心機(jī)運(yùn)行數(shù)量，對(duì)其消耗有一定程度的緩解，在初期運(yùn)行期間裝置對(duì)離心機(jī)萃取階段采用特定的措施來維持裝置持續(xù)的運(yùn)行。作為順酐裝置中最重要的溶劑在前期由于催化劑的特性造成其雜質(zhì)含量較多，所以一般情況下在催化劑適應(yīng)期渡過后都采用重新更換現(xiàn)有溶劑以保證溶劑的純凈，裝置運(yùn)行過程中不會(huì)因溶劑雜質(zhì)的偏多造成長(zhǎng)周期的影響。

4 溶劑系統(tǒng)運(yùn)行情況

裝置運(yùn)行經(jīng)過催化劑適應(yīng)期，產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯改觀。各項(xiàng)指標(biāo)有逐步下降的趨勢(shì)。丁烷消耗，轉(zhuǎn)化率，收率都有明顯的好轉(zhuǎn)。唯獨(dú)DBP的消耗未能按照期望逐步下降。DBP主要消耗為吸收塔、解析塔以及離心機(jī)。作為吸收順酐的溶劑，通過浮閥塔盤吸收順酐，富油在吸收塔內(nèi)一是作為循環(huán)冷卻，另外的作用為吸收產(chǎn)生的順酐富氣，其吸收效率是一個(gè)溫度函數(shù)，因此溫度的控制極為重要，吸收塔內(nèi)除水效果不佳會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生馬來酸，在酸的影響下會(huì)影響DBP消耗。解析塔再沸器通過熱虹吸進(jìn)行汽化，由于溶劑的汽化率較低，溶劑在再沸器內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，再沸器溶劑結(jié)焦堵塞及后閃蒸汽高溫汽化也是增加DBP消耗的關(guān)鍵。解析出來的貧油中順酐的含量和雜質(zhì)的含量都會(huì)影響到離心機(jī)的分離效果，在離心機(jī)中由于解析出來的貧油中雜質(zhì)有其自身的聚合物。當(dāng)溶劑中的焦油。膠質(zhì)達(dá)到一定程度上，離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓會(huì)被快速堵塞，造成離心機(jī)振動(dòng)值超高，影響持續(xù)運(yùn)行。溶劑進(jìn)入預(yù)混罐中按一定比例加入脫鹽水?dāng)嚢?，使溶劑中的馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸酐溶于水，然后通過氮?dú)鈱⒒旌弦簤喝敕蛛x機(jī)，根據(jù)油水的密度不同，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將油水進(jìn)行分離，DBP與水的相對(duì)密度為1 046 kg/m3，油水密度差一般控制在30～32 kg/m3。溶劑中雜質(zhì)的分離主要發(fā)生在預(yù)混罐中，分離機(jī)主要將油水兩相分離。在這兩部分中預(yù)混罐中的溶劑酸酐含量、壓力、溫度、液位、攪拌器轉(zhuǎn)速，離心機(jī)的進(jìn)口壓力、出口壓力、轉(zhuǎn)速和兩相出口流量對(duì)處理效果都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。離心機(jī)處理的好壞也直接影響到DBP的消耗，其運(yùn)行過程中處理后的貧油中組分含量的變化也會(huì)導(dǎo)致DBP消耗的增減。

5 溶劑消耗詳情

裝置運(yùn)行進(jìn)入正常生產(chǎn)階段，對(duì)DBP的消耗持久不降影響到順酐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本。通過排除法將解析塔和離心機(jī)的DBP消耗為正常值，屬于必要消耗無法更改。而吸收塔通過其塔盤上的取樣點(diǎn)分析其MBP（2，2′-亞甲基雙（4-乙基6-叔丁基苯酸））的消耗居高不下，從而判定吸收塔作為消耗的主要因素。按照溶劑損失理論和生產(chǎn)實(shí)踐，每小時(shí)生產(chǎn)液酐10t消耗DBP80kg/h，即8kgDBP/t產(chǎn)品。其中50% 的DBP因水解而損失。3%的DBP隨吸收塔頂部尾氣進(jìn)入焚燒爐。7%的DBP因熱分解而損失。12.5% 的DBP隨離心機(jī)出口廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，理論與實(shí)踐較為吻合。處理后的DBP含水一部分是允許的。萬(wàn)噸級(jí)別的順酐裝置，處理后的貧油為一定量，含當(dāng)量水，約進(jìn)吸收塔液體水位少量。其中1t%的水與部分DBP反應(yīng)而損失。34%的水至富油進(jìn)入下一個(gè)系統(tǒng)。由此計(jì)算得出約380kg/h。通過這些數(shù)據(jù)的對(duì)比分析與實(shí)踐基本吻合。處理后的DBP，雖然含有部分的水。但僅很少部分去參加DBP水解反應(yīng)。實(shí)踐生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)吸收塔頂部溫度一定的前提下，吸收塔富氣進(jìn)料溫度減少一定溫度下，吸收塔循環(huán)量下調(diào)部分循環(huán)冷卻量，每噸產(chǎn)品DBP消耗將由10～12kg/t降至7kg/t。吸收塔循環(huán)量減少，相當(dāng)于攪拌轉(zhuǎn)速降低，導(dǎo)致水解速率降低，最終將體現(xiàn)在噸產(chǎn)品消耗DBP減少。故要降低DBP損失的主要因素為熱分解和水解，其中水解占據(jù)著主要作用。而作為DBP水解的主要設(shè)備吸收塔其他DBP水解的最大位置應(yīng)該是在吸收塔的中部塔盤。因此DBP水解部分需要幾個(gè)條件且同時(shí)成立、缺一不可才能加速DBP的分解。而要減少DBP的損失就是盡可能的將這些條件減少甚至是去除。

6 結(jié)束語(yǔ)

溶劑吸收法是國(guó)外順酐行業(yè)采用的普遍的方法，它在順酐生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)保方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為我國(guó)順酐生產(chǎn)工藝發(fā)展的方向。溶劑的價(jià)格是影響生產(chǎn)的重要成本，同時(shí)溶劑的化學(xué)穩(wěn)定性有待提高。溶劑吸收工藝的關(guān)鍵點(diǎn)在于保障系統(tǒng)內(nèi)溶劑的品質(zhì)，穩(wěn)定的操作，嚴(yán)格的各項(xiàng)指標(biāo)控制。一些溶劑法裝置運(yùn)行不良存在著塔類設(shè)計(jì)的不合理，工藝參數(shù)設(shè)置的偏離實(shí)際、沒有高效的儀控設(shè)備導(dǎo)致裝置運(yùn)行不穩(wěn)定、消耗偏高等現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，對(duì)于新裝置、新工藝，國(guó)內(nèi)順酐行業(yè)在生產(chǎn)管理過程中往往缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者希望通過本文對(duì)順酐生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)，裝置改造以及生產(chǎn)管理控制成本等方面提供參考。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.011

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1008-1267（2016）05-0030-02

2016-04-08