分散藍(lán)56溴化反應(yīng)合格率改善研究

夏清合，王永康，王炳強(qiáng)，李新波，吳丹丹

（青島海灣精細(xì)化工有限公司，山東 青島 266717）

分散藍(lán)56是分散染料的一種，是用于絳綸染色的主色染料，具有高日曬牢度、色光艷等優(yōu)點(diǎn)[1]，國內(nèi)市場年銷售量約為5000t。分散藍(lán)56以蒽醌為原料，經(jīng)過一硝化、精制、苯氧基化、二硝化、水解、還原、溴化等步化學(xué)反應(yīng)制成。通過統(tǒng)計(jì)A企業(yè)車間試車期間28個(gè)批次的生產(chǎn)情況，溴化反應(yīng)的一次合格率僅為70.4%。一次合格率偏低需要對物料二次處理，造成重復(fù)生產(chǎn)勞動，影響生產(chǎn)線的效率。因此，研究如何提高分散藍(lán)56的一次合格率具有重要意義。

1 反應(yīng)機(jī)理分析

分散藍(lán)的溴化反應(yīng)是還原物與溴素在濃硫酸的環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)。還原物與溴素的化學(xué)反應(yīng)方程式，如圖1所示。還原物與溴素反應(yīng)的物質(zhì)的量比為1∶1，1 mol溴素與1 mol還原物進(jìn)行取代反應(yīng)，生成1 mol HBr。濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，HBr可以被濃硫酸重新氧化為溴素繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)[2-3]。

對反應(yīng)分析表明，第一、該反應(yīng)在65℃常壓進(jìn)行，而溴素的沸點(diǎn)為58℃，溴素在反應(yīng)過程中始終處于沸騰狀態(tài)，需要通反應(yīng)釜上的冷凝器冷凝回流。第二，在此溫度下溴化氫也極易揮發(fā)。第三、溴素投料量少，投料物質(zhì)的量比為1∶0.7。第四，當(dāng)物料不合格時(shí)，補(bǔ)加溴素可以使溴含量提高，而單純延長反應(yīng)時(shí)間并不能提高溴含量。因此推斷溴素量不足，是影響溴化合格率的主要原因。

圖1 還原物與溴素反應(yīng)方程式

2 確定溴含量不足的影響因素

溴素量不足可能由多項(xiàng)原因引起，通過對職工操作、設(shè)備、冷凝系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)進(jìn)行了逐一的檢查與分析，確定影響因素。

2.1 崗位操作人員操作

車間采用四班兩運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)，通過對比各個(gè)班次的溴化合格率，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯差異。崗位主操均在崗位上工作多年，具有豐富的化工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對崗位操作人員進(jìn)行了提問，對溴化生產(chǎn)工藝也能熟記。崗位職工操作不是影響合格率的主要原因。

2.2 檢查設(shè)備工況

反應(yīng)介質(zhì)為硫酸和溴素均具有強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng)是在搪瓷釜內(nèi)進(jìn)行。首先檢查了各設(shè)備管口的墊片，確認(rèn)墊片均為四氟墊片。其次對設(shè)備進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)。將設(shè)備管口密封，向釜內(nèi)通入壓縮空氣至0.1 MPa，3h后釜內(nèi)壓力僅略微下降，排除因反應(yīng)釜?dú)饷苄圆钤斐射逅赝庖莸目赡堋?/p>

溴素由高位槽儲存，經(jīng)稱重模塊計(jì)量加料。溴素計(jì)量槽管道安裝均為軟連接，符合稱重模塊的安裝要求，對稱重模塊重新校正計(jì)量準(zhǔn)確。加入溴素少不是造成溴素不足的原因。

2.3 冷凝系統(tǒng)檢查

反應(yīng)釜上設(shè)置了冷凝器，采用乙二醇冷凍水降溫。為了檢查冷凝效果，在冷凝器后段管道增加了視鏡。通過視鏡發(fā)現(xiàn)冷凝器后段管道尾氣為紅棕色，表明有溴素逸出。溴素未完全冷凝是溴素不足的影響因素。

2.4 尾氣系統(tǒng)檢查

反應(yīng)釜的尾氣管道連接兩臺尾氣吸收塔，并與尾氣引風(fēng)機(jī)連接。按照正常操作風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率為70%，通過檢查發(fā)現(xiàn)釜內(nèi)負(fù)壓達(dá)到-10 kPa，當(dāng)溴素加料時(shí)，尾氣視鏡中紅棕色煙霧非常濃。判斷為當(dāng)溴素加料時(shí)，大量溴素處于釜的上部空間，被尾氣收走。尾氣系統(tǒng)負(fù)壓過大，造成溴素不足。

3 制定整改對策

針對冷凝系統(tǒng)效果差，加料時(shí)溴素被尾氣抽走，分別制定了整改措施。

3.1 冷凝系統(tǒng)維護(hù)

冷凝器冷凝效果差，多是由冷凍水流動不暢，夾套結(jié)垢、冷凍水流量不足等因素引起。為了提高冷凝器的冷凝效果，首先在冷凝器出水管道增設(shè)遠(yuǎn)傳溫度，對冷凝器出口溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。第二，對冷凝器的夾套進(jìn)行稀酸清洗，洗掉其中的鐵銹及污垢。第三，在出口管道增設(shè)排空閥，排出夾套內(nèi)的空氣。第四，檢查冷凍水的壓力，確保冷凍壓力保持穩(wěn)定。

3.2 降低釜內(nèi)負(fù)壓

通過調(diào)低尾氣風(fēng)機(jī)頻率的方法降低釜內(nèi)壓力，減少釜內(nèi)溴素被抽走。統(tǒng)計(jì)不同風(fēng)機(jī)頻率下，釜內(nèi)壓力的變化數(shù)值，繪制釜內(nèi)壓力與風(fēng)機(jī)頻率變化曲線。當(dāng)溴素加料和初始反應(yīng)階段時(shí)，降低風(fēng)機(jī)頻率至20%，維持釜內(nèi)壓力在-2 kPa左右。

3.3 變更溴素加料方式

為避免溴素加料時(shí)被抽走，將溴素加料改為液下加料。將反應(yīng)釜內(nèi)加料管延長，伸入液面以下。溴素加料時(shí)直接加到液面以下，與溶劑混合，減少溴素?fù)]發(fā)。

4 改善效果檢查

整改對策實(shí)施后，最直接效果是冷凝器尾氣管道視鏡中紅棕色溴素的消失，不再有明顯的紅棕色煙霧。其次，尾氣吸收塔更換吸收液的頻率由2天一次，延長至5天一次，證明溴素逸出量減少。證明在防止溴素外逸方面，改善措施取得了較好的效果。為了進(jìn)一步驗(yàn)證生產(chǎn)的結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了對策實(shí)施后30個(gè)批次的溴化結(jié)果，溴化合格率明顯提升，僅有2個(gè)批次不合格。溴化的合格率提升至93.3%，取得了較好的改善效果。

5 結(jié)論

分散藍(lán)56溴化反應(yīng)中還原物與溴素的摩爾比為1∶0.7。由于溴素極易揮發(fā)，因此溴素外逸是影響產(chǎn)品合格率的重要因素，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)予以關(guān)注。本文針對A企業(yè)車間的實(shí)際情況，通過提高冷凝效果、適當(dāng)調(diào)整釜內(nèi)壓力、調(diào)整溴素加料方式的方法，改善了溴素外逸情況。通過對策的實(shí)施不僅減少了物料處理的溴素消耗、節(jié)約了操作工時(shí)，同時(shí)也減少了尾氣吸收廢水的排放。，取得了較好的效果。