赵德虺，等：影响苯酐产品质量的因素及对策分析101影响苯酐产品质量的因素及对策分析(1．邢台旭阳化工有限公司，河北邢台054001；2．河北中煤旭阳焦化有限公司，河北邢台054001)摘要：对萘法苯酐的背景和反应原理进行了基本介绍。从反应系统流程方面探讨了影响苯酐产品质量的几种因素。并提出了相应的改进措施。关键词：萘法苯酐；产品质量；对策中图分类号：TQ245．2+3文献标识码：A文章编号：1008-021X(2015)02-0101-02萘法苯酐简介及相关背景苯酐全名为邻苯二甲酸酐，英文缩写PA(Phthalicrn+3／202—啼+2蝎。十506kJ／molhydride)，是重要的基础有机化工原料，也是四大酸酐中生产与消费量最大的品种，约60％以上用于制造聚氯乙烯增塑剂，30％用于聚酯树脂和醇酸树脂，其余10％则用于油漆、业萘价格大幅下跌，而生产苯酐的主要原料邻二甲苯价格因与石油价格关联而相对坚挺，因此苯酐价格一直居高不下，即十一0C。zmd这使得萘法固定床苯酐生产工艺有了较大的优势。在此背景下，继石家庄白龙化工有限公司和山西宏特化图1苯酐生产中的主反应及主要副反应方程苯酐质量要求苯酐厂家纷纷新建或改造装置，不论是新建还是改建的装置苯酐质量标准：大都能够适应混合进料(萘100％一35％、邻二甲苯0～表1苯酐产品规格(GB／T15336—2006)65％)。萘法苯酐基本生产流程苯酐生产有工业萘气相氧化法(固定床)和邻二甲苯气相氧化法(简称邻法)两种主要的工艺路线。萘法苯酐生产的基本流程如下：空气经过滤器由鼓风机送入空气预热器，工业萘在蒸发器中加热汽化，汽化的萘进入萘一空气混合器，与预热后的空气充分混合(1Nm3空气对应709气体工业萘)；萘与空的混合气体，进入固定床反应器后，在催化剂的作用下反应生成气体苯酐。气体苯酐再经冷凝和热熔后得到粗制液体苯酐品质的影响因素较多，邻二甲苯与空气在催化剂作苯酐，精馏后得到成品苯酐。用下反应生成苯酐的过程中，副反应生成顺酐、苯甲酸、柠康以下为主反应及主要副反应的方程式，见图1色号的主要因素；工业萘与空气在催化剂作用下反应生成苯酐的过程中，副反应生成萘醌、顺酐、苯甲酸等，其中苯甲酸、萘法苯酐产品质量控制方法+2H20+2C02+1789kJhnol在苯酐的反应过程中，同时伴有多种副反应，有些反应主要副反应：过程是可逆反应，关键在于催化剂的活性和选择性以及操作参数的控制是否有利于主反应的进行。4．1原料萘对产品质量的影响工业萘中存在多种不易分离的杂质，主要为四氢萘、硫杂茚、二甲酚、甲基萘、不饱和化合物及灰分等，因此在萘法收稿日期：2014—11—04作者简介：赵德旭(1983一)，河南周口人，硕士，工程师，从事萘法苯酐生产与研究。万方数据山东化工102SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2015年第44卷苯酐生产中，除了生成萘醌、苯甲酸等杂质外，工业萘中的不高的增塑剂，应用领域受到了一定程度的限制。饱和化合物还会生产微量的杂质，这些微量的杂质在后续的因此在萘法苯酐生产中，提高工业萘的纯度至97％精馏过程难以分离，因此萘法苯酐品质劣于邻法苯酐，优级右，不但可以有效地提高产品质量，同时也能够提高装置的品率较低，价格一般低于邻法苯酐，其无法生产对色号要求运行稳定性，减少因管道堵塞、萘蒸发器清理等造成的停车。图2苯酐生产基本流程图4．2氧化单元操作指标对产品质量的影响有部分产物过氧化生产顺酐和CO：；同样，气体流速高，热在苯酐生产过程中，最重要的部位是氧化单元，控制氧将下移，趋向于催化剂的中部，原料及部分中间产物停留时反应器在最佳工作状态是保证装置高负荷平稳运行、提高闻短，剩余的床层不足以将中间产品萘醌等氧化成苯酐，氧产品质量和产品收率的关键。氧化过程对工艺控制的重要化反应不完全，副产物严重影响苯酐产品色号。操作参数包括熔盐温度、空速以及混合原料中萘的浓度。因此提高产品质量，应当合理调整空速，在负荷一定的4．2．1熔盐温度‘2】情况下，通过测反应气体组分确定提高或降低风量，以减少熔盐温度是影响苯酐产量和质量的主要参数，较低的熔亚氧化物的生成影响产品质量。盐温度影响粗苯酐的纯度，在盐温较低的情况下，将会导致4．2．3投料负荷“热点”温度(450E)降低和“热点”沿列管长向分布，这意工业萘的投料负荷必须在催化剂规定的范围内，超过催味着不是一个反应发生，而是几个反应同时发生。该条件下化剂规定的负荷将会出现部分萘无法氧化成目标产物，而且的反应产物中亚氧化物较多；但若在过高的熔盐温度下操可能出现热点飞温及防爆膜爆破等不安全的因素；因此在实作，将引起原料的过氧化反应，在反应产物中，明显表现出顺际的生产中，需要严格控制进料负荷在催化剂允许范围内，酐和CO：等过氧化产物的增加，苯酐收率降低。因此，为了以保证产品质量和生产安全。兼顾产品质量和收率，装置运行的最佳熔盐温度必须根据化如果热点温度小于450，且产品质量较好，则可适当提验结果进行不断调整。一般情况下，熔盐温度控制在350～高投料负荷；如果热点温度大于450C，或者产品质量较差，380之间。则应适当降低投料负荷，最终应达到产量和质量的同步提4．2．2空速空速是气体在催化剂单位体积内的流动速率。气体流4．2．4精制单元对苯酐质量的影响速低，停留时间长，将会使工业萘完全氧化的反应增加，甚至(下转第104万方数据山东化工104SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2015年第44卷学校的课程平台上向学生公布物化实验室可使用的仪器(包师的指导下，自己可以利用课余时问进行研究；或者参加到括型号、规格和厂家)，仪器的使用方法以及能够测量的物理教师的科研课题，利用周末时间到教师的科研实验室进行科量；然后利用多媒体课件演示实验操作过程及注意事项。这学研究。教师根据学生完成实验的情况，给以适当的分数计样既可以节省时间，又能较直观和生动地介绍仪器的使用和入实验成绩，这样既充分肯定了学生在开放实验中的表现，实验操作过程。教师在授课时可采用传统的实验教学模式，又可以调动学生的积极性。着重培养学生的基本操作和基本技能，为更高层次的实验做结语准备。多层次开放性实验教学模式更符合学生的认知规律，不2．2综合设计性实验但提高了学生的综合能力，而且对教师自身知识的提高也起综合设计性实验应基于基础实验之上，进行多个二级学着很大的促进作用，同时又不会对教师和实验室管理人员增的交叉，可以是原有实验项目的延伸。如磁化率测定实加太多的负担，相比现有的实验教学模式，更符合客观实际，先让学生自己设计如何合成三草酸合铁酸钾，然也更有利于学生创新能力的培养。后分析各元素的组成，最后测定它的磁化率。在这样一个综参考文献合实验中，不仅运用了无机实验、分析实验和物化实验的基[1]王志林，姚天扬．深化改革加强建设提高质量办出特本操作，而且还要利用相关的理论知识对结果进行分析，判 断出这个配合物中配位键的类型。在这个实验过程中，可以 色一学化学基地建设的实践与体会[J]．大学化 让学生自行组合成几个小组，每个小组事先查找资料，设计 学，2000，15(2)：18—22． 实验方案，教师只纠正学生 的错误设想，完全由学生独立完 [2]蔡炳新，陈贻文，柴雅琴，等．基础化学“实验教学” 成实验。还有，比如蔗糖水解的这个实验，也完全可以分层 模式的研究与实践[J]．大学化学，2001，16(4)：11 次设计成几步来进行。在水解过程中，可以考察温度、酸浓13 度和酸的种类等对反应速率常数的影响。在这样一个实验 [3]李伟，李 晶，任云．分层次开放性实验教学研究 中，可以不要求所有学生完成所有的步骤，可要求哪几步是 [J]．实验室科学，2012，15(6)：149—151． 余的为选做，这样既减轻了部分学生的压力，又激发了另一部分学生的求知。 (本文文献格式：张会。汤建锋．氨压缩制冷系统中液氨储 2．3 研究性实验 槽的隐患排查与风险分析[J]．山东化工。2015，44(2)：103— 研究性实验较综合设计性实验更为开放，着重培养学 104．) 生的科研能力和创新能力。其在内容的选择上和时间安排 上可以更加灵活。如可以通过申请各级创新训练计划，在教 o，》70，_，)，》，_70，o，o，o’073，o，o，》，o’o，o，o，o，》，070，》，》)7)，》，，，o，o，》，o，377》，》7，，07》，o，_)-》， (上接第102 轻组份塔塔顶采出量不够，致使轻组分物料平衡下移，氧化单元可以说已基本决定了粗苯酐的组分，但粗苯酐 混人了塔釜产品中，从而进入产品塔导致苯酐质量变差，因 中的杂质是否能够去除，关键在于预处理及轻组分塔、产品 此可在保证塔顶指标合格的前提下适当提高塔顶采出量； 操作。苯酐精制单元的稳定操作是获得高质量苯酐的必(2)增大轻组分塔和产品塔的回流比 要条件，因此要 确保苯酐质量稳定，必须防止突发性的变化 轻组分塔塔顶回流不足，致使该塔分离不彻底，可考虑 或操作，当系统出现较大波动时应将由“自动”打到 在操作负荷能满足正常运行的前提下适当提高塔顶回流量； “手动”进行调节，稳定后再投自动控制。 根据轻组分的数量及组成，回流比最好在200 4．2．4．1苯酐预处理对苯酐质量的影响当轻塔的处理量低于 60 ％时，回流比应减少到低于设计值的 粗苯酐的热处理对最终产品的质量很重要。 60％，以维持塔盘和填料的水力作用；纯苯酐塔正常操作时 表现：苯酐热稳色号值偏高。 回流比一般为O．4到0．5，此时杂质的分离效果较好。 处理 措施： 轻重组份从苯酐中分离达到指标之后，可控制苯酐色号 (1)适当增加粗苯酐在处理槽中的停留时间； 在规定范围内。 (2)提高预处理温度；预处理槽的温度需不低 于270。C。 结论(3)增加KOH 或NaC03 的加入量。但KOH 或Na2c03 在苯酐的实际生产中，影响产品质量的因素很多，应根 的加入不要超过需要的量，否则会让苯酐分解，生成CO：和 据装置各自的具体情况和化验结果，积极查找其原因，对症 苯甲酸。 下药，最终实现稳产高产，质优价优的产品。 4．2．4．2轻组份塔和产品塔的操作 参考文献 经过预处理工序后，粗苯酐中的邻苯二甲酸即转化为苯