苯酐合成

苯酐合成
巴晶
一、摘要：
经过过滤与预热的邻二甲苯与经过过滤预热的空气在混合器内经过8个OX喷嘴雾化混合后进入反应器中，反应器内有17900根列管，管内装有4层不同的触煤,混合后的OX与空气中的氧气在催化剂五氧化二钒的作用下发生氧化放热反应，生产邻苯二甲酸酐。

二、关键词：
邻二甲苯(ox)、空气(air) 、邻苯二甲酸酐(Pa)、反应器(reactor)、
三、正文：
苯酐(邻苯二甲酸酐)是重要的有机合成化工原料之一，利用其容易脱酸、磺化、酯化的化学特性，被广泛用作增塑剂、聚酯树脂、醇酸树脂及医药、食品、染料、农药等的原料和中间体。

其衍生物可加工成品种繁多、性能优越、用途广泛的化工产品，以满足化工、电子、机械、航天、纺织等工业部门的需求，同时其新的衍生物正在不断增加，应用范围也日益拓宽。

苯酐的生产工艺流程如下：
苯酐的合成一般有柰法和邻法两种，本论文讨论的为邻法合成。

邻法合成采用德国巴斯夫公司技术，采用固定床空气催化氧化法。

经过过滤与预热的邻二甲苯与经过预热的空气在混合器内经过8个OX喷嘴雾化混合后进入反应器中，反应器内有17900根列管，管内装有4层不同的触煤（V2O5）,混合后的OX与空气中的氧气在催化剂五氧化二钒的作用下发生氧化放热反应，生成粗邻苯二甲酸酐。

高温反应放出的热量通过融盐传递给蒸气供发电或其它单元加热用。

粗苯酐在经过冷却除杂质后进入精馏单元，利用各物质沸点的不同原理来去除轻组份、重组份得到纯度较高的PA。

苯酐合成过程一般可分为如下操作单元，进料、反应、切换冷凝器、热处理、精馏。

其中反应和精馏为苯酐合成的主要单元。

反应区工艺流程：
涡轮空气机将空气压缩后通过空气过滤器和空气预热器，邻二甲苯经过生产现场的OX泵提供动力，通过OX过滤器和预热器，过滤预热后的空气和OX混合后蒸气雾化由八个OX喷嘴喷入反应器内，反应器为整套装置的核心。

在反应器的管层OX与空气在触煤的催化作用下，发生氧化放热反应，化学能转化为热能，反应得到PA和少量MA/BA等等。

反应器出口PA气体温度大约360℃。

反应器的壳层是充满由KNO3及NaNO2按55：45比例混合而成的溶盐。

溶盐的比热小，热传递快。

通过溶盐将反应的热量带至溶盐冷却器和过热器，既能保证反应器的温度，又能将反应的热量转化为高压蒸气和过热蒸气，得到的蒸气可用于蒸气气轮机发电或供其它生产装置加热用。

反应器出来的PA气体温度较高，经过反应气体冷却换热器将热能传递给高压蒸气、高压冷凝水、低压蒸气等，经过冷却器冷却后得到粗PA进粗PA槽，产生的不凝性气体进洗涤塔溶解在水中后转为酸水，用于其它生产。

粗PA从粗PA槽出口经过加热器后到粗PA处理槽，在粗PA处理槽添加氢氧化钾，分层溢流，从上部排出的不凝性气体去水洗塔处理。

精馏区工艺流程：
精馏区的进料为氧化区的出料，由于进料流量是设定值，所以经过粗PA槽中转后经过预热进入过滤器，再经过蒸馏一塔脱低沸物及部凝性气体，蒸馏二塔脱除重组分，苯酐产品由二塔塔顶产出。

粗的PA经过加热后进入粗PA蒸馏一塔，塔顶抽真空，加热后在负压条件下，轻沸物(包括不凝性气体)被抽出，由于轻沸物及不凝性气体较多，在塔顶设置预处理冷凝气，通过冷凝回流去除轻沸物及不凝性气体，塔底物质泵入蒸馏二塔进行精处理。

蒸馏二塔用来分离在低压条件下低与PA沸点的物质。

塔顶抽真空，使整个蒸馏塔内维持负压，塔低有再沸器，再沸器通过蒸气加热持续不断给塔内物料提供热量，维持各塔板温度恒定。

物料从蒸馏塔的中部进入塔内，物料经过初馏再沸器加热，气化经过塔中下部的塔板下落的液体物料和上升的气化物料进行热交换，一方面进来的物料被加热，另一方面经过降温的比低压条件下PA及比PA沸点高的物质冷凝回到塔底，比PA沸点高的轻沸物则继续以汽态上升至塔中部的填料层，再填料层上部为液相分离槽，再蒸馏塔的最上部是一个气相管。

在此由顶部回流的液相与上升的气相进行热交换，使得沸点低组分上升，沸点高组分冷凝下降。

在蒸馏塔的顶部是一个初馏冷凝器，上升的气体在进入冷凝器后部分回流至塔体，部分采出后得到纯度较高的PA.
影响PA产品品质的因素:
在苯酐的合成过程中，同时伴有多个副产物，并且部分是可逆反应。

副产物的多寡关键在于催化剂活性及选择性以及操作参数是否有利于主反应的进行。

1.原料的影响
纯苯酐高温下颜色稳定，但由于邻二甲苯原料中通常含有少量间二甲苯（PX）及对二甲苯(MX)，在催化剂作用下转化为苯锟或其它锟类物质，此类物质在高温下容易氧化变色从而影响产品品质；
2.氧化区操作工艺的影响
氧化区如下操作参数影响产品品质，融盐温度、空气鼓入速度、混合原料中烃的浓度。

融盐温度是影响产品品质的主要因素，温度过低影响产品的纯度，温度过高，催化剂的选择性能得不到充分发挥，在过高的温度下操作，将引起原料的过氧化反应。

空气鼓入速度影响空气在反应器内的停留时间，过长则原料过氧化，过短则反应不充分，导致副产物增多。

3.杂质的影响
苯酐本身并无颜色，对溶融色度影响不大，但对热稳定性影响较苯锟及锟类其它物质大很多，而且部分杂质如苯钛等与苯酐熔点相差不到，通过蒸馏很难去除。

此物质为亚氧化物质，性质不稳定，极易氧化转化为显色物质影响苯酐色度。

四、结论：
苯酐的合成采用邻二甲苯及空气中的氧气为原料，在经过过滤器及预热器后混合均匀后进入反应器内，在催化剂五氧化二钒的作用下发生氧化反应制的粗苯酐。

高温反应放出的热量通过融盐传递给蒸气供发电或其它单元加热用。

粗苯酐在冷却除杂质后进入精馏单元内除去轻重组份及杂质得到纯度较高的PA。

影响PA品质的关键为原料品质及反应阶段操作温度等。

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参考文献：
苯酐生产方法余青2005年10月
增塑剂及其应用石万聪2002年09月
PA生产过程优化徐猛2007年05月
苯酐合成吴军、路春生2004年05月
苯酐工艺生产控制与品质王秀琴1996年09月
苯酐生产工艺进展马伟棉2006年09月。