鄰苯二胺除焦塔設計

姚銀春　江蘇揚農化工集團有限公司　揚州　225009

?

鄰苯二胺除焦塔設計

姚銀春江蘇揚農化工集團有限公司揚州225009

摘要鄰硝基氯苯生產鄰苯二胺，大分子雜質和聚合物形成焦油堵塞脫氫塔和精餾塔進料口下部的填料和液相分布器。新增除焦系統，將液相進料改為氣相進料，在除焦塔除去焦油后，原料進入精餾系統，消除堵塞現象。

關鍵詞焦油堵塞 除焦 連續生產

*姚銀春：1989年畢業于南京工業大學化工機械與設備專業，2012畢業于華東理工大學制藥工程專業獲碩士學位。主要從設計管理工作。聯系電話：(0514)87568995,E-mail:yyc-yngcb@163.com。

以鄰硝基氯苯為原料，與濃氨水在170~185℃、4.0~5.0MPa壓力下反應8~12h，生成鄰硝基苯胺[1]。以RaneyNi為催化劑，甲醇為溶劑，溫度70~80℃、氫壓1.5MPa，鄰硝基苯胺催化加氫生成鄰苯二胺。催化加氫是綠色生成工藝，低成本，高收率，三廢少[2]。由于反應溫度較高，氫壓大，反應速度相應快，比較容易引起副反應增多，反應選擇性下降。介質的酸堿度不僅影響反應速度和選擇性，對產物的構型也有較大的影響。對于氣相(氫氣)、液相(鄰硝基苯胺、甲醇)、且放熱的加氫反應，采用高轉速的機械攪拌，在攪拌不充分的情況下，存在局部過熱，增加了副反應的發生。

由于原料中含有少量對硝基氯苯，在反應中生成副產物對苯二胺。鄰苯二胺中的氨基在空氣中易被氧化生成氫過氧化物，該反應是自由基鏈式反應，生成的自由基中間體會進一步反應生成各種更加復雜的大分子雜質。同時，鄰苯二胺會被氧化成鄰苯二亞胺，再與鄰苯二胺進一步反應，生成聚合物。粗胺組分中，鄰苯二胺摩爾百分比95%，對苯二胺、大分子雜質、聚合物等5%。

1除焦塔設計必要性

由于原料中含有5%左右的焦油，若不進行處理，焦油會進入精餾系統中，造成填料、內件堵塞，一旦停車處理，非常麻煩；同時物料熔點103℃，常溫下，停車處理，管道極易凝結堵塞。所以必須設計除焦塔將焦油除去后再進原精餾系統。

OPDA除焦見圖1。

圖1　OPDA除焦示意圖

除焦系統將液體粗胺通過強制循環泵進再沸器加熱汽化，通過閃蒸器原料蒸汽進除焦塔，分離后塔頂冷凝液(97%)進二胺受槽泵入脫輕塔；除焦塔釜重組分(X5=0.75)泵入焦油釜，加熱氣相入焦油塔，焦油塔頂液相采出進二胺受槽泵入脫輕塔，塔釜液進焦油槽A/B由釜壁半管蒸汽加熱濃縮(X6=0.5)后切換排渣。

2核心塔設備工程設計

粗胺含鄰苯二胺95%(mol%，以下同)，其余為焦油5%。焦油主要由對苯二胺、大分子雜質和聚合物組成。大分子雜質、聚合物分子量大，沸點高，與鄰苯二胺沸點相差大，在高真空除焦塔中最易分離。對苯二胺沸點與鄰苯二胺相近，難分離，但不易堵塞塔器。因焦油中大分子雜質、聚合物組成復雜，其含量和物性數據少，工程上，焦油近似認為全部為對苯二胺，用PROII進行計算，稍嫌保守。

再沸器、塔頂冷凝器等設備按常規設計，重點介紹核心設備除焦塔工程設計。

(1)確定塔徑。

采用SM350填料，SM350填料的氣相F因子為1.3—2.2m/s.(Kg/m3)0.5

氣體密度：

對于塔頂：P為壓力，1600Pa;u混合氣體分子量,108；R為理想氣體常數，8.314J/(mol·K)；T為氣體溫度，129.9℃(403.05K)。

空塔氣速：

D=[V/(3600×0.785U)]0.5=1.62 m

根據計算結果取值為1.6m。

(2)SM350填料高度：每米填料板數3塊，8/3=2.67，取填料高度2.7m。

(3)物料熔點103℃，極易凝結堵塞管道，塔頂采出管道應盡可能短，外回流增加了回流罐和回流泵，采出管道增加近一倍，所以，采用內回流。塔頂氣相物料經冷凝后，通過斜盤收集板收集到環槽內，由采出口b采出塔外。通過觀察回流和采出試鏡調節采出量，使操作“透明化”。

(4)回流液經管口c流入一級槽經過初步分布，通過下面小孔注入二級槽。一、二級槽液相分布，布點均應，填料利用率高，分離效果好。塔頂回流見圖2。

圖2　塔頂回流示意圖

3實施效果

通過實施除焦塔系統改造后，將液相進料改為塔釜氣相進料，除去粗胺原料中高沸點的大分子雜質、聚合物焦油，塔頂采出液經受槽泵入原精餾系統的脫輕塔，消除堵塞現象。

參考文獻

1王海陶.鄰硝基氯苯連續化氨解制備鄰硝基苯胺中試研究[J].廣州化工,2013.41(6).

2申凱華,李宗石,宋東明.催化加氫合成鄰苯二胺[J].精細化工,1999,(3).

3陳敏恒,叢德滋,方圖南.化工原理[M].化學工業出版社，1985.

4化工工藝設計手冊(第三版)[M]. 化學工業出版社2009.

5劉乃鴻.工業塔新型規整填料應用手冊[M].天津大學出版社，1993.

(收稿日期2015-09-09)