分散藍56溴化反應合格率改善研究

夏清合，王永康，王炳強，李新波，吳丹丹

（青島海灣精細化工有限公司，山東 青島 266717）

分散藍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、色光艷等優點[1]，國內市場年銷售量約為5000t。分散藍56以蒽醌為原料，經過一硝化、精制、苯氧基化、二硝化、水解、還原、溴化等步化學反應制成。通過統計A企業車間試車期間28個批次的生產情況，溴化反應的一次合格率僅為70.4%。一次合格率偏低需要對物料二次處理，造成重復生產勞動，影響生產線的效率。因此，研究如何提高分散藍56的一次合格率具有重要意義。

1 反應機理分析

分散藍的溴化反應是還原物與溴素在濃硫酸的環境下進行反應。還原物與溴素的化學反應方程式，如圖1所示。還原物與溴素反應的物質的量比為1∶1，1 mol溴素與1 mol還原物進行取代反應，生成1 mol HBr。濃硫酸具有強氧化性，HBr可以被濃硫酸重新氧化為溴素繼續進行反應[2-3]。

對反應分析表明，第一、該反應在65℃常壓進行，而溴素的沸點為58℃，溴素在反應過程中始終處于沸騰狀態，需要通反應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。第三、溴素投料量少，投料物質的量比為1∶0.7。第四，當物料不合格時，補加溴素可以使溴含量提高，而單純延長反應時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原因引起，通過對職工操作、設備、冷凝系統、尾氣系統進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

車間采用四班兩運轉生產，通過對比各個班次的溴化合格率，并沒有發現明顯差異。崗位主操均在崗位上工作多年，具有豐富的化工生產經驗，對崗位操作人員進行了提問，對溴化生產工藝也能熟記。崗位職工操作不是影響合格率的主要原因。

2.2 檢查設備工況

反應介質為硫酸和溴素均具有強腐蝕性，反應是在搪瓷釜內進行。首先檢查了各設備管口的墊片，確認墊片均為四氟墊片。其次對設備進行氣密性實驗。將設備管口密封，向釜內通入壓縮空氣至0.1 MPa，3h后釜內壓力僅略微下降，排除因反應釜氣密性差造成溴素外逸的可能。

溴素由高位槽儲存，經稱重模塊計量加料。溴素計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量準確。加入溴素少不是造成溴素不足的原因。

2.3 冷凝系統檢查

反應釜上設置了冷凝器，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。通過視鏡發現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 尾氣系統檢查

反應釜的尾氣管道連接兩臺尾氣吸收塔，并與尾氣引風機連接。按照正常操作風機運行頻率為70%，通過檢查發現釜內負壓達到-10 kPa，當溴素加料時，尾氣視鏡中紅棕色煙霧非常濃。判斷為當溴素加料時，大量溴素處于釜的上部空間，被尾氣收走。尾氣系統負壓過大，造成溴素不足。

3 制定整改對策

針對冷凝系統效果差，加料時溴素被尾氣抽走，分別制定了整改措施。

3.1 冷凝系統維護

冷凝器冷凝效果差，多是由冷凍水流動不暢，夾套結垢、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遠傳溫度，對冷凝器出口溫度進行實時檢測。第二，對冷凝器的夾套進行稀酸清洗，洗掉其中的鐵銹及污垢。第三，在出口管道增設排空閥，排出夾套內的空氣。第四，檢查冷凍水的壓力，確保冷凍壓力保持穩定。

3.2 降低釜內負壓

通過調低尾氣風機頻率的方法降低釜內壓力，減少釜內溴素被抽走。統計不同風機頻率下，釜內壓力的變化數值，繪制釜內壓力與風機頻率變化曲線。當溴素加料和初始反應階段時，降低風機頻率至20%，維持釜內壓力在-2 kPa左右。

3.3 變更溴素加料方式

為避免溴素加料時被抽走，將溴素加料改為液下加料。將反應釜內加料管延長，伸入液面以下。溴素加料時直接加到液面以下，與溶劑混合，減少溴素揮發。

4 改善效果檢查

整改對策實施后，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。為了進一步驗證生產的結果，統計了對策實施后30個批次的溴化結果，溴化合格率明顯提升，僅有2個批次不合格。溴化的合格率提升至93.3%，取得了較好的改善效果。

5 結論

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