顺酐生产工艺设计优化与处理研究范文

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摘要：顺酐在国内的主要生产方法按原料路线可分为苯氧化法、正丁烷氧化法。从生产顺酐技术的发展上来看，国际上正丁烷法顺酐工艺将逐步取代苯法顺酐；但由于资源、原料价格等因素影响，目前苯氧化法是我国正在使用且比较成熟的生产工艺。通过生产工艺的进一步优化及对环境的污染处理，才能使我国的顺酐生产技术得到更快更大地发展。

关键词：顺酐；生产工艺；优化；尾气处理

顺酐全名顺丁烯二酸酐，是全球酸酐排名第三大酸酐。顺酐的用途非常广泛，其主要应用于不饱和聚醋树脂类，同时还广泛用于涂料、农药、润滑油、添加剂等等。苯氧化法、正丁烷氧化法是从原料路线上来说是目前生产顺酐的两大主要方法。

1顺酐的生产工艺

1.1苯氧化法

苯法生产顺酐是在固定床反应器中，使原料苯经过催化剂V–MO–P碳化硅的催化，与空气接触完成氧化反应，生成顺酐气体。然后顺酐气体经水的吸收，以及恒沸脱水，减压连续精馏后，得到顺酐。苯法顺酐的生产工艺中，通过对催化剂的装填、反应器压力、反应器进口气温度、空速和熔盐温度的优化来完善整个工艺[1]。目前，在我国顺酐的生产厂家大部分均采用的是苯法工艺，其装置小部分从国外引进，大部分采用仍国内技术。例如常州亚邦化工集团采用的就是苯工艺法。基本原理是采用苯原料依托固定床氧化，使用二甲苯恒沸脱水、加入冷凝器加水吸收的回收工艺、反应热的回收利用等先进工艺。在苯法生产工艺中，首先原料来源可以得到保障与支持；其次苯法采用的连续精馏可使顺酐质量更加稳定且提高收率降低能耗；另外，近年来采用背压式汽轮机新装置利用余热产生蒸汽使得热平衡得到更大的完善，不仅充分利用热能，可降低生产成本，增加经济效益。由于原材料等原因，我国基本上采取苯氧化法，但是弊端是对苯的利用率低，污染了环境，其主要污染物为废气、废水、废渣。

1.2正丁烷氧化法

以正丁烷为原料的氧化工艺通常分为固定床工艺、流化床工艺及移动床工艺。其生产技术的核心是原料与空气在反应器中发生的高温放热、气固氧化反应，在后处理工艺上主要采用水吸收法和溶剂吸收法这，通过这两种方法对比，水吸收法在处理工艺上较溶剂吸收法简单，但是工艺上来说溶剂吸收法较为先进。但是由于目前国内企业大多数采用水吸收工艺，技术上也比较成熟，因此，水吸收法仍将成为目前我国企业正丁烷法制备顺酐的最适宜后处理工艺。

1.3苯法及正丁烷法

生产工艺比较在顺酐生产工艺方面苯法及正丁烷法大致相同，其共性主要体现在选择使用固定床与空气进行氧化、部分冷凝过程中用水进行吸收、利用二甲苯间歇沸脱水精制的工艺路线上。这两种生产工艺除了原料不同，生产工艺路线基本上是一致的，除此之外它们之间最大的区别：正丁烷生产工艺中需要增加包括正丁烷分离、反应器的压力提高废气焚烧系统在内的三套气分装置；正丁烷氧化法在原料上更省、生产成本更低、产出量更高，催化剂使用更好、环境污染更轻、技术上更新的特点使得正丁烷法成为了目前国内企业生产顺酐的发展新趋势。

2顺酐的尾气（废气）处理

顺酐生产过程中的主要污染源及污染物是废气、废水、废渣等，在如何处理废气等方面作了以下研究和分析：由于顺酐生产过程中产生的废气如果直接排放会对人身体健康造成非常大的伤害，因此必须积极有效地进行处理。水吸收塔或有机溶剂吸收塔排放出的尾气是生产顺酐装置的尾气主要来源，在以苯为原料的生产路线上，废气处理系统的设计就是为了清除从吸收塔排出气体中的有机物，如苯、二甲苯、CO等。清除的方法是使有机物在催化剂的作用下与氧发生反应，使之变成水和二氧化碳。应根据尾气中污染物的浓度、性质、生产条件和经济性进行实施。以正丁烷制顺酐尾气处理为例，废气处理程序较为复杂，但却有效节约能源。其工艺流程为：自吸收塔顶排出的废气中会有大量CO、未反应的正丁烷和其他有机物及氧等，进入膜分离装置，含正丁烷的气体返回至反应器，另一部分废气，即渗余气则送入蓄热式氧化器。燃气加热到790℃，使有机物在高温下发生氧化反应，运行后不再需外界燃料供应，废气自行氧化且生成的热量产生2.5MPa蒸汽3.6t/h。氧化后的废气中的碳氢化合物以CO2和水蒸气的形式排放到大气中。

3结束语

正丁烷催化氧化法制顺酐工艺是我国未来发展的趋势，我国对苯法的固定床列管式反应器和催化剂的研发和应用已积累了相当丰富的经验，这为向正丁烷法生产的转化及发展奠定了良好的基础。从资源来源和原料的保障方面看，正丁烷氧化法制顺酐资源能够得到更为充分利用，另外从生成顺酐技术发展来看，苯法向正丁烷法转变也是十分紧迫和必要的。只有将高性能催化剂及大型反应器有效结合，才能使我国的顺酐生产技术更快地走上良性发展的道路。

参考文献

[1]陈永军.浅谈顺酐生产工艺路线[J].天津化工，2016（7）：10–12.

[2]王斌.顺酐生产工艺与反应器研究进展[J].兰州石化职业技术学院学报，2013（6）：4–5.

作者：吴蓬兴 单位：常州刘国钧高等职业技术学校