順酐生產(chǎn)工藝控制分析
時間:2022-04-29 02:43:50
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一、順酐的用途及其危害性分析
順酐歸屬于有機化工原料的范疇,通常又被稱之為馬來酸酐,性狀為無色結(jié)晶粉末,化學(xué)表達式為C4H2O3,帶有較為強烈的刺激性氣味,熔點和沸點分別為52.8℃和202.2℃,閃點為110℃,在溫度較低的條件下,容易出現(xiàn)汽化現(xiàn)象,可溶于醇、丙酮,遇水后可以生成馬來酸。順酐的應(yīng)用范圍較廣,可用于不飽和聚酯樹脂的合成,可作為潤滑油品、食品添加劑生產(chǎn)的中間體。當(dāng)順酐與高熱、明火或是氧化劑發(fā)生直接接觸時,極有可能出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象,并且順酐還人體健康具有一定的危害,它能夠通過三種途徑侵入人體,即吸入、服食和皮膚吸收。順酐粉塵及蒸汽具有強烈的刺激性,不僅會對人體造成化學(xué)燒傷,而且還會對皮膚、黏膜、眼睛產(chǎn)生刺激,如果人體吸入過量的順酐,則會導(dǎo)致呼吸困難,并且容易引起支氣管炎、咽炎等病癥,同時會伴有腹痛;順酐還具有一定的致敏性,人體長時間接觸會引發(fā)皮疹和哮喘;順酐的慢性影響表現(xiàn)為鼻黏膜潰瘍、慢性結(jié)腸炎等;順酐燃燒后會生成一氧化碳,過量吸入會造成窒息甚至死亡。
二、順酐的生產(chǎn)工藝與過程控制
(一)生產(chǎn)工藝。目前,順酐生產(chǎn)常用的工藝有兩種,分別為苯法和正丁烷法,通過對這兩種方法的原料利用、生產(chǎn)成本、產(chǎn)出量等進行對比可知,正丁烷法要明顯優(yōu)于苯法。鑒于此,下面重點對正丁烷法生產(chǎn)順酐的工藝過程進行分析。1.氧化工藝的選擇。(1)固定床反應(yīng)器。具體的工藝過程如下:經(jīng)過氣化之后的正丁烷原料,會與壓縮空氣進行混合,然后一并被送入到固定床反應(yīng)器當(dāng)中,再向反應(yīng)器內(nèi)加入熔融狀態(tài)的硝酸鹽混合物,借助熔鹽泵的作用,使這部分混合物在反應(yīng)器的夾套內(nèi)不斷循環(huán),將反應(yīng)熱去除,使介質(zhì)冷卻;隨后使生成的氣直接進入到冷卻器當(dāng)中,與軟水完成熱交換過程,使氣的溫度低于順酐的露點。氣會以下進上出的形式進入到固定床反應(yīng)器當(dāng)中,并在催化劑的作用下,進行氧化反應(yīng),進而制成順酐。在順酐制備的過程中,固定床反應(yīng)器內(nèi)還會生成丙烯酸及乙酸等物質(zhì)。(2)流化床反應(yīng)器。具體的工藝過程如下:將壓縮空氣與正丁烷進行混合,從流化床反應(yīng)器的底部送入,利用反應(yīng)器內(nèi)的管束將反應(yīng)釋放的熱量移除,在這一過程中會不斷產(chǎn)生高壓蒸汽。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑通過旋風(fēng)分離器進行回收,熱反應(yīng)氣將會直接進入到冷卻器內(nèi),經(jīng)過冷卻、過濾后,送至順酐回收。該工藝采用的是無水作業(yè),順酐自氣流中被分離出來之后,借助單獨的吸收工序便可進行回收。流化床反應(yīng)器的整個生產(chǎn)過程雖然可以實現(xiàn)無水化,并且送風(fēng)系統(tǒng)的前期投資和運行費用也比固定床反應(yīng)器低,但是催化劑的磨耗及飛散卻比固定床嚴(yán)重,并且流化床反應(yīng)器內(nèi)部的蒸汽換熱管因溫度過高,容易出現(xiàn)泄漏的問題,這在一定程度上增大了維修成本,停機時間也隨之增加,不利于生產(chǎn)的連續(xù)進行。而固定床反應(yīng)器采用的是列管結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)最為突出的特點是傳熱面積大,能夠達到強化熱反應(yīng)的效果,固定床便于安裝,催化劑的穩(wěn)定性較高,順酐的收率也相對較高。唯一的不足之處是,爆炸范圍限制了濃度,所以必須保證氣體充分混合。通過對比不難看出,固定床反應(yīng)器的優(yōu)勢更加明顯,所以可將之作為順酐生產(chǎn)的首選。2.后處理工藝。(1)水吸收法。這是順酐生產(chǎn)過程后處理中常用的技術(shù)工藝之一,具體是指將并未完全冷卻凝固的順酐氣體,用水在吸收塔內(nèi)吸收成馬來酸(約為44%左右),并將之溶液送入到脫水精餾塔中,制成順酐,這是一個間歇性的后處理操作過程。該工藝的優(yōu)點體現(xiàn)在處理流程少、設(shè)備成本低、操作過程簡單等幾個方面。需要注意的一點是,隨著生產(chǎn)過程中水的加入,會使反應(yīng)時生成游離酸雜質(zhì),如富馬酸,這種物質(zhì)對設(shè)備的腐蝕性較大,并且長期積累還可能造成管路堵塞。所以當(dāng)達到一定的生產(chǎn)時間后,必須對設(shè)備進行清理。經(jīng)水吸收法進行后處理,可以使順酐的純度達到99.7%,回收率在90%以上,處理過程不需要使用溶劑,生產(chǎn)一噸順酐大約會消耗共沸劑0.002噸。(2)尾氣處理。正丁烷法生產(chǎn)順酐的過程中,吸收塔尾氣內(nèi)含有未充分反應(yīng)的正丁烷,并且還有一定量的CO,根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求,必須對這些有害物質(zhì)進行處理,并在達標(biāo)后,才能進行排放。對尾氣的處理方法有兩種,一種是焚燒法,另一種是膜回收法。前者的處理原理是順酐生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣會從吸收塔的頂部排出進入到焚燒爐的預(yù)熱段進行加熱,經(jīng)預(yù)熱后的廢氣會分成兩路進入到焚燒爐內(nèi),一路作為助燃空氣,一路直接燃燒。整個焚燒過程產(chǎn)生的蒸汽可供裝置使用。這是一種較為成熟的尾氣處理工藝,處理時混合丁烷的消耗量約為918kg/h,蒸汽的產(chǎn)生量約為24t/h。后者主要是利用聚合物超薄膜,對排放氣中的正丁烷單體進行分離和回收,超薄膜的結(jié)構(gòu)形式以平板式為主,其特點是效率高、運行成本低、對環(huán)境污染小,符合高效、節(jié)能、環(huán)保的要求。可將之作為順酐生產(chǎn)尾氣處理的首選方法。(二)生產(chǎn)過程的安全控制。1.安全隱患。由于順酐本身是一種易燃易爆的化學(xué)品,并且還具有一定的腐蝕性,長期接觸會對人體造成損傷,如人體吸入含有順酐的空氣后,會出現(xiàn)咳嗽、淌眼淚、打噴嚏等癥狀,嚴(yán)重時,甚至?xí)购粑兊美щy,若是皮膚與順酐接觸,則會產(chǎn)生紅腫、疼痛的情況。鑒于此,應(yīng)當(dāng)在順酐生產(chǎn)過程中,采取有效的控制措施,確保安全。2.安全控制措施。在順酐生產(chǎn)時,一旦發(fā)生跑冒滴漏等情況,必須由專人進行處理,在處理的過程中,要配戴防護用具,尤其是貯罐及裝置出現(xiàn)泄漏時,應(yīng)在第一時間查明原因,采取有效的方法和措施進行緊急處理,避免順酐大量泄漏,引起安全事故;生產(chǎn)出來的順酐產(chǎn)品在儲存時,應(yīng)置于通風(fēng)條件良好的庫房當(dāng)中,并保證庫房內(nèi)保持常溫,貯罐應(yīng)當(dāng)進行可靠接地,采取靜電屏蔽措施;在對順酐進行運輸時,應(yīng)當(dāng)做好防水防潮工作,并且不得暴露在陽光下,以免順酐升華,要做到輕拿輕放;如果順酐起火,不得使用干粉滅火器,而是應(yīng)當(dāng)選用二氧化碳滅火器。
三、結(jié)論
綜上所述,順酐生產(chǎn)是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作,整個過程涵蓋的內(nèi)容相對較多,一旦某個環(huán)節(jié)或是細節(jié)出現(xiàn)問題,不但會影響產(chǎn)量,而且還可能引起安全事故。為此,操作人員應(yīng)當(dāng)了解并掌握順酐的生產(chǎn)工藝,并采取有效的方法和措施,對生產(chǎn)過程中的安全問題進行有效控制。只有這樣,才能確保順酐生產(chǎn)安全、有序進行。
參考文獻
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作者:袁松松 單位:石家莊白龍化工股份有限公司