順酐生產(chǎn)工藝與過(guò)程控制分析

袁松松

摘 要：順酐是一種用途非常廣泛的化工原料，國(guó)內(nèi)對(duì)順酐的需求量呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。因此，研究順酐的生產(chǎn)工藝，對(duì)其產(chǎn)量的提升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖它c(diǎn)，本文從順酐的用途及其危害性分析入手，論述了順酐的生產(chǎn)工藝與過(guò)程控制。

關(guān)鍵詞：順酐;生產(chǎn)工藝;過(guò)程控制

一、順酐的用途及其危害性分析

順酐歸屬于有機(jī)化工原料的范疇，通常又被稱之為馬來(lái)酸酐，性狀為無(wú)色結(jié)晶粉末，化學(xué)表達(dá)式為C4H2O3，帶有較為強(qiáng)烈的刺激性氣味，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為52.8℃和202.2℃，閃點(diǎn)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(lái)酸。

順酐的應(yīng)用范圍較廣，可用于不飽和聚酯樹(shù)脂的合成，可作為潤(rùn)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(shí)，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(guò)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(qiáng)烈的刺激性，不僅會(huì)對(duì)人體造成化學(xué)燒傷，而且還會(huì)對(duì)皮膚、黏膜、眼睛產(chǎn)生刺激，如果人體吸入過(guò)量的順酐，則會(huì)導(dǎo)致呼吸困難，并且容易引起支氣管炎、咽炎等病癥，同時(shí)會(huì)伴有腹痛;順酐還具有一定的致敏性，人體長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)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(huì)生成一氧化碳，過(guò)量吸入會(huì)造成窒息甚至死亡。

二、順酐的生產(chǎn)工藝與過(guò)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(guò)對(duì)這兩種方法的原料利用、生產(chǎn)成本、產(chǎn)出量等進(jìn)行對(duì)比可知，正丁烷法要明顯優(yōu)于苯法。鑒于此，下面重點(diǎn)對(duì)正丁烷法生產(chǎn)順酐的工藝過(guò)程進(jìn)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(guò)程如下：經(jīng)過(guò)氣化之后的正丁烷原料，會(huì)與壓縮空氣進(jìn)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(jìn)入到冷卻器當(dāng)中，與軟水完成熱交換過(guò)程，使氣的溫度低于順酐的露點(diǎn)。氣會(huì)以下進(jìn)上出的形式進(jìn)入到固定床反應(yīng)器當(dāng)中，并在催化劑的作用下，進(jìn)行氧化反應(yīng)，進(jìn)而制成順酐。在順酐制備的過(guò)程中，固定床反應(yīng)器內(nèi)還會(huì)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(guò)程如下：將壓縮空氣與正丁烷進(jìn)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(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生高壓蒸汽。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑通過(guò)旋風(fēng)分離器進(jìn)行回收，熱反應(yīng)氣將會(huì)直接進(jìn)入到冷卻器內(nèi)，經(jīng)過(guò)冷卻、過(guò)濾后，送至順酐回收。該工藝采用的是無(wú)水作業(yè)，順酐自氣流中被分離出來(lái)之后，借助單獨(dú)的吸收工序便可進(jìn)行回收。

流化床反應(yīng)器的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程雖然可以實(shí)現(xiàn)無(wú)水化，并且送風(fēng)系統(tǒng)的前期投資和運(yùn)行費(fèi)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(guò)高，容易出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題，這在一定程度上增大了維修成本，停機(jī)時(shí)間也隨之增加，不利于生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)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(diǎn)是傳熱面積大，能夠達(dá)到強(qiáng)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(duì)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(guò)對(duì)比不難看出，固定床反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)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(guò)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(lái)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(gè)間歇性的后處理操作過(guò)程。該工藝的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在處理流程少、設(shè)備成本低、操作過(guò)程簡(jiǎn)單等幾個(gè)方面。需要注意的一點(diǎn)是，隨著生產(chǎn)過(guò)程中水的加入，會(huì)使反應(yīng)時(shí)生成游離酸雜質(zhì)，如富馬酸，這種物質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大，并且長(zhǎng)期積累還可能造成管路堵塞。所以當(dāng)達(dá)到一定的生產(chǎn)時(shí)間后，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理。經(jīng)水吸收法進(jìn)行后處理，可以使順酐的純度達(dá)到99.7%，回收率在90%以上，處理過(guò)程不需要使用溶劑，生產(chǎn)一噸順酐大約會(huì)消耗共沸劑0.002噸。

（2）尾氣處理。正丁烷法生產(chǎn)順酐的過(guò)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(duì)這些有害物質(zhì)進(jìn)行處理，并在達(dá)標(biāo)后，才能進(jìn)行排放。對(duì)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(huì)從吸收塔的頂部排出進(jìn)入到焚燒爐的預(yù)熱段進(jìn)行加熱，經(jīng)預(yù)熱后的廢氣會(huì)分成兩路進(jìn)入到焚燒爐內(nèi)，一路作為助燃空氣，一路直接燃燒。整個(gè)焚燒過(guò)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(shí)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(duì)排放氣中的正丁烷單體進(jìn)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(diǎn)是效率高、運(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境污染小，符合高效、節(jié)能、環(huán)保的要求?？蓪⒅鳛轫橍a(chǎn)尾氣處理的首選方法。

（二）生產(chǎn)過(guò)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(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)人體造成損傷，如人體吸入含有順酐的空氣后，會(huì)出現(xiàn)咳嗽、淌眼淚、打噴嚏等癥狀，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)购粑兊美щy，若是皮膚與順酐接觸，則會(huì)產(chǎn)生紅腫、疼痛的情況。鑒于此，應(yīng)當(dāng)在順酐生產(chǎn)過(guò)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(shí)，一旦發(fā)生跑冒滴漏等情況，必須由專人進(jìn)行處理，在處理的過(guò)程中，要配戴防護(hù)用具，尤其是貯罐及裝置出現(xiàn)泄漏時(shí)，應(yīng)在第一時(shí)間查明原因，采取有效的方法和措施進(jìn)行緊急處理，避免順酐大量泄漏，引起安全事故;生產(chǎn)出來(lái)的順酐產(chǎn)品在儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)置于通風(fēng)條件良好的庫(kù)房當(dāng)中，并保證庫(kù)房?jī)?nèi)保持常溫，貯罐應(yīng)當(dāng)進(jìn)行可靠接地，采取靜電屏蔽措施;在對(duì)順酐進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好防水防潮工作，并且不得暴露在陽(yáng)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(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，整個(gè)過(guò)程涵蓋的內(nèi)容相對(duì)較多，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)或是細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，不但會(huì)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題進(jìn)行有效控制。只有這樣，才能確保順酐生產(chǎn)安全、有序進(jìn)行。

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