[發(fā)明專利]一種均苯四甲酸二酐的捕集工藝方法及設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01119323.9
• 申請(qǐng)日: 2001-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN1388127A
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國瑞;劉純權(quán);邱孟杰;張偉;王新劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張國瑞
• 主分類號(hào): C07D493/04
• 分類號(hào): C07D493/04;//;30700)
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本發(fā)明涉及一種從氣相氧化法生產(chǎn)均苯四甲酸二酐(均酐)工藝的反應(yīng)產(chǎn)物氣體中捕集均酐的方法及被動(dòng)熱壁式凝華捕集器。

均酐是一種有機(jī)化工中間體，以其為原料生產(chǎn)的工程塑料、涂料助劑、塑料助劑、粘接劑等具有優(yōu)異的電絕緣性能、耐高低溫性能、機(jī)械性能等，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、電子、航空等諸多領(lǐng)域。

工業(yè)上生產(chǎn)均酐的方法主要有兩種，一種是液相氧化法、另一種是氣相氧化法。

液相氧化法的工藝原理是，原料均四甲苯在含酸和催化劑的液相中與通入的空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成均苯四甲酸，均苯四甲酸進(jìn)一步脫水生成均酐。由于工藝過程流程長、投資大，存在設(shè)備腐蝕問題，以及必須經(jīng)脫水才能成酐，因而，生產(chǎn)成本高，這一工藝方法未被廣泛采用。

氣相氧化法是將空氣與氣化后的均四甲苯混合進(jìn)入含有催化劑的氧化反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱冷卻后，均酐直接從氣相中凝華出來。由于氣相法工藝簡單，對(duì)設(shè)備的耐腐性要求不太高，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，使其成為目前國際上均酐生產(chǎn)的主流工藝。

在氣相氧化法中，均四甲苯氧化生成均酐的主反應(yīng)方程式為：反應(yīng)生成均酐的同時(shí)，還發(fā)生一些副反應(yīng)，生成一些部分氧化和過度氧化的副產(chǎn)物，如：烷基酸酐、烷基羰基酸酐、偏苯三酸酐、苯酐、順酐等和完全氧化的二氧化碳及水等。由于均酐熔點(diǎn)高(285℃)、沸點(diǎn)高(398～400℃)，其它副產(chǎn)物也大都有熔點(diǎn)高、沸點(diǎn)高的特點(diǎn)，大大增加了后續(xù)分離部分的難度。因此，如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物均酐與其它副產(chǎn)物的有效分離回收，成為氣相氧化法生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在氣相氧化法中，反應(yīng)產(chǎn)物氣體的冷卻凝華方式大體分為兩大類，一類是反應(yīng)產(chǎn)物氣體通過冷卻表面與冷卻介質(zhì)換熱，被冷卻下來的間接冷卻法；另一類是反應(yīng)產(chǎn)物氣體直接與冷卻介質(zhì)混合，從而使氣體溫度被降低的直接冷卻法。

在間接冷卻法中，目前國內(nèi)普遍采用的中國專利CN1245171A提出的均酐凝華捕集回收工藝是一種不控制凝華冷卻表面溫度的間接冷卻法工藝。用這種工藝凝華得到的粗酐(含有副產(chǎn)物的不合格均酐)還需要經(jīng)過后續(xù)復(fù)雜的水解、升華或減壓精餾或熱氣流攜帶等工藝過程的精制，才能將粗酐中的雜質(zhì)除去，獲得高純度的均酐產(chǎn)品。而這些后續(xù)的精制過程往往流程長，設(shè)備投資大，環(huán)境負(fù)荷大，生產(chǎn)成本高，因此不宜于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

利用氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中均酐濃度遠(yuǎn)大于其它副產(chǎn)物濃度和均酐的飽和蒸氣壓又低于大多數(shù)副產(chǎn)物的飽和蒸氣壓的特點(diǎn)，通過控制凝華過程的操作溫度，使其低于均酐的凝華溫度而高于其它副產(chǎn)物的凝華溫度，從而在凝華器中一步直接獲得高純度均酐的一步法是回收均酐的最理想方法。DE-PS.No.2362659、U.S.pat.No.4036594和U.S.pat.No.4252545先后提出了間接冷卻一步法凝華捕集得到高純度均酐的工藝和設(shè)備。但這些方法很難在工業(yè)上得到普及應(yīng)用，其原因一是為控制均酐純度，冷卻表面需維持較高的溫度，因而大大減小了反應(yīng)產(chǎn)物氣體與冷卻表面的傳熱溫差，造成換熱表面積的大幅增加；二是結(jié)晶在換熱表面上的均酐用簡單的機(jī)械方法在線清除和收集難度很大。

與間接冷卻法不同的另一類方法是將冷卻介質(zhì)直接與反應(yīng)產(chǎn)物氣體接觸或混合，從而使溫度降低的直接冷卻法。

中國專利CN?1175579提出了用水循環(huán)冷卻反應(yīng)產(chǎn)物氣體，然后將溶解在水中的均酐和其它副產(chǎn)物冷卻結(jié)晶，再在后續(xù)過程進(jìn)行脫水精制的直接冷卻方法。與中國專利CN?1245171A一樣，該工藝所得的粗酸(粗酐遇水水解成粗酸)，也需要經(jīng)過脫水，精制等過程才能獲得高純度均酐。

在U.S.pat.No.3328428提出的熱氣流攜帶法提純均酐工藝中，介紹了將反應(yīng)產(chǎn)物氣體間接冷卻或向其中直接注入部分較低溫度的惰性氣體，如：空氣或水蒸汽，使其溫度降低至100～200℃，然后將產(chǎn)生的固體粗酐用熱氣流攜帶提純的工藝過程。該專利提出了向反應(yīng)產(chǎn)物氣流中注入部分惰性氣體進(jìn)行冷卻的直接冷卻方法，但由于該專利主要目的是提出均酐的熱氣流攜帶提純工藝，因而對(duì)直接冷卻的具體方法少有提及。

U.S.pat.No.4598157提出了用冷空氣直接冷卻，將回收均酐后的尾氣燃燒，然后將燃燒后的廢氣再循環(huán)回反應(yīng)器的直接冷卻——廢氣循環(huán)使用的工藝。這一工藝對(duì)減少尾氣中的有機(jī)廢物排放是有用的，但廢氣的循環(huán)使反應(yīng)氣體中氧氣濃度減少，必然會(huì)對(duì)氧化反應(yīng)過程產(chǎn)生不利影響，另外，該工藝也未提出如何實(shí)現(xiàn)直接冷卻的方法和設(shè)備。