[發明專利]用于富馬酸生產過程中化學能的熱功聯產綜合利用方法

有效

• 申請號: 201210575764.4
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103055775A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馬玉岳;姜國政;姜增妍
• 申請（專利權）人: 煙臺恒源生物股份有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C07C57/15
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菲

技術領域

本發明涉及富馬酸生產過程中化學能資源的綜合利用。

背景技術

富馬酸又名反丁烯二酸、延胡索酸，英文名fumaric?acid，trans-Butene?dioic?acid，廣泛用于食品、醫藥、化工、涂料、樹脂、增塑劑等領域。

目前富馬酸生產中最常用的生產方法為苯氧化法生產順酐，水吸收順酐生成順丁烯二酸，再通過異構化生成富馬酸。其生產工藝為石油苯經觸媒固定床反應器，在350-420℃的反應溫度下，生成順丁烯二酸酐，用水吸收順酐得到濃度為35%左右的順丁烯二酸水溶液，順丁烯二酸水溶液在95℃的溫度下，用活性炭脫色并除去焦油后，在強酸介質中用硫脈作催化劑，在85-95℃的反應溫度下，異構化生成反丁烯二酸，即富馬酸；經冷卻、結晶、過濾、洗滌、離心、干燥后，可制得工業級富馬酸。在上面工序中，經洗滌好的富馬酸，加入溶解鍋中，加水煮沸充分溶解，經重結晶、過濾、洗滌、干燥，可制得純度更高的食品級富馬酸。

苯氧化法生產富馬酸過程中，通過苯氧化生成順酐是該工藝的關鍵。苯在氧化過程中大量化學能以熱能的形式釋放出來，屬于強烈放熱反應。如果工藝條件控制不當，會有大量副反應發生，生成一氧化碳和二氧化碳。為了減少副反應發生，在選擇合適的催化劑的同時，必須嚴格控制反應溫度。工業生產上一般控制在350～450℃。通常是在列管式固定床反應器管間填充熔鹽作媒體，利用熔鹽強制循環，以及時移出反應所放出的熱量，并以水吸收熱量形成飽和蒸氣。形成的飽和蒸汽如果不加以利用，就只有白白釋放到環境中，造成能量資源的浪費。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種用于富馬酸生產過程中化學能資源的熱功聯產綜合利用。

初始富馬酸生產采用苯氧化工藝生產技術，使用苯為原料，在催化劑的作用下，與空氣中的氧氣在固定床中發生催化氧化，生成酸酐氣體，經水溶液洗滌回收酸酐異構成富馬酸。整個工藝過程包括：催化氧化反應、反應氣洗滌吸收、酸酐異構和精制四個過程。

在催化氧化反應環節中，原料苯經計量后進入加熱器進行加熱，加熱后的苯蒸汽與空氣混合，進入氧化反應器進行氧化反應。

氧化過程主要的反應如下：

主反應：C₆H₆+4O₂→C₄O₃H₂+CO₂+CO+2H₂O

副反應：C₆H₆+6O₂→3CO+2CO₂+3H₂O

C₄O₃H₂+2O₂→2CO+2CO₂+H₂O

其它副反應：C₆H₆+O₂→C₇O₂H₆（苯甲酸）+CO+CO₂+H₂O

C₆H₆+O₂→C₈O₃H₄（苯酐）+CO+CO₂+H₂O

這個反應是強放熱反應，反應熱將反應氣體加熱到360℃，其余熱量由循環流動的熔鹽移出并產生蒸汽。360℃的反應氣體自反應器底部排出，在氣體冷卻器處冷卻并產生蒸汽，兩部分蒸汽回收到汽包中。該部分蒸汽除富馬酸工藝中空氣加熱器、苯蒸發罐/器及除氧器等裝置使用外，大部分無組織排放，系統蒸汽利用率低，資源浪費嚴重。

本發明收集富馬酸生產中以熱能形式釋放大量化學能產生的飽和蒸汽到蒸汽汽包形成1.5Mpa的飽和蒸汽。根據需要大功率風機為苯氧化反應提供氧氣的特點，在蒸汽汽包后加裝與風機同軸的飽和蒸汽汽輪機，將飽和蒸汽以管道輸送至汽輪機，飽和蒸汽在汽輪機本體中膨脹做功，輔助驅動風機（未達到風機運行要求時仍以電力驅動）以節約電能。經汽輪機做功后，降壓減溫形成0.5Mpa飽和蒸汽經汽輪機排氣口排出，并通過管道輸送至富馬酸干燥、結晶車間以及L-天門冬氨酸和L-丙氨酸的生產車間。