【正文】 空氣 中 O2所占的比例為 21%，所以工藝空氣中氧氣的進(jìn)料量： w 氧 = 4465021% = 。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，苯酐生產(chǎn)能力為 40000 噸 /年，產(chǎn)品純度達(dá)到 % 按照 8000 小時(shí)開(kāi)工計(jì)算，每小時(shí)的生產(chǎn)能力 ： 400001000%/8000= 4995kg/h 15 反應(yīng)器中氧化反應(yīng)的物料衡算 氧化反應(yīng)過(guò)程的衡算基準(zhǔn) 本次設(shè)計(jì)以每小時(shí)生產(chǎn) 4995 kg 為基準(zhǔn)，進(jìn)料量 4700 kg/h，轉(zhuǎn)化率 %；生成苯酐的選擇性約為 ；空氣與鄰二甲苯進(jìn)料比為 :1；主要副產(chǎn)品為苯酞、順酐、苯甲酸、檸槺酐、二氧化碳、一氧化碳等。 14 鼓風(fēng)系統(tǒng) 列 管 式 氧 化 反 應(yīng) 器 冷凝回收粗 苯酐置 鄰二甲苯 加熱蒸汽 循環(huán)冷油 尾 氣 洗 滌 廢氣 副產(chǎn)蒸汽 循環(huán)油 廢液焚燒 熱 油 爐 天 然 氣 預(yù) 處 理 精 餾 結(jié)片 包裝 天 然 氣 副產(chǎn)蒸汽 苯 酐 產(chǎn) 品 工藝流程方塊圖 原料 圖 21 工藝流程方塊圖 3. 物料衡算 物料衡算的準(zhǔn)則就是質(zhì)量守恒定律，即 “進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料必等于離開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)的全部物料，再加上過(guò)程損失量和在系統(tǒng)中積累量 ”。由于廢水中的有機(jī)組分含量相對(duì)比較少，廢水的熱值低，本身不能進(jìn)行燃燒，所以采用天然氣作為主要燃料進(jìn)行燃燒，將廢水噴入焚燒爐中，由過(guò)熱蒸汽進(jìn)行霧化。滾筒一側(cè)裝有一把固定的與滾筒同長(zhǎng)度的刮刀，當(dāng)滾筒上的苯酐結(jié)片轉(zhuǎn)至刮刀處時(shí)，被刮刀將結(jié)片刮下，落入結(jié)片機(jī)下方的排放空中，經(jīng)滑槽進(jìn)入半自動(dòng)包裝碼垛機(jī)，碼完的貨垛由 非防爆內(nèi)燃機(jī)叉車送入成品庫(kù)待銷。從結(jié)片機(jī)給料泵來(lái)的液體苯酐產(chǎn)品，經(jīng)結(jié)片機(jī)結(jié)成片狀的固體苯酐，再經(jīng)稱量包裝機(jī)包裝后通過(guò)皮帶輸送機(jī)送至產(chǎn)品臨時(shí)堆放倉(cāng)庫(kù)待售。不凝氣被噴射泵吸收，然后送到尾氣洗滌塔前的工藝氣體進(jìn) 口管線。熱處理的停留時(shí)間大約為 18h。水蒸氣、順酐和其他低沸點(diǎn)物質(zhì)從粗苯酐中抽取出。同時(shí)水蒸氣、順酐和其他低沸點(diǎn)物質(zhì)也從粗苯酐中抽取出。 粗苯酐從苯酐緩沖罐通過(guò)重力流入第一處理槽，最終溢流到 第二處理槽。粗苯酐加熱器的加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。 預(yù)處理 粗苯酐輸送到熱處理單元，在第一處理段，粗苯酐加熱器將粗苯酐從 160℃加熱到 250℃ 進(jìn)行熱處理。酸水被臨時(shí)貯存在酸水貯罐中，然后通過(guò)酸水輸送泵送至廢液焚燒爐。三級(jí)洗滌回路中順酐的 質(zhì)量濃度分別為 2%， 6%和 17%(最大 25%)。 尾氣洗滌 從切換冷凝器排除的尾氣和精餾蒸汽噴射器過(guò)來(lái)的廢氣一起進(jìn)入尾氣洗滌塔，在洗滌塔中尾氣中的有機(jī)物通過(guò)洗滌水循環(huán)泵，經(jīng)過(guò)三級(jí)洗滌后被除去，經(jīng)洗滌后的尾氣直接向高空排入大氣。熱熔后，切換冷凝器被冷油冷卻然后準(zhǔn)備下一次苯酐凝華捕集。熱油通過(guò)熱油泵經(jīng)熱油加熱器再流經(jīng)切換冷凝器后回到熱油罐。冷油通過(guò)冷油泵經(jīng)冷油冷卻器再 流經(jīng)切換冷凝器回到冷油罐。粗苯酐通過(guò)粗苯酐送料泵進(jìn)入苯酐精制單元。當(dāng)苯酐凝華結(jié)束后，通過(guò)熱油加熱器加熱的熱油被通入切換冷凝器的翅片管。苯酐凝華在翅片管的外表面。反應(yīng)氣進(jìn)入切換冷凝器，其中四臺(tái)切換冷凝器中的三臺(tái)通入反應(yīng)氣體進(jìn)行凝 華，另一臺(tái)處于熱熔或再冷卻，并且根據(jù)固定的周期切換操作。帶外部加熱的熔鹽槽主要用于熔鹽的初次裝填和反應(yīng)器熔鹽的排放。電 12 加熱器在開(kāi)車時(shí)給鹽浴提供熱量并在停車期間保持足夠的鹽浴溫度。熔鹽通過(guò)熔鹽泵進(jìn)行循環(huán)，流經(jīng)反應(yīng)器同時(shí)吸收反應(yīng)放出的熱 量。部分反應(yīng)熱將反應(yīng)溫度加熱到 370℃ ，大部分反應(yīng)熱經(jīng)循環(huán)的熔鹽移出。在氣相中，鄰二甲苯在 VTi 催化劑的表面被選擇性氧化反應(yīng)生成苯酐。鄰二甲苯的流量根據(jù)空氣流量調(diào)節(jié)，空氣量在壓力補(bǔ)償下指示，裝置鄰二甲苯負(fù)荷為 80g。通過(guò)鄰二甲苯預(yù)熱器將鄰二甲苯加熱到 145℃ ，殼側(cè)的加熱蒸汽為 飽和蒸汽。 來(lái)源于鄰二甲苯罐的鄰二甲苯通過(guò)鄰二甲苯泵輸送到汽化器，在進(jìn)入汽化器前鄰二甲苯先后通過(guò)鄰二甲苯過(guò)濾器和鄰二甲苯加熱器，在進(jìn)入氣化器前鄰二甲苯先后通過(guò)鄰二甲苯過(guò)濾器和鄰二甲苯加熱器。被加熱空氣的出口溫度大約為 185℃ ?？諝夤娘L(fēng)機(jī)是單級(jí)電動(dòng)離心式壓縮機(jī)。工藝空氣經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器除去其中的灰塵等，這些灰塵可能降低催化劑的活性。反應(yīng)器內(nèi)埋填化熱列管，用熔鹽循環(huán)移去反應(yīng)熱，熱的熔鹽產(chǎn)生高壓蒸汽。 工藝流程簡(jiǎn)述 [4] 苯酐生產(chǎn)工藝系統(tǒng)包括氧化反應(yīng)部分、冷凝水洗部分、苯酐精制部分?；钚缘偷拇呋瘎┍缺砻娣e小，而且負(fù)載活性組分量也少，其中以重量計(jì)， V2O5為 6％ 11％， Sb2O3為 0％ 3％，堿金屬為 ％ 1％；活性高的催化劑 V2O5為 5％ 15％， Sb2O3為 0％ 3％，堿金屬為 ％ ％，還有 0％％的磷 [7]。例如 BASF 開(kāi)發(fā)了多種牌號(hào)的催化劑（ 042 2 3 66 等），從 BASF 在華公開(kāi) CN1795049 專利透露的苯酐生產(chǎn)用催化劑看，采用的是活性逐漸增加的 3 層以上催化體系。主要反應(yīng)式如下 [11]： 主反應(yīng)： 3C H 3C H 2+ 3 O → C OC O 2O + 3 H O + 3 1 1 k c a l 主要副反應(yīng)： 3C H 3C H 2+ 7 . 5 O → C HC HCCOO O 2 2+ 4 C O + 4 H O + 7 5 9 k c a lC h e m P a s t e r 3CH3CH 2 2 2+ 8CO +5H O +1093kcal→ 3CH3CH 2 2+ 8CO +5H O +520kcal→ 3C H 3C H 2+ 3 O → C O O H 2 2 + C O + 2 H O + 3 2 0 k c a lChemPaster 3C H 3C H 2+ 1 . 5 O → C O O H3C H 2+ H OC h e m P a s t e r 3C H3C H 2+ 4 . 5 O → CC HCC3C HOO 2O + 3 C O + 3 H O + 4 0 0 k c a l 苯酐生產(chǎn)工藝催化劑 苯酐催化劑的選擇 自 50 年代起 ， 相繼開(kāi)發(fā)出多種 形式 的鄰二甲苯氧化用催化劑，其中最成功的 工業(yè)應(yīng)用最 廣泛的是以 V2O5TiO2為主要活性組分的高負(fù)荷催化劑 [10]。催化劑的活性和 選擇性、反應(yīng)控制溫度、鄰二甲苯純度、空間速度，對(duì)于鄰二甲苯部分氧化生成苯酐的產(chǎn)率具有決定性的影響。 用于鄰二甲苯部分氧化的催化劑是 VTi 系表面涂層催化劑。 設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì) 反應(yīng)原理 鄰二甲苯和空氣的氣態(tài)混合物在滿足催化劑活性的合理溫度條件下，在催化 10 劑表面發(fā)生主反應(yīng)生成苯酐，副反應(yīng)生成順酐、苯甲酸、檸糠酐和苯酞等副產(chǎn)物。 2. 工藝流程 原料名稱及規(guī)格 [4] 生產(chǎn)能力：年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸鄰苯二甲酸酐車間工藝設(shè)計(jì) 生產(chǎn)時(shí)間： 8000h/年 產(chǎn)品流量： 5000kg/h 產(chǎn)品純度： ≥ % 產(chǎn)品回收率： 95% 主要原材料的規(guī)格及來(lái)源 鄰二甲苯（ 96%），主要生產(chǎn)企業(yè)為一些國(guó)內(nèi)大型石化企業(yè)。 國(guó)內(nèi)工藝現(xiàn)狀 我國(guó)苯酐生產(chǎn)裝置規(guī)模較大的為鄰法，而且絕大部分引進(jìn)裝置，如金陵石化、齊魯石化 90 年代投產(chǎn)的 40kt/a 苯酐裝置是引進(jìn)德國(guó) BASF 的技