本發(fā)明涉及精細化工技術領域，具體而言，涉及一種萘法制備苯酐的方法、裝置及制得的苯酐。

背景技術：

鄰苯二甲酸酐，簡稱苯酐，其是由鄰苯二甲酸分子內脫水形成的環(huán)狀酸酐。苯酐是化工生產中的重要原料，常用于生產增塑劑、不飽和樹脂和涂料。

苯酐的生產方法主要有萘法和鄰二苯法兩種。萘法是德國巴登苯胺純堿公司(今巴斯夫股份公司)于1896年提出的苯酐制備方法，萘法是采用萘為原料，將汽態(tài)的萘與空氣混合后通入到反應器內，在釩系催化劑下反應生成苯酐。鄰二苯法是上世紀40年代開發(fā)得到的苯酐制備方法，其產生是由于石油工業(yè)的發(fā)展得到大量廉價的鄰二甲苯，人們由此開發(fā)出將鄰二甲苯與空氣混合通入反應器內，在釩系催化劑下反應制備苯酐的工藝。由于上世紀50-90年代之間鄰二甲苯的來源豐富，價格低廉，以及鄰二苯法生產工藝的不斷改進，鄰二甲苯法逐漸取代萘法成為主要的苯酐生產方法。但是近年來隨著石油價格的不斷上升，鄰二甲苯的價格也隨之迅速上升，鄰二苯法制備苯酐的優(yōu)勢已經不大，萘法制備苯酐的技術又得到了人們的重視。

圖1為現有的萘法制備苯酐的裝置示意圖，該常規(guī)萘法制備苯酐的裝置001包括萘蒸發(fā)器100、汽化器110、空氣壓縮機120、反應器130和萘渣罐140，其中萘蒸發(fā)器100分別與汽化器110和萘渣罐140連接，汽化器110分別與空氣壓縮機120和反應器130連接?，F有的萘法制備苯酐技術均采用穩(wěn)壓進料方法，該方法是：首先向萘蒸發(fā)器100加入液萘，然后將液萘升溫到217℃以上，液萘開始部分汽化沸騰，產生汽態(tài)萘，加熱初期由于萘蒸發(fā)器100內液萘的溫度較低，產生的汽態(tài)萘的量小，流量不穩(wěn)定，因此需不斷將萘蒸發(fā)器100中產生的汽態(tài)萘排放至萘渣罐140；待萘蒸發(fā)器100內液萘溫度升高到235℃左右時，液萘生成的汽態(tài)萘大量增加，萘蒸發(fā)器100內的壓力迅速升高，當萘蒸發(fā)器100內的壓力達到65Kpa時，停止向萘渣罐140排放汽態(tài)萘，將萘蒸發(fā)器100中的汽態(tài)萘通入到汽化器110內，同時空氣壓縮機120將空氣通入汽化器110，在汽化器110內形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，并將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器130內，反應生成苯酐。

該穩(wěn)壓進料方法需要將液萘加熱初期生成的汽態(tài)萘排放至萘渣罐140，浪費了了原料，提高了成本。其需要將萘蒸發(fā)器100內的溫度升高到235℃左右，再將其中的汽態(tài)萘蒸汽通入到汽化器110內，與空氣混合形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，但此時萘蒸發(fā)器100內的壓力達到65Kpa左右，且萘蒸發(fā)器100與汽化器110內的壓力差達到30Kpa，萘蒸發(fā)器100內的壓力遠遠高于汽化器110內的壓力，汽態(tài)萘由萘蒸發(fā)器100進入汽化器110時的瞬時流量極大，使萘蒸汽進入汽化器110后與壓縮空氣來不及混合均勻就進入反應器130，不僅會影響反應的進行，降低苯酐的收率，嚴重時會導致反應器130內局部反應放熱太過劇烈而產生飛溫現象，具有極大的安全隱患。同時，由于萘催化生成苯酐的反應為放熱反應，且通入反應器130內的汽態(tài)萘-空氣混合氣體的溫度較高，很容易使反應器130內的反應熱點迅速升高，降低反應器130和反應器130內催化劑的使用壽命。

技術實現要素：

本發(fā)明提供了一種萘法制備苯酐的裝置，該裝置減少了組成設備的數量，降低了操作難度。

本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置的萘法制備苯酐的方法，提高了進料時的穩(wěn)定性和安全性，使反應安全穩(wěn)定的進行，節(jié)約了原料，降低了成本。

本發(fā)明是這樣實現的：

一種萘法制備苯酐的裝置，包括萘蒸發(fā)器、汽化器和反應器，萘蒸發(fā)器與汽化器連接，汽化器與反應器連接。

本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置的萘法制備苯酐的方法，包括以下步驟：

向萘蒸發(fā)器中加入液萘，加熱液萘生成汽態(tài)萘，萘蒸發(fā)器內壓力為P_蒸，汽化器內壓力為P_汽，當ΔP＝P_蒸-P_汽＝5-30Kpa時，將汽態(tài)萘和空氣分別通入汽化器混合，形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體；將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器，反應生成苯酐。

進一步的，當ΔP＝5-10Kpa時，調節(jié)進入汽化器的汽態(tài)萘的流量為0.1-1t/h。

進一步的，當ΔP＝10-30Kpa時，調節(jié)進入汽化器的汽態(tài)萘的流量為1-3t/h。

進一步的，將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器時，調節(jié)汽態(tài)萘-空氣混合氣體的流量，使反應器內的溫度為440℃以下。

進一步的，加熱液萘時，當液萘的溫度為200℃以下時，保持液萘的升溫速度為3-5℃/min。

進一步的，加熱液萘時，當液萘的溫度超過200℃時，保持液萘的升溫速度為1.5-2.5℃/min。

進一步的，加熱液萘之前，向萘蒸發(fā)器中通入惰性氣體排出空氣。

進一步的，不斷向萘蒸發(fā)器中加入液萘，使液萘體積保持為萘蒸發(fā)器容積的40％-60％。

本發(fā)明還提供了一種采用上述方法制備得到的苯酐。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的萘法制備苯酐的裝置相比現有技術取消了萘渣罐，從而減少了操作流程，降低了安全風險。本發(fā)明提供的萘法制備苯酐的方法改進了給料方式，首先加熱液萘，當萘蒸發(fā)器與汽化器具有一定的壓力差時，將汽態(tài)萘和空氣分別通入到汽化器中混合形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，并將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器反應，簡化了操作步驟，可控性強，能夠很好的控制蒸發(fā)器內壓力變化和汽態(tài)萘進入汽化器的速率，保證反應平穩(wěn)的進行，同時避免將流量不穩(wěn)定時產生的少量汽態(tài)萘通入到萘渣罐，節(jié)約了原料，降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為常規(guī)技術中萘法制備苯酐的裝置的示意圖；

圖2為本實施例中萘法制備苯酐的裝置的示意圖；

圖3為實施例1中液萘加熱時的汽態(tài)萘壓力-溫度變化圖；

圖4為實施例2與對比例1中進入汽化器的汽態(tài)萘的流量-時間變化圖。

圖標：001-常規(guī)萘法制備苯酐的裝置；002-萘法制備苯酐的裝置；100-萘蒸發(fā)器；110-汽化器；120-空氣壓縮機；130-反應器；140-萘渣罐；200-萘蒸發(fā)器；210-汽化器；220-空氣壓縮機；230-反應器。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產品。

下面對本發(fā)明實施例進行具體說明。

如圖2所示，本實施例提供了一種萘法制備苯酐的裝置002，包括萘蒸發(fā)器200、汽化器210、空氣壓縮機220和反應器230，其中萘蒸發(fā)器200和空氣壓縮機220分別通過管道連接汽化器210，汽化器210通過管道連接反應器230。與圖1所示的現有技術中常規(guī)萘法制備苯酐的設備001相比，本實施例提供的萘法制備苯酐的裝置002省去了使用萘渣罐140。

如圖2所示，本實施例提供了一種萘法制備苯酐的方法，該方法采用上述的萘法制備苯酐的裝置002，包括以下步驟：

S1、不斷向萘蒸發(fā)器200中加入液萘，保持液萘體積為萘蒸發(fā)器200容積的40-60％，隨后向萘蒸發(fā)器200中通入惰性氣體，將萘蒸發(fā)器200中的空氣排出。

S2、加熱萘蒸發(fā)器200中的液萘，使液萘的溫度上升生成汽態(tài)萘，當液萘的溫度為200℃以下時，保持液萘的升溫速度為3-5℃/min；當液萘的溫度超過200℃時，保持液萘的升溫速度為1.5-2.5℃/min。P_蒸為萘蒸發(fā)器200內壓力，P_汽為汽化器210內壓力，隨著萘蒸發(fā)器200內不斷生成汽態(tài)萘，當ΔP＝P_蒸-P_汽＝5-30Kpa時，將萘蒸發(fā)器200中的汽態(tài)萘通入汽化器210，同時空氣壓縮機220將空氣通入汽化器210，使汽態(tài)萘和空氣充分混合均勻形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體。

將萘蒸發(fā)器200中的汽態(tài)萘通入到汽化器210時，調節(jié)萘蒸發(fā)器200與汽化器210之間的管道閥門來控制汽態(tài)萘的流量，當ΔP＝5-10Kpa時，調節(jié)進入汽化器210的汽態(tài)萘的流量為0.1-1t/h；當ΔP＝10-30Kpa時，調節(jié)進入汽化器210的汽態(tài)萘的流量為1-3t/h。

S3、將汽化器210內的汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入到反應器230中，在催化劑條件下反應生成苯酐，同時調節(jié)進入到反應器230中的汽態(tài)萘-空氣混合氣體的流量，使反應器230內的溫度為440℃以下。

S4、收集反應器230中生成的粗制苯酐。

一方面，本發(fā)明提供的萘法制備苯酐的方法提高了萘蒸發(fā)器200內壓力的穩(wěn)定性，能夠保持汽態(tài)萘連續(xù)穩(wěn)定的進入到汽化器210內，并與空氣混合形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體后通入反應器230反應。具體原因如下：

在加熱液萘的初期，液萘蒸發(fā)得到的汽態(tài)萘的量不穩(wěn)定，導致萘蒸發(fā)器100內壓力P_蒸波動較大，使進入汽化器110中的汽態(tài)萘的流量Q_進不穩(wěn)定，從而影響到進入反應器130中的汽態(tài)萘-空氣混合氣體的流量穩(wěn)定性。為了保證Q_進的穩(wěn)定，必須保證P_蒸的穩(wěn)定，采用常規(guī)工藝制備苯酐時，影響P_蒸的因素為：熱源流量、進入萘蒸發(fā)器100的液萘流量、進入汽化器110的汽態(tài)萘的流量以及排放到萘渣罐140內氣態(tài)萘的流量，其中排放到萘渣罐140內氣態(tài)萘的流量隨著液萘溫度的提高而不斷升高，工作人員很難調節(jié)排放到萘渣罐140內氣態(tài)萘的流量，導致萘蒸發(fā)器100內的壓力P_蒸變化劇烈；本實施例提供的萘法直接進料制備苯酐方法不需要將加熱初期產生的氣態(tài)萘排放到萘渣罐140內，影響P_蒸的因素只有熱源流量、進入萘蒸發(fā)器200的液萘流量、進入汽化器210的汽態(tài)萘的流量，而這三個因素均可以通過調節(jié)閥門的開啟程度很好的控制，工作人員可以穩(wěn)定的控制萘蒸發(fā)器200內的壓力P_蒸的變化。同時在加熱液萘時，當液萘的溫度為200℃以下時，保持液萘的升溫速度為3-5℃/min；當液萘的溫度超過200℃時，保持液萘的升溫速度為1.5-2.5℃/min，使液萘溫度穩(wěn)定的上升，減小萘蒸發(fā)器200中的壓力P_蒸波動，提高進入到汽化器210中汽態(tài)萘的流量Q_進的穩(wěn)定性。

另一方面，本實施例提供的萘法制備苯酐的方法還提高了反應的安全性，減少了操作失誤和飛溫爆炸事件的發(fā)生頻率。具體原因如下：

常規(guī)工藝中的穩(wěn)壓進料方法在將汽態(tài)萘通入到汽化器110內時可能會產生以下情況：

1.當P_蒸過低時，即ΔP<0，萘蒸發(fā)器100內壓力低于汽化器110內壓力，汽化器110內的空氣會倒吸到萘蒸發(fā)器100中，可能使萘蒸發(fā)器100里的汽態(tài)萘產生閃燃。

2.當P_蒸過高時，即ΔP>30Kpa時，萘蒸發(fā)器100內壓力遠遠高于汽化器110內壓力，汽態(tài)萘進入汽化器110的瞬時流量Q_進較大，并使汽化器110中的氣態(tài)萘-空氣混合氣體大量進入反應器130反應，導致反應器130內反應熱迅速上升，很容易損壞反應器130和反應器130中的催化劑；汽態(tài)萘進入汽化器110的瞬時流量Q_進較大時，還會導致汽態(tài)萘進入汽化器110后與空氣來不及混合均勻就進入反應器130，使反應器130內局部反應放熱太過劇烈而飛溫，產生嚴重的安全隱患。

本實施例提供的萘法制備苯酐的方法采用直接給料工藝，在萘蒸發(fā)器200內壓力大于汽化器210內壓力一定值時，即ΔP＝5-30Kpa時，將萘蒸發(fā)器200中的汽態(tài)萘通入汽化器210，同時空氣壓縮機220將空氣通入汽化器210，使汽態(tài)萘和空氣充分混合均勻形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，能夠避免汽化器210中的空氣倒流到萘蒸發(fā)器200中，提高作業(yè)安全，同時在加熱液萘之前，向萘蒸發(fā)器200中通入惰性氣體排出空氣，也能夠避免液萘在加熱過程中產生閃燃。調節(jié)進入到反應器230中的汽態(tài)萘-空氣混合氣體的流量，使反應器230內的溫度為440℃以下，能夠避免進入反應器230內的汽態(tài)萘-空氣混合氣體流量過大時，反應劇烈進行釋放大量的熱，損壞反應器230和反應器230中的催化劑。

以下結合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

實施例1提供了一種萘法制備苯酐的方法，使用上述萘法制備苯酐的裝置002，且該萘法制備苯酐的裝置002年產2.5萬噸苯酐，具體步驟如下：

S101、向5000L容積的萘蒸發(fā)器200緩慢通入氮氣5分鐘，將萘蒸發(fā)器200內的空氣排出，以排盡萘蒸發(fā)器200中的氧氣，避免升溫階段時萘蒸發(fā)器200中的液萘發(fā)生閃燃。

S102、向萘蒸發(fā)器200內通入液萘，使萘蒸發(fā)器200內液萘容積達到罐體容積的50％，即萘蒸發(fā)器200中液萘的容量達到2500L，然后使用熱蒸汽對萘蒸發(fā)器200內的液萘加熱：在液萘溫度為200℃以下時，控制液萘的升溫速度為3℃/min，在液萘溫度超過200℃時，控制液萘的升溫速度為2℃/min。當液萘溫度上升到217℃以上時，液萘開始部分汽化沸騰，調節(jié)通入到萘蒸發(fā)器200中液萘流量，使萘蒸發(fā)器200中液萘的液位保持穩(wěn)定。

S103、繼續(xù)加熱液萘至ΔP達到5Kpa時，打開萘蒸發(fā)器200與汽化器210之間的閥門，使萘蒸發(fā)器200內的汽態(tài)萘進入到汽化器210內，控制汽態(tài)萘進入到汽化器210的流量為0.5t/h，同時空氣壓縮機220將空氣通入到汽化器210內，使汽態(tài)萘和空氣混合均勻形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，并將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器230反應生成粗制苯酐。將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器230反應時，控制汽化器210中的汽態(tài)萘-空氣混合氣體進入反應器230的流量，使反應器230內的反應熱點不超過440℃。

S104、繼續(xù)加熱液萘使ΔP從5Kpa提升到25Kpa并保持穩(wěn)定，將汽態(tài)萘進入到汽化器210的流量隨之從0.5t/h提高到2.5t/h并保持穩(wěn)定。

S105、持續(xù)收集反應器230內生成的粗制苯酐。

實施例2

實施例2提供了一種萘法制備苯酐的方法，使用上述萘法制備苯酐的裝置002，且該萘法制備苯酐的裝置002年產1萬噸苯酐，具體步驟如下：

S201、通向2000L容積的萘蒸發(fā)器200緩慢通入氮氣3分鐘，將萘蒸發(fā)器200內的空氣排出，以排盡萘蒸發(fā)器200中的氧氣，避免升溫階段時萘蒸發(fā)器200中的液萘發(fā)生閃燃。

S202、向萘蒸發(fā)器200內通入液萘，使萘蒸發(fā)器200內液萘容積達到罐體容積的45％，即萘蒸發(fā)器200中液萘的容量達到900L，然后使用導熱油對萘蒸發(fā)器200內的液萘加熱：在液萘溫度為200℃以下時，控制液萘的升溫速度為2.5℃/min左右，在液萘溫度超過200℃時，控制液萘的升溫速度為1.5℃/min左右。當液萘溫度上升到217℃以上時，液萘開始部分汽化沸騰，調節(jié)通入到萘蒸發(fā)器200中液萘流量，使萘蒸發(fā)器200中液萘的液位保持穩(wěn)定。

S203、繼續(xù)加熱液萘至ΔP達到5Kpa時，打開萘蒸發(fā)器200與汽化器210之間的閥門，使萘蒸發(fā)器200內的汽態(tài)萘進入到汽化器210內，此時控制汽態(tài)萘進入到汽化器210的流量為0.1t/h，同時空氣壓縮機220將空氣通入到汽化器200內，使汽態(tài)萘和空氣混合均勻形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，并將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器230反應生成粗制苯酐。將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器230反應時，控制汽化器210中的汽態(tài)萘-空氣混合氣體進入反應器230的流量，使反應器230內的反應熱點不超過440℃。

S204、繼續(xù)加熱液萘使ΔP從5Kpa提升到20Kpa并保持穩(wěn)定，同時將汽態(tài)萘進入到汽化器210的流量從0.1t/h至1.8t/h并保持穩(wěn)定。

S205、持續(xù)收集反應器400內生成的粗制苯酐。

對比例1

對比例提供了一種萘法制備苯酐的方法，使用現有技術中的常規(guī)萘法制備苯酐的裝置001，且該常規(guī)萘法制備苯酐的裝置001年產1萬噸苯酐，具體步驟如下：

S301、向2000L萘蒸發(fā)器100內通入液萘，使萘蒸發(fā)器100內液萘容積達到罐體容積的50％，即萘蒸發(fā)器100中液萘的容量達到1000L，然后使用導熱油對萘蒸發(fā)器100內的液萘加熱，當液萘溫度上升到217℃以上時，液萘開始部分汽化沸騰，將產生的汽態(tài)萘通入到萘渣罐140中，并調節(jié)通入到萘蒸發(fā)器100中液萘流量，使萘蒸發(fā)器100中液萘的液位保持穩(wěn)定。

S302、繼續(xù)升溫至萘蒸發(fā)器100中壓力P_蒸>65Kpa時，關閉向萘渣罐140中通入汽態(tài)萘，打開萘蒸發(fā)器100與汽化器110之間的管道閥門，使萘蒸發(fā)器100內的汽態(tài)萘進入到汽化器110內，同時空氣壓縮機120將空氣通入到汽化器110內使汽態(tài)萘和空氣混合均勻形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，將汽態(tài)萘-空氣混合氣體通入反應器130反應生成苯酐。

S303、持續(xù)收集反應器130內的粗制苯酐。

記錄實施例1中萘蒸發(fā)器200內液萘加熱時的汽態(tài)萘壓力隨溫度變化的數據，將數據整理后如圖3所示，由圖中可知，實際加熱液萘時，生成汽態(tài)萘速率較快時對應的液萘溫度為225℃左右，表明在加熱液萘的初期，液萘蒸發(fā)得到的汽態(tài)萘的量不穩(wěn)定，只有當液萘溫度提升到225℃左右時才能獲得大量的汽態(tài)萘。在開始加熱液萘時，萘蒸發(fā)器200內壓力P_蒸難以精確調控，只需要控制進入到汽化器210內的汽態(tài)萘流量連續(xù)即可。

記錄實施例2中直接給料和對比例1中穩(wěn)壓給料時的進入汽化器110的汽態(tài)萘流量隨時間變化的數據，將數據整理后如圖4所示，很顯然，實施例2提供的萘法制備苯酐的方法能夠長時間穩(wěn)定將汽態(tài)萘輸送到汽化器210中，在開始加熱液萘時，直接給料方法給入汽化器210中的汽態(tài)萘的流量波動小，且隨著時間的推移能夠持續(xù)穩(wěn)定的提高給入到汽化器210中的汽態(tài)萘的流量，而對比例1中常規(guī)工藝使用的穩(wěn)壓給料方法在給料的第4小時至第9小時之間時，給入到汽化器110中的汽態(tài)萘的流量變化較大，給料不穩(wěn)定。

本發(fā)明提供的萘法制備苯酐的裝置，相比現有技術簡化了設備和操作流程，降低了安全風險，提高了可操作性。萘法制備苯酐的方法，能夠將汽態(tài)萘穩(wěn)定輸送到汽化器210內與空氣混合形成汽態(tài)萘-空氣混合氣體，并將汽態(tài)萘-空氣混合氣體持續(xù)穩(wěn)定的輸送到反應器230進行反應，不僅降低了安全風險，還簡化了操作流程，同時與常規(guī)工藝相比，該方法在設備啟動時的液萘加熱階段能節(jié)省0.5噸液萘，節(jié)約了大量的原料，有效的降低了成本。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。