一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離工藝及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離工藝及裝置，包括主精餾塔、冷凝器、再沸器、結(jié)晶器和母液緩沖罐，主精餾塔的中部設(shè)有混二胺進(jìn)料管，主精餾塔的塔底通過循環(huán)泵連接間苯二胺出料管，間苯二胺出料管上設(shè)有循環(huán)管，循環(huán)管通過再沸器連接在主精餾塔的塔底上，主精餾塔的塔頂設(shè)有塔頂氣相管，塔頂氣相管通過冷凝器連接鄰苯二胺出料管，主精餾塔的上部設(shè)有中間采出管，中間采出管連接在結(jié)晶器上，結(jié)晶器的底部設(shè)有對苯二胺出料管和母液循環(huán)管，母液循環(huán)管經(jīng)母液緩沖罐和母液輸送泵連接在主精餾塔上；本發(fā)明工藝操作簡單，能耗低，通過一臺負(fù)壓操作的帶側(cè)線采出、進(jìn)料的主精餾塔、一套結(jié)晶器，實(shí)現(xiàn)三種苯二胺同分異構(gòu)體的在單一主精餾塔內(nèi)的連續(xù)分離工藝。
【專利說明】
一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離工藝及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及化工分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過精餾和結(jié)晶耦合工藝分離苯二 胺三種同分異構(gòu)體的單塔分離裝置及其分離工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前主流的苯二胺生產(chǎn)技術(shù)均為混二硝基苯加氫精餾工藝，即把含間二硝基苯、 鄰二硝基苯、對二硝基苯的混二硝基苯經(jīng)催化加氫還原成混苯二胺，脫除溶劑和生成的水 后得到含間苯二胺、鄰苯二胺、對苯二胺的混合物，苯二胺混合物首先經(jīng)過第一精餾塔從塔 底得到間苯二胺產(chǎn)品，塔頂鄰、對苯二胺混合物再經(jīng)過第二精餾塔從塔頂?shù)玫洁彵蕉樊a(chǎn) 品，第二精餾塔底得到的對苯二胺粗品經(jīng)第三精餾塔分離重組分后得到對苯二胺產(chǎn)品，對 苯二胺產(chǎn)品含量較低，約為98%左右。
[0003] 苯二胺是一種重要的化工中間體，又名二氨基苯，由一個苯環(huán)和兩個氨基組成，根 據(jù)氨基的位置不同，分為間苯二胺、鄰苯二胺和對苯二胺三種同分異構(gòu)體。
[0004] 由于苯二胺同分異構(gòu)體之間的沸點(diǎn)差很小，高溫?zé)崦粜裕蛛x難度大，導(dǎo)致現(xiàn)有工 藝出現(xiàn)以下問題： 1) 至少需要三座高塔，一座分離間苯二胺和鄰、對苯二胺，一座分離鄰苯二胺和對苯二 胺，一座分離對苯二胺及重組分，設(shè)備投資高； 2) 對苯二胺的質(zhì)量不穩(wěn)定，顏色發(fā)黑，含量較低（$98%)，無法滿足下游芳綸1414生產(chǎn) 的需要； 3) 由于苯二胺分離難度大，分離過程中需要多步加熱;能源消耗非常高。
[0005] 4)由于苯二胺為熱敏性物質(zhì)，在高溫下易結(jié)焦變黑，所以傳統(tǒng)工藝因多次加熱導(dǎo) 致產(chǎn)生大量焦油，產(chǎn)品收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，方便節(jié)能，分離效率 高，方便多步分離的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置及其分離工藝。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔 分離裝置，所述的分離裝置包括主精餾塔、冷凝器、再沸器、結(jié)晶器和母液緩沖罐，主精餾塔 內(nèi)設(shè)有多塊塔板，主精餾塔的中部設(shè)有混二胺進(jìn)料管，主精餾塔的塔底通過循環(huán)栗連接間 苯二胺出料管，所述的間苯二胺出料管上設(shè)有循環(huán)管，所述的循環(huán)管通過再沸器連接在主 精餾塔的塔底上，主精餾塔的塔頂設(shè)有塔頂氣相管，所述的塔頂氣相管通過冷凝器連接鄰 苯二胺出料管，主精餾塔的上部設(shè)有中間采出管，所述的中間采出管連接在結(jié)晶器上，所述 的結(jié)晶器的底部設(shè)有對苯二胺出料管和母液循環(huán)管，所述的母液循環(huán)管經(jīng)母液緩沖罐和母 液輸送栗連接在主精餾塔上。
[0008] 本發(fā)明所述的鄰苯二胺出料管和塔頂氣相管均連接在冷凝器的殼程上，所述冷凝 器的殼程的上部連接有抽真空管，本發(fā)明的抽真空管連接在高真空機(jī)組上。
[0009] 本發(fā)明所述的鄰苯二胺出料管的下方設(shè)有回流管，所述的回流管連接在主精餾塔 內(nèi)頂端塔板的上側(cè)。
[0010] 本發(fā)明所述的中間采出管安裝在主精餾塔的塔高的60%~80%處。
[0011] 本發(fā)明所述的母液緩沖罐經(jīng)循環(huán)栗和母液返回管連接在主精餾塔上，所述母液返 回管的安裝高度高于中間采出管，母液返回管與中間采出管之間的安裝高度在主精餾塔內(nèi) 相差2~10塊塔板的安裝間距。
[0012] 本發(fā)明所述的混二胺進(jìn)料管安裝在主精餾塔的塔高的35%~60%處。
[0013] 本發(fā)明提供的單塔分離裝置用于苯二胺同分異構(gòu)體的分離工藝，所述分離工藝的 詳細(xì)操作步驟如下： 1) 通過抽真空管對主精餾塔內(nèi)部進(jìn)行抽真空，保持主精餾塔內(nèi)的操作壓力為1~ lOKpa，將混合苯二胺原料持續(xù)通入主精餾塔中部。
[0014] 2)在負(fù)壓下連續(xù)精餾，精餾塔頂溫度為120~200°C，鄰苯二胺經(jīng)塔頂冷凝器冷凝 后50~95%的液體作為回流液經(jīng)回流管返回塔頂，5~50%的液體經(jīng)鄰苯二胺采出管作為產(chǎn) 品采出，液體中鄰苯二胺的含量可達(dá)到99.9%以上。
[0015] 3)塔底60~80%的液體經(jīng)循環(huán)栗和再沸器加熱后進(jìn)入塔內(nèi)，精餾塔底溫度為150~ 230 °C，20~40%的液體經(jīng)間苯二胺出料管作為產(chǎn)品采出；液體中間苯二胺的含量可達(dá)到 99.9%以上。
[0016] 4)精餾塔上部中間采出管采出的對苯二胺液體通入結(jié)晶器進(jìn)行結(jié)晶操作，結(jié)晶器 結(jié)晶溫度為50~110°C，結(jié)晶器結(jié)晶降溫速度為1~10°C/小時，其中主要含鄰苯二胺和少量 間苯二胺、對苯二胺的結(jié)晶母液進(jìn)入母液緩沖罐緩沖后，經(jīng)母液輸送栗返回主精餾塔內(nèi)，然 后對結(jié)晶器進(jìn)行升溫發(fā)汗操作，結(jié)晶器發(fā)汗升溫速度為1~l〇°C/小時，升溫化料后作為產(chǎn) 品對二苯胺采出；精餾塔上部抽出富含對苯二胺的液體，利用結(jié)晶工藝分離出高質(zhì)量的對 苯二胺產(chǎn)品，結(jié)晶母液返回主精餾塔。
[0017] 本發(fā)明所述的混合苯二胺原料中間苯二胺質(zhì)量濃度為50~95%，優(yōu)選60~90%。
[0018] 本發(fā)明所述的精餾塔底溫度優(yōu)選160~220°C ;精餾塔頂溫度優(yōu)選130~190°C ;結(jié) 晶器結(jié)晶溫度優(yōu)選70~100°C;結(jié)晶器結(jié)晶降溫速度優(yōu)選2~9°C/小時；結(jié)晶器發(fā)汗升溫速 度優(yōu)選2~9 °C/小時。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明工藝操作簡單，其主要通過一臺負(fù)壓操作的帶側(cè)線采 出、進(jìn)料的主精餾塔、一套結(jié)晶器，實(shí)現(xiàn)三種苯二胺同分異構(gòu)體的在單一主精餾塔內(nèi)的連續(xù) 分離工藝。
[0020] 1)本發(fā)明用一座主精餾塔和一臺結(jié)晶器即實(shí)現(xiàn)苯二胺三種產(chǎn)品的分離，設(shè)備投資 大幅度降低，約為現(xiàn)工藝的70%; 2) 本發(fā)明避免了現(xiàn)有工藝中對苯二胺和鄰苯二胺需要兩次加熱的問題，減少了苯二胺 高溫聚合的次數(shù)和時間，苯二胺產(chǎn)品的收率比現(xiàn)有工藝增加4%~5%，生產(chǎn)成本大幅度降低。
[0021] 3)本發(fā)明從側(cè)線分離出對苯二胺，分離后的母液返回塔體，導(dǎo)致主精餾塔塔頂回 流比大幅度降低，同時，由于減少了第二、第三精餾塔，導(dǎo)致能耗大幅度降低，能耗比現(xiàn)有工 藝減少40%~50%。
[0022] 4)本發(fā)明避免了現(xiàn)有工藝因間苯二胺的富集而導(dǎo)致對苯二胺產(chǎn)品純度低的問題， 直接獲得顏色好，純度高的對苯二胺產(chǎn)品，產(chǎn)品純度可超過99.9%，可以滿足下游芳綸1414 生產(chǎn)的需要。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024] 其中，1主精餾塔，2冷凝器，3再沸器，4循環(huán)栗，5結(jié)晶器，6母液緩沖罐，7母液 輸送栗，8混二胺進(jìn)料管，9塔頂氣相管，10抽真空管，11回流管，12鄰苯二胺出料管，13 塔底循環(huán)罐，14間苯二胺出料管，15循環(huán)栗出口管，16再沸器出料管，17中間采出管，18 母液出料管，19對苯二胺出料管，20母液栗進(jìn)口管，21母液返回管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0026] 實(shí)施例1:如圖1所示的一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，所述的分離裝置 包括主精餾塔1、冷凝器2、再沸器3、結(jié)晶器5和母液緩沖罐6，主精餾塔1內(nèi)設(shè)有多塊塔板，主 精餾塔1的中部設(shè)有混二胺進(jìn)料管8。
[0027] 主精餾塔1的塔底通過循環(huán)栗4連接間苯二胺出料管14,所述的間苯二胺出料管14 上設(shè)有循環(huán)管，此處的循環(huán)管包括循環(huán)栗出口管15和再沸器出料管16,循環(huán)管通過再沸器3 連接在主精餾塔1的塔底上。
[0028] 主精餾塔1的塔頂設(shè)有塔頂氣相管9,所述的塔頂氣相管9通過冷凝器2連接鄰苯二 胺出料管12. 主精餾塔1的上部設(shè)有中間采出管17,所述的中間采出管17連接在結(jié)晶器5上，所述的 結(jié)晶器5的底部設(shè)有對苯二胺出料管19和母液循環(huán)管，此處的母液循環(huán)管包括母液出料管 18、母液栗進(jìn)口管20和母液返回管21，所述的母液循環(huán)管經(jīng)母液緩沖罐6和母液輸送栗7連 接在主精餾塔1上。
[0029]實(shí)施例2:如圖1所示，本發(fā)明所述的鄰苯二胺出料管12和塔頂氣相管9均連接在冷 凝器2的殼程上，所述冷凝器2的殼程的上部連接有抽真空管10,本發(fā)明的抽真空管10連接 在高真空機(jī)組上。
[0030] 實(shí)施例3:如圖1所示，本發(fā)明所述的鄰苯二胺出料管12的下方設(shè)有回流管11，所述 的回流管11連接在主精餾塔1內(nèi)頂端塔板的上側(cè)。
[0031] 實(shí)施例4:如圖1所示，本發(fā)明所述的中間采出管17安裝在主精餾塔1的塔高的60% ~80%處。
[0032] 實(shí)施例5:如圖1所示，本發(fā)明所述的母液緩沖罐6經(jīng)循環(huán)栗7和母液返回管21連接 在主精餾塔1上，所述母液返回管21的安裝高度高于中間采出管17,母液返回管21與中間采 出管17之間的安裝高度在主精餾塔1內(nèi)相差2~10塊塔板的安裝間距。
[0033] 實(shí)施例6:如圖1所示，本發(fā)明所述的混二胺進(jìn)料管8安裝在主精餾塔1的塔高的35% ~50%處。
[0034]實(shí)施例7:如圖1所示，本發(fā)明提供的單塔分離裝置用于苯二胺同分異構(gòu)體的分離 工藝，包括如下操作步驟如下： 1)通過抽真空管10對主精餾塔1內(nèi)部進(jìn)行抽真空，保持主精餾塔1內(nèi)的操作壓力為1~ lOKpa，將混合苯二胺原料通過混二胺進(jìn)料管8持續(xù)通入主精餾塔1中部;混合苯二胺原料中 間苯二胺質(zhì)量濃度為50~95%。
[0035] 2)在負(fù)壓下連續(xù)精餾，主精餾塔1塔頂溫度為120~200°C，鄰苯二胺經(jīng)塔頂冷凝器 2冷凝后50~95%的液體作為回流液經(jīng)回流管11返回塔頂1，5~50%的液體經(jīng)鄰苯二胺采出 管12作為產(chǎn)品采出。
[0036] 3)塔底60~80%的液體經(jīng)循環(huán)栗4和再沸器3加熱后進(jìn)入塔內(nèi)1，精餾塔底1的溫度 為150~230 °C，20~40%的液體經(jīng)間苯二胺出料管14作為間苯二胺產(chǎn)品采出。
[0037] 4)精餾塔1上部中間采出管17采出的對苯二胺液體通入結(jié)晶器5進(jìn)行結(jié)晶操作，結(jié) 晶器5結(jié)晶溫度為50~110°C，結(jié)晶器5的結(jié)晶降溫速度為1~10°C/小時，其中主要含鄰苯二 胺和少量間苯二胺、對苯二胺的結(jié)晶母液進(jìn)入母液緩沖罐6緩沖后，經(jīng)母液輸送栗7返回主 精餾塔1內(nèi)，然后對結(jié)晶器5進(jìn)行升溫發(fā)汗操作，結(jié)晶器5的發(fā)汗升溫速度為1~10°C/小時， 升溫化料后得到產(chǎn)品對二苯胺，從對二苯胺出料管19采出。精餾塔1上部抽出富含對苯二胺 的液體，利用結(jié)晶工藝分離出高質(zhì)量的對苯二胺產(chǎn)品，結(jié)晶母液返回主精餾塔1。
[0038] 實(shí)施例8:安裝高度對比試驗(yàn);在其他條件不變的情況下，對主精餾塔上各個管路 的安裝高度進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)的結(jié)果如下表所示：
由上表可知:本發(fā)明的主精餾塔上，中間采出管、混二胺進(jìn)料管的安裝高度對最終產(chǎn)品 間苯二胺、對苯二胺的收率會產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)混二胺進(jìn)料管的安裝高度過低時，間苯二 胺的純度下降，當(dāng)混二胺進(jìn)料管安裝高度越高，間苯二胺純度越高，但會導(dǎo)致對苯二胺純度 下降;而中間采出管的高度過高或過低時，對苯二胺的純度均會下降。
[0039] 實(shí)施例9 :反應(yīng)條件對比試驗(yàn);在其他條件不變的情況下，對本發(fā)明的生產(chǎn)工藝中 各步驟的生產(chǎn)條件進(jìn)行對比試驗(yàn)，進(jìn)行生產(chǎn)后最終得到的結(jié)果如下表所示：
由上表可知：當(dāng)系統(tǒng)真空控制在0.5~8kpa之間，間苯二胺純度均可達(dá)互要求;混二胺 中間苯二胺含量在50~95%之間，均可得到99.9%以上的間苯二胺，但是當(dāng)混二胺中間苯二 胺含量低于50%，間苯二胺產(chǎn)品純度開始下降；混二胺中間苯二胺含量在70~95%之間，結(jié)晶 器降溫速度在0.5~2°C/小時，均可得到99.9%以上的對苯二胺產(chǎn)品，但是發(fā)汗和降溫的速 度過慢時，雖然產(chǎn)品的純度大大提高，但是生產(chǎn)時間過長，造成能耗和生產(chǎn)成本大大增加。
[0040]需要說明的是，上述僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范 圍，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上所做出的任意組合或等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的分離裝置包括主精餾 塔、冷凝器、再沸器、結(jié)晶器和母液緩沖罐，主精餾塔內(nèi)設(shè)有多塊塔板，主精餾塔的中部設(shè)有 混二胺進(jìn)料管； 主精餾塔的塔底通過循環(huán)栗連接間苯二胺出料管，所述的間苯二胺出料管上設(shè)有循環(huán) 管，所述的循環(huán)管通過再沸器連接在主精餾塔的塔底上； 主精餾塔的塔頂設(shè)有塔頂氣相管，所述的塔頂氣相管通過冷凝器連接鄰苯二胺出料 管； 主精餾塔的上部設(shè)有中間采出管，所述的中間采出管連接在結(jié)晶器上，所述的結(jié)晶器 的底部設(shè)有對苯二胺出料管和母液循環(huán)管，所述的母液循環(huán)管經(jīng)母液緩沖罐和母液輸送栗 連接在主精餾塔上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的鄰苯 二胺出料管和塔頂氣相管均連接在冷凝器的殼程上，所述冷凝器的殼程的上部連接有抽真 空管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的鄰苯 二胺出料管的下方設(shè)有回流管，所述的回流管連接在主精餾塔內(nèi)頂端塔板的上側(cè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的中間 采出管安裝在主精餾塔的塔高的60%~80%處。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的 母液緩沖罐經(jīng)循環(huán)栗和母液返回管連接在主精餾塔上，所述母液返回管的安裝高度高于中 間采出管，母液返回管與中間采出管之間的安裝高度在主精餾塔內(nèi)相差2~10塊塔板的安 裝間距。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯二胺同分異構(gòu)體的單塔分離裝置，其特征在于，所述的混二 胺進(jìn)料管安裝在主精餾塔的塔高的35%~60%處。7. -種如權(quán)利要求1所述的單塔分離裝置用于苯二胺同分異構(gòu)體的分離工藝，其特征 在于，所述分離工藝的詳細(xì)操作步驟如下： 1) 通過抽真空管對主精餾塔內(nèi)部進(jìn)行抽真空，保持主精餾塔內(nèi)的操作壓力為1~ IOKpa，將混合苯二胺原料持續(xù)通入主精餾塔中部； 2) 在負(fù)壓下連續(xù)精餾，主精餾塔頂溫度為120~200°C，鄰苯二胺經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后 部分作為回流液經(jīng)回流管返回塔頂，5~50%的液體經(jīng)鄰苯二胺采出管作為產(chǎn)品采出； 3) 塔底部分間苯二胺經(jīng)循環(huán)栗和再沸器加熱后進(jìn)入塔內(nèi)，精餾塔底溫度為150~230 °C，20~40%的液體經(jīng)間苯二胺出料管作為產(chǎn)品采出； 4) 精餾塔上部中間采出管采出的對苯二胺液體通入結(jié)晶器進(jìn)行連續(xù)結(jié)晶操作，結(jié)晶器 結(jié)晶溫度為50~IHTC，結(jié)晶器結(jié)晶降溫速度為1~HTC/小時，其中含鄰苯二胺、對苯二胺 及少量間苯二胺的結(jié)晶母液進(jìn)入母液緩沖罐緩沖后，經(jīng)母液輸送栗返回主精餾塔內(nèi)，然后 對結(jié)晶器進(jìn)行升溫發(fā)汗操作，結(jié)晶器發(fā)汗升溫速度為1~l〇°C/小時，升溫化料后得到的液 體作為產(chǎn)品對苯二胺采出。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的苯二胺同分異構(gòu)體的分離工藝，其特征在于，所述的混合苯二 胺原料中間苯二胺質(zhì)量濃度為50~95%，優(yōu)選60~90%。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的苯二胺同分異構(gòu)體的分離工藝，其特征在于，所述的精餾塔底 溫度優(yōu)選160~220°C ;精餾塔頂溫度優(yōu)選130~190°C ;結(jié)晶器結(jié)晶溫度優(yōu)選70~100°C ;結(jié) 晶器結(jié)晶降溫速度優(yōu)選2~9°C/小時;結(jié)晶器發(fā)汗升溫速度優(yōu)選2~9°C/小時。
【文檔編號】C07C209/84GK105906512SQ201610314887
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】劉新麗, 吳金華, 程啟東
【申請人】淮安綠源化工科技有限公司