专利名称：苯二甲腈分离提纯方法
技术领域：
本发明是关于对由二甲苯与氨和含氧气体在催化剂存在下反应产生气体中，分离苯二甲腈吸收分离方法的改进，尤其涉及使吸收苯二甲腈的吸收液蒸馏分离提纯方法。
背景技术：
苯二甲腈，又称为异肽腈(IPN)，是有机合成的重要原料。苯二甲腈生产方法中，由二甲苯与氨和含氧气体反应的氨氧化法是现阶段较为先进的生产方法，即在气固相流化床设备中使二甲苯在高温及催化剂存在下与氨及氧反应，生成苯二甲腈。由于氨氧化反应产生大量反应热，所以反应温度很高，通常反应产物以气相(称之为反应生成气)从反应器顶部排出。而在反应生成气中，除含有苯二甲腈外，通常还含有氨气、氢化氰、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氮气、氧气、二甲苯、甲基苯甲腈、苯甲腈等，这就需对反应生成气进行分离，以获得高纯度的苯二甲腈。
从反应生成气中分离苯二甲腈的分离提纯方法有多种，并被多个专利及文献所报导，其中美国专利US4134910、US6509490以及中国专利CN1397543A，报导采用有机溶剂吸收反应生成气，使其中苯二甲腈被捕集在吸收溶剂中，再经过两个蒸馏分离塔经蒸馏和精馏两次分离，得到高纯度苯二甲腈。然而这种吸收有苯二甲腈的吸收液，通过第一蒸馏塔分离掉高沸点重组分杂质(塔底排出)，产物、轻组分及溶剂以气相由塔顶蒸出；产物、轻组分及溶剂混合气再经第二精馏塔分离，溶剂和轻组分由塔顶排出，产物苯二甲腈由塔底排出的二次蒸馏分离方法，主要不足是从第一蒸馏塔顶分离溶剂、苯二甲腈和轻组分时，由于所选溶剂沸点低于产物，因此会与其他轻组分首先被蒸出，其次蒸出的才是苯二甲腈，而且整个蒸馏过程又是在真空条件下进行，易升华的苯二甲腈极有可能会进入到真空系统，不仅造成产物苯二甲腈部分损失，而且严重时还会造成真空系统堵塞失灵，造成真空系统操作失稳。其次，为节约能源，两塔间采用气相传递，因此两塔间的管线必须控制在适宜的尺寸和长度，并需具有良好的保温效果，否则也会造成苯二甲腈在管线中凝结并堵塞管线。第三，双塔蒸馏分离，整个分离过程需要两个真空系统，而且吸收液中溶剂量一般都很大，溶剂需经第一塔和第二塔经历两次蒸馏，分离能耗较高，加大了分离成本。因此二塔二步蒸馏分离存在能耗高、产物易损失、真空系统容易被堵塞三大缺陷。而且由于反应生成气存在产物、溶剂及轻组分、重组分，人们受传统思维影响只能沿用常规蒸馏分离方法，认为必须采用二塔两次分离；其次，如CN1397543A等认为要获得高产率的苯二甲腈，必须尽可能快地在尽可能低的温度下进行高沸点杂质分离，所以认为采取二塔二次蒸馏分离是一种有效方法。因此虽然有众多分离提纯报导，但蒸馏分离至今仍然采用二塔二次蒸馏分离。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种蒸馏分离简单，控制方便，蒸馏成本低，分离提纯效率高的苯二甲腈分离提纯方法。
本发明目的实现，主要改进是将两步蒸馏分离提纯改为在一塔内一步蒸馏分离提纯，从而减少蒸馏分离提纯过程，达到节约能源。具体说，本发明苯二甲腈分离提纯方法，包括使反应生成气与有机溶剂接触从而使期望产物苯二甲腈被捕集在吸收溶剂中，将吸收液通过蒸馏分离，使产物苯二甲腈与其他物质分离，其特征在于所说蒸馏分离是在一个蒸馏塔中进行，所说吸收液由蒸馏塔中部引入，经蒸馏高沸点重组分由塔底排出，小分子轻组分及溶剂由塔顶蒸出，产物苯二甲腈由塔的中部蒸出。
为有效避免产物苯二甲腈升华进入真空系统，本发明一种较好方法是使产物从提馏段的上部蒸出。
所说蒸馏，较适宜是使蒸馏塔顶真空度≤50kPa，塔顶温度≤150℃，塔斧温度≤225℃，苯二甲腈出料温度165-175℃。
为提高产物分离率，本发明对反应生成气中产物苯二甲腈吸收，一种较好是采用吸收液循环吸收，即将从吸收塔中引出的吸收液，通过一循环槽再返回吸收塔循环吸收，使吸收液中苯二甲腈达到一定浓度(例如15-30％)，再引出蒸馏分离，并在循环中通过控制吸收液温度(例如105-155℃)，使吸收处于比较理想状态，以消除现有技术直流式单程吸收的不足。
为降低生产成本，及对环境可能造成的不良影响，本发明蒸馏分离的塔顶蒸出物(轻组分及溶剂)，经试验对苯二甲腈有很好的溶解和吸收性能，因此一种较好方法是不经分离直接返回作吸收补充液。这样不仅提高了蒸出副产的利用率，而且还可降低蒸馏分离成本，以及避免蒸馏蒸出物排放对环境的不良影响或减少处理费用。
本发明蒸馏，一种较好是优先选择在填料塔中进行，而塔中填料，一种较好是选择上下层采用性状不同填料，其中尤以上层采用高密度填料，下层采用低密度高孔隙率填料。这样上层填料气阻小，有利于轻组分和溶剂的蒸出，同时由于填料密度大，大分子的产物苯二甲腈，不易被吸入真空系统，从而可以避免造成产物损失和对真空系统的不利影响；下层低密度高孔隙率填料，更有利于重组分物质下沉分离，可以获得很好的分离提纯效率，反应生成气产物回收率可达99％，产品纯度可达99.95％。
本发明由于采用一塔一次蒸馏分离，因此只需一个真空系统，不仅减少了设备投资，而且由于只需经过一次蒸馏，避免了吸收溶剂的两次蒸馏，使得蒸馏工作量及能耗大大降低，也大大减少了分离提纯运营费用，本发明方法可以节约蒸馏能源约50％左右，还可减少蒸馏分离提纯时间约40％左右，并提高了分离提纯产能。尤其是产物苯二甲腈设计从塔的提馏段上部蒸出，还可以有效避免产物苯二甲腈升华进入真空系统带来的不利。吸收液循环吸收，可使吸收处于比较理想状态，也提高了从反应生成气中分离产物的能力。塔顶蒸出物不经分离直接返回作吸收补充液，不仅提高了蒸出副产的利用率，而且还可降低蒸馏分离成本，以及避免蒸馏蒸出物排放对环境的不良影响或减少处理费用。蒸馏塔选用填料塔，并上层选用高密度填料，下层选用低密度高孔隙率填料，不仅具有分离效率高，反应生成气产物回收率可达99％，产品纯度达99.95％，而且还可避免产物进入真空系统，造成产物损失和对真空系统不利影响。
以下结合一个具体实施方式
，进一步说明本发明，但本发明方法不局限于所举实施例。
图1为本发明部分工艺流程图。
图2为本发明一个较佳实施例工艺流程图。
具体实施例方式
实施例以间二甲苯作原料为例，参见图2。氨氧化反应在φ38mm×1800mm不锈钢流化床反应器1中，加入细颗粒氨氧化催化剂550g(例如中国专利CN1123385C所说V10CraAbBcCdOx催化剂)，分别通入间二甲苯、氨气和含氧气体(空气)，控制原料进料配比为间二甲苯∶氨∶空气＝1∶8∶41，进行氨氧化反应，控制反应温度425℃左右，反应生成气由反应器顶部引出。
生成气吸收将反应生成气引入内径为φ150mm，高度为800mm，内装填有450mm鲍尔环填料层的不锈钢吸收塔2，吸收塔内装有冷却盘管、吸收液分布管。吸收塔后有一φ500mm×280mm，装有压力表、温度表、搅拌桨、电加热器4、冷却盘管3(冷却水冷却)、安全阀的不锈钢循环槽5。循环槽中加入40升1，3，5-三甲苯有机溶剂，泵送由吸收塔上部进入与下底部进入的反应生成气逆流接触吸收，吸收液由塔底引出泵送至循环槽5返回循环吸收，未被溶剂吸收的气相组成如氨气、氢化氰、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氮气、氧气等，从吸收塔的顶部引出，经处理后放空。循环吸收过程中控制循环槽吸收液温度105-155℃，不断取样分析吸收液中产物的浓度，根据需要向循环槽中补加由蒸馏塔顶蒸出物(轻组分和溶剂)，当循环槽中产物苯二甲腈浓度达15-30％(优选20％-25％)，将吸收液送后蒸馏塔蒸馏分离。
吸收液分离符合浓度要求的吸收液由循环槽泵送由填料蒸馏塔6中部进入，蒸馏塔上层为高密度填料，下层为低密度高孔隙率填料。蒸馏控制塔顶真空度≤50kPa，塔顶温度≤150℃，塔斧温度≤225℃，产品出料温度165-175℃。轻组分及溶剂由蒸馏塔顶蒸出直接用于补充作吸收液，重组分则由塔底排出，产物苯二甲腈由提馏段上部蒸出。
本发明方法中，有机溶剂吸收也可以采用通常直流式单程吸收方式。
本发明吸收溶剂补充，也可以采用外加新鲜吸收溶剂。
本发明方法，同样适用于以对二甲苯或邻二甲苯作为原料制取对苯二甲腈和邻苯二甲腈。
本发明所述二甲苯，包括对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯。
权利要求
1.一种苯二甲腈分离提纯方法，包括使反应生成气与有机溶剂接触从而使期望产物苯二甲腈被捕集在吸收溶剂中，将吸收液通过蒸馏分离，使产物苯二甲腈与其他物质分离，其特征在于所说蒸馏分离是在一个蒸馏塔中进行，所说吸收液由蒸馏塔中部引入，经蒸馏高沸点重组分由塔底排出，小分子轻组分及溶剂由塔顶蒸出，产物苯二甲腈由塔的中部蒸出。
2.根据权利要求1所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说苯二甲腈由提馏段上部蒸出。
3.根据权利要求2所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于塔顶真空度≤50kPa，塔顶温度≤150℃，塔釜温度≤225℃，苯二甲腈出料温度165-175℃。
4.根据权利要求1、2或3所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说吸收液循环吸收。
5.根据权利要求4所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说循环吸收液温度为105-155℃。
6.根据权利要求4所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说循环吸收液中苯二甲腈浓度达15-30％时，送入后续蒸馏分离。
7.根据权利要求1、2或3所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说蒸馏分离塔采用填料塔。
8.根据权利要求7所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说塔内填料上层为高密度填料，下层为低密度高孔隙率填料。
9.根据权利要求1、2或3所述苯二甲腈分离提纯方法，其特征在于所说塔顶蒸出物不经分离直接返回作吸收补充液。
全文摘要
本发明是关于对由二甲苯与氨和含氧气体在催化剂存在下反应产生气体中，分离苯二甲腈吸收分离提纯方法的改进，尤其涉及使吸收苯二甲腈的吸收液蒸馏分离提纯方法，其特征在于所说蒸馏分离是在一个蒸馏分离塔内进行，所说吸收液由蒸馏塔中部进入，经蒸馏高沸点重组分由塔底排出，小分子轻组分及溶剂由塔顶蒸出，所需产物苯二甲腈由塔的提馏段上部蒸出。本发明蒸馏分离方法具有耗能少，可以节约蒸馏能源约50％左右，减少蒸馏分离提纯时间约40％左右，分离成本低，并可提高分离提纯产能，分离效率高，反应生成气产物回收率可达99％，产品纯度达99.95％。
文档编号C07C253/34GK1594289SQ20041004102
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月18日 优先权日2004年6月18日
发明者乔建江, 秦怡生, 陈金华 申请人:江苏天音化工股份有限公司