专利名称：偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法
技术领域：
本发明涉及一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法。属有机化工技术领域。
背景技术：
偏苯三酸酐是现代新型材料的重要有机化工原料，有很高的反应活性，可生成一系列有高附加值的精细化学品，主要应用于工程塑料、优质增塑剂、耐温绝缘漆、高级涂料等行业。由于用它所制成的树脂材料具有优异的电绝缘性、耐高温性能和机械性能，还被广泛应用于机电、电子和航天等工业领域。
目前，偏苯三酸酐精制的方法主要采用间歇式成酐精制法工艺，即将氧化生成的偏苯三甲酸与溶剂混合物料，直接分批加入结晶釜中，先加热蒸发溶剂醋酸和氧化反应生成的水，再升温脱出分子内一分子水，制得偏苯三酸酐粗品。粗品偏苯三酸酐采用固定列管加热器间歇式精馏工艺粗品偏苯三酸酐分批投入到第一精馏塔中进行减压精馏，蒸出的物料再进入第二精馏塔(或第三精馏塔)进行二次(或三次)精馏，最终得到偏苯三酸酐成品。该法存在以下不足1、产品质量差、质量不稳定、物料分解严重。
2、间歇生产过程中，反应器需要反复升压降压、升温降温，设备容易疲劳和产生泄漏，使用寿命缩短。
3、间歇法结晶采用加热蒸发式脱酸工艺，将醋酸和水蒸出，钴、锰等催化剂被滞留在偏苯三酸酐粗品中，既增加了催化剂的消耗，也在后续工序中增加了偏苯三酸酐的分解。
中国专利申请CN1401642A公开的《连续法氧化工艺生产偏苯三酸酐的方法》、中国专利申请CN1594302A公开的《一种逐级催化氧化连续生产偏苯三酸酐的方法》、中国专利申请CN1634907A公开的《搅拌式多釜连续氧化成酐生产偏苯三酸酐的方法》，它们与本方法均为偏三甲苯液相催化连续氧化法，先生成偏苯三甲酸，再脱水成酐精制生产偏苯三酸酐生产方法。以上方法中粗品偏苯三酸酐精制均为单塔间歇式或连续式精馏，由于偏苯三酸酐粗品含杂质复杂，仅一次简单精馏不能产生高纯度产品，要想保证产品质量，必须多采出轻、重组分和进行多次精馏，导致精制的物耗能耗增加。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种物耗能耗低、产品纯度高、质量稳定、收率高的偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法。
本发明的目的是这样实现的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于该方法包括以下工艺步骤步骤一、脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸颗粒湿物料连续投入1#成酐釜，控制釜内温度在120℃～250℃，压力为0.05MPa～0.15MPa，偏苯三甲酸颗粒湿物料在成酐釜内被熔融成液态，并脱除颗粒湿物料中带来的残余醋酸和水，蒸出的醋酸和水蒸汽经成酐冷凝器冷凝后去醋酸提浓系统，脱水后的偏苯三甲酸进入2#成酐釜，继续脱分子内一分子水，控制2#成酐釜内温度在140℃～260℃，压力为0.05MPa～0.15Mpa，得到的粗品偏苯三酸酐去粗品罐；步骤二、脱重组分运行脱重组分蒸汽喷射泵组，向脱重组分系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg，将粗品偏苯三酸酐连续送入脱重蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐，控制脱重蒸发器内温度160℃～250℃，压力≤5mmHg，脱重蒸发器内气体经过脱重冷凝器冷凝后进入脱重罐；步骤三、脱轻组分运行脱轻组分蒸汽喷射泵组，向脱轻组分系统抽真空，维持系统压力≤10mmHg，将脱重罐内物料送入脱轻塔，经过脱轻蒸发器膜式蒸发，物料蒸汽在填料中进行传质传热，轻组分经过捕集器捕集部分物料，控制脱轻塔内温度160℃～220℃，压力≤10mmHg，塔内物料利用循环泵送入精馏塔，通过脱轻塔液位控制精馏塔进料流量；四、精馏运行精馏蒸汽喷射泵组，向精馏系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg，经过精馏蒸发器膜式蒸发和气液在填料中传质传热，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐，控制精馏塔内温度200℃～240℃，压力≤5mmHg，液体偏苯三酸酐成品经结片工序切片包装产品。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，所述1#成酐釜采用转鼓式蒸发器。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，所述脱重蒸发器为刮膜式蒸发器或转鼓式蒸发器。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，所述脱轻蒸发器为降膜式蒸发器，将脱轻塔塔釜内物料通过循环泵送入降膜式蒸发器，控制塔内液位50％～70％。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，捕集器有多台，当系统真空有明显下降，表明一台捕集器物料捕集完成，切换到另一台捕集器，同时将切换下来的捕集器内物料放到残液罐。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，脱轻蒸发器为转鼓式蒸发器，控制转鼓式蒸发器内液位50％～70％。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，精馏蒸发器为降膜式蒸发器，将精馏塔塔釜内物料通过循环泵送入降膜式蒸发器，控制塔内液位50％～70％。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，所述精馏蒸发器为转鼓式蒸发器，控制转鼓式蒸发器内液位50％～70％。
本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，当精馏系统连续运行一段时间后，成品色号有明显上升趋势，表明精馏塔釜物料中焦化物积累较多，利用精馏塔循环泵将塔釜物料全部打到偏苯三酸酐粗品罐，进行回收处理。
本发明体现多方面的优点，采用的三级蒸馏分别针对物料的不同组分采取不同的温度和压力进行处理，充分节约热能；膜式蒸发有利于物料在较低温度下有效分离，减少高温下物料的分解和焦化；设备运行稳定可靠，工艺指标稳定，易于控制，基本为恒温、恒压下运行，避免了间歇式精制工艺中反复升降温度和压力，使系统易泄漏等缺点，装置能够安全可靠地运行；该工艺设计合理，能有效应对停电、停水、停气、停热源等突发情况。由于这种连续化工艺流程使得各项工艺指标符合分离最佳化，装置处于最佳运行状态，生产强度高，单套装置生产能力被大幅提高，适合于大规模化生产。该工艺具有生产过程稳定安全，产品质量稳定、产品纯度高、收得率高、色度稳定、色号低及能源消耗低等特点。
本发明成酐工序中，1#成酐釜采用转鼓式加热器，有利于固体颗粒湿物料物料均匀加热熔融，系统微负压控制有利于醋酸和水的脱除。精制工序中脱重组分采用刮膜式蒸发器，刮膜式蒸发器具有操作弹性大、处理时间短、与系统真空压差小的特点，可在极高真空下进行低温蒸发处理的能力，尽可能地避免了偏苯三酸酐的分解和结焦。脱轻组分和精馏工序采用降膜式蒸发器。由于液膜式蒸发传热阻力小、传热温差低，尽可能地减少了偏苯三酸酐发生热敏分解作用。以上这些蒸发器具有①单位面积有效蒸发量高，同样蒸发面积下膜式蒸发器热效率是普通列管式加热器的2～4倍；②完成同样分离任务，降低了蒸发温度；③减少被处理物料碳化和降低产品色号；④大大提高产品的质量和精制的收得率。
本发明采用连续成酐精制生产偏苯三酸酐的工艺，产品纯度高、质量稳定、收率高、物耗能耗均有所改善，下面列出两种方法的对比表。
表1本发明与间歇生产方法产品质量对比
表2本发明与现有生产方法单位产品消耗对比
本发明结合本公司的连续氧化生产工艺，在整体上得到优势集合，下面列出连续氧化成酐精制方法与间歇式方法的对比表。
表3本发明连续氧化成酐精制方法与间歇式生产方法单位产品消耗对比
图1为本发明的工艺流程方框示意图。
图中成酐冷凝器1与2、1#成酐釜3、2#成酐釜4、偏苯三酸酐粗品罐5、脱重进料泵6、脱重蒸发器7、残液罐8、脱重冷凝器9与10、脱重罐11、捕集器12与13、脱轻塔加料泵14、脱轻塔15、脱轻蒸发器16、循环泵17、精馏塔18、精馏蒸发器19、循环泵20、偏苯三酸酐成品罐21、精馏蒸汽喷射泵组22、脱轻组分蒸汽喷射泵组23、脱重组分蒸汽喷射泵组24。
具体实施例方式
实施例1实施例1为本发明偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，具体包括以下工艺步骤一、脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸颗粒湿物料10000Kg连续投入1#成酐釜3，当1#成酐釜内液位达60％时，停止进料，打开加热装置进行升温，当釜内温度回升到≥120℃时，启动成酐釜搅拌装置，继续向成酐釜内连续加料，控制釜内温度在120℃～250℃，压力为0.05MPa～0.15MPa，偏苯三甲酸颗粒湿物料在成酐釜内被熔融成液态，并脱除颗粒湿物料中带来的残余醋酸和水。脱水后的偏苯三甲酸进入2#成酐釜4，继续脱分子内一分子水，蒸出和脱出的醋酸和水1775Kg，蒸汽经成酐冷凝器1与2冷凝后去醋酸提浓系统。控制釜内温度在140℃～260℃，压力为0.05MPa～0.15Mpa，得到的粗品偏苯三酸酐去偏苯三酸酐粗品罐5。
二、脱重组分运行脱重组分蒸汽喷射泵组24，向脱重组分系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。打开脱重进料泵6，将粗品偏苯三酸酐连续送入刮膜蒸发器7，同时开启刮膜蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的催化剂、焦化物等高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐8。控制刮膜蒸发器7内温度200℃～220℃，压力≤5mmHg。刮膜蒸发器7内气体经过脱重冷凝器9与10冷凝后进入脱重罐11。
三、脱轻组分运行脱轻组分蒸汽喷射泵组23，向脱轻组分系统抽真空，维持系统压力≤10mmHg。打开脱轻塔加料泵14，将脱重罐11内物料送入脱轻塔15。当塔内液位达到50％～60％时，打开循环泵17，将物料送入降膜式蒸发器16。经过膜式蒸发，物料蒸汽在填料中进行传质传热，轻组分经过捕集器12与13捕集部分物料。当系统真空有明显下降，表明该捕集器物料捕集完成，需要切换到另一台捕集器，同时将切换下来的捕集器内物料放到残液罐8。控制脱轻塔15内温度160℃～220℃，压力≤10mmHg，塔内液位50％～70％。塔内物料利用循环泵17送入精馏塔18，通过脱轻塔15液位控制精馏塔18进料流量。
四、精馏运行精馏蒸汽喷射泵组22，向精馏系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。当精馏塔18内液位达到50％时，打开精馏塔循环泵20，将物料送入降膜式蒸发器19。经过膜式蒸发和气液在填料中传质传热，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐21。控制精馏塔18内温度200℃～240℃，压力≤5mmHg，塔内液位50～70％，当精制系统连续运行一段时间后，成品色号有明显上升趋势，表明精馏塔物料中焦化物较多，利用精馏塔循环泵20将塔釜物料全部打到偏苯三酸酐粗品罐5进行回收处理，液体偏苯三酸酐成品经结片工序切片包装产品7485Kg，产品处理的摩尔收率为91％。
实施例2一、脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸颗粒湿物料15000Kg连续投入1#成酐釜3，当成酐釜内液位达60％时，停止进料，打开加热装置进行升温，当釜内温度回升到≥120℃时，启动成酐釜搅拌装置，继续向成酐釜内连续加料，控制釜内温度在160℃～240℃，压力为0.05MPa～0.15MPa，偏苯三甲酸颗粒湿物料在成酐釜内被熔融成液态，并脱除颗粒湿物料中带来的残余醋酸和水。脱水后的偏苯三甲酸进入2#成酐釜4，继续脱分子内一分子水，蒸出和脱出的醋酸和水2660Kg，蒸汽经成酐冷凝器1、2冷凝后去醋酸提浓系统。控制釜内温度在160℃～250℃，压力为0.05MPa～0.15Mpa，得到的粗品偏苯三酸酐去偏苯三酸酐粗品罐5。
二、脱重组分运行脱重组分蒸汽喷射泵组24，向脱重组分系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。打开脱重进料泵6，将粗品偏苯三酸酐连续送入转鼓式蒸发器7，同时开启转鼓式蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的催化剂、焦化物等高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐8。转鼓式蒸发器7内温度200℃～245℃，压力≤5mmHg。转鼓式蒸发器7内气体经过脱重冷凝器9、10冷凝后进入脱重罐11。
三、脱轻组分运行脱轻组分蒸汽喷射泵组23，向脱轻组分系统抽真空，维持系统压力≤10mmHg。打开脱轻塔加料泵14，将脱重罐11内物料送入脱轻塔15。将物料送入转鼓式蒸发器16。经过膜式蒸发，物料蒸汽在填料中进行传质传热，轻组分经过捕集器12捕集部分物料。控制脱轻塔15内温度170℃～220℃，压力≤10mmHg，转鼓式蒸发器内液位50％～70％。塔内物料利用循环泵17送入精馏塔18，通过脱轻塔15液位控制精馏塔18进料流量。
四、精馏运行精馏蒸汽喷射泵组22，向精馏系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。将物料送入转鼓式蒸发器19。经过蒸发和气液在填料中传质传热，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐21。控制精馏塔18内温度200℃～235℃，压力≤5mmHg，转鼓式蒸发器19内液位50～70％；当精制系统连续运行一段时间后，成品色号有明显上升趋势，表明精馏塔物料中焦化物较多，利用精馏塔循环泵20将塔釜物料全部打到偏苯三酸酐粗品罐5进行回收处理，液体偏苯三酸酐成品经结片工序切片包装产品11475Kg，产品处理的摩尔收率为93％。
实施例3一、脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸颗粒湿物料20000Kg连续投入1#成酐釜3，当釜内液位达60％时，停止进料，打开加热装置进行升温，当釜内温度回升到≥120℃时，启动成酐釜搅拌装置，继续向釜内连续加料，控制釜内温度在180℃～230℃，压力为0.05MPa～0.15MPa，偏苯三甲酸颗粒湿物料在1#成酐釜内被熔融成液态，并脱除颗粒湿物料中带来的残余醋酸和水。脱水后的偏苯三甲酸进入2#成酐釜4，继续脱分子内一分子水，蒸出和脱出的醋酸和水3550Kg，蒸汽经成酐冷凝器1、2冷凝后去醋酸提浓系统。控制釜内温度在180℃～230℃，压力为0.05MPa～0.15Mpa，得到的粗品偏苯三酸酐去偏苯三酸酐粗品罐5。
二、脱重组分运行脱重组分蒸汽喷射泵组24，向脱重组分系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。打开脱重进料泵6，将粗品偏苯三酸酐连续送入刮膜蒸发器7，同时开启刮膜蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的催化剂、焦化物等高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐8。控制刮膜蒸发器7内温度185℃～240℃，压力≤5mmHg。刮膜蒸发器7内气体经过脱重冷凝器9、10冷凝后进入脱重罐11。
三、脱轻组分运行脱轻组分蒸汽喷射泵组23，向脱轻组分系统抽真空，维持系统压力≤10mmHg。打开脱轻塔加料泵14，将脱重罐11内物料送入脱轻塔15。当塔内液位达到50％～60％时，打开循环泵17，将物料送入降膜蒸发器16。经过膜式蒸发，物料蒸汽在填料中进行传质传热，轻组分经过捕集器12、13捕集部分物料。当系统真空有明显下降，表明该捕集器物料捕集完成，需要切换到另一台捕集器，同时将切换下来的捕集器内物料放到残液罐8。控制脱轻塔15内温度170℃～210℃，压力≤10mmHg，塔内液位50％～70％。塔内物料利用循环泵17送入精馏塔18，通过脱轻塔15液位控制精馏塔18进料流量。
四、精馏运行精馏蒸汽喷射泵组22，向精馏系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg。当精馏塔18内液位达到50％时，打开精馏塔循环泵20，将物料送入降膜蒸发器19。经过膜式蒸发和气液在填料中传质传热，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐21。控制精馏塔18内温度210℃～235℃，真空≤5mmHg，塔内液位50～70％；当精制系统连续运行一段时间后，成品色号有明显上升趋势，表明精馏塔物料中焦化物较多，利用精馏塔循环泵20将塔釜物料全部打到偏苯三酸酐粗品罐5进行回收处理，液体偏苯三酸酐成品经结片工序切片包装产品15630Kg，产品处理的摩尔收率为94.9％。
权利要求
1.一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于该方法包括以下工艺步骤步骤一、脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸颗粒湿物料连续投入1#成酐釜，控制釜内温度在120℃～250℃，压力为0.05MPa～0.15MPa，偏苯三甲酸颗粒湿物料在成酐釜内被熔融成液态，并脱除颗粒湿物料中带来的残余醋酸和水，蒸出的醋酸和水蒸汽经成酐冷凝器冷凝后去醋酸提浓系统，脱水后的偏苯三甲酸进入2#成酐釜，继续脱分子内一分子水，控制2#成酐釜内温度在140℃～260℃，压力为0.05MPa～0.15Mpa，得到的粗品偏苯三酸酐去粗品罐；步骤二、脱重组分运行脱重组分蒸汽喷射泵组，向脱重组分系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg，将粗品偏苯三酸酐连续送入脱重蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐，控制脱重蒸发器内温度160℃～250℃，压力≤5mmHg，脱重蒸发器内气体经过脱重冷凝器冷凝后进入脱重罐；步骤三、脱轻组分运行脱轻组分蒸汽喷射泵组，向脱轻组分系统抽真空，维持系统压力≤10mmHg，将脱重罐内物料送入脱轻塔，经过脱轻蒸发器膜式蒸发，物料蒸汽在填料中进行传质传热，轻组分经过捕集器捕集部分物料，控制脱轻塔内温度160℃～220℃，压力≤10mmHg，塔内物料利用循环泵送入精馏塔，通过脱轻塔液位控制精馏塔进料流量；四、精馏运行精馏蒸汽喷射泵组，向精馏系统抽真空，维持系统压力≤5mmHg，经过精馏蒸发器膜式蒸发和气液在填料中传质传热，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐，控制精馏塔内温度200℃～240℃，压力≤5mmHg，液体偏苯三酸酐成品经结片工序切片包装产品。
2.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述1#成酐釜采用转鼓式蒸发器。
3.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述脱重蒸发器为刮膜式蒸发器或转鼓式蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述脱轻蒸发器为降膜式蒸发器，将脱轻塔塔釜内物料通过循环泵送入降膜式蒸发器，控制塔内液位50％～70％。
5.根据权利要求4所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述捕集器有多台，当系统真空有明显下降，表明一台捕集器物料捕集完成，切换到另一台捕集器，同时将切换下来的捕集器内物料放到残液罐。
6.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述脱轻蒸发器为转鼓式蒸发器，控制转鼓式蒸发器内液位50％～70％。
7.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述精馏蒸发器为降膜式蒸发器，将精馏塔塔釜内物料通过循环泵送入降膜式蒸发器，控制塔内液位50％～70％。
8.根据权利要求1所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于所述精馏蒸发器为转鼓式蒸发器，控制转鼓式蒸发器内液位50％～70％。
9.根据权利要求1、7或8所述的一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，其特征在于当精馏系统连续运行一段时间后，成品色号有明显上升趋势，表明精馏塔釜物料中焦化物积累较多，利用精馏塔循环泵将塔釜物料全部打到偏苯三酸酐粗品罐，进行回收处理。
全文摘要
本发明涉及一种偏苯三甲酸连续成酐精制生产高纯度偏苯三酸酐的方法，包括以下工艺步骤脱酸、脱水、成酐将偏苯三甲酸连续投入1#成酐釜熔融成液态，并脱除醋酸和水，偏苯三甲酸进入2#成酐釜，继续脱分子内一分子水；脱重组分将粗品偏苯三酸酐连续送入脱重蒸发器，将粗品偏苯三酸酐中的高沸点物质以残渣方式分离出系统进入残液罐；脱轻组分将脱重罐内物料送入脱轻塔，经过脱轻蒸发器膜式蒸发，脱出轻组份；精馏经过精馏蒸发器膜式蒸发，含量极高的偏苯三酸酐组分在塔顶冷凝器作用下被冷凝，由精馏塔中上部采出口进入偏苯三酸酐成品罐。本发明采用的三级蒸馏分别针对物料的不同组分采取不同的温度和压力进行处理，产品质量稳定、纯度高、收得率高、色度稳定、色号低及能源消耗低。
文档编号C07D307/00GK1931850SQ20061008612
公开日2007年3月21日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年8月31日
发明者郑铁江, 高峰 申请人:江阴市百川化学工业有限公司