专利名称：一种粗硝基苯精制方法及其装置的制作方法
一种粗硝基苯精制方法及其装置
技术领 域本发明涉及一种针对硝基苯化工生产中粗硝基苯精制方法及其装置，特别涉及 一种粗硝基苯精制方法及其装置。
背景技术：
硝基苯主要用于合成重要的有机化工原料苯胺，目前国内除1-2家企业单独建 设硝基苯装置外，其余全部与苯胺装置配套，而且大部分能力基本搭配，除少量溶剂、 试剂、精细化工领域应用外，硝基苯的商品量很小，但是随着下游产品的开发，近年来 硝基苯的非苯胺用量不断在扩大，具有良好的发展前景。目前，硝基苯生产主要采用混酸硝化法，包括硝化、浓缩、洗涤、精制四个步 骤。传统的精制方法采用精馏，粗硝基苯经预热后进入初馏塔，初馏塔负压(_0.07Mpa) 蒸出苯和水，高沸物料从初馏塔的塔底进入精馏塔(负压_0.09Mpa)，精馏塔的塔顶蒸 出硝基苯成品，塔釜液称为焦油。传统的粗硝基苯精制方法精馏需要非常苛刻的操作条 件，而且屡屡发生爆炸事故，目前报道的爆炸原因包括①硝化过程中产生的副产物多 硝基化合物在精馏塔中分解；②洗涤过程中产生的硝基酚盐在再沸器中沉积；③精馏塔 停车时，空气进入引发焦油爆炸。此外，粗硝基苯传统精制方法还具能耗高、副产物多 等弊端。鉴于粗硝基苯传统精制方法存在以上缺陷，本申请人开发了利用汽提塔、相分 离器和分子筛填料塔组合的方法精制粗硝基苯。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于克服已有技术的不足，提供一种粗硝基苯 精制方法，采用该方法精制粗硝基苯，具有操作安全、分离精度高的优点，为硝基苯化 工生产中粗硝基苯精制开辟了一种新思路。本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种粗硝基苯精制的装置。作为本发明第一方面的一种粗硝基苯精制方法，它包括以下步骤(a)粗硝基苯首先经管式换热器预热后进入汽提塔，易挥发的组分苯随水蒸汽自 汽提塔的塔顶排出，脱苯后的硝基苯自汽提塔的塔底进入相分离器；(b)脱苯后的硝基苯在相分离器中进行再次提纯，分散态的水在相分离器中进行 凝聚沉降后，排入排污管线，重相产品99.5%的硝基苯进入分子筛填料塔；(c)分子筛填料塔选择性吸附硝基苯溶液中的微量水分，吸附后的硝基苯纯度可 达99.99%以上，在此完成粗硝基苯的精制；(d)精制后的硝基苯进入产品储罐进行储存。作为本发明第二方面的粗硝基苯精制装置，它包括a.—个用于预热粗硝基苯的管式换热器，设有粗硝基苯进料口、粗硝基苯出料 口、热流体进口、热流体出口 ；其中粗硝基苯由粗硝基苯进料口进入管式换热器中；b. 一个用于去除粗硝基苯中苯的汽提塔，汽提塔的顶部设有一个进液口和蒸汽出口，底部设有一个蒸汽进口和出液口，其中水蒸汽由蒸汽进口进入，汽提塔的进液口 通过管线与管式换热器的粗硝基苯出料口连通，与粗硝基苯逆流并将粗硝基苯中的易挥 发组分苯带出，含苯蒸汽由蒸汽出口出，汽提塔的出液口通过管线与管式换热器的热流 体进口连通，脱苯后的硝基苯经管式换热器对粗硝基苯预热；C. 一个用于除相分离器，该相分离器设有进液口、重相出口和轻相出口，相分 离器的进液口通过管线与管式换热器的热流体出口连通，脱苯后的硝基苯经管式换热器 对粗硝基苯预热后进入相分离器，硝基苯中分散相液滴在相分离器中凝聚分层自轻相出 口和排污管线排出；d.分子筛填料塔，该分子筛填料塔的顶部设有进液口，底部设有出液口，进液 口通过管线与相分离器重相出口相连，经相分离器分离提纯后的硝基苯自重相出口排 出，进入分子筛填料塔；；e. —个产品储罐，该产品储罐的顶部设有进液口和出气口，底部设有出液口， 产品储罐的进液口通过管线与分子筛填料塔的出液口相连，经分子筛填料塔吸附脱水后 的硝基苯从分子筛填料塔出液口排出，进入产品储罐；出液口用以排放产品储罐内的硝 基苯，产品储罐的出气口用于排放置换产生的氮气。本发明的分 子筛填料塔为两套，两套分子筛填料塔的进液口通过管线与相分离 器重相出口相连，两套分子筛填料塔的出液口通过管线与产品储罐的进液口相连。本发明还包括一套分子筛填料塔再生装置，并在所述分子筛填料塔的顶部和底 部设置有上、下进气口；该分子筛填料塔再生装置包括串接的氮气压缩装置和氮气加热 装置，其中氮气压缩装置的进气口接氮气，氮气加热装置的出气口通过管线与分子筛填 料塔顶部和底部的上、下进气口相连，氮气加热装置将特定温度和压力的氮气充入分子 筛填料塔，置换出分子筛填料中的水分。本发明还包括一套氮气回收装置，并在所述分子筛填料塔的顶部设置有出气 口，所述氮气回收装置包括一个热交换装置和一个氮气除水装置，其中热交换装置的入 口通过管线与分子筛填料塔顶部的出气口相连，热交换装置的出口通过管线与氮气除水 装置的进气口相连，将分子筛填料塔再生所用的氮气冷却和除水后回用，其中冷却后的 氮气由氮气除水装置的出气口送出，水由氮气除水装置的排液口排出，氮气除水装置的 排液口通过管线与相分离器的进液口相连。本发明的有益效果是一是该精制方法具有操作安全的优点，汽提塔采用水蒸 气汽提方式，无易燃易爆物副产物的产生，无爆炸隐患；相分离器去除硝基苯中分散相 的水属于静态分离，操作条件温和；分子筛填料塔吸附硝基苯中的微量水，操作温度 40-45操作压力低于0.5Mpa，其再生过程中，采用高温干燥氮气吹扫，抑制氧气的进 入分子筛填料塔，从而抑制爆炸事故的发生，而常规精馏精制在负压高温条件下操作， 精馏过程中产生多种易燃易爆物，爆炸过程屡屡发生。二是本发明具有分离精度高的优 点，经汽提塔、相分离器和分子筛填料塔分离后，可高效去除粗硝基苯中的苯和水，浓 度可达99.99%以上。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1为本发明粗硝基苯精制装置的流程图。其中1、汽提塔；2、进液口 ； 3、蒸汽出口 ； 4、蒸汽进口 ； 5、出液口 ； 6、相分离器；7、进液口 ； 8、重相出口 ； 9、轻相出口 ； 10、分子筛填料塔，10a、分 子筛填料塔；11、进液口，11a、进液口； 12、上进气口，12a、上进气口； 13、出气 口，13a、出气口； 14、出液口，14a、出液口； 15、下进气口，15a、下进气口； 16、 产品储罐；17、进液口； 18、出气口； 19、出液口； 20、压缩机；21、氮气加热器； 22、压力表；23、温度计；24、换热器；25、进气口 ； 26、出气口 ； 27、冷却水进口 ； 28、冷却水出口 ； 29、除雾器；30、出气口 ； 31、进气口 ； 32、排液口 ； 33、排污管 线；34、旁路。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体例，进一步阐述本发明。参见图1，一种针对硝基苯化工生产中粗硝基苯精制方法，它由以下步骤完成； (a)粗硝基苯首先经管式换热器33预热后进入汽提塔1，易挥发的组分苯随水蒸汽自汽提 塔1的塔顶排出，脱苯后的硝基苯自汽提塔1的塔底进入相分离器6; (b)脱苯后的硝基 苯在相分离器6中进行再次提纯，分散态的水在相分离器6中进行凝聚沉降后，排入排污 管线33，重相产品99.5%的硝基苯进入分子筛填料塔10 ； (c)分子筛填料塔10选择性吸 附硝基苯溶液中的微量水分，吸附后的硝基苯纯度可达99.99%以上，在此完成粗硝基苯 的精制；(d)精制后的硝基苯进入产品储罐16，用于储存精制后的产品。图1所示的粗硝基苯精制装置，用于预热粗硝基苯的管式换热器33上设有粗硝 基苯进料口 34、粗硝基苯出料口 35、热流体进口 36、热流体出口 37;用于去除粗硝基 苯中苯的汽提塔1的顶部设有一个进液口 2和蒸汽出口 3，底部设有一个蒸汽进口 4和出 液口 5，管式换热器33的热流体进口 36通过管线与汽提塔1底部的出液口 5相连，管式 换热器33的粗硝基苯出料口 35通过管线与汽提塔1顶部的进液口 2相连。粗硝基苯由 管式换热器33的粗硝基苯进料口 34进入管式换热器33内，与由管式换热器33的热流体 进口 36进入的脱苯后的硝基苯换热后，由管式换热器33的粗硝基苯出料口 35、汽提塔1 顶部的进液口 2进入汽提塔1内，干净的水蒸汽由汽提塔1底部的蒸汽进口 4进入汽提塔 1，与粗硝基苯逆流并将粗硝基苯中的易挥发组分苯带出，含苯水蒸气由汽提塔1顶部的 蒸汽出口 3送出，脱苯后的硝基苯由汽提塔1底部的出液口 5、管式换热器33的热流体进 口 36进入管式换热器33与粗硝基苯进行换热，换热后的脱苯后的硝基苯由汽提塔1底部 的出液口 5进入相分离器6。相分离器6上设有进液口 7、重相出口 8和轻相出口 9，由进液口 7进入相分离 器的脱苯后的硝基苯中分散相液滴在相分离器6中凝聚分层自轻相出口 9和排污管线33 排出，经分离提纯后的硝基苯自重相出口 8排出，通过管线进入两套分子筛填料塔10、 10a。两套分子筛填料塔10、IOa可以交替运行，两套分子筛填料塔10、IOa分别在顶 部设有进液口 11、11a、进气口 12、12a和出气口 13、13a，底部设有出液口 14、14a和进 气口 15、15a,进液口 11、Ila通过管线与相分离器6的重相出口 8相连，经吸附脱水后的硝基苯从出液口 14、14a排出，通过管线由产品储罐16顶部的进液口 17进入产品储罐 16，出气口 18用于排放置换产生的氮气，出液口 19用以排放产品储罐16内的硝基苯。 分子筛填料塔再生装置包括氮气压缩装置和氮气加热装置，其中氮气压缩装置为一压缩 机21，用以压缩氮气回收装置回流的氮气和补充的新鲜氮气，氮气加热装置为一氮气加 热器21，压缩机21的出气口与氮气加热器21的进气口相连，氮气加热器21的出气口通 过管线与两套分子筛填料塔10、IOa上部的上进气口 13、13a和下部的下进气口 15、15a 相连，这样分子筛填料塔再生装置就能将特定温度和压力的氮气充入分子筛填料塔10、 IOa,置换出分子筛填料中的水分。在氮气加热器21上设有旁路34，可通过阀门控制是否启用氮气加热器21 ；在压 缩机21的进、出口管线上分别设有压力表22，在压缩机21的进口管线和氮气加热器21 的出口管线上还设有温度计23。当一套分子筛填料塔吸附饱和时，启动另一套分子筛填 料塔，同时启动压缩机20和氮气加热器21进行再生，干燥热氮气自分子筛填料塔10或 IOa的下进气口 15或15a进入，经过设定吹脱时间后；然后关闭氮气加热器21，同时从 分子筛填料塔10或IOa上部进气口 12或12a吹入常温氮气，对分子筛填料塔10进行冷 却，经过设定冷却时间后，分子筛冷却塔的再生完成。氮气回收装置包括一个热交换装置和一个氮气除水装置，其中热交换装置为一换热器24，该换热器24设有进气口 25、出气口 26、冷却水进口 27和冷却水出口 28，氮 气除水装置为一除雾器29，该除雾器29设有进气口 31、出气口 30和出液口 32。换热 器24的进气口 25通过管线与两套分子筛填料塔10、IOa的出气口 13、13a相连，换热器 24的出气口 26通过管线与除雾器29的进气口 31相连；除雾器29的出气口 30通过管线 与分子筛填料塔再生装置中压缩机20的进气口相连，除雾器29的出液口 32通过管线与 相分离器6的进液口 7相连，冷却水由冷却水进口 27进，冷却水出口 28出。在换热器 24的进气口管线和除雾器29的出气口管线上都设有温度计23 ；在换热器24的冷却水进 口管线和冷却水出口管线上分别依次设有压力表和温度计22，23。氮气回收装置可以将 分子筛填料塔再生所用的氮气冷却和除水后回用。氮气回收装置和氮气加热器21连锁启动，氮气加热器21启动时，氮气回收装置 同时启动；氮气加热器21关闭时，氮气回收装置也处于待运行状态。冷却结束时，关闭 分子筛填料塔10、IOa的上进气口 12、12a，下进气口 15、15a，排气口 13、13a和出液口 14、14a,使氮气充满分子筛填料塔10、IOa,抑制氧气进入，保证停车安全。
权利要求
1.一种粗硝基苯精制方法，其特征在于，包括以下步骤(a)粗硝基苯首先经管式换热器预热后进入汽提塔，易挥发的组分苯随水蒸汽自汽提 塔的塔顶排出，脱苯后的硝基苯自汽提塔的塔底进入相分离器；(b)脱苯后的硝基苯在相分离器中进行再次提纯，分散态的水在相分离器中进行凝聚 沉降后，排入排污管线，重相产品99.5%的硝基苯进入分子筛填料塔；(C)分子筛填料塔选择性吸附硝基苯溶液中的微量水分，吸附后的硝基苯纯度可达 99.99%以上，在此完成粗硝基苯的精制；(d)精制后的硝基苯进入产品储罐进行储存。
2.—种粗硝基苯精制装置，其特征在于，包括a.—个用于预热粗硝基苯的管式换热器，设有粗硝基苯进料口、粗硝基苯出料口、 热流体进口、热流体出口；其中粗硝基苯由粗硝基苯进料口进入管式换热器中；b.一个用于去除粗硝基苯中苯的汽提塔，汽提塔的顶部设有一个进液口和蒸汽出 口，底部设有一个蒸汽进口和出液口，其中水蒸汽由蒸汽进口进入，汽提塔的进液口通 过管线与管式换热器的粗硝基苯出料口连通，与粗硝基苯逆流并将粗硝基苯中的易挥发 组分苯带出，含苯蒸汽由蒸汽出口出，汽提塔的出液口通过管线与管式换热器的热流体 进口连通，脱苯后的硝基苯经管式换热器对粗硝基苯预热；c.一个用于除相分离器，该相分离器设有进液口、重相出口和轻相出口，相分离器 的进液口通过管线与管式换热器的热流体出口连通，脱苯后的硝基苯经管式换热器对粗 硝基苯预热后进入相分离器，硝基苯中分散相液滴在相分离器中凝聚分层自轻相出口和 排污管线排出；d.分子筛填料塔，该分子筛填料塔的顶部设有进液口，底部设有出液口，进液口通 过管线与相分离器重相出口相连，经相分离器分离提纯后的硝基苯自重相出口排出，进 入分子筛填料塔；；e.—个产品储罐，该产品储罐的顶部设有进液口和出气口，底部设有出液口，产品 储罐的进液口通过管线与分子筛填料塔的出液口相连，经分子筛填料塔吸附脱水后的硝 基苯从分子筛填料塔出液口排出，进入产品储罐；出液口用以排放产品储罐内的硝基 苯，产品储罐的出气口用于排放置换产生的氮气。
3.如权利要求2所述的粗硝基苯精制装置，其特征在于，所述的分子筛填料塔为两 套，两套分子筛填料塔的进液口通过管线与相分离器重相出口相连，两套分子筛填料塔 的出液口通过管线与产品储罐的进液口相连。
4.如权利要求2或3所述的粗硝基苯精制装置，其特征在于，还包括一套分子筛填料 塔再生装置，并在所述分子筛填料塔的顶部和底部设置有上、下进气口；该分子筛填料 塔再生装置包括串接的氮气压缩装置和氮气加热装置，其中氮气压缩装置的进气口接氮 气，氮气加热装置的出气口通过管线与分子筛填料塔顶部和底部的上、下进气口相连， 氮气加热装置将特定温度和压力的氮气充入分子筛填料塔，置换出分子筛填料中的水 分。
5.如权利要求4所述的粗硝基苯精制装置，其特征在于，还包括一套氮气回收装置， 并在所述分子筛填料塔的顶部设置有出气口，所述氮气回收装置包括一个热交换装置和 一个氮气除水装置，其中热交换装置的入口通过管线与分子筛填料塔顶部的出气口相连，热交换装置的出口通过管线与氮气除水装置的进气口相连，将分子筛填料塔再生所 用的氮气冷却和除水后回用，其中冷却后的氮气由氮气除水装置的出气口送出，水由氮 气除水装置的排液口排出，氮气除水装置的排液口通过管线与相分离器的进液口相连。
全文摘要
本发明提供了一种粗硝基苯精制方法及其装置，该方法首先粗硝基苯经一管式换热器预热后进入汽提塔，易挥发的苯溶于水蒸气并从塔顶排出，完成对苯的脱除；然后脱苯后的硝基苯进入相分离器，分散态的水在相分离器中进行凝聚沉降，从轻相口排出，此时自重相口脱除的硝基苯纯度可达99.5％；然后将纯度99.5％的硝基苯送入分子筛填料塔，分子筛具有选择性地吸附极性分子的特性，水分子被吸附后硝基苯纯度达99.99％以上，完成粗硝基苯的精制。本发明克服了传统精馏精制粗硝基苯的弊端，具有操作安全、分离精度高的优点，为硝基苯化工生产中粗硝基苯精制开辟了一种新思路。
文档编号B01D17/025GK102020567SQ200910195530
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者张仁, 李海波, 杨积志 申请人:上海安赐机械设备有限公司