顺酐生产工艺控制分析

一、顺酐的用途及其危害性分析

顺酐归属于有机化工原料的范畴，通常又被称之为马来酸酐，性状为无色结晶粉末，化学表达式为C4H2O3，带有较为强烈的刺激性气味，熔点和沸点分别为52.8℃和202.2℃，闪点为110℃，在温度较低的条件下，容易出现汽化现象，可溶于醇、丙酮，遇水后可以生成马来酸。顺酐的应用范围较广，可用于不饱和聚酯树脂的合成，可作为润滑油品、食品添加剂生产的中间体。当顺酐与高热、明火或是氧化剂发生直接接触时，极有可能出现燃烧现象，并且顺酐还人体健康具有一定的危害，它能够通过三种途径侵入人体，即吸入、服食和皮肤吸收。顺酐粉尘及蒸汽具有强烈的刺激性，不仅会对人体造成化学烧伤，而且还会对皮肤、黏膜、眼睛产生刺激，如果人体吸入过量的顺酐，则会导致呼吸困难，并且容易引起支气管炎、咽炎等病症，同时会伴有腹痛；顺酐还具有一定的致敏性，人体长时间接触会引发皮疹和哮喘；顺酐的慢性影响表现为鼻黏膜溃疡、慢性结肠炎等；顺酐燃烧后会生成一氧化碳，过量吸入会造成窒息甚至死亡。

二、顺酐的生产工艺与过程控制

（一）生产工艺。目前，顺酐生产常用的工艺有两种，分别为苯法和正丁烷法，通过对这两种方法的原料利用、生产成本、产出量等进行对比可知，正丁烷法要明显优于苯法。鉴于此，下面重点对正丁烷法生产顺酐的工艺过程进行分析。1．氧化工艺的选择。（1）固定床反应器。具体的工艺过程如下：经过气化之后的正丁烷原料，会与压缩空气进行混合，然后一并被送入到固定床反应器当中，再向反应器内加入熔融状态的硝酸盐混合物，借助熔盐泵的作用，使这部分混合物在反应器的夹套内不断循环，将反应热去除，使介质冷却；随后使生成的气直接进入到冷却器当中，与软水完成热交换过程，使气的温度低于顺酐的露点。气会以下进上出的形式进入到固定床反应器当中，并在催化剂的作用下，进行氧化反应，进而制成顺酐。在顺酐制备的过程中，固定床反应器内还会生成丙烯酸及乙酸等物质。（2）流化床反应器。具体的工艺过程如下：将压缩空气与正丁烷进行混合，从流化床反应器的底部送入，利用反应器内的管束将反应释放的热量移除，在这一过程中会不断产生高压蒸汽。反应器内的催化剂通过旋风分离器进行回收，热反应气将会直接进入到冷却器内，经过冷却、过滤后，送至顺酐回收。该工艺采用的是无水作业，顺酐自气流中被分离出来之后，借助单独的吸收工序便可进行回收。流化床反应器的整个生产过程虽然可以实现无水化，并且送风系统的前期投资和运行费用也比固定床反应器低，但是催化剂的磨耗及飞散却比固定床严重，并且流化床反应器内部的蒸汽换热管因温度过高，容易出现泄漏的问题，这在一定程度上增大了维修成本，停机时间也随之增加，不利于生产的连续进行。而固定床反应器采用的是列管结构，这种结构最为突出的特点是传热面积大，能够达到强化热反应的效果，固定床便于安装，催化剂的稳定性较高，顺酐的收率也相对较高。唯一的不足之处是，爆炸范围限制了浓度，所以必须保证气体充分混合。通过对比不难看出，固定床反应器的优势更加明显，所以可将之作为顺酐生产的首选。2．后处理工艺。（1）水吸收法。这是顺酐生产过程后处理中常用的技术工艺之一，具体是指将并未完全冷却凝固的顺酐气体，用水在吸收塔内吸收成马来酸（约为44%左右），并将之溶液送入到脱水精馏塔中，制成顺酐，这是一个间歇性的后处理操作过程。该工艺的优点体现在处理流程少、设备成本低、操作过程简单等几个方面。需要注意的一点是，随着生产过程中水的加入，会使反应时生成游离酸杂质，如富马酸，这种物质对设备的腐蚀性较大，并且长期积累还可能造成管路堵塞。所以当达到一定的生产时间后，必须对设备进行清理。经水吸收法进行后处理，可以使顺酐的纯度达到99.7%，回收率在90%以上，处理过程不需要使用溶剂，生产一吨顺酐大约会消耗共沸剂0.002吨。（2）尾气处理。正丁烷法生产顺酐的过程中，吸收塔尾气内含有未充分反应的正丁烷，并且还有一定量的CO，根据相关规范标准的规定要求，必须对这些有害物质进行处理，并在达标后，才能进行排放。对尾气的处理方法有两种，一种是焚烧法，另一种是膜回收法。前者的处理原理是顺酐生产中产生的废气会从吸收塔的顶部排出进入到焚烧炉的预热段进行加热，经预热后的废气会分成两路进入到焚烧炉内，一路作为助燃空气，一路直接燃烧。整个焚烧过程产生的蒸汽可供装置使用。这是一种较为成熟的尾气处理工艺，处理时混合丁烷的消耗量约为918kg/h，蒸汽的产生量约为24t/h。后者主要是利用聚合物超薄膜，对排放气中的正丁烷单体进行分离和回收，超薄膜的结构形式以平板式为主，其特点是效率高、运行成本低、对环境污染小，符合高效、节能、环保的要求。可将之作为顺酐生产尾气处理的首选方法。（二）生产过程的安全控制。1．安全隐患。由于顺酐本身是一种易燃易爆的化学品，并且还具有一定的腐蚀性，长期接触会对人体造成损伤，如人体吸入含有顺酐的空气后，会出现咳嗽、淌眼泪、打喷嚏等症状，严重时，甚至会使呼吸变得困难，若是皮肤与顺酐接触，则会产生红肿、疼痛的情况。鉴于此，应当在顺酐生产过程中，采取有效的控制措施，确保安全。2．安全控制措施。在顺酐生产时，一旦发生跑冒滴漏等情况，必须由专人进行处理，在处理的过程中，要配戴防护用具，尤其是贮罐及装置出现泄漏时，应在第一时间查明原因，采取有效的方法和措施进行紧急处理，避免顺酐大量泄漏，引起安全事故；生产出来的顺酐产品在储存时，应置于通风条件良好的库房当中，并保证库房内保持常温，贮罐应当进行可靠接地，采取静电屏蔽措施；在对顺酐进行运输时，应当做好防水防潮工作，并且不得暴露在阳光下，以免顺酐升华，要做到轻拿轻放；如果顺酐起火，不得使用干粉灭火器，而是应当选用二氧化碳灭火器。

三、结论

综上所述，顺酐生产是一项较为复杂且系统的工作，整个过程涵盖的内容相对较多，一旦某个环节或是细节出现问题，不但会影响产量，而且还可能引起安全事故。为此，操作人员应当了解并掌握顺酐的生产工艺，并采取有效的方法和措施，对生产过程中的安全问题进行有效控制。只有这样，才能确保顺酐生产安全、有序进行。

参考文献

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作者:袁松松 单位:石家庄白龙化工股份有限公司