讨论陶瓷波纹填料在氯化苄生产中的应用

2019-07-12 阅读：次

近年来随着氯化苄下游产品种类的不断增加 ,氯化苄已成为当今合成工业的一种重要化工原料,可用于合成多种中间体, 广泛应用于农药、医药、染料、香料、表面活性剂、纺织、塑料助剂、高档绝缘油等的生产 ,具有很高的经济和应用价值。

1 反应机理及产物组成

氯化苄的合成方法虽多, 但具有工业生产价值的甲苯氯化法。目前国内大多采用甲苯光照氯化工艺,少采用过氧化物催化氯化。工艺虽不同 ,但机理相同 ,都是一个三级自由基连锁反应,其反应历程可表示为 :
陶瓷波纹填料在氯化苄生产中的应用

根据实验结果, 三级反应的速率比大约为 10 1 0 .1, 不同氯化的产物组成曲线见图 1 。而实际工业化生产过程中除上述三级连锁反应可能产生的杂质外,一般还存在着较多的苯环氯化物杂质 :
陶瓷波纹填料在氯化苄生产中的应用

因此, 氯化液实际由一氯苄、邻及对 -氯甲苯、苄叉二氯组成, 其沸点分别为:179 .3 、159 .2 、162 .4、205 .2℃,且都具有一定的挥发性, 给氯苄的分离带来了一定的难度。

2 生产工艺介绍

2 .1 工业生产现状

国内氯化苄的生产已有多年的历史 ,随着技术水平的不断提高 ,生产工艺有了较快的发展, 已由原来的间歇氯化逐步发展到现在的连续式氯化及塔式反应精馏氯化法,各种工艺的生产特点 , 文献资料作了大量的介绍,但大部分内容基本停留在对老工艺的重复叙述上 ,缺乏新意 ,且多局限于氯化部分,对精制部分的说明很少, 而对新技术的关键部分更是避而不谈 ,因此, 对实际工业生产缺乏指导意义。

这几年虽然氯化苄生产技术有了较大的发展 ,但技术的革新基本都限于氯化部分。基于氯化苄产品特殊的理化性能 , 对设备材质要求高。到目前为止,其分离部分仍然用搪瓷塔内装散装填料进行间歇精馏, 先蒸出甲苯、氯化物, 再收集成品 ,塔内件除填料外,为简单四氟栅板 , 气、液两相的初始分布较差 ,很难避免沟流、壁流的形成 ,也难以保证填料层表面的均匀润湿, 压降大,分离效率低 ,往往是大部分时间用在前馏分上 ,造成设备投资大 ,能耗高,产量低,质量也难以提高 ,已成为氯化苄生产的一大难点。

2 .2 新填料的试用

由于规整填料单位理论级压降非常小,分离效率高,处理能力大 , 尤其在真空操作时点更为突出。因此, 我厂在 1999 年氯化苄扩产技改中 ,通过咨询、调研, 与填料生产厂合作 ,在分离部分率先使用高效陶瓷波纹填料，为氯化苄自聚引起栅孔堵塞，除制作填料的原料要求采用低含铁量的陶土成品填料表面进行化学处理外 , 同时对原填料材质配伍及传统规格参数都作了较大的调整 ,使之满足氯化苄生产需求，经过数月的生产证明，较好的效果,随机考查釜次运行结果见表 1 。

从上述可看出, 使用波纹填料后 , 分离过程中从低沸物到高沸物的温度突变明显,分离状况有了较大改变。但实际生产中分离效果和能耗未能达到设计要求, 经分析,笔者认为可能由以下几方面原因造成 :

①对于填料塔,其佳分离效率时的塔气速一般为液泛气速的 80 %左右, 而本厂填料塔的装备为5 000 t/a 的釜(大换热面积 13 m2),DN 700 的塔 ,经核算严重不匹配。过大的塔径不增加了设备投资 ,也使分离效率大幅下降 ,能耗。

②由于受设备材质的限制 ,在技改时除更新填料外 ,未增设新的塔内件 ,回流由搪瓷内胆冷凝器形成喷淋密度小且集中, 液体的初始分布差, 部分填料无法达到必要的润湿而不能进行充分气、液传质 , 从而影响了分离效果。

③陶瓷波纹板填料的径向扩散系数较小, 加上不良的液体初始分布,塔内又无液体再分布器 ,实际存在严重的沟流现象 ,这可能是分离效率下降的主要原因。

3 几点设想

国内氯化苄生产的氯化工艺进展较快,新出现的反应精馏工艺可使氯化液中氯化苄含量达 90 %以上 ,已具有一定的科技含量。但分离部分的设备投资大，能耗高，装置庞杂，工艺十分落后，国外采用特种金属塔内件使氯化苄的分离环境得了大的改善,为此笔者对国内工业装置精制部分的改造提出以下设想,供同行参考。

①贵金属制作的高效填料 , 既可减少投资, 又可提高分离效率。

②塔内改用金属支承板,并在其下固定带有圆形或矩形升气管的盘式液体分布器,分布器底均布圆形漏液孔，升气管及盘周上均布V 型溢流槽,如因长时间运行造成漏液孔堵塞,它可起液体分布作用(见图3)。

陶瓷波纹填料在氯化苄生产中的应用

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