苯酐氧化反应器技术.docxVIP

工作研究苯酐氧化反应器技术任英浩唐山旭阳化工有限公司（河北唐山063600）苯酐是全球第二大酸酐，作为一种重要的有机化工原料，主要用于生产塑料增塑剂、醇酸树脂、染 料、不饱和树脂以及某些医药和农药。目前，世界上苯酐生产可采用的工艺路线主要 有萘流化床氧化工艺、萘或邻二甲苯(OX)以及萘与邻二甲苯混合原料的固定床氧化工艺等。其中流化 床氧化工艺在国外已经被淘汰，固定床气相氧化工 艺技术已成为工业化生产苯酐的主要方法。苯酐装置中固定床氧化反应器、气体冷却器、切 换冷却器等大型设备对整个系统起着至关重要的作 用，本文对苯酐装置中固定床氧化反应器的选型及 技术要求进行了分析和探讨。2苯酐氧化反应器结构及制作技术氧化反应器组基本构成见图 1。1苯酐氧化反应器的技术发展世界上苯酐生产中以邻二甲苯固定床氧化技术 为主，大约占苯酐生产总能力的 80%以上。由于最 近国内市场工业萘的价位优势，目前国内多数厂家 正在进行工业萘制苯酐装置的开发和建设。工业萘氧化法一般采用以五氧化二钒为主的钒 系催化剂进行工业萘的气相氧化，反应器多数为列 管式固定床。将过滤后的无尘空气经压缩、预热，与 气化的工业萘蒸汽混合后进入反应器，在 340~420℃反应温度下进行氧化反应，空气中工业萘浓度为40~70 g/m（2 标准），反应热由管外循环的熔盐带出。 反应产物进入气体冷却器，被冷却的反应气经切换 冷却器进一步冷却，回收粗苯酐。尾气经水洗回收富 马酸后放空。粗苯酐经减压精馏，由塔顶分离出低沸点的顺丁烯二酸酐，甲基顺丁烯二酸酐及苯甲酸等 轻组分进入尾气系统；塔底物料经真空精馏，得到苯 酐产品。1—邻二甲苯汽化器；2—氧化反应器；3——熔盐循环泵；4—熔盐冷却器图 1 氧化反应器组示意图固定床列管式氧化反应器是苯酐装置最核心、 最危险的设备。从萘气汽化器出来的工业萘（或邻二 甲苯）/ 空气混合物自顶部直接进入反应器，在 V－ Ti 系催化剂表面，工业萘被空气氧化生成苯酐，自反 应器底部排出。这个反应是在爆炸范围内的强放热 反应，部分反应热将反应气体加热到 360 ℃，大部分 反应热经熔盐冷却器中循环流动的熔盐移出，同时 副产高压蒸汽。因此，起着移出反应热的熔盐系统的 流道和循环系统是反应器的关键技术，另外，为保证 列管内的催化剂能充分反应及换热，大型反应器大 多采用几万根的无缝或有缝钢管和固定管板以焊接作者简介： 任英浩 男 1969 年生 大学本科 工程师 任唐山旭阳化工有限公司主管工程副总经理摘 要 介绍了苯酐装置中固定床氧化反应器的技术。分析和探讨了苯酐装置中固定床氧化反应器的选型及技术 要求。关键词 苯酐 氧化反应器 收率 催化剂寿命 反应器结构 反应器选型技术要求中图分类号 TQ 244任英浩：苯酐氧化反应器技术第 7 期·33·形式连接，因此，如何保证管头的密封无泄漏也是反应器的核心技术。为苯酐装置的主要反应设备，氧化反应器的列管泄漏所造成的危害和损失不容忽视，其主要表现在两 个方面。4.1.1安全事故 氧化反应器列管泄漏后，由于壳程压力较管程高，因此熔盐会串入气相组织（萘 + 空气 + 粗苯酐 混合气）中，由于苯酐反应是在爆炸范围内的放热反 应，熔盐的混合带来的副反应会加大爆炸几率，泄漏 严重时会使局部压力升高、发生爆炸，造成反应器防 爆膜爆裂，导致生产停车和安全事故发生。我国国内 苯酐行业中就发生过类似的氧化反应器爆炸事故。4.1.2停车修理损失 氧化反应器列管如果出现泄漏，就要对泄漏的列管进行堵漏处理，多数情况下会采取两侧下管堵进行堵漏的形式，同时进行检修的辅助时间会较长， 包括熔盐的降温、卸除，催化剂的换填等工作，再次 开车要重新进行熔盐的升温、催化剂的活化等工作， 因此，氧化反应器的频繁检修会极大地影响开车率、 产量以及催化剂的使用寿命。鉴于以上两点因素，氧化反应器技术中对管头 密封、材质应力、制作工艺等方面应进行严格控制， 同时可在反应器出口采用在线熔盐泄漏检测装置， 及时发现反应器生产中的轻微泄漏，便于及时采取 措施，避免发生安全环境事故。4.2 催化剂的使用要求苯酐氧化反应器中催化剂的活性组分为钒的氧 化物、TiO2、至少一种 Ag 与特定金属（如 V、Mo、Bi、 Ni 等）的混合氧化物或 V 与特定金属（如 Bi、Mo、Ni 等）的混合氧化物。催化剂单管填充共计 5 层，萘法 / 邻二甲苯混 合比例的适应范围在 35%~100%之间，由于该催化 剂使用耐温达 1 300 ℃的陶瓷作为载体，因此，列管 中催化剂的填充量必须满足既能保证生产负荷，又 能通过熔盐将单管反应热及时移出，保证反应平稳可控，如能保证氧化反应器的技术要求，同时保证催 化剂的装填均匀、单管压降相同，能够使反应器放 热、移出反应热均匀，