順酐生產工藝控制分析

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一、順酐的用途及其危害性分析

順酐歸屬于有機化工原料的范疇，通常又被稱之為馬來酸酐，性狀為無色結晶粉末，化學表達式為C4H2O3，帶有較為強烈的刺激性氣味，熔點和沸點分別為52.8℃和202.2℃，閃點為110℃，在溫度較低的條件下，容易出現汽化現象，可溶于醇、丙酮，遇水后可以生成馬來酸。順酐的應用范圍較廣，可用于不飽和聚酯樹脂的合成，可作為潤滑油品、食品添加劑生產的中間體。當順酐與高熱、明火或是氧化劑發生直接接觸時，極有可能出現燃燒現象，并且順酐還人體健康具有一定的危害，它能夠通過三種途徑侵入人體，即吸入、服食和皮膚吸收。順酐粉塵及蒸汽具有強烈的刺激性，不僅會對人體造成化學燒傷，而且還會對皮膚、黏膜、眼睛產生刺激，如果人體吸入過量的順酐，則會導致呼吸困難，并且容易引起支氣管炎、咽炎等病癥，同時會伴有腹痛；順酐還具有一定的致敏性，人體長時間接觸會引發皮疹和哮喘；順酐的慢性影響表現為鼻黏膜潰瘍、慢性結腸炎等；順酐燃燒后會生成一氧化碳，過量吸入會造成窒息甚至死亡。

二、順酐的生產工藝與過程控制

（一）生產工藝。目前，順酐生產常用的工藝有兩種，分別為苯法和正丁烷法，通過對這兩種方法的原料利用、生產成本、產出量等進行對比可知，正丁烷法要明顯優于苯法。鑒于此，下面重點對正丁烷法生產順酐的工藝過程進行分析。1．氧化工藝的選擇。（1）固定床反應器。具體的工藝過程如下：經過氣化之后的正丁烷原料，會與壓縮空氣進行混合，然后一并被送入到固定床反應器當中，再向反應器內加入熔融狀態的硝酸鹽混合物，借助熔鹽泵的作用，使這部分混合物在反應器的夾套內不斷循環，將反應熱去除，使介質冷卻；隨后使生成的氣直接進入到冷卻器當中，與軟水完成熱交換過程，使氣的溫度低于順酐的露點。氣會以下進上出的形式進入到固定床反應器當中，并在催化劑的作用下，進行氧化反應，進而制成順酐。在順酐制備的過程中，固定床反應器內還會生成丙烯酸及乙酸等物質。（2）流化床反應器。具體的工藝過程如下：將壓縮空氣與正丁烷進行混合，從流化床反應器的底部送入，利用反應器內的管束將反應釋放的熱量移除，在這一過程中會不斷產生高壓蒸汽。反應器內的催化劑通過旋風分離器進行回收，熱反應氣將會直接進入到冷卻器內，經過冷卻、過濾后，送至順酐回收。該工藝采用的是無水作業，順酐自氣流中被分離出來之后，借助單獨的吸收工序便可進行回收。流化床反應器的整個生產過程雖然可以實現無水化，并且送風系統的前期投資和運行費用也比固定床反應器低，但是催化劑的磨耗及飛散卻比固定床嚴重，并且流化床反應器內部的蒸汽換熱管因溫度過高，容易出現泄漏的問題，這在一定程度上增大了維修成本，停機時間也隨之增加，不利于生產的連續進行。而固定床反應器采用的是列管結構，這種結構最為突出的特點是傳熱面積大，能夠達到強化熱反應的效果，固定床便于安裝，催化劑的穩定性較高，順酐的收率也相對較高。唯一的不足之處是，爆炸范圍限制了濃度，所以必須保證氣體充分混合。通過對比不難看出，固定床反應器的優勢更加明顯，所以可將之作為順酐生產的首選。2．后處理工藝。（1）水吸收法。這是順酐生產過程后處理中常用的技術工藝之一，具體是指將并未完全冷卻凝固的順酐氣體，用水在吸收塔內吸收成馬來酸（約為44%左右），并將之溶液送入到脫水精餾塔中，制成順酐，這是一個間歇性的后處理操作過程。該工藝的優點體現在處理流程少、設備成本低、操作過程簡單等幾個方面。需要注意的一點是，隨著生產過程中水的加入，會使反應時生成游離酸雜質，如富馬酸，這種物質對設備的腐蝕性較大，并且長期積累還可能造成管路堵塞。所以當達到一定的生產時間后，必須對設備進行清理。經水吸收法進行后處理，可以使順酐的純度達到99.7%，回收率在90%以上，處理過程不需要使用溶劑，生產一噸順酐大約會消耗共沸劑0.002噸。（2）尾氣處理。正丁烷法生產順酐的過程中，吸收塔尾氣內含有未充分反應的正丁烷，并且還有一定量的CO，根據相關規范標準的規定要求，必須對這些有害物質進行處理，并在達標后，才能進行排放。對尾氣的處理方法有兩種，一種是焚燒法，另一種是膜回收法。前者的處理原理是順酐生產中產生的廢氣會從吸收塔的頂部排出進入到焚燒爐的預熱段進行加熱，經預熱后的廢氣會分成兩路進入到焚燒爐內，一路作為助燃空氣，一路直接燃燒。整個焚燒過程產生的蒸汽可供裝置使用。這是一種較為成熟的尾氣處理工藝，處理時混合丁烷的消耗量約為918kg/h，蒸汽的產生量約為24t/h。后者主要是利用聚合物超薄膜，對排放氣中的正丁烷單體進行分離和回收，超薄膜的結構形式以平板式為主，其特點是效率高、運行成本低、對環境污染小，符合高效、節能、環保的要求?？蓪⒅鳛轫橍a尾氣處理的首選方法。（二）生產過程的安全控制。1．安全隱患。由于順酐本身是一種易燃易爆的化學品，并且還具有一定的腐蝕性，長期接觸會對人體造成損傷，如人體吸入含有順酐的空氣后，會出現咳嗽、淌眼淚、打噴嚏等癥狀，嚴重時，甚至會使呼吸變得困難，若是皮膚與順酐接觸，則會產生紅腫、疼痛的情況。鑒于此，應當在順酐生產過程中，采取有效的控制措施，確保安全。2．安全控制措施。在順酐生產時，一旦發生跑冒滴漏等情況，必須由專人進行處理，在處理的過程中，要配戴防護用具，尤其是貯罐及裝置出現泄漏時，應在第一時間查明原因，采取有效的方法和措施進行緊急處理，避免順酐大量泄漏，引起安全事故；生產出來的順酐產品在儲存時，應置于通風條件良好的庫房當中，并保證庫房內保持常溫，貯罐應當進行可靠接地，采取靜電屏蔽措施；在對順酐進行運輸時，應當做好防水防潮工作，并且不得暴露在陽光下，以免順酐升華，要做到輕拿輕放；如果順酐起火，不得使用干粉滅火器，而是應當選用二氧化碳滅火器。

三、結論

綜上所述，順酐生產是一項較為復雜且系統的工作，整個過程涵蓋的內容相對較多，一旦某個環節或是細節出現問題，不但會影響產量，而且還可能引起安全事故。為此，操作人員應當了解并掌握順酐的生產工藝，并采取有效的方法和措施，對生產過程中的安全問題進行有效控制。只有這樣，才能確保順酐生產安全、有序進行。

參考文獻

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作者:袁松松 單位:石家莊白龍化工股份有限公司