СПОСОБ ДЕСУБЛИМАЦИИ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА ИЗ ФТАЛОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ Российский патент 1999 года по МПК C07D307/89 C07C51/573 

Описание патента на изобретение RU2138493C1

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам выделения фталевого ангидрида из реакционных газов в результате окисления ароматических углеводородов. Фталевый ангидрид находит широкое применение в лакокрасочной промышленности.

Известен способ улавливания фталевого ангидрида методом сублимационной конденсации в конденсаторах намораживания, где происходит охлаждение контактных газов ниже точки росы и осаждение кристаллов фталевого ангидрида, выделившихся в процессе сублимации /Гуревич Д.А. "Фталевый ангидрид". М. Химия, 1968 г., стр. 125-130/.

Недостатком этого способа является снижение производительности процесса улавливания фталевого ангидрида во времени из-за ухудшения теплообмена в конденсаторе. Через 5 часов работы аппарата степень улавливания фталевого ангидрида снижается примерно на 10% и ускоряется процесс улавливания побочных продуктов реакции (малеиновый ангидрид, 1,4-нафтохинон и др.). Во избежание снижения качества продукта-сырца устанавливают дополнительные конденсаторы намораживания, что связано с большими материальными затратами. Кроме того, наличие примесей усложняет дальнейшую очистку сырца на стадиях термодесорбции и дистилляции.

Аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения выбран способ десублимации фталевого ангидрида в аппарате с ребристыми трубками, охлаждаемыми водой, подаваемой противотоком по отношению к движению фталовоздушной смеси (SU 1.544.764).

Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления и недостаточный выход чистого фталевого ангидрида. Это связано с тем, что при улавливании фталевого ангидрида происходит накопление продукта на внутренней поверхности трубок, из-за чего ухудшаются условия теплообмена и уменьшается производительность процесса. Для обеспечения непрерывности процесса улавливания фталевого ангидрида необходима установка одного или нескольких дополнительных, в зависимости от мощности производства фталевого ангидрида, аппаратов, что усложняет технологическую схему процесса.

Кроме того, для извлечения сконденсировавшегося на трубках аппарата фталевого ангидрида требуется дополнительный подвод тепла для расплавления твердого продукта, что ведет к дополнительным энергозатратам.

В известном способе в процессе десублимации наряду с фталевым ангидридом конденсируются побочные продукты реакции (1,4-нафтохинон, малеиновый ангидрид и др. ), что усложняет дальнейшую очистку сырого фталевого ангидрид и приводит к уменьшению выхода чистого фталевого ангидрида.

Технический результат данного изобретения заключается в уменьшении расхода ПМС жидкости, снижение энерготехнологических потерь, улучшение экологичности процесса за счет снижения вредных примесей в отходящих газах.

Для достижения технического результата в способе десублимации фталевого ангидрида из фталовоздушной смеси путем ее охлаждения инертным хладагентом - полиметилсилоксановой жидкостью процесс охлаждения проводят при противоточном движении полиметилсилоксановой жидкости в тарельчатой колонне.

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

При проведении процесса охлаждения ФВС при противоточном движении ПМС жидкости в тарельчатой колонне происходит непосредственный контакт ФВС и ПМС жидкости, что способствует повышению тепло- и массообмена.

При противоточном движении ПМС жидкости в тарельчатой колонне происходит постепенное охлаждение ФВС, что способствует более полному процессу десублимации не только фталевого ангидрида (ФА), но и практически всех примесей, в основном малеинового ангидрида и нафтохинона.

На чертеже приведена технологическая схема установки для осуществления способа.

Установка содержит тарельчатую колонну 1 с расположенными внутри нее тарелками, соединенную со сборником суспензии ФА и ПМС жидкости 2. Насос 3 соединен со сборником суспензии 2, с холодильником 4 и теплообменником 5. Теплообменник 5 соединен сепаратором 6, предназначенным для отделения масла от кристаллического фталевого ангидрида.

Способ десублимации ФА осуществляется следующим образом. ФВС с температурой 160-190oC под давлением 3000-6000 Па из контактного отделения подают в десублимационную тарельчатую колонну 1 под нижнюю тарелку. Противотоком на верхнюю тарелку подается суспензия ФА в ПМС жидкости, охлажденная до температуры не ниже 42oC. В колонне 1 происходит охлаждение ФВС и десублимация ФА при непосредственном контакте с охлажденной ПМС. Благодаря противотоку процесс охлаждения происходит постепенно, а в процессе десублимации происходит выделение не только ФА, но и практически всех примесей - малеинового ангидрида и нафтохинонов. В результате содержание фталевого ангидрида, малеинового ангидрида и нафтохинонов в хвостовых газах не превышает нормы ПДВ и их дальнейшая очистка не нужна.

Температура подаваемой на десублимационную колонну суспензии ФА в ПМС не должна превышать 42oC, т.к. при охлаждении ФВС ниже этой температуры происходит конденсация воды с образованием фталевой кислоты, что приведет к уменьшению степени улавливания фталевого ангидрида.

Суспензия ФА в ПМС выходит из колонны 1 с температурой 60-90oC и поступает в сборник 2, откуда подается насосом 3 в холодильник 4, где охлаждается до температуры 42-50oC и поступает на верх колонны 1. Часть суспензии (10-15% от массы) поступает в нагреватель 5, в котором подогревается до температуры 135-150oC и далее в разделитель 6, где ФА плавится. В разделителе 6 происходит разделение жидкого фталевого ангидрида и ПМС. Расплавленный сырой ФА непрерывно поступает из разделителя в сборник сырого ангидрида и далее на дальнейшую переработку.

Горячая ПМС с температурой 135-150oC поступает в сборник 2 и направляется в холодильник 4.

Используемая полиметилсилоксановая жидкость имеет следующие свойства:
Марка ПМС-100
Вязкость при 20oC, сСт - 95-100
Температура кипения при 1-3 мм рт.ст., oC - 300
Температура вспышки, oC - 300
Плотность, г/см3 - 0,98
Средняя теплоемкость /300-1000oC/, ккал/кг•град - 0,39
Использование десублимационной колонны очень выгодно, т.к. гидравлическое сопротивление не более 1,50-2,0 кПа и расходы на перекачку ФВС в 2-3 раза ниже, чем у известного способа. Кроме того, теплообмен в колонне более эффективен, благодаря чему расход фталовоздушной смеси на 1 кг ПМС составляет 0,30-0,35 нм3/кг, что на 20-25% больше, чем в прототипе. В свою очередь, это дает 20- 22,5%-ную экономию свежей ПМС.

Подача в разделитель всей суспензии, выходящей из смесителя экономически и технологически не выгодна из-за большого количества тепла, необходимого для нагрева всей суспензии. Подача 10-15% от всей циркулирующей суспензии является достаточной для процесса разделения, а нагрев такого количества суспензии до 140-150oC позволяет сэкономить в 3-5 раз больше тепла по сравнению с тем, если бы нагревали 100% суспензии.

Расход суспензии меньше 10% от всей массы циркулирующей суспензии приводит к ухудшению процесса разделения ФА и ПМС, а увеличение расхода суспензии >15% нецелесообразно.

Приведенный интервал температур 160-190oC соответствует температурам ФВС, выходящей из холодильника на действующих заводах фталевого ангидрида. Уменьшение температуры ФВС менее 160oC приводит к преждевременной десублимации ФА и отложении его на стенках подводящих трубопроводов. При увеличении температуры ФВС >190oC снижается производительность газовых холодильников по рекуперации тепла контактных газов, а также возможно образование смолистых веществ, что уменьшает степень улавливания ФА.

Уменьшение давления ФВС на Входе в колонну 1 ниже 3000 Па приводит к уменьшению производительности процесса десублимации ФА, а увеличение давления выше 6000 Па ухудшает процесс массообмена в колонне и уменьшает, таким образом, степень улавливания ФА.

Пример конкретной реализации процесса.

ФВС с температурой 170oC в количестве 30000 нм3/ч под давлением 600 мм вод. ст. поступает в колонну 1. Противотоком из холодильника 4 подается суспензия с температурой 400oC. Из колонны 1 суспензия с температурой 80oC направляется в промежуточный сборник 2, откуда насосом перекачивается в холодильник 4 (85% от массы суспензии) и в теплообменник 5 (15% от массы суспензии). В сепараторе 6 при температуре 138oC происходит плавление ФА и отделение его от ПМС. Определение содержания масла во ФА, отобранном из нижней части сепаратора 6 показало следовые количества масла - 0,001%.

Степень улавливания ФА - 99,8% при расходе ФВС 0,35 нм3 на 1 кг ПМС.

Состав отходящих газов, г/нм3: ФА - 0.05, малеиновый ангидрид - 0.04, 1,4-нафтохинон - 0.03.

Уменьшение потерь ФА и улучшение качества ФА по сравнению с известными способами достигается за счет отсутствия перегревов ФА при плавлении, которые приводят к частичному разложению ФА с образованием примесей.

Похожие патенты RU2138493C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА 1999
  • Медведев Н.Ю.
  • Чайковский С.П.
RU2177938C2
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АНТРАХИНОНА ИЗ РЕАКЦИОННЫХ ГАЗОВ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ АНТРАЦЕНА В АНТРАХИНОН 1996
  • Медведев Н.Ю.
  • Пронина В.Л.
  • Чайковский С.П.
  • Ильина З.П.
RU2111953C1
Способ определения фталевого и малеинового ангидридов,1,4-нафтохинона и нафталина в продуктах парофазного окисления нафталина 1977
  • Ляпкин Александр Александрович
  • Смирных Людмила Михайловна
SU720353A1
Способ десублимации фталевого ангидрида 1988
  • Амитин Александр Вульфович
  • Бляхман Лазарь Исаевич
  • Михайлов Виктор Алексеевич
  • Файн Михаил Иосифович
  • Крупин Владимир Степанович
  • Васильев Евгений Александрович
  • Крамм Эдуард Александрович
  • Горелик Александр Григорьевич
  • Ермакова Маргарита Петровна
SU1544764A1
ДЕСУБЛИМАЦИОННЫЙ АППАРАТ 2007
  • Русаков Игорь Юрьевич
  • Хохлов Владимир Александрович
  • Гущин Анатолий Алексеевич
  • Белозеров Борис Павлович
RU2336112C1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРОИЗВОДСТВА АЛКИДНЫХ ЛАКОВ 2007
  • Гвоздев Геннадий Борисович
  • Гладких Петр Васильевич
  • Гондарев Сергей Валентинович
  • Ковалев Олег Владимирович
  • Селиванов Николай Павлович
RU2354674C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЛКИДНЫХ ЛАКОВ И СПОСОБ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ В РЕАКТОР СО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДОЙ, НАПРИМЕР, ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛКИДНЫХ ЛАКОВ 2007
  • Гладких Петр Васильевич
  • Ковалев Олег Владимирович
  • Рябущенко Александр Альбертович
  • Селиванов Николай Павлович
  • Шаповалова Лариса Владимировна
RU2348667C1
Способ очистки абгазов процесса окисления изопропилбензола 2019
  • Гараев Тимур Талгатович
  • Мингазов Алмаз Тагирзянович
  • Фролов Владислав Владимирович
  • Шайхов Ренат Лирамович
  • Хайруллин Марат Гусманович
  • Штатнов Дмитрий Владимирович
RU2696444C1
СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ И РЕКУПЕРАЦИИ ПАРОВ УГЛЕВОДОРОДОВ И ДРУГИХ ЛЕГКОКИПЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2004
  • Бердников Владимир Иванович
  • Баранов Дмитрий Анатольевич
RU2316384C2
Способ и технологическая линия для производства сиропа из топинамбура 2021
  • Зайцев Олег Вячеславович
  • Мухин Дмитрий Алексеевич
RU2771983C1

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ДЕСУБЛИМАЦИИ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА ИЗ ФТАЛОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к способу выделения фталевого ангидрида из фталовоздушной смеси. Способ десублимации фталевого ангидрида из фталовоздушной смеси заключается в охлаждении реакционных газов инертным хладагентом - полиметилсилоксановой жидкостью в тарельчатой колонне при противоточном движении полиметилсилоксановой жидкости при 42-50°С. Технический результат - использование полиметилсилоксановой жидкости в качестве хладагента. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 138 493 C1

Способ десублимации фталевого ангидрида из фталовоздушной смеси путем ее охлаждения инертным хладагентом при противоточном движении, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют полиметилсилоксановую жидкость и процесс осуществляют в тарельчатой колонне при 42-50oC.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2138493C1

Способ десублимации фталевого ангидрида 1988
  • Амитин Александр Вульфович
  • Бляхман Лазарь Исаевич
  • Михайлов Виктор Алексеевич
  • Файн Михаил Иосифович
  • Крупин Владимир Степанович
  • Васильев Евгений Александрович
  • Крамм Эдуард Александрович
  • Горелик Александр Григорьевич
  • Ермакова Маргарита Петровна
SU1544764A1
Способ выделения сублимирующихся органических веществ 1969
  • Галкин Н.П.
  • Карпов В.И.
  • Колесников А.С.
  • Мазо М.Д.
  • Минков В.П.
  • Никулин Ю.А.
  • Окс Л.И.
  • Полотнюк О.В.Я.
  • Румянцев И.И.
  • Сергеев Г.С.
  • Степанов С.П.
  • Фадеев Л.Л.
  • Широков В.Г.
  • Шишкин Ю.Н.
SU315429A1
Дугогасительное устройство для газового выключателя с двухсторонним симметричным дутьем 1975
  • Вишневский Юрий Иосифович
  • Каплан Герман Соломонович
  • Кукеков Георгий Александрович
  • Саввина Людмила Михайловна
  • Соснин Владимир Алексеевич
SU547855A1

RU 2 138 493 C1

Авторы

Медведев Н.Ю.(Ru)

Даты

1999-09-27Публикация

1998-06-02Подача