2甲基6乙基苯胺生产装置工艺设计.docx

1999 年 3 月liao ning chemical indust rymarch ,199922甲基262乙基苯胺生产装置工艺设计杨义谟 洪雁 ( 辽宁省石油化工规划设计院 沈阳 110003)摘 要 简述以邻甲苯胺为原料 ,进行乙烯烷基化反应 ,生产 m ea 的原理 ,工艺过程及其设计 。关键词 2 - 甲基 - 6 - 2 基苯胺 工艺流程 合成反应器the processing design of synthesis reactor f or 2 - methyl - 6 - ethylan il iney ang y i m o hong y an(liao ning pet roleum - chemical planming designing instit nte 110003)abstract : a brief int roductio n about t he p rocessing design of equip ment for m ea are described. it used o - toluidine as raw material t hrough et hylene al kylatio n to p roduce m ea.key words : m ea , process , synt hsis reactor表m ea 生 产 厂11前言生产厂m esa 年产量/ t技术来源2 - 甲基 - 6 - 乙基苯胺 ( 简称 m ea) , m ea是氯化酰胺类除草剂乙草胺的重要中间体 ,也是 染料 、医药的中间原料 。目前 ,国内年需 2 ,6 甲乙 基苯胺约 7000 t 以上 ,而国内现生产该产品的厂 家只有二家 ,见表 1 。江苏某化学原料厂吉林某厂20003000引进国内技术引进国外技术由表 1 可见 ,国内年总产量在 5000 t 左右 ,不能满足生产乙草胺的需要 ,因此每年都从国外 进口 2000 t 左右 2 ,6 甲乙基苯胺 。汉葛店化工厂和锦西化工研究院开发的微悬浮工艺和无种子乳液聚合工艺形成工业化生产 ,通过 不断的开发和引进 “, 八五”末期 ,我国乳液聚合工艺已由单一的种子法为主转向多种生产工艺 ,同时品种牌号有所增加 。近 10 年来我国聚氯乙烯生产通过改造 ,技术 攻关和消化吸收引进技术 ,使行业技术水平有了较大的提高 。不仅开发和推广应用脱除氯乙烯单 体技术 、防粘釜技术和干燥技术 ,而且聚合釜大型 化和生产控制自动化程度均有了极大的提高 。但 与国外先进水平相比还存在着很大差距 ,主要表 现在生产技术落后 ,规模小 ,产品质量差 ,品种少 , 树脂加工应用不协调等方面 。因此 ,我国聚氯乙烯的发展应以引进国外先进技术 ,选择我国市场前景广阔的硬制品和特殊牌号为主 ,这样即能满 足化工建材的市场需求 ,又可替代进口 ,使我国聚 氯乙烯工业健康发展 。参考文献康赛珍. 合成树脂及塑料. 1997 ( 1) :16张培尧. 合成树脂及塑料. 1997 ( 2) :12薛怡伦. 合成树脂及塑料. 1996 ( 4) :5254美. l . i. 纳斯主编. 聚氯乙烯大全 ( 第一卷) . 北京 : 化学 工业出版社. 1987 . 7292 化 学 工 业 部 出 版 社 组 织 编 写. 中 国 化 工 产 品 大 全 ( 上册) . 北京 :化学工业出版社. 1994 :949972(编辑 :李江石)123451999 . 01 . 04 收稿. 男 ,58 岁 ,高级工程师 ; 女 ,37 岁 ,工程师 。68辽宁化工1999 年 3 月辽宁某化工 企 业 有 限 公 司 为 满 足 市 场 的 要求 ,拟建年产 2000 t 的 m ea 生产装置 ,采用某化 工研究院开发的工艺技术 ,该技术是以邻甲基苯 胺和乙烯为原料 , 在催化剂作用下 , 进行合成反 应 ,生成 2 ,6 甲乙基苯胺 。然后经水解 、沉降 、分 离 ,再经减压蒸馏 ,即得产品 2 ,6 甲乙基苯胺 。其技术已转让江苏某化学原料厂进行工业化生产 ,至今已成功运行多年 。产品 m ea 含量在 98 %以上 ,可达进口产品 质量指标 ,可替代进口 。由邻甲基苯胺制 2 ,6 甲乙基苯胺的总收率可 达 81 % 。笔者参加了抚顺某 公 司 m ea 装 置 的 设 计 , 并根据某化工研究院提供的工艺技术包 ,制定其 设计方案 。本文着重介绍合成系统的工艺设计 。升温至初始反应温度 ,然后通入乙烯 ,进行烷基化反应 ,控 制 其 温 度 和 压 力 , 反 应 结 束 后 , 降 温 至150 ,将未反应的乙烯排放 ,并利用釜内的余压 ,将反应液压入水解釜 ,进行水解反应 。 上述过程的温度时间曲线 ,如图 1 所示 。图 1 合成过程温度 时间曲线- 催化剂制备 ; - 烷基化反应2合成系统工艺的设计邻甲苯胺乙烯烷基化法生产 2 - 甲基 - 6 -乙基苯胺 ,其反应式如下 :n h2n h2ch3 + ch2 = ch2c2 h5ch3该反 应 为 放 热 反 应 , 其 反 应 热 约 为 130 kj /mol 。所使用的催化剂为邻甲基苯胺铝 ,其制备反 应式如下 :图 2 合成工艺流程图1 - 乙烯缓冲罐 ;2 - 反应釜 ;3 - 循环油泵 ;4 - 邻甲苯胺泵 ; 5- 邻甲苯胺中间罐 ;6 - 尾气冷凝器n h2n h3ch3) 3al + 3 h23 ch3 + al(2根据上述工艺过程 ,进行合成系统的工艺设计 ,其工艺流程见图 2 所示 。 过程排放气含有乙烯和氢气 ,由于是间歇排放 ,故设 一 气 柜 。排 放 气 经 冷 却 降 温 后 , 送 往 气柜 ,再经焚烧排至大气 。 反应釜压力控制是由釜的压力作为乙烯流量调节的给定来实现的 ,以使操作稳定 。当压力超设定值时 ,能自动切断乙烯 。 反应釜温度控制是由釜温作为循环导热油温度调节的给定来实现的 ,并且操作稳定 。 本合成 系 统 共 有 反 应 釜 ( 其 容 积 3 . 5 m3 ) 4台 ,但冷 、热油系统各一套 ,供 4 台反应釜升 、降温和移走反应热使用 。其工艺流程见图 3 所示 。冷 、热油系统均为闭路循环 ,其热效率高 ; 精 确的温度调节可实现稳定的冷却和加热 。该反应也是放热反应 ,其反应热约为 129 kj /mol 。上述反应均在同一反应器内进行 。 本装置的反应器系釜式反应器 ,配有磁力搅拌器 ,以防泄漏 ,有利于安全生产 ,同时又强化了 分散强度 。釜内设有盘管 ,外有夹套 ,以供载热体导热油加热和冷却用 。催化剂制备 ,其过程如下 :将铝屑加入反应釜后 ,再加入计量的邻甲基苯胺 ,搅拌下加热 ,升温至规定的温度 ,进行反应 ,直至反应终止 ,然后冷却降温 ,排放反应所生成的 氢气 。烷基化反应 ,其过程如下 :用乙烯置换釜内所余下的氢气后 ,在搅拌下 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 28 卷第 2 期杨义谟等 :2 - 甲基 - 6 - 乙基苯胺生产装置工艺设计69相中反应工艺 ,与新工艺喷雾式的分散液相气液接触反应器相比 ,有其不足之处 ,表现在 :(1) 由于存在未反应的乙烯 ,充满在反应器 的上部空间 ,且形成稳定的静止分相层 ,是很不安 全的 ,这是因为搅拌器与富集于气相中的乙烯接触 ,可产生静电 ,存在引起爆炸危险的可能 。( 2) 反应速度慢 ,操作周期长 ,一般为 2022 h ,其中烷基化反应时间为 78 h 。而喷雾式分散液相气液接触反应器 ,克服了 上述之缺点 ,其工艺特点是将液体经喷射器 ,以细小的雾状分散到气相中 ,从而大大地增加了气液 接触的面积 ,使反应处于十分有利的动力学条件 下 ,故反应速度快 ,生产周期短 ,设备生产能力大 , 且因无搅拌 ,系统运行安全可靠 。但该工艺技术 和关键设备 ,需从国外引进 。尽管釜式合成反应器有其不足 ,但勿需引进 ,图 3 冷 、热油系统工艺流程图1 - 导热油贮罐 ;2 - 导热油泵 ;3 - 冷油膨胀槽 ; 4 - 蒸汽发生 器 ;5 - 汽包 ;6 - 冷油冷却器 ; 7 - 冷油泵 ; 8 - 电加热器 ; 9 - 热油 泵 ;10 - 热油膨胀槽冷油系统设一蒸汽发生器 ,以回收热量 ,副产 低压蒸汽 (0 . 3 m pa) ,并入厂区管网 ,每年可副产1600 t 左右的蒸汽 。可节省大量的投资 ,而其产品2 ,6 甲乙基苯胺3过滤机选用烷基化反应物在水解釜中进行水解反应 ,反可满足生产乙草胺的要求 。釜式合成反应器 ,邻甲苯胺的平均转化率为 97 . 9 % ,单程收率为 89 .7 % 。整个工艺过程 ,包括合成 、水解分离 、精馏 ,总收率按邻甲苯胺计可达 81 % 。生产 1t 2 , 6 甲乙基苯胺其原材料和动力消 耗见表 2 。应生成氢氧化铝 ,蒸馏前需分离以除铝渣 。江苏某 厂 先 选 用 卧 式 螺 旋 卸 料 离 心 机 除 铝 渣 ,经试运转分离效果很不理想 ,后改为吸滤器 ,本装置选用辽阳某厂研制的真空压滤机 ,其特表 2原材料 、动力消耗点 : (1) 带搅拌 ; (2) 自动卸料 ; (3)密闭 。项目规格/ %消耗定额4蒸馏釜的设计粗品在蒸馏釜进行蒸馏 ,以制产品 ,其结构如邻甲苯胺乙烯 铝 电新鲜水999999 . 5990 kg300 kg15 kg2500 k wh10 t图 4 所示 。根据可行性研究报告 , 年产 2000t 2 , 6 甲乙基苯胺装置 ,其固定资产投资 ( 含建设期利息) 为1360 万 元 , 总 投 资 ( 含 流 动 资 金 ) 为 1760 万 元 。 产品销售价为 2 万元/ t ,其经济评价 ( 税后指标) :全部投资回收期 4 年 ; 财务内部收益率 35 % ; 财务净现值 (ic = 15 %) 1400 万元 。综上所述 ,本装置采用国内研制的技术生产2 ,6 甲乙基苯胺技术是成熟的 、可靠的 ,产品质量 可达进口产品质量指标 ,并且节省投资 ,上