[发明专利]氧化成邻苯二甲酸酐中的改进的蒸发

说明书

技术领域

本发明涉及邻苯二甲酸酐的制备方法和装置，尤其是用于产生和 处理作为邻苯二甲酸酐制备用反应器原料的邻二甲苯和含氧气体(尤 其是空气)的混合物的系统的构造，该混合物含有多于44克邻二甲苯/ 标准立方米空气并因此是可燃和具有爆炸性的。本发明进一步涉及邻 苯二甲酸酯和氢化的邻苯二甲酸酯衍生物的制备。

背景技术

邻苯二甲酸酐是化学工业中的重要的中间化学品。一种重要的用 途是制备邻苯二甲酸酯例如邻苯二甲酸二异壬酯或二异癸酯，它们用 作通常用于聚氯乙烯的增塑剂。邻苯二甲酸酐已经以工业规模制备了 多年，并且一般通过让邻二甲苯和含氧气体的混合物在氧化催化剂上 方通过而用该含氧气体例如空气气相氧化邻二甲苯来制备。

制备邻苯二甲酸酐的典型的设备包括原材料输送段，其中制备含 氧气体和邻二甲苯蒸气的热混合物的原材料混合段和用于为反应系统 进料的混合物输送段，该反应系统包括通常由含催化剂的反应器管构 成的反应器。这些所述段的组件称为工艺设备。反应是放热的并且通 过流过该反应器管的温度控制流体，例如熔融盐控制该反应器管的温 度。

在反应后，已经制备的粗邻苯二甲酸酐流到其中将它冷却(一般通 过气体冷却器)的冷却阶段，流到任选的液体冷凝器，最后流到切换冷 凝器(switch condenser)。最后，让冷凝的邻苯二甲酸酐经历纯化或 精制步骤。

根据供给原材料段的每立方米空气可以处理的邻二甲苯的克数 (称为加载量)测量邻苯二甲酸酐设备的效率。邻二甲苯的量越大，该 设施的效率越大。多年来已经作出了相当大的努力来提高加载量，并 且已经报道了空气中80克/Nm³邻二甲苯以上的加载量。

邻苯二甲酸酐制造中的一种困难是，在空气和邻二甲苯的反应所 要求的温度下，该混合物在44克邻二甲苯/标准立方米空气以上的加 载量下变得可燃和具有爆炸性。因此，必须特别小心以避免或降低爆 炸的可能性。当爆炸发生且火焰速度超过音速时，这种超声波爆炸被 称作爆震。另外，在次音速火焰速度下，它被称作爆燃。通过在关键 位置提供足够数量的通过防爆片(rupture disc)密封的漏气导管，例 如烟囱，避免了爆震的发生，同时将来自爆燃的燃烧气释放到安全位 置。适宜地让一个或多个防爆片位于邻二甲苯蒸发器上，在反应器入 口和出口处，和在下游设备和管道的在可燃性极限内操作的区段上。 这些防爆片可以具有任何适合的设计，但是反向皱曲或弯曲杆型式是 优选的。邻苯二甲酸酐设施中的易于爆燃的区域之一是其中邻二甲苯 和空气混合的原材料混合段。发生爆燃的原因之一是在蒸气/空气混合 物到达氧化催化剂时该蒸气/空气混合物中存在不完全蒸发或冷凝。其 它原因可能是经加热的邻二甲苯和经加热的空气的不良混合，混合物 的组成不均匀性，静电聚集的放电或由原料杂质如枯烯或苯乙烯形成 的过氧化物的分解。本发明涉及降低发生爆炸的爆燃的可能性或使发 生爆炸的爆燃的可能性最小化。

在典型的工业方法中，原料气体混合物的产生迄今如下进行。利 用鼓风机从环境经过过滤器吸入工艺空气，并压缩到允许空气料流输 送穿过邻苯二甲酸酐设备的压力水平。在布置在鼓风机下游的换热器 中加热这种工艺空气料流。与该工艺气体料流平行地，利用泵使来自 储罐的液态邻二甲苯达到预压力并让它穿过箱型过滤器和预热器，然 后将它供给蒸发器、蒸发器鼓或喷雾鼓。在蒸发器中，与该空气流动 平行地，利用喷嘴系统将预加热的邻二甲苯以液体形式注入经加热的 空气料流中。细邻二甲苯液滴在该空气料流中完全蒸发，并且利用均 化阶段(包括例如静态混合器的均化器段)实现该气体料流中径向浓度 和温度分布的进一步平滑。这种原料气体气随后进入反应器，通常是 由填充有提供催化剂床的催化剂的管子构成的管状反应器，在那里， 发生氧气将邻二甲苯部分氧化而形成邻苯二甲酸酐。