[实用新型]一种均四甲苯气相催化氧化产物的捕集装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及均四甲苯固定床气相催化氧化所得气相产物中均苯四甲酸二酐(PMDA)的捕集及其副产物分离的技术领域，具体涉及一种PMDA的捕集设备。 

背景技术：

均苯四甲酸二酐(Pyormellitic dianhydride，PMDA)是一种重要的化工中间体材料，主要用作生产聚酰亚胺树脂及薄膜、聚咪唑等耐热树脂的单体、耐高温电气绝缘漆、固体润滑剂、环氧树脂固化剂、涂料助剂等的原材料。 

以均苯四甲酸二酐为原料生产的工程塑料、塑料助剂等具有优异的电绝缘性能、耐高低温性能、较高的机械性能等，被广泛应用于航空、电子、机电等高新技术产业，因而引发了世界范围内对均苯四甲酸二酐及其高性能功能材料的研究热潮。 

上世纪60年代，美国杜邦公司应宇航事业发展的需要，开始研究新型耐热功能材料，并首先用硝酸氧化法生产出PMDA，随后又开辟了气相催化氧化法，引领了该领域的发展方向。当前世界范围内主要有美国杜邦，日本大赛璐等大型化工企业规模化生产PMDA，在国际市场上处于垄断地位。我国对PMDA的开发研究和工业生产起步较晚，且生产规模小、技术相对落后、工艺条件不成熟等，仍然不能满足国内生产需要。 

均四甲苯气相催化氧化制备PMDA的过程是一个复杂的非均相催化反应过程，其氧化反应生成PMDA的主反应方程式为： 

同时还存在较多的副反应，部分氧化生成偏苯三甲酸酐(Trimellitic Anhydride，TMA)、邻苯二甲酸酐(Phthalic Anhydride，PA)和顺丁烯二酸酐(Maleic anhydride，MAA)等副产物和过度氧化生成的二氧化碳和水等。均四甲苯催化氧化反应所得主副产物均为白色固体，在溶剂和水中均具有不同程度的溶解性，且都能升华等特点，大大增加了后续对粗酐分离的难度。因此，对催化氧化的气相产物在捕集工序将主副产物进行有效分离，得到纯度较高的主产品PMDA，是生产高纯度PMDA的关键。 

目前国内对均四甲苯固定床气相催化氧化所得气相产物中的PMDA的捕集工艺方法主要有中空箱式捕集装置捕集法(CN 1393447A)、立式圆筒捕集装置捕集法(CN 1388127A)及列管式捕集装置捕集法等。中空箱式捕集工艺对反应产物的捕集和分离效果较差，获得的PMDA纯度较低。国内也有采用串联的立式圆筒捕集设备且在捕集器内部进行挂网，如图1所示，反应产物气体进入1#捕集器后经过折流挡板由2#捕集器底部进入，随着气流上升遇到金属丝网，PMDA含量较高的气相产物首先在捕集器底部凝华结晶，而浓度相对较低的气相产物则逐步在捕集器上部结晶，在出料时凝结在金属网上的凝华产物落入捕集器底部，则会使捕集器底部PMDA含量较高的凝华产物与捕集器上部含量较低的凝华产物在捕集器底部混合，不利于获得纯度较高的粗品PMDA；且在金属网上凝结有较多的粗酐时，对气流形成较大阻力，使气流容易走短路，更会使反应产物的捕集和分离效果较差；而且该捕集器采用6个立式圆筒捕集器在地面上串联 排列，占地面积较大；虽然在生产过程中对捕集设备进行了较多的改进，如在捕集器内部增加折流挡板、增加冷却盘管等，但总体效果不理想，因此，该类捕集装置尽管有多个捕集器，但捕集和分离效果不理想，不能够捕集到纯度较高的粗品PMDA。我们曾经采用列管式捕集器，反应混合气体走捕集器的管程，冷却用空气走捕集器的壳程，几个捕集器相串联，反应产物气体由第一捕集器下部进入捕集器，从第三捕集器上部排出，冷却用空气则与反应产物逆流换热后进入反应器进行氧化反应；在每个捕集器采用垂直挂网，捕集效果明显提高，增加了反应产物气流的阻力，反应产物进入捕集器后凝华下来的结晶落入设备底部并被收集，然而管壁上的结晶产品需要人工有专用的工具清理。当局部列管容易被产品结晶堵死，出料非常困难，特别是部分列管堵死后，传热不均匀，会使局部温度过高，产品易炭化，严重影响产品质量，而且在第三捕集器结晶产物中PMDA含量约70-80％，如需分离出其中的有用成分，则会大大增加生产成本，难以满足工艺生产的需要，如直接作为废弃物进行处理，则会造成有用资源的严重浪费，造成严重的环境污染。 

综上所述，以上PMDA捕集器存在生产成本高，设备复杂，同时造成原料浪费严重等不足，在工业生产中，难以取得令人满意的结果。通过改进捕集设备，使反应产物充分冷凝捕集，并将PMDA与副产物进行高效分离，能够降低生产成本，减少有用资源的浪费，对节能减排具有十分重要的意义。 

实用新型内容：