南京紫光均酐实习报告

2.均苯四甲酸二酐（均酐）生产工艺介绍均酐生产的主要原料为均四甲苯和空气中的氧为原料（辅料为活性炭、硅胶），进入装填有催化剂的列管式反应器，在催化剂V2O5的作用下生成均苯四甲酸(PMA)和均苯四甲酸二酐（PMDA）。（1）、均酐均酐的物理性质纯度99%min外观白色或淡黄色结晶中和当量54.5+/-0.2比重1.68沸点397--400℃熔点284-287℃用途：用于生产粉末涂料中的消光固化剂、聚酰亚胺树脂及薄膜、耐高温电气绝缘漆、固体润滑剂、环氧树脂固化剂、增塑剂和聚酯树脂的交联剂等。（2）、辅料：①、均四甲苯：白色结晶状物质，熔点：79.38℃，沸点：196.99℃。②、活性炭：黑色微细粉末，无臭无味。（用于脱色）（767型，上海焦化厂活性炭厂）（江苏溧阳市活性炭联合公司）③、硅胶：粗孔不规则硅胶（ψ1-3）（青岛海洋化工厂）（上海硅胶厂）④、催化剂：V系催化剂（黑龙江省石油化学研究院）（南京工业大学）反应方程式：指标一级品二级品熔点（℃）76～8075～80纯度（%）≧97≧95状态针状结晶白色粉末结晶CH3CH3CH3CH3+6O2OOOOOO+6H2OV2O5氧化（3）生产流程原料线化料槽→输送泵→计量罐→计量泵→过滤器→汽化混合器→浮球液位计O2线罗茨风机→空气缓冲罐→三捕→二捕→一捕→空气预热器→二换→一换→汽化器混合气线汽化器→反应器→一换→二换→热管换热器→一捕→二捕→三捕→四捕→水洗塔废水处理线废水→集水池→隔油池→催化氧化塔→中和池→混凝沉淀→UBF厌氧池→好氧池→气浮→达标排放（4）生产工段生产工段分为氧化、水解、精制、干燥四个工段。①、氧化工序固体的均四甲苯经蒸汽加热融化，汽化与热空气混合，在固定床氧化反应器中，催化氧化生成均酐及副产物，经换热冷却在捕集器中凝华捕集得到均酐粗产品。副反应：主反应：②、水解工序粗的均酐产品在水解釜中加一定量的水和活性炭，加热水解后，经热过滤除去活性炭冷却结晶后再经过离心机甩干，得均苯四甲酸粗产品。③、脱水、升华工序四酸的粗产品在脱水釜中，在加热真空条件下除去粗产品中的游离的水和分子水生产粗酐，同时脱去低沸点副产物。脱水后由于表面有一定量的硅胶，在升华釜内加热和高真空条件下升华，结晶得产品。该过程为物理过程，通过升华使产品的纯度提高。升华工序是一个物理过程：本工序是通过升华使产品纯度提高。④、干燥工序四酸粗产品在一定真空度和温度条件下，干燥一定时间，除去表面离子水，得到符合要求的产品。另一种干燥方法是闪蒸。利用高速流动的热空气，使物料悬浮于空气中，在气力输送状态下完成干燥过程。本工艺氧化工序为连续生产，捕集器采用两套切换操作。一套捕集，一套出料备用。水解工序及脱水、升华工序为间歇操作。3、三废的来源及处理原理、方法（1）、废气废气主要来自氧化工段。捕集器末凝华的尾气（主要）中含有少量二酐产品、副产品及二氧化碳。另生产过程中使用到的蒸汽均由烧煤锅炉提供，在使用过程中会产生放出二氧化硫、一氧化碳。烟尘、氮氧化物、二氧化碳等有害物质。由于废气中主要含为酸酐，有较好的水溶性，所以选用时做吸收剂来处理尾气。锅炉废气采取水膜除尘法，用水吸收二氧化硫，氮氧化物。（2）、废水废水的主要来源：水洗塔水洗液，水解母液，冲洗、冷凝水，锅炉废水，生活污水。cc主要特征：每天产生10t工艺废水，废水显酸性，其PH值为3，COD为15000mg/L；其他废水每天产生15t，PH=3，COD为300mg/L。排放标准：《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准出水指标（指标单位：mg/L）指标CODCrBOD5PH硫化物水质≤100≤306-9≤1.0处理工艺：①、废水的物化处理均化：水量和水质的调节均化可以提高废水的可处理性，减少在生化处理过程中可能产生的冲击负荷。对微生物有毒物质可以得到稀释，PH值可以得到稳定，减少由于PH调节所需的酸碱量。均化的办法比较简单，本工艺设置了集水池，用来调节水量和水质。隔油：工艺废水中含有相当部分的不溶性油类化合物，在集水池后增加一隔油池，利用油水分离作用，可减少废水中的部分COD含量，同时保证后续催化氧化工艺效果。池内平均流速为0.002-0.01m/s，停留时间为2-10min，排油周期一般为5-7d。催化氧化：在去除废水中COD的同时，进一步提高废水的可生化性，有利于后续生化处理。本工艺采用过氧化氢。单一的H2O2是一温和的氧化剂，但在FeSO4存在下，即可成为性能很强的Fenton试剂。Fenton试剂可在短时间内氧化去除许多有害物质，处理费用低，约2-3元/t废水，但去除COD能力较低。中和：工艺的废水含酸量低，通过投加碱性药剂中和。采用石灰乳做中和剂，，使用量约为废水量的1%（高浓度水），调节后废水的PH为中性，COD去除率约60%。混凝：混凝沉淀不但可以去除废水中的10-3-10-6mm的细小悬浮微粒，还能去除色度、油分、微生物、氮和磷、重金属以及有机物。采用氢氧化铝为混凝剂，经水解、缩聚后形成高分子聚合物。具有较强吸附作用，形成粗大絮凝体。加药气浮：是向废水中通入大量微细气泡，使水中的微小颗粒及油珠相互粘附，并利用水和气泡的密度差，借气泡上升的速度强行使其上浮，通过收集泡集水池中和混凝UBF厌氧组合接触好氧隔油池催化氧化塔污泥贮存气浮滤机工艺浓废水加石灰乳冲洗及冷凝水空气外运填埋达标排放沫和浮渣达到分离目的。为提高效果，一般加入氢氧化铝凝聚颗粒。②、废水的生化处理厌氧工艺：分为厌氧活性污泥法、厌氧生物膜法和厌氧活性污泥-生物膜复合法。主要依靠具有良好污泥滞留效果的复合厌氧反应器（UBF）。该反应器是UASB与AF结合，厌氧滤池置于污泥床上部，减少填料的厚度，滤池上部为三相分离器，在池底布水系统和填料层之间留出一定空间，以便悬浮状态的絮凝污泥和颗粒污泥在其中生长积累。该工程不采用中温发酵，而是常温发酵，采取保温措施，减少散热，尽量提高厌氧发酵温度。好氧工艺：分为活性污泥法和生物膜法。在参考现有的好氧工艺的前提下，开发了新型废水好氧处理反应器。该系统集两者的优点，能为不同微生物创造降解有机物的最适宜环境，具有处理负荷高、运行成本低、出水水质稳定、操作方便及基建投资少等诸多优点。该反应器为组合型，主要包括A/B区、接触氧化区、二沉、硝化-反硝化、生物过滤等反应区。催化氧化出水先在A/B区停留，改善理化性质，A/B区出水进入接触氧化区进行处理。接触氧化区采用纤维填料和微孔曝气管。在硝化-反硝化段废水中的氨氮转化为亚硝酸盐，回流到A/B区，去除水中氨氮。最后废水到二沉池，泥水分离，再到气浮装置进行深度处理。各单元设计处理效果项目CODCr(mg/L)）BOD5(mg/L)PH颜色总水量/（m3·d-1）工艺废水1500020003棕褐10催化氧化900037007-8红色10中和360030004-7淡红色10均质300507-8无色15混凝180015007-8淡红色25生物流化床9007007-8无色25接触氧化池3001007-8无色25气浮池100307-8无色25（3）、废渣均酐工艺的废渣来自废水浓缩，量少，在厂中进行集中处理，基本不需处理。现场配备压滤板框机，能够处理废水装置产出的固废物。4、均酐仿真操作规程（简略）同样分为四个阶段，仿真只练习氧化阶段。氧化阶段：①冷态开车步骤：开车前准备、熔盐系统、反应器预热、催化剂的活化、备料、投料、开车完成（难，不易掌握）②装置下停车步骤：停止进料、关闭风机、关闭熔盐泵、停止空气加热、关闭水洗泵、间歇开启熔盐三)、工艺原理1、工艺概况生产过程分氧化、水解浓缩、脱水和升华四个工序。a、氧化工序:固体的均四甲苯经加热熔化、汽化与热空气混合后,在固定床氧化反应器中,催化氧化生成均酐及副产品,经换热冷却在捕集器中凝华捕集得到均酐粗产品。b、水解浓缩工序:粗的均酐产品在水解釜中加一定量的水和活性炭,加热水解后,经热过滤器除去活性炭,冷却结晶再经离心机甩干,得到均苯四酸粗产品,浓缩是将工艺废液经浓缩处理后,其水轮回施用,废渣可焚烧处理。c、脱水、升华工序:四酸粗产品在脱水釜中,在加热、真空条件下除去粗产品中的游离水和分子水生成粗酐,同时脱去低沸点副产品;脱水后的粗酐在其表面上加一定量的硅胶,在升华釜内加热和高真空的状态下使其升华重结晶,得到产品均苯四甲酸二酐。本工艺氧化工序为连续生产,捕集器采用两套切换操作。一套捕集,一套出料备用。水解工序及脱水、升华工序为间歇操作。2、主要设备机关、原理和效用(1)汽化器结构:汽化器主要由下列组件组成:锥形封头,栅板,填料,支座,分配器,支持圈,法兰连接组建、分布器,防爆口等零件组成。关口和构建见1-1。工作原理:操作中间原料均四甲苯插手均四化料槽中,打开蒸汽进气阀及疏水器阀门,蒸汽加热融化均四甲苯,经均四液下泵,插手均四计量罐中。均四计量罐需同少数蒸汽保温至100+5℃。液态均四甲苯经均四过滤器过滤后由均四剂量泵定量地送入汽化混合器内。效用:将液态的均四甲苯和空气混合,变成液态混合状的气体,混合均充匀后的气体有助于氧化反应。(2)氧化反应器结构:主要由下列零部件组成:平板封头,管箱,法兰,连接螺栓,密封垫,支座,波形膨胀节,换热管等组成。工作原理:在汽化混合器中,均四甲苯与热空气均匀混合汽化后由氧化放映期化反应器为列管式固定床反应器,列关内均匀填装催化剂,管外由熔盐加热。熔盐在熔盐槽中由电热棒加热、控温,经熔盐液下泵进入反应器下部,经分配后进入管间,由反应器上部经熔盐冷却器管间归回熔盐槽在反应过程中始末保持熔盐轮回。氧化反应产生的骈枝热能在熔盐冷却器中与空气换热降温后归回熔盐槽。效用:均四甲苯与空气混合物在氧化反应管内催化剂的效用下,反应生成均酐及副产品及完全氧化产物碳酐和水。(3)热管换热器结构:由管箱、箱盖、热管、分布板和法兰等零部件组成。原理:从换热器出来的均酐反应气再经热管换热器进一步降温后依次进入一、二、三、四捕集器,热管换热器冷却端为水,水被加热汽化后放空。、效用:从换热器出来的均酐反应气的温度仍然比较难结晶,所以其效用是在降低均酐反应气的温度。(4)熬头捕集器结构:捕集器由下列零部件组成,筒体,球形封头,管板,列管和支持环等组成。原理:利用换热器的工作原理,管内经由过程均酐反应气,管外经过空气,经由过程管壁进行换热。进入捕集器的反应气体与壳体的空气换热降温后凝华生产固体粗产品,均酐反应气在捕集器中进一步冷却、慢慢结晶,气态的均酐凝华变成了固态,结晶在捕集器的底部,随着温度的降低,均酐的量也就不同,越是向后结晶得量越来越少。效用:结晶,是气态的均酐结晶成固态的粗酐。三、各工序反应机理(1)氧化工序:均四甲苯与空气在一定温度下,在催化剂床层中催化氧化生成均酐及少数副产品,同时还有均四甲苯完全氧化为碳酐和水。整个反应机理较为庞大,现列出主副反应与完全燃烧反应方程式。主反应:C10H14+6O2---6H2O+2140KJ副反应:C10H14+27/2O2---10CO2+7H2O+5579KJ(2)水解工序:粗的均酐与水灾一定温度下发生水解反应,生成均四酸。反应:C10H14+2H2O--C10H6O8均苯四甲酸二酐装置所施用的催化剂一V2O5为基础,插手其它金属氧化物的多元组分的催化剂。催化剂对均四氧化成均酐的影响催化剂所用的载体通常是耐高温的氧化物。同时必须考虑其它因素,如载体是惰性还是活性、对催化物质和助催化剂的影响、表面积、毒性等催化剂颗粒的外形和尺寸应该促进催化剂的活性,增强颗粒的抗压碎和康破裂性,降低床层阻力。降低生成费用等。4、各工段的工艺流程(1)氧化工序将原料均四甲苯插手均四化料槽中,打开蒸汽进气阀及疏水器阀门,蒸汽加热熔化均四甲苯,经均四液下泵插手均四计量罐。均四计量罐夹套需通少数蒸汽保温至90-100度。液态均四甲苯经均四过滤器后有均四计量泵定量地送入汽化混合器内。原料空气经罗茨风机、空气款冲罐,经计量后再第三捕集器、第二捕集器、熬头捕集器的管间与反应混合气体换热后,再经空气预热器、第二、熬头换热器进一步换热后进入汽化混合