水解DSP 均苯四甲酸二酐生产装置 水解、精制工段

--------现代化工教学工厂2012年2月-----2012年7月均苯四甲酸二酐生产装置水解、精制工段2018-7-101水解生产工艺教学内容一、水解工段1、水解工艺流程认读2、反应原理3、主要工艺指标4、工艺流程5、冷态开车主要步骤6、常见事故原因分析7、思考二、精制工段1、反应原理操作步骤一、水解工段1.水解原料的来源2.水解最终产物3.均酐的质量指标一、二、三捕集器四酸纯度>99.0%水分<0.4%中和当量63.5-64.5g/mol。课前思考？1、均酐工艺流程简图2018-7-104水解生产工艺2、反应原理氧化原理水解原理2018-7-105水解生产工艺氧化工段各捕集器产生的粗酐在水解工段和水发生反应，均酐转化为四酸，经过水解和后续结晶操作将四酸提纯。粗酐四酸粗酐均四结晶过程：固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。工业结晶技术作为高效的提纯、净化与控制固体特定物理形态的手段。晶浆：在结晶器中结晶出来的晶体和剩余的溶液(或熔液)所构成的混悬物。母液：去除悬浮液中的晶体后剩下的溶液(或熔液)。结晶过程有四类：溶液结晶、熔融结晶、沉淀结晶和升华结晶。2、反应原理溶液结晶:晶体从过饱和的溶液中析出的过程。溶液结晶类型:冷却结晶法、蒸发结晶法、真空冷却结晶法、盐析(溶析)结晶法、反应结晶法。冷却结晶:溶液通过冷却降温变成过饱和，基本上不蒸发溶剂过程。适用于溶解度随温度的降低而显著下降的物系。2、反应原理3、主要工艺指标（1）原料的配比一捕料:粗酐:软水:活性炭比例:1:5:0.05每釜料:300kg粗酐:1500kg软水:15kg活性炭二捕料:粗酐:水=1:4.5三捕料:粗酐:水=1:4.0注意:实际水解时，二、三捕料先用一捕母液水解，再用软水水解！第一次水解不放活性炭！二捕水解两次，三捕三次！（2）反应温度水解反应温度:95℃（蒸汽）结晶冷却温度:30℃（循环冷却水）2018-7-108水解生产工艺（3）粗酐在软水中的溶解度℃溶解度g/100g251.55057012903095℃时的溶解度1500kg软水中可溶解的均酐量:38.01315=570.19kg说明:95℃时300kg均酐溶解于1500kg的水中形成的是不饱和溶液2018-7-109水解生产工艺3、主要工艺指标水解釜中间槽结晶釜离心机甩干出粗四酸第一捕集器粗产品过滤器软水活性炭过滤活性炭蒸汽循环水母液至母液池第一捕集器粗产品水解流程框图，如下图所示。4、工艺流程4、工艺流程（PID图）2018-7-1011水解生产工艺加料：开冷凝器冷凝水，开蒸汽阀加热。搅拌下，向水解釜打入软水1500kg，加入一捕粗酐300kg、活性炭15kg，封闭加料孔。升温并恒温：当釜内物料温度升至95℃时，恒温0.5~1.0h。过滤：待过滤器预热后，开釜底阀进行热过滤。当过滤速度慢时，开空压机向釜内加压0.3MPa。完毕后，清洗过滤器待用。结晶：滤液收集在中间槽内。完毕后，开中间槽泵，将滤液送入结晶釜。搅拌下冷却结晶。2018-7-1012水解生产工艺5、冷态开车主要步骤离心：当釜温冷至20~30℃时，开釜底阀，物料流入离心机。间歇放料，间歇离心。离心出的四酸送去脱水、升华工段。注意：二、三捕产品水解时，视情况要进行2~3次水解。其滤液进结晶槽，自然冷却结晶后去离心，离心后的产物重新投入水解釜进行第二次水解，其滤液仍进入结晶槽。冷却结晶，离心分离后送脱水、升华工段。2018-7-1013水解生产工艺5、冷态开车主要步骤检修设备给软水罐灌软水开搅拌给水解釜打软水开蒸汽加热水解釜加粗酐、活性碳釜温控制在95℃恒温30min过滤器预热过滤待物料剩至1/3时，开空压机加压过滤滤液送至中间槽(水解)开循环冷却水开结晶釜搅拌开中间槽泵送料至结晶釜待釜温降至30℃时放料离心晶体送至干燥(结晶)145、冷态开车主要步骤6、常见事故原因分析1、结晶产品色泽过深原因：①水解水量偏低；②水解温度偏低；③水解时间不够；④活性炭加入量不足；⑤活性炭渗漏。处理：①调整物料、水比例；②保证水解时间；③增加活性炭量或更换活性炭；④换过滤布或更换细密滤布。2、结晶物料量收率偏低原因：①结晶时间不足；②温度偏高。处理：①增加结晶时间；②降低结晶温度。2018-7-1015水解生产工艺操作注意事项循环水、蒸汽开启顺序离心泵操作顺序液下泵操作顺序2018-7-1016水解生产工艺6、常见事故原因分析（1）二、三捕料水解时水与物料量之比比一捕小？二、三捕集的料含杂质多，水量少可减少杂质在水中的溶解。（2）结晶时是不是温度越低越好？结晶温度低产率高，但降温速度太快不利于晶粒长大，易包裹杂质。（3）结晶釜温度降低速度与产品质量关系？釜温降低太快，容易包裹杂质7、思考三、精制工段：1、脱水：除去均苯四酸中的水生成粗酐2、升华：重结晶得精均苯四甲酸二酐脱水、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物；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。升华工段（1）脱水后，小舟从脱水釜取出送至装料间，冷却后在小舟表面加入一定量的硅胶。打开升华釜端盖，依次将小舟送入各列管中。升华釜由（V307）壳程熔盐加热、熔盐由电热棒提供热量。升华工段（2）升华在真空状态下进行，由（P303）罗茨—水环机组提供，该机组一台供三台升华釜同时使用。为避免升华釜并入真空系统初期可能大大降低系统的真空度而影响其它釜的正常操作。本工艺设置一套水喷射真空系统（V301）（P301）（P302）作为升华釜的预抽真空系统，待真空基本达到时再切换至罗茨—水环真空系统。升华工段（3）在一定的真空度、温度下和一定的时间里，升华后的产品附在釜结晶腔壁上，打开釜盖，稍冷后清除、取出，送产品包装间，检验、包装、出厂。（1）水解工序：粗的均酐与水在一定温度下发生水解反应，生成均苯四酸。（2）脱水、升华工序：均苯四酸在一定温度下脱水生成均酐。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。（3）干燥工序：均苯四甲酸在一定温度和真空度条件下，脱去表面附着水，降低产品含水量。（1）目的：均苯四甲酸在一定温度和真空度条件下，脱去表面附着水，得到均苯四甲酸产品。（2）过程描述：A.采用气流干燥（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。操作时，热空气由风机送入气流管下部，以2040m/s的速度向上流动，湿物料由加料器加入，悬浮在高速气流中，并与热空气一起向上流动，由于物料与空气的接触非常充分，且两者都处于运动状态，因此，气固之间的传热和传质系数都很大，使物料中的水分很快被除去。被干燥后的物料和废气一起进入气流管出口处的旋风分离器，废气由分离器的升气管上部排出，干燥产品则由分离器的下部出料口引出。1、干燥工段二、精制工段均苯四甲酸干燥均苯四甲酸气流干燥（闪蒸）是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。操作时，热空气由风机送入气流管下部，以2040m/s的速度向上流动，湿物料由加料器加入，悬浮在高速气流中，并与热空气一起向上流动，由于物料与空气的接触非常充分，且两者都处于运动状态，因此，气固之间的传热和传质系数都很大，使物料中的水分很快被除去。被干燥后的物料和废气一起进入气流管出口处的旋风分离器，废气由分离器的升气管上部排出，干燥产品则由分离器的下部出料口引出。101、引风机102、脉冲布袋除尘器103、关风机104、高效旋风分离器105、旋转闪蒸干燥器106、螺旋加料器107、引风机108、加热装置（电、汽、气、煤） 真空干燥真空干燥是一种间歇式操作装置，通过夹套内蒸汽加热，在一定真空度和一定温度条件下，粗四酸在真空圆锥体内靠筒身的转动，不断翻滚物料，湿物料吸热后蒸发的水汽通过真空系统（泵）抽出筒外，从而达到物料的干燥。 控制参数（1）水解：温度：95℃粗酐：水：活性炭=1：5：0.05（一捕产品）=1：4-4.5：0.05（二、三捕产品）（2）脱水：熔盐温度：230℃；真空度：0.095MPa（3）升华：熔盐温度：250℃；真空度：0.0999Mpa1）检查疏水器阀门是否全开；2）打开控制电源；3）开蒸汽阀（通知锅炉房送蒸汽）；4）开引风机、送风机、电加热、可调电加热等，主机调速为800转/分(根据需求调节)；5）检查设定温度（调至测量温度）；6）打开空压机阀，看运行是否正常；7）打开脉冲仪电源；8）调节干燥速度，打开加料机（注温度在220℃以上）；9）混合温度在120~140℃10）开关风机，装袋计量。A.闪蒸干燥操作步骤1、干燥工段二、精制工段B.真空干燥真空干燥是一种间歇式操作装置，通过夹套内蒸汽加热，在一定真空度和一定温度条件下，粗四酸在真空圆锥体内靠筒身的转动，不断翻滚物料，湿物料吸热后蒸发的水汽通过真空系统（泵）抽出筒外，从而达到物料的干燥（精四酸）。 1、干燥工段二、精制工段B.真空干燥出料（精四酸）加料（粗四酸）间歇式操作装置，1、干燥工段二、精制工段B.真空干燥操作步骤1）将干燥物料加入容器内，然后关闭进料孔盖。2）关闭放空阀，然后开真空泵，使干燥容器内呈现负压。3）合上电源开关，启动电机，按下工作按钮，干燥电机开始旋转工作。4）开启蒸汽阀门，让蒸汽进入干燥容器夹层。5）运行过程中，始终观察检查真空度、温度、旋转是否正常，并作。6）物料干燥完成后，待检验合格后，先关蒸汽阀门，打开真空放空阀门，打开放空阀门，停止抽真空，关闭电机，停止干燥旋转，打开孔盖出料。1、干燥工段二、精制工段2、脱水工段（1）目的：除去均苯四甲酸中的水生成粗酐（2）过程描述：来自水解工段的四酸粗产品在脱水中，均匀加入不锈钢的小舟中，然后放入脱水釜中，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物。热量由熔盐提供，熔盐由电加热控制。二、精制工段粗均苯四甲酸脱水(釜)粗酐(固)升华(釜)精均酐(固)（3）脱水工段流程2、脱水工段二、精制工段（4）脱水工段操作步骤将水解工段送来的四酸，在装料池内装入小舟内压实刮平，逐一送入脱水釜内列管中，封闭釜端盖，开真空系统，然后开脱水熔盐电加热，在熔盐温度保持230℃、真空度保持0.095MPa下，保持6~8小时，即可出料。将小舟拉出，稍冷后送回装料间待用。清理釜腔及管路副产物后重新投料。2、脱水工段二、精制工段①脱水后物料变焦黑原因：a)温度偏高；b)水解成品纯度太低；c)釜内上下温度不均。处理：a）降低脱水温度；b）可第二次水解；c）可降低脱水温度，增加脱水操作时间。（5）脱水工段故障2、脱水工段二、精制工段原因：a）水解料未干；b）真空度不够，真空系统不严密，管道不通畅。处理：a）提高脱水温度或延长脱水时间；b）及时检查和清理。②脱水不完全（5）脱水工段故障2、脱水工段二、精制工段（1）目的：升华结晶得精均苯四甲酸二酐产品升华是指物质直接从固态变成气态的过程；反升华则是气态物质直接凝结为固态的过程。升华结晶过程包括这两步，以实现把一个升华组分从含其他不升华组分的混合物中分离出来。碘、萘、樟脑等常采用这种方法进行分离提纯。2、升华工段二、精制工段粗酐(固)升华(釜)精均酐(固)升华-结晶（2）过程描述：脱水后小舟从脱水釜中取出，冷却后在小舟表面加入一定量的硅胶，然后放入升华釜中的列管中。的粗酐在其表面上加一定量的硅胶，打开升华釜端盖，依次将小舟送入各列管中，在升华釜内加热和高真空的状态下使其升华结晶，得到产品均苯四甲酸二酐。产品附在釜结晶腔壁上，打开釜盖，稍冷后清除、取出，送产品包装间，检验、包装、出厂。热量由熔盐提供，熔盐由电加热控制。2、升华工段二、精制工段（3）升华工段流程2、升华工段二、精制工段（4）升华工段操作步骤在脱水后小舟的物料上均匀撒一层（约1cm厚）的硅胶，逐一放入升华釜列管中，密封釜端盖。开水环—罗茨泵，开升华熔盐电加热，在熔盐温度为250℃、真空度为0.0995MPa下，维持6~8小时，即可出料。开釜门，稍冷后清理釜腔壁上的产品，检验、包装。将釜内列管中小舟抽出，送至装料间，倒出废硅球，清洗小舟，放好待用。2、升华工段二、精制工段①升华釜温度波动太大原因：可能是电热棒烧坏或是温控系统出现问题。处理：及时更换电热棒或请仪表工及时修理，排除故障。（5）升华工段故障②产品质量不合格原因；水解质量不合格，杂质含量太高，升华温度低、时间短、真空度低，升华速度快。处理：调整水解操作，也可考虑二次水解，提高脱水真空度，延长脱水时间，提高升华真空度，延长升华时间。2、升华工段二、精制工段◆实训报告◆注意格式、字迹工整、条理清晰等问题问题小结任务□一、理解水解工艺原理□二、熟悉水解工段操作步骤□三、理解脱水工段工艺原理□四、理解升华工段工艺原理□五、理解干燥工段工艺原理12345课间休息6798102012年2月-----2012年7月南京化工职业技术学院