均苯四甲酸二酐(英文缩写PMDA)是有机合成工业的重要原料,也是发展新型化工材料和高附加值精细化工产品的基本原料,用途广泛。目前国内外生产厂家普遍采用气相氧化法生产均苯四甲酸二酐。气相氧化法是将空气与汽化后的均四甲苯混合进入含有催化剂的氧化反应器进行氧化反应,反应产物经换热冷却后,均苯四甲酸二酐直接从气相中凝华捕集。在气相氧化法中,均四甲苯氧化生成均苯四甲酸二酐的同时,还发生一些副反应,生成一些部分氧化和过度氧化的副产物。如何实现气相均苯四甲酸二酐的高收率回收,并与其它副产物的有效分离,提高均苯四甲酸二酐产品的纯度,已经成为气相氧化法生产均苯四甲酸二酐的关键环节。 论文依托某厂的均苯四甲酸二酐生产工艺,首先从传统的气相法均苯四甲酸二酐捕集工艺出发,详细介绍了某厂气相法制取均苯四甲酸二酐的工艺流程,给出了均苯四甲酸二酐生产的工艺物流状况,并详细的研究和计算了催化剂的床层体积、反应器的流动形式及其他工艺参数。 针对现有气相均苯四甲酸二酐捕集工艺存在的问题,论文首次提出了气相均苯四甲酸二酐的冷凝态捕集方法:利用冷凝态物质的高汽化潜热,在收集气相均苯四甲酸二酐产品过程中引入冷凝态物质,快速凝华均苯四甲酸二酐,然后通过旋风器分离收集均苯四甲酸二酐产品。在安全性方面,分析了爆炸极限和闪点等重要参考指数;在可行性方面,综合了安全因素、热力学物性、经济花费等三大因素,得出一些正构烷烃适合作为冷凝态物质;在装置方面,探讨并设计了三种凝华换热器的模型。 本文进一步从这种新的收集方法出发,设计了一套完整的冷凝态物质凝华收集气相均苯四甲酸二酐的工艺。利用化工软件对此工艺进行了模拟计算,得出结果: 1,使用冷凝剂甲(ΔvapH(160℃)=4903 cal·mol-1)可使均苯四甲酸二酐回收率达98.42%以上;如果将第二次气固分离出来的均苯四甲酸二酐加入到反应尾气中进行循环的话,其回收率达99.98%以上;每回收100t均苯四甲酸二酐,