硝基苯是化學(xué)工業(yè)中的重要中間體,其特別是苯胺制備以及因此二苯基甲烷系列的二-和多異氰酸酯和基于其的聚氨酯的制備所需的。
苯用硝酸硝化以產(chǎn)生粗制硝基苯已經(jīng)是許多出版物和專利申請(qǐng)的主題?,F(xiàn)今常見的方法基本對(duì)應(yīng)于用硫酸和硝酸的混合物(這通常被稱作混合酸)將苯絕熱硝化的概念。這種方法最早在US 2,256,999中要求保護(hù),并描述在例如EP 0 436 443 B1、EP 0 771 783 B1和US 6 562 247 B2的當(dāng)前的實(shí)施方案中。使用絕熱反應(yīng)方式的方法的特征特別是在于不采取技術(shù)措施向反應(yīng)混合物供熱或從中排熱。
用混合酸硝化苯的等溫法也是已知的,如描述在例如EP 0 156 199 B1中。
不使用硫酸就能夠硝化苯的方法也是已知的,例如從US 2 739 174或US 3 780 116中。
原則上,用硝酸或氧化氮硝化苯的氣相法也是可行的,但由此可實(shí)現(xiàn)的收率目前仍低(EP 0 078 247 B1、EP 0 552 130 B1)。
所有這些方法的共同點(diǎn)在于,首先形成的反應(yīng)產(chǎn)物是粗制硝基苯,其通常含有硝酸和– 如果用混合酸進(jìn)行硝化 – 硫酸、水、苯作為雜質(zhì),和二硝基苯、苯的硝化氧化產(chǎn)物,尤其是硝化酚(硝基酚)作為有機(jī)雜質(zhì)。該粗制硝基苯還可含有由作為雜質(zhì)包含在所用苯中的化合物形成的有機(jī)化合物(WO 2008/148608 A1)。此外,粗制硝基苯通常還含有可能以溶解形式存在于酸殘留物或粗制硝基苯中的金屬鹽(DE 10 2007 059 513 A1)。這些雜質(zhì)是不合意的,因?yàn)樗鼈儠?huì)不利地影響使用硝基苯的下游工藝,例如苯胺的制備。例如在US 6,288,289 B1、EP 1 593 654 A1、EP 1 816 117 B1和WO 2011/021057 A1中描述了包括洗滌和蒸餾階段的合適的后處理方法。
用于制備硝基苯的反應(yīng)過程的品質(zhì)因此一方面由粗產(chǎn)物中的不合意次要組分和雜質(zhì)的含量定義,該次要組分和雜質(zhì)由該反應(yīng)的不適當(dāng)進(jìn)行形成。另一方面,反應(yīng)過程的品質(zhì)被定義為整個(gè)過程可以運(yùn)行而沒有技術(shù)上的生產(chǎn)中斷或使得必須介入該過程的問題,并且避免或使原料的損失保持至少最小化。
這些問題例如會(huì)在硝化反應(yīng)的啟動(dòng)和/或停運(yùn)中發(fā)生。此類問題可能例如是形成導(dǎo)致設(shè)備(硝化罐、熱交換器、導(dǎo)管等)中的結(jié)塊和堵塞的固體。另一缺點(diǎn)在于,如果在反應(yīng)器或另一裝置段上或中必須進(jìn)行檢查、保養(yǎng)、維修和清潔操作,必須定期總是切斷所有裝置段,因?yàn)楣に嚥襟E相輔相成并因此始終相繼進(jìn)行。因此,必須排空整個(gè)裝置,這造成相當(dāng)大量的廢料。此外,必須耗費(fèi)能量以使反應(yīng)器和裝置段再次達(dá)到各自的運(yùn)行溫度。由于裝置檢查、維修和清潔措施或出現(xiàn)的原材料或助劑短缺的此類生產(chǎn)停工,無(wú)論是計(jì)劃內(nèi)還是計(jì)劃外的,都是對(duì)連續(xù)工作的裝置或連續(xù)工作的工藝的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有顯著影響的頻發(fā)裝置狀態(tài)。
盡管所述現(xiàn)有技術(shù)方法成功地以高收率制備硝基苯并且最終產(chǎn)物的品質(zhì)沒有損失,但僅描述了在正常運(yùn)行狀態(tài)下的方法。沒有考慮由于裝置檢查、維修和清潔措施或例如原材料或助劑短缺的生產(chǎn)停工。同時(shí),生產(chǎn)停工,無(wú)論是計(jì)劃內(nèi)還是計(jì)劃外的,都是對(duì)連續(xù)工作的裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有顯著影響的頻發(fā)裝置狀態(tài)。
這樣的生產(chǎn)停工可以是預(yù)先計(jì)劃的檢查停工,其中為此該裝置停運(yùn),切斷能源供應(yīng)并通常打開所有要檢查的裝置段并為了檢查而清潔。這樣的檢查可能花費(fèi)一周或多周。在檢查結(jié)束后,封閉生產(chǎn)裝置,任選惰性化并提供助劑,并且在可供應(yīng)相應(yīng)的能源和原材料后,就再啟動(dòng)。但是,生產(chǎn)停工不一定與反應(yīng)器或該裝置中的另一設(shè)備的打開或另一機(jī)械干預(yù)相關(guān)聯(lián),而是也可與由于各種其它原因,例如在原材料供應(yīng)中斷時(shí)的生產(chǎn)裝置停運(yùn)和重啟相關(guān)聯(lián)。在這樣的情況下,該裝置通常以部分負(fù)荷運(yùn)行并在最壞的情況下,當(dāng)物流供應(yīng)鏈中斷時(shí),必須停運(yùn)。此外,對(duì)生產(chǎn)裝置中的保養(yǎng)、清潔或維修的要求可能迫使生產(chǎn)停工。當(dāng)生產(chǎn)中斷最多一天時(shí),通常被描述為硝基苯工藝中的短暫停工。所有這些生產(chǎn)停工在實(shí)踐中的特征在于,發(fā)生生產(chǎn)損失,并且在該裝置重啟時(shí),例如在必須惰性化時(shí),消耗氮?dú)?,或在加熱該裝置或原料時(shí),需要如蒸汽和電力之類的能量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道,半連續(xù)或連續(xù)運(yùn)行的工業(yè)方法無(wú)法從運(yùn)行中的生產(chǎn)裝置即刻轉(zhuǎn)變到生產(chǎn)停工,而是必須預(yù)先以受控方式停運(yùn)。發(fā)生事故時(shí)的裝置停機(jī)也是這種情況。為了能夠在生產(chǎn)停工后再生產(chǎn),該裝置必須再次提升(hochgefahren)到生產(chǎn)停工前的工藝參數(shù)。必須加熱反應(yīng)物和裝置,任選必須將裝置惰性化,并且將該裝置的反應(yīng)物負(fù)荷逐漸增加到所需目標(biāo)值。在這一啟動(dòng)階段的過程中,因此進(jìn)一步損失生產(chǎn)量并且必須耗費(fèi)過多能量以使冷卻的裝置準(zhǔn)備好啟動(dòng),然后將其在也觀察所有運(yùn)行相關(guān)參數(shù)的情況下提升到所需目標(biāo)值。
因此盼望一種制備硝基苯的方法,其中通過簡(jiǎn)單措施就能夠在耗時(shí)、能量消耗、助劑和原材料消耗和/或廢物減少方面優(yōu)化硝基苯制備法的運(yùn)行中的生產(chǎn)停工。這會(huì)帶來連續(xù)運(yùn)行的方法或相應(yīng)生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)率或經(jīng)濟(jì)可行性的不可忽視程度的改進(jìn)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn),令人驚訝地,對(duì)于硝基苯制備法,當(dāng)(以簡(jiǎn)化形式表示并且不限于此)在短暫停工期間使許多裝置段盡可能處于“循環(huán)模式”(“待機(jī)”)以能夠在該措施后立即再重啟整個(gè)裝置時(shí),實(shí)現(xiàn)這一目的。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn),令人驚訝地,處于循環(huán)模式1小時(shí)至1天的裝置中的能量消耗有時(shí)小于完全停運(yùn)該裝置一天然后再啟動(dòng)時(shí)。借助不受短暫停工影響的裝置段中的有針對(duì)性的循環(huán)模式,實(shí)現(xiàn)仍有待下文更詳細(xì)闡釋的多種優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明因此提供下列:
用于制備硝基苯的方法,優(yōu)選絕熱運(yùn)行的用于制備硝基苯的方法,其包含步驟
(I) 在反應(yīng)器中用在硫酸中的硝酸硝化苯以形成硝基苯,其中苯以質(zhì)量流量m1、硝酸以質(zhì)量流量m2、硫酸以質(zhì)量流量m3引入所述反應(yīng)器;
(II) 在相分離設(shè)備中將來自步驟(I)的反應(yīng)混合物進(jìn)行相分離以成為含硫酸的水相和含硝基苯的有機(jī)相;和任選地(和優(yōu)選地),步驟(III)至(VII):
(III) 通過在蒸發(fā)設(shè)備(所謂的“閃蒸器”)中蒸發(fā)水而濃縮步驟(II)中獲得的水相以產(chǎn)生具有提高的硫酸濃度的含硫酸的水相,且其中將濃縮的含硫酸的水相經(jīng)硫酸罐再循環(huán)到步驟(I)并用作質(zhì)量流量m3的成分;
(IV) 在至少兩個(gè)階段中洗滌步驟(II)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相并在各階段后分離出水相,其中在各階段中使用具有相分離單元的洗滌容器或洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,
(V) 在蒸餾設(shè)備中蒸餾,優(yōu)選精餾在步驟(IV)的最后一個(gè)階段中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,
(VI) 后處理來自步驟(IV)的第一洗滌階段的廢水,包括將廢水收集在廢水收集容器中和在蒸餾或汽提設(shè)備中凈化這種廢水,
(VII) 后處理來自步驟(IV)的第二洗滌階段的廢水,包括將廢水收集在廢水收集容器中和在蒸餾或汽提設(shè)備中凈化這種廢水,其中所述蒸餾或汽提設(shè)備的上游和/或下游可以連接熱壓力分解設(shè)備,其中
在來自步驟(I)至(VII)(如果進(jìn)行它們)的一個(gè)或多個(gè)裝置段停運(yùn)時(shí),將質(zhì)量流量m1和質(zhì)量流量m2降至0并在尚未停運(yùn)的至少一個(gè)裝置段中,所述輸出料流再用作各自裝置段或上游裝置段的輸入料流。
本發(fā)明進(jìn)一步提供制備硝基苯的裝置,其仍待下文詳細(xì)描述并適用于實(shí)施本發(fā)明的方法。
最后,本發(fā)明提供運(yùn)行硝基苯制備裝置的方法,其仍待下文詳細(xì)描述。
裝置段的“停運(yùn)”是指其停工,以可以在該裝置段中進(jìn)行檢查、維修、保養(yǎng)或清潔措施。本發(fā)明因此涉及可被描述為用于裝置段中的檢查、維修、清潔或保養(yǎng)目的或例如由于時(shí)間有限的原料或助劑短缺的“短暫停工”的這類生產(chǎn)停工。本發(fā)明能夠在這種措施的過程中不必停運(yùn)整個(gè)生產(chǎn)裝置。相反,本發(fā)明能夠以所謂的“循環(huán)模式”運(yùn)行不受檢查、維修、保養(yǎng)或清潔措施影響的裝置段或相應(yīng)的工藝步驟。因此,該裝置的完全停運(yùn)僅限于特殊(少有)情況,例如全面裝置檢查。根據(jù)本發(fā)明,術(shù)語(yǔ)“停運(yùn)”因此包括,在存在m個(gè)在本發(fā)明的含義內(nèi)的裝置段的情況下(在這方面,也參見下一段),其中m是自然數(shù),最多m-1個(gè)這些裝置段停運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明,至少一個(gè)裝置段因此不“停運(yùn)”(即“完全停工”)。本發(fā)明優(yōu)選涉及1至2個(gè)裝置段,更優(yōu)選1個(gè)裝置段停運(yùn)的情況。因此,根據(jù)本發(fā)明,在一個(gè)裝置段(或多個(gè)裝置段,而非所有裝置段)停運(yùn)的情況下,在每種情況下中斷進(jìn)一步產(chǎn)物的形成(由于質(zhì)量流量m1和m2降至0,因此不再能產(chǎn)生進(jìn)一步的產(chǎn)物)。但是,根據(jù)本發(fā)明還包括來自步驟(I)的反應(yīng)器以循環(huán)模式運(yùn)行(在這方面,也參見下一段)并且在上述定義的含義內(nèi)的另一裝置段停運(yùn)的情況。
“循環(huán)模式”在本發(fā)明中被理解為是指來自一個(gè)裝置段的輸出料流用作這一裝置段或直接或間接(即在它們之間存在其它裝置段)連接在所涉裝置段上游的另一裝置段的輸入料流。在本文中,“裝置段”是指在通過本發(fā)明的方法制備硝基苯的裝置中與各步驟(I)至(V)(如果進(jìn)行它們)對(duì)應(yīng)的裝置段。
例如,來自步驟(I)的裝置段包含“一反應(yīng)器”,其中這一術(shù)語(yǔ)還包括使用多個(gè)反應(yīng)器(例如串聯(lián)的多個(gè)反應(yīng)器的級(jí)聯(lián))的實(shí)施方案(換言之,在這方面以及與其它裝置段的其它設(shè)備相關(guān)的詞語(yǔ)“一”應(yīng)被視為不定冠詞并且不是指數(shù)詞“一個(gè)”)。并聯(lián)或串聯(lián)的反應(yīng)器也是硝基苯制備的現(xiàn)有技術(shù)中已知的,并且也可以以特定尺寸和運(yùn)行特性帶來優(yōu)點(diǎn)。一裝置段因此可包含多個(gè),即不同設(shè)備(例如步驟(IV)中的洗滌容器和相分離設(shè)備)。來自步驟(II)的裝置段包含相分離設(shè)備,來自步驟(III)的裝置段包含蒸發(fā)設(shè)備,來自步驟(IV)的裝置段除用于各洗滌階段的粗制硝基苯罐外還包含洗滌容器(具有用于相分離的集成單元或其后接著單獨(dú)的相分離設(shè)備),來自步驟(V)的裝置段包含蒸餾設(shè)備。會(huì)認(rèn)識(shí)到,裝置段除上文明確詳述的設(shè)備外還可包含外圍設(shè)備,例如泵、熱交換器等。
也可經(jīng)一裝置段的多個(gè)設(shè)備建立該循環(huán)模式。例如,來自一裝置段中串聯(lián)的多個(gè)設(shè)備的最后一個(gè)設(shè)備的輸出料流可用作這一裝置段中串聯(lián)的設(shè)備的第一設(shè)備的輸入料流。也可以僅對(duì)一裝置段的一部分設(shè)備使用循環(huán)模式,例如當(dāng)來自一裝置段中串聯(lián)的多個(gè)設(shè)備的最后一個(gè)設(shè)備的輸出料流不是再循環(huán)到第一設(shè)備中而是再循環(huán)到這一裝置段的其它設(shè)備中時(shí)。
也可經(jīng)多個(gè)裝置段建立該循環(huán)模式。例如,來自一裝置段的最后一個(gè)設(shè)備的輸出料流,例如在步驟(V)的蒸餾中獲得的硝基苯料流可用作上游裝置段的第一個(gè)設(shè)備,例如步驟(IV)中的洗滌的輸入料流,在這種情況下通過使來自舉例提到的蒸餾的輸出料流充當(dāng)洗滌的輸入料流來建立循環(huán)模式。
通過m1和m2(即流入步驟(I)的反應(yīng)器的苯和硝酸的質(zhì)量流量)的停運(yùn),確保在如上所述為了制備裝置的一個(gè)區(qū)段的檢查、保養(yǎng)、維修和/或清潔而進(jìn)行的或由(一種或多種)原材料和/或(一種或多種)助劑的短缺造成的中斷的過程中,步驟(I)中的反應(yīng)不繼續(xù)發(fā)生。通過這一點(diǎn)和通過將來自至少一個(gè)未中斷步驟和相應(yīng)裝置段的輸出料流用作各自步驟和相應(yīng)裝置段或上游裝置段的輸入料流,確保這些步驟和相應(yīng)裝置段各自“循環(huán)”運(yùn)行。
下面描述本發(fā)明的方法的實(shí)施方案。它們可任意互相組合,除非從上下文中明確看出相反的意思。
本發(fā)明的方法的各個(gè)步驟優(yōu)選以連續(xù)工藝進(jìn)行。
本發(fā)明的方法特別優(yōu)選還包含步驟(III)、(IV)、(V)、(VI)和(VII)。
整個(gè)硝基苯制備方法可以在概念上如下細(xì)分:
1.) 硝化反應(yīng)(步驟(I)和相應(yīng)裝置段)及相分離(步驟(II)和相應(yīng)裝置段)和硫酸的濃縮(步驟(III)和相應(yīng)裝置段),
2.) 洗滌(優(yōu)選酸性、堿性和中性洗滌;步驟(IV)和相應(yīng)裝置段),
3.) 蒸餾(步驟(V)和相應(yīng)裝置段),和
4.) 任選地(和優(yōu)選地),酸性廢水后處理(步驟(VI)和相應(yīng)裝置段),和
5.) 任選地(和優(yōu)選地),堿性廢水后處理(步驟(VII)和相應(yīng)裝置段)。
步驟(IV)優(yōu)選包含步驟
(IVa) 在至少一次酸性洗滌中洗滌步驟(II)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相(第一洗滌階段);
(IVb) 在至少一次堿性洗滌中用選自氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉的堿的水溶液洗滌步驟(IVa)中獲得的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相(第二洗滌階段);
(IVc) 在至少一次中性洗滌,優(yōu)選兩至四次中性洗滌,更優(yōu)選兩至三次中性洗滌,最優(yōu)選兩次中性洗滌中用水洗滌步驟(IVb)中獲得的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相(第三洗滌階段)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法因此包含步驟
(I) 在反應(yīng)器中用硝酸和硫酸的混合物硝化苯以形成硝基苯,其中將苯以質(zhì)量流量m1以及將硝酸(質(zhì)量流量m2)和硫酸(質(zhì)量流量m3)的混合物引入所述反應(yīng)器;
(II) 在相分離設(shè)備中將來自步驟(I)的反應(yīng)混合物進(jìn)行相分離以成為水相和含硝基苯的有機(jī)相,
(III) 在蒸發(fā)設(shè)備中濃縮來自步驟(II)的含硫酸的水相以產(chǎn)生具有提高的硫酸濃度的含硫酸的水相,且其中將濃縮的含硫酸的水相經(jīng)硫酸罐再循環(huán)到步驟(I)并用作質(zhì)量流量m3的成分;
(IV) 在至少兩個(gè)階段中洗滌步驟(II)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,其中在各階段中使用具有相分離單元的洗滌容器或洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,這包括
(IVa) 在至少一次洗滌,優(yōu)選一次至兩次洗滌,更優(yōu)選一次洗滌(所謂的“酸性洗滌”)中洗滌步驟(II)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相,
(IVb) 在至少一次堿性洗滌,優(yōu)選一次至兩次堿性洗滌,更優(yōu)選一次堿性洗滌中用選自氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉的堿的水溶液洗滌步驟(IVa)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相,
(IVc) 在至少一次中性洗滌,優(yōu)選兩至四次中性洗滌,更優(yōu)選兩至三次中性洗滌,最優(yōu)選兩次中性洗滌中用水洗滌步驟(IVb)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,然后將相分離成水相和含硝基苯的有機(jī)相,
(V) 蒸餾,優(yōu)選精餾在步驟(IVc)中獲得的含硝基苯的有機(jī)相,以獲得經(jīng)提純的硝基苯,
(VI) 后處理來自步驟(IVa)的廢水,包括將廢水收集在廢水收集容器中和在蒸餾或汽提設(shè)備中凈化這種廢水,和
(VII) 后處理來自步驟(IVb)的廢水,包括將廢水收集在廢水收集容器中和在蒸餾或汽提設(shè)備中凈化這種廢水,其中所述蒸餾或汽提設(shè)備的上游和/或下游可以連接熱壓力分解設(shè)備,
其中,如果來自步驟(I)至(VII)的一個(gè)或多個(gè)裝置段停運(yùn),將質(zhì)量流量m1和質(zhì)量流量m2降至0,并在尚未停運(yùn)的至少一個(gè)裝置段中,所述輸出料流再用作各自裝置段或上游裝置段的輸入料流。
熱壓力分解在此被理解為是指后處理堿性廢水的方法,其中有機(jī)雜質(zhì)在升高的壓力和升高的溫度的作用下分解。合適的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并描述在例如EP 1 593 654 B1中。在本發(fā)明中,尤其優(yōu)選將(任選在蒸餾或汽提設(shè)備中預(yù)處理的)堿性廢水在排除氧氣的情況下在50巴至350巴的絕對(duì)壓力下加熱到150℃至500℃的溫度。
附圖1顯示具有三個(gè)洗滌階段的實(shí)施方案(沒有任選的熱壓力分解),其中工藝料流在正常運(yùn)行中:
苯(1)、硝酸(2)和硫酸(3)在反應(yīng)器(1000)中轉(zhuǎn)化。這一步驟(I)的工藝產(chǎn)物料流4在相分離設(shè)備(2000)中分離成水相(5)和含硝基苯的有機(jī)相(7)(步驟(II))?;居上×蛩針?gòu)成的水相(5)在蒸發(fā)設(shè)備(3000)中濃縮(步驟(III))。由此獲得的濃縮的含硫酸的相經(jīng)硫酸罐(4000)再循環(huán)到步驟(I)的反應(yīng)器(1000)中并用作質(zhì)量流量m3的成分。步驟(II)中獲得的有機(jī)相(7)經(jīng)粗制硝基苯罐(5000)供入各個(gè)洗滌階段(5010 –“酸性洗滌”;5020 – “堿性洗滌”;5030 – “中性洗滌”),其中為簡(jiǎn)單起見沒有顯示供應(yīng)的洗液料流。在此產(chǎn)生廢水料流8、10和12和洗滌過的含硝基苯的有機(jī)相13(步驟(IV),其具有分步驟(IVa)、(IVb)和(IVc))。有機(jī)相13在蒸餾設(shè)備(6000)中提純(步驟(V)),其中經(jīng)塔頂取出低沸物(基本未轉(zhuǎn)化的苯)(料流15)和在塔底取出硝基苯(料流14)。在該低沸物分離后可接著進(jìn)一步蒸餾提純階段(未顯示),其中經(jīng)塔頂或作為側(cè)流取出料流14以分離出高沸點(diǎn)雜質(zhì)。
來自第一洗滌階段(IVa)的廢水8經(jīng)由廢水收集容器(7010)供入(料流16)提純?cè)O(shè)備(8010),以獲得凈化的廢水(17)(步驟(VI))。這一設(shè)備8010是蒸餾或汽提設(shè)備。來自第二洗滌階段(IVb)的廢水10經(jīng)由廢水收集容器(7020)供入(料流18)提純?cè)O(shè)備(8020),以獲得凈化的廢水(19)(步驟(VII))。這一設(shè)備8020是蒸餾或汽提設(shè)備。如已經(jīng)提到,設(shè)備8020的上游和/或下游可以連接熱壓力分解設(shè)備(未顯示在圖1中)。來自第三洗滌階段(IVc)的廢水12可以如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣棄置或進(jìn)一步使用(未顯示在圖1中)。
所述實(shí)施方案尤其涉及1小時(shí)至1天的生產(chǎn)短暫停工的情況。通過本發(fā)明的操作方式,生產(chǎn)裝置完全或部分在個(gè)別裝置段的循環(huán)模式下運(yùn)行。在此特別優(yōu)選在每種情況下經(jīng)硝基苯制備方法的上文指定的組成部分進(jìn)行循環(huán)模式。這意味著(1) 硝化反應(yīng)及相分離和硫酸濃縮,(2) 洗滌(酸性、堿性和中性洗滌),(3) 蒸餾和(4) 酸性廢水后處理和(5) 堿性廢水后處理各自以循環(huán)模式運(yùn)行。
在此優(yōu)選的是,至少在步驟(IV)和(V)中,輸出料流再用作相應(yīng)裝置段的輸入料流。這可包括,來自步驟(IV)的輸出料流也再用作這一步驟的輸入料流,并且在步驟(V)中以完全相同的方式操作。但是,或者,步驟(IV)和(V)也可以一起以循環(huán)模式運(yùn)行,即來自步驟(IV)的輸出料流形成步驟(V)的輸入料流,且來自步驟(V)的輸出料流形成步驟(IV)的輸入料流。這一操作方式以示意性和高度簡(jiǎn)化的形式顯示在圖2中。例如,通過使來自蒸餾的輸出物(硝基苯)進(jìn)入粗制硝基苯罐(Rohnitrotank)并從此處經(jīng)洗滌回到蒸餾,蒸餾可以與洗滌一起循環(huán)運(yùn)行。
在此尤其優(yōu)選的是,如果在步驟(I)至(VII)的至少一個(gè)步驟中中斷該方法(即來自步驟(I)至(VII)的一個(gè)或多個(gè)裝置段停運(yùn))(其中步驟(IV)包含上述分步驟),每個(gè)其它的,即不受中斷影響的步驟(I)至(VII)中的輸出料流再用作各自裝置段的輸入料流。由此,特別有利地取得本發(fā)明的效果。
本發(fā)明進(jìn)一步提供制備硝基苯的裝置,其包含裝置段:
(I) 用于用硝酸和硫酸的混合物硝化苯以形成硝基苯的反應(yīng)器,
(II) 用于將在反應(yīng)器(I)中獲得的反應(yīng)混合物相分離成含硫酸的水相和含硝基苯的有機(jī)相的相分離設(shè)備,和任選地(和優(yōu)選地),裝置段(III)至(VII):
(III) 用于濃縮所述含硫酸的水相的蒸發(fā)器(III.a)和用于容納濃縮的含硫酸的水相并將其供應(yīng)給反應(yīng)器(I)的硫酸儲(chǔ)罐(III.b),
(IV) 每個(gè)洗滌階段的具有相分離單元的洗滌容器或每個(gè)洗滌階段的洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,其用于來自(II)的含硝基苯的有機(jī)相的至少兩階段洗滌,
(V) 用于提純來自(IV)的含硝基苯的有機(jī)相的蒸餾設(shè)備,
(VI) 用于收集和隨后凈化來自(IV)中的第一洗滌階段的廢水的廢水收集容器和蒸餾或汽提設(shè)備,
(VII) 用于收集和隨后凈化來自(IV)中的第二洗滌階段的廢水的廢水收集容器和蒸餾或汽提設(shè)備,在該蒸餾或汽提設(shè)備的上游和/或下游可連接熱壓力分解設(shè)備,
其中
配置所述裝置,以使如果一個(gè)或多個(gè)裝置段(I)至(VII)(如果它們存在)停運(yùn),不將苯和硝酸進(jìn)一步引入反應(yīng)器(I),并且彼此獨(dú)立地或同時(shí),在至少一個(gè)不受停運(yùn)影響的裝置段中,所述輸出料流再循環(huán)并用作各自裝置段或上游裝置段的輸入料流。配置所述裝置以使“如果一個(gè)或多個(gè)裝置段(I)至(VII)(如果它們存在)停運(yùn),不將苯和硝酸進(jìn)一步引入反應(yīng)器(I)”應(yīng)被理解為是指,在一裝置段停運(yùn)之前或同時(shí),中斷苯和硝酸的供應(yīng);即在至少一個(gè)不受停運(yùn)影響的裝置段中建立循環(huán)模式之前或同時(shí),中斷苯和硝酸的供應(yīng)。就設(shè)備技術(shù)而言,這可以以各種方式實(shí)現(xiàn),例如通過安裝在一個(gè)或多個(gè)裝置段停運(yùn)時(shí)(在將一個(gè)或多個(gè)不停運(yùn)的裝置段設(shè)置為循環(huán)模式時(shí))自動(dòng)中斷苯和硝酸供應(yīng)的工藝控制單元。能夠僅在中斷苯和硝酸供應(yīng)時(shí)設(shè)置為循環(huán)模式的阻隔電路(Sperrschaltung)的布置同樣可行。合適的軟件和硬件產(chǎn)品可商購(gòu)并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。任選必要的編程和適配操作在對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言常規(guī)的例行工作內(nèi)。
顯而易見的是,尤其配置這種裝置,以能夠在其中進(jìn)行本發(fā)明的方法。因此,本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)和效果也適用于本發(fā)明的裝置。
裝置段(IV)更優(yōu)選包含:
(IVa) 用于來自(II)的含硝基苯的有機(jī)相的洗滌和隨后相分離的具有相分離單元的洗滌容器或洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,
(IVb) 用于來自(IVa)的含硝基苯的有機(jī)相的洗滌和隨后相分離的具有相分離單元的洗滌容器或洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,
(IVc) 用于來自(IVb)的含硝基苯的有機(jī)相的洗滌和隨后相分離的具有相分離單元的洗滌容器或洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備。
在此尤其優(yōu)選的是,彼此獨(dú)立地或同時(shí),不受中斷影響的每個(gè)其它裝置段中的質(zhì)量輸出流再循環(huán)并再用作各自裝置段或上游裝置段的質(zhì)量輸入流。因此,在不受中斷影響的裝置段中,進(jìn)行至少一種循環(huán)模式。
如果兩個(gè)或更多個(gè)硝化反應(yīng)器線路應(yīng)并聯(lián)運(yùn)行,則可以首先以本發(fā)明的循環(huán)模式運(yùn)行一個(gè)反應(yīng)器線路并將其它反應(yīng)器線路相繼設(shè)置為本發(fā)明的循環(huán)模式。但是,或者,在本發(fā)明中也可以將所有硝化反應(yīng)器線路同時(shí)或基本同時(shí)轉(zhuǎn)變成本發(fā)明的循環(huán)模式。本發(fā)明的方法和裝置還包括3或4個(gè)反應(yīng)器線路通往1或2個(gè)相分離設(shè)備、1或2個(gè)相分離設(shè)備通往2個(gè)閃蒸器、和任選從閃蒸器中流出的硫酸導(dǎo)入硫酸儲(chǔ)器的情況。從相分離設(shè)備流出的有機(jī)相可以例如在具有蒸餾的單線路洗滌中后處理。
下面列出各種循環(huán)模式的實(shí)例:
1.) 在由硝化器及硫酸循環(huán)泵、相分離器、具有真空泵和冷凝器的閃蒸器和硫酸儲(chǔ)器構(gòu)成的硝化反應(yīng)及相分離和硫酸濃縮中,同時(shí)停運(yùn)苯料流和硝酸料流。然后可以借助硫酸循環(huán)泵在反應(yīng)起始條件(優(yōu)選101℃)下將循環(huán)的硫酸經(jīng)硝化器、相分離、閃蒸器(硫酸濃縮)泵入硫酸儲(chǔ)器并從此處循環(huán)地泵回硝化器幾小時(shí)。
2.) 在由粗制硝基苯罐和酸性、堿性和中性洗滌構(gòu)成的洗滌中,中斷從相分離設(shè)備到粗制硝基苯罐的粗制硝基苯料流。然后可以將洗滌過的粗制硝基苯循環(huán)地從中性洗滌泵往粗制硝基苯罐、經(jīng)過酸性洗滌和堿性洗滌并回到中性洗滌,這持續(xù)不定時(shí)間。洗水以逆流方式進(jìn)入中性洗滌,經(jīng)過堿性洗滌到堿性廢水后處理。在此過程中,將粗制硝基苯從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的流量和洗水到中性洗滌的流量降至最小負(fù)荷。
3.) 在由熱交換器、具有最終產(chǎn)物硝基苯的塔底提取和自然循環(huán)蒸發(fā)器的硝基苯塔、具有真空泵的蒸氣冷凝器、蒸氣相分離設(shè)備和具有泵的回流苯儲(chǔ)器構(gòu)成的蒸餾中,在已停運(yùn)該反應(yīng)后,在洗滌中不再出現(xiàn)粗制硝基苯。將來自硝基苯塔的塔底輸出物經(jīng)熱交換器送回粗制硝基苯罐并因此循環(huán)經(jīng)過所有洗滌和經(jīng)過硝基苯塔。將所得蒸氣(苯和水)冷凝并在蒸氣相分離設(shè)備中分離成水相和有機(jī)相。同樣將含苯的有機(jī)相送往粗制硝基苯罐。該水相經(jīng)酸性洗滌和酸性廢水后處理處置(真空系統(tǒng)保持運(yùn)行)。該循環(huán)模式可運(yùn)行不定時(shí)間。
4.) 在由廢水儲(chǔ)罐、熱交換器、具有冷凝系統(tǒng)的廢水蒸餾、廢水冷卻器和通往酸性洗滌的出口構(gòu)成的酸性廢水后處理中,在硝化已停運(yùn)后,不再出現(xiàn)酸性廢水。該廢水蒸餾可以用蒸汽運(yùn)行不定時(shí)間,在這種情況下來自該廢水塔的塔底物中的酸性廢水以循環(huán)模式送往廢水儲(chǔ)罐并將所得蒸氣送往酸性洗滌。
5.) 在由廢水儲(chǔ)罐、熱交換器、具有冷凝系統(tǒng)的廢水蒸餾和通往熱壓力分解裝置(TDZ)的出口構(gòu)成的堿性廢水后處理中,在堿性洗滌已停運(yùn)后,不再出現(xiàn)堿性廢水。該廢水蒸餾可以用蒸汽運(yùn)行不定時(shí)間,在這種情況下來自該廢水塔的塔底物中的堿性廢水以循環(huán)模式送往廢水儲(chǔ)罐并將所得蒸氣送往酸性洗滌。由具有高壓泵的廢水儲(chǔ)器、熱交換器、蒸汽加熱器、駐留管(Verweilzeitrohr)和冷卻器構(gòu)成的TDZ可以用蒸汽運(yùn)行不定時(shí)間,在這種情況下來自TDZ出口的堿性廢水以循環(huán)模式送往廢水儲(chǔ)器。
這些實(shí)例當(dāng)然只是許多可能的循環(huán)模式的例子,其確切配置取決于在生產(chǎn)裝置中的具體情況,因此不能一概而論。但是,所有可行的循環(huán)模式的共有特征在于,當(dāng)該裝置是單線路的硝基苯線路時(shí),沒有產(chǎn)物離開該裝置。
如果兩個(gè)或更多個(gè)硝基苯反應(yīng)器線路并聯(lián)運(yùn)行,則當(dāng)例如該裝置以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí),產(chǎn)物可以但不是必須離開該裝置。
本發(fā)明進(jìn)一步提供運(yùn)行硝基苯制備裝置的方法,其包含裝置段:
(I) 用于用硝酸和硫酸的混合物硝化苯以形成硝基苯的反應(yīng)器,
(II) 用于將在反應(yīng)器(I)中獲得的反應(yīng)混合物相分離成含硫酸的水相和含硝基苯的有機(jī)相的相分離設(shè)備,和任選地(和優(yōu)選地),裝置段(III)至(VII):
(III) 用于濃縮所述含硫酸的水相的蒸發(fā)器(III.a)和用于容納濃縮的含硫酸的水相并將其供應(yīng)給反應(yīng)器(I)的硫酸儲(chǔ)罐(III.b),
(IV) 每個(gè)洗滌階段的具有相分離單元的洗滌容器或每個(gè)洗滌階段的洗滌容器和單獨(dú)的相分離設(shè)備,其用于來自(II)的含硝基苯的有機(jī)相的至少兩階段洗滌,裝置段(IV)更優(yōu)選包含上文指定的組成部分(IVa)、(IVb)和(IVc),
(V) 用于提純來自(IV)的含硝基苯的有機(jī)相的蒸餾設(shè)備,
(VI) 用于收集和隨后凈化來自(IV)中的第一洗滌階段的廢水的廢水收集容器和蒸餾或汽提設(shè)備,
(VII) 用于收集和隨后凈化來自(IV)中的第二洗滌階段的廢水的廢水收集容器和蒸餾或汽提設(shè)備,在該蒸餾或汽提設(shè)備的上游和/或下游可連接熱壓力分解設(shè)備,
其中一個(gè)或多個(gè)裝置段(I)至(VII)(如果它們存在)的停運(yùn)經(jīng)下列步驟實(shí)現(xiàn):
(i) 停止向反應(yīng)器(I)供應(yīng)苯和硝酸和任選的硫酸;
(ii) 運(yùn)行至少一個(gè)裝置段,以使來自各自裝置段的輸出料流用作各自裝置段或上游裝置段的輸入料流(循環(huán)模式);
(iii) 停運(yùn)至少一個(gè)裝置段。
尤其優(yōu)選地,該裝置是用于制備硝基苯的本發(fā)明的裝置。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法包含下列其它步驟:
(iv) 任選打開在步驟(iii)中停運(yùn)的所述至少一個(gè)裝置段;
(v) 進(jìn)行保養(yǎng)、清潔、檢查和/或維修措施;
(vi) 任選封閉和任選惰性化來自步驟(v)的所述至少一個(gè)裝置段;
(vii) 啟動(dòng)來自步驟(vi)的所述至少一個(gè)裝置段;
(viii) 開始向反應(yīng)器(I)供應(yīng)苯和硝酸。
更優(yōu)選地,將尚未停止運(yùn)行(停運(yùn))的每一裝置段切換成循環(huán)模式,因此有利地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果。
在本發(fā)明的裝置中,本發(fā)明的方法可以例如如下進(jìn)行:
在第一步驟中,同時(shí)停運(yùn)苯和硝酸的輸入料流。然后可以借助硫酸循環(huán)泵在反應(yīng)起始條件(優(yōu)選101℃)下將循環(huán)的硫酸經(jīng)硝化器、相分離、閃蒸器(硫酸濃縮)泵入硫酸儲(chǔ)器并從此處循環(huán)地泵回硝化器。
在第二步驟中,在將來自中性洗滌的洗滌過的粗制硝基苯送往粗制硝基苯罐、經(jīng)過酸性洗滌和堿性洗滌并回到中性洗滌后,這些洗滌處于循環(huán)模式中。
在第三步驟中,蒸餾與洗滌一起處于循環(huán)模式中。
在第四步驟中,酸性廢水后處理處于循環(huán)模式中。
在第五步驟中,包含廢水塔和TDZ的堿性廢水后處理處于循環(huán)模式中。
將例如受保養(yǎng)措施影響的裝置段停運(yùn)、排空、清潔并任選為即將采取的措施打開。然后進(jìn)行保養(yǎng)措施并再封閉該裝置段、惰性化并裝載助劑和原料,并準(zhǔn)備好啟動(dòng)。
為了重新啟動(dòng)該裝置,首先將酸性廢水后處理、伴隨蒸餾的洗滌、然后硝化投入運(yùn)行。堿性廢水后處理按需要投入運(yùn)行,因?yàn)槠浣柚彌_罐(廢水儲(chǔ)罐)與該裝置的其余部分解耦。
該裝置從循環(huán)模式中重啟可以例如如下進(jìn)行:
1.) 在由廢水儲(chǔ)罐、熱交換器、具有冷凝系統(tǒng)的廢水蒸餾、廢水冷卻器和通往酸性洗滌的出口構(gòu)成的酸性廢水后處理中,在硝化已停運(yùn)后,酸性廢水再次出現(xiàn)。通過將來自該廢水塔的塔底物中的酸性廢水送往廢水導(dǎo)管,使該廢水蒸餾投入運(yùn)行。
2.) 在由粗制硝基苯罐和酸性、堿性和中性洗滌構(gòu)成的洗滌中,將來自粗制硝基苯罐的粗制硝基苯送入酸性洗滌,經(jīng)過堿性洗滌到中性洗滌。將離開中性洗滌的粗制硝基苯送往蒸餾。洗水以逆流進(jìn)入中性洗滌,經(jīng)過堿性洗滌到堿性廢水后處理。在此過程中,將粗制硝基苯從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的流量和洗水到中性洗滌的流量提高至啟動(dòng)負(fù)荷。
3.) 在由熱交換器、具有最終產(chǎn)物硝基泵的塔底提取和自然循環(huán)蒸發(fā)器的硝基苯塔、具有真空泵的蒸氣冷凝器、蒸氣相分離設(shè)備和具有泵的回流苯儲(chǔ)器構(gòu)成的蒸餾中,粗制硝基苯再次出現(xiàn)。將來自硝基苯塔的塔底輸出物經(jīng)熱交換器送往最終產(chǎn)物罐。將所得蒸氣(苯和水)冷凝并在蒸氣相分離設(shè)備中分離成水相和有機(jī)相。將含苯的有機(jī)相送往回流苯罐。該水相繼續(xù)經(jīng)酸性洗滌和酸性廢水后處理處置。
4.) 在由具有硫酸循環(huán)泵的硝化器、相分離設(shè)備、具有真空泵和冷凝器的閃蒸器和硫酸儲(chǔ)器構(gòu)成的硝化反應(yīng)及相分離和硫酸濃縮中,循環(huán)的硫酸繼續(xù)借助硫酸循環(huán)泵在反應(yīng)起始條件(優(yōu)選101℃)下經(jīng)硝化器、相分離和閃蒸器(硫酸濃縮)回到硫酸儲(chǔ)器中。同時(shí),接通苯料流和硝酸料流。將在相分離設(shè)備中獲得的粗制硝基苯供入粗制硝基苯罐。
5.) 在由廢水儲(chǔ)罐、熱交換器、具有冷凝系統(tǒng)的廢水蒸餾和通往熱壓力分解裝置(TDZ)的出口構(gòu)成的堿性廢水后處理中,在堿性洗滌已啟動(dòng)后,堿性廢水再次出現(xiàn)。將來自該廢水塔的塔底物中的堿性廢水送往TDZ,且所得蒸氣繼續(xù)送往酸性洗滌?,F(xiàn)在,向由具有高壓泵的廢水儲(chǔ)器、熱交換器、蒸汽加熱器、駐留管和冷卻器構(gòu)成的TDZ裝載汽提過的堿性廢水并將來自TDZ的輸出物送往廢水導(dǎo)管。
整個(gè)硝基苯裝置現(xiàn)在以降低的負(fù)荷(啟動(dòng)負(fù)荷)運(yùn)行,并且現(xiàn)在提升到所需目標(biāo)產(chǎn)量。
在此特別優(yōu)選以降低的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)該生產(chǎn)裝置,因?yàn)榉駝t不能足夠快地提供硝化、洗滌、廢水后處理和蒸餾所需的溫度分布,這會(huì)導(dǎo)致不完全硝化及增加的副產(chǎn)物和變困難的后處理?xiàng)l件。
例如對(duì)于硝化反應(yīng)及相分離和硫酸濃縮、洗滌(粗制硝基苯罐、酸性、堿性和中性洗滌)、蒸餾和酸性廢水后處理和堿性廢水后處理,可以如下切換至循環(huán)模式:
通過停止向硝化反應(yīng)器供應(yīng)苯進(jìn)料和硝酸進(jìn)料,整個(gè)裝置在第一步驟(步驟a))中停運(yùn)。循環(huán)的硫酸繼續(xù)運(yùn)行,將仍在硝化反應(yīng)器中形成的粗制硝基苯?jīng)_入相分離設(shè)備。相在此分離,并將殘留的粗制硝基苯排放到粗制硝基苯罐。在閃蒸器中,從循環(huán)的硫酸中脫除殘留有機(jī)物并借助蒸汽保持在起始溫度(大約101℃)。
此后在步驟b)中,將洗滌切換至循環(huán)模式,其中將粗制硝基苯料流和洗水料流設(shè)定為最小負(fù)荷。
在隨后的步驟c)中,在保持真空下將蒸餾切換至循環(huán)模式。
在步驟d)中,在已停運(yùn)該反應(yīng)后,將酸性廢水后處理切換至循環(huán)模式。
在步驟e)中,在來自步驟b)的洗滌已停運(yùn)后,將堿性廢水后處理(包括TDZ)切換至循環(huán)模式。
在步驟f)中,受短暫停工影響的裝置段短暫停運(yùn),并實(shí)施短暫停工措施。
在步驟g)中,受短暫停工影響的裝置段準(zhǔn)備好再次運(yùn)行。
隨后在步驟h)中,整個(gè)裝置從循環(huán)模式中再次運(yùn)轉(zhuǎn),然后達(dá)到所需目標(biāo)負(fù)荷。
本發(fā)明的方法產(chǎn)生下列優(yōu)點(diǎn):
i) 由于將用于生產(chǎn)停工的該裝置停運(yùn)和重啟所花費(fèi)的時(shí)間極大地降至最低,該裝置的利用率提高,因此生產(chǎn)率提高。
ii) 不存在用于更大裝置容量的資本成本和相關(guān)的維護(hù)成本。
iii) 可以使用更小的最終產(chǎn)物罐,因?yàn)樾枰木彌_容量較小。因此,也帶來最終產(chǎn)物罐的較低資本成本和維護(hù)成本。
iv) 在許多情況下,由于不需要重啟對(duì)于停運(yùn)的裝置段的所需準(zhǔn)備,如助劑和原料的加熱或設(shè)備等的加熱,節(jié)省能量。
v) 節(jié)省助劑,如蒸汽冷凝液和氮?dú)狻?/p>
vi) 泵(尤其是在硝化區(qū)中)和真空泵的維修易感性的改進(jìn),因?yàn)楫?dāng)在停工的情況下停運(yùn)它們時(shí),其滑環(huán)密封件在泵每次重啟時(shí)受損。因此,避免隨后的維修,這又對(duì)該裝置的生產(chǎn)率和維護(hù)成本具有正面影響。
vii) 避免多余的廢物,例如過量苯、過量硝酸或硝酸/硫酸混合物、苯的硝化氧化產(chǎn)物和與粗產(chǎn)物、廢水的混合物,它們另外必須提純并且在該裝置必須完全重新啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。
本發(fā)明的操作方式的成功令本領(lǐng)域技術(shù)人員感到驚訝,因?yàn)闉榱嗽瓌t上節(jié)省能量和能夠?qū)W⒂谠谏a(chǎn)停工中即將采取的保養(yǎng)措施,技術(shù)人員更可能停運(yùn)整個(gè)裝置,尤其是因?yàn)閷?duì)于本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置,接受用于再循環(huán)管路(包括泵)、設(shè)備改造和附加工藝控制技術(shù)的附加資本成本。
下面通過實(shí)施例闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
以ppm或%計(jì)的含量數(shù)值是基于各自的材料/料流的總質(zhì)量計(jì)的質(zhì)量含量。除非另行指明,分析值已借助氣相色譜法測(cè)定。
用于在"試運(yùn)行(eingefahren)"生產(chǎn)裝置中制備硝基苯的一般條件
在50 t/h硝基苯的生產(chǎn)負(fù)荷下,將硫酸料流、硝酸料流、新鮮苯料流和回流苯料流計(jì)量加入到硝化反應(yīng)器中?;谙跛嵊?jì),使用5%至10%過量的苯。在硝酸與苯在絕熱反應(yīng)方式下完全轉(zhuǎn)化產(chǎn)生硝基苯后,將現(xiàn)在大約130℃熱的反應(yīng)產(chǎn)物供入相分離設(shè)備,在此將反應(yīng)產(chǎn)物分離成有機(jī)相(= 粗制硝基苯,除硝基苯外還含有苯)和水相(= 廢酸,除硫酸外還含有小含量的硝基苯和苯)。在蒸發(fā)器中通過突然降壓對(duì)主要包含硫酸的水相施以水的閃蒸并由此濃縮。將濃縮的硫酸儲(chǔ)存在硫酸罐中以再使用。在相分離設(shè)備中分離后,粗制硝基苯在粗制硝基苯冷卻中冷卻至大約50℃并送往洗滌操作。這種洗滌包含酸性洗滌階段、堿性洗滌階段和中性洗滌階段。
由此獲得的已基本脫除硝基酚和鹽的經(jīng)提純的粗制硝基苯的料流再加熱,并在蒸餾塔中脫除水、苯和其它低沸物(它們從塔頂分離出)以獲得干燥的純硝基苯。將來自蒸餾塔的冷凝的塔頂產(chǎn)物供入相分離設(shè)備,在此該塔頂產(chǎn)物分離成有機(jī)相(包含苯)和水相。有機(jī)相暫時(shí)儲(chǔ)存在緩沖罐中,并如上文已經(jīng)描述的那樣從此處送回硝化反應(yīng)器的進(jìn)料中以供反應(yīng)。這樣的裝置的電流消耗為大約890 kW/h。
在堿性洗滌中獲得的廢水如下進(jìn)行后處理:
將來自堿性洗滌的廢水送往沉降槽,在此分離出未溶解的苯和硝基苯。將3.5噸/小時(shí)的具有2870 ppm的硝基苯含量、409 ppm的苯含量和11809 ppm的硝基酚含量和12.8的pH值(與堿性洗滌之前的起始硝基酚含量相比,1.8%的NaOH過量)的堿性廢水送入汽提塔,以通過用水蒸氣的汽提經(jīng)塔頂從這種堿性廢水中除去苯和硝基苯。為此,使用500千克/小時(shí)的6巴蒸汽。該塔頂部的壓力為1.05巴(絕對(duì)),且溫度為99.5℃。該汽提塔的頂部配有垂直冷凝器,在此冷凝出含苯和硝基苯的蒸氣,然后再循環(huán)到酸性洗滌中。來自汽提塔的99℃熱的濕廢氣直接連到冷凝器上并噴灑來自酸水罐的30℃熱的酸性水。這防止在使用從冷凝器中單獨(dú)導(dǎo)出該廢氣的傳統(tǒng)廢氣導(dǎo)管時(shí)在該廢氣導(dǎo)管的干燥區(qū)中可形成的硝酸銨和/或亞硝酸銨的可能沉積(所提到的銨鹽可能由堿性廢水中存在的氨和氧化氮形成)。將該酸性水與冷凝的蒸氣一起供入酸性洗滌??梢岳缃柚哂嗟陌踩b置監(jiān)測(cè)汽提塔的故障。在汽提后,獲得含有僅最多10 ppm的濃度的苯和最多10 ppm的濃度的硝基苯的堿性廢水。隨后,由此處理過的堿性廢水在熱壓力分解裝置中在20分鐘停留時(shí)間、290℃的溫度和90巴的絕對(duì)壓力下處理。將在此生成的廢水冷卻至80℃。此后,該廢水用直接蒸汽汽提。在來自汽提塔的塔底物中,在1.02巴的絕對(duì)壓力下獲得4.0噸/小時(shí)的料流,其基本含有水、氨、二氧化碳和有機(jī)物。將該塔頂產(chǎn)物冷凝并冷卻至35℃。從該冷凝物中排出有機(jī)物的清除料流。將0.25噸/小時(shí)的脫除有機(jī)物的含水冷凝物料流作為回流再循環(huán)到汽提塔中。送往生物污水凈化裝置的所得廢水中的有機(jī)物含量為4726 ppm。該廢水中的銨含量小于87 ppm。在來自汽提塔的廢氣區(qū)中完全沒有沉積物的問題。
由此制備的硝基苯通常具有大約99.96%的純度(GC)、0.0028%的殘留苯含量(GC)、0.0273%的1,3-二硝基苯含量(GC)和< 5 ppm的硝基酚含量(HPLC)。此外,硝基苯具有0.0079%的水含量(根據(jù)Karl Fischer測(cè)定)。
實(shí)施例1(對(duì)比例): 在完全停運(yùn)該裝置下的生產(chǎn)裝置短暫停工、清潔措施和該裝置的重新啟動(dòng)
該裝置的短暫停工用于進(jìn)行硝化區(qū)中的清潔操作。為此,該裝置完全停運(yùn),即硝化、洗滌、蒸餾、酸性水后處理和堿性廢水后處理。在清潔操作期間切斷能量供應(yīng)。在清潔操作后重新啟動(dòng),其中必須預(yù)先惰性化、填充和加熱整個(gè)裝置。
完全停運(yùn)該裝置的程序:
首先,停運(yùn)硝化:停運(yùn)苯和硝酸的輸入料流的計(jì)量泵。在苯和硝酸原材料后5分鐘,停運(yùn)來自閃蒸器的蒸汽。硫酸的循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行1小時(shí)直至從由硝化器、相分離設(shè)備、閃蒸器和循環(huán)硫酸儲(chǔ)罐構(gòu)成的硝化循環(huán)中排出所有有機(jī)物。然后通過停運(yùn)循環(huán)泵,中斷100℃熱的硫酸循環(huán)。硝化器、相分離設(shè)備和閃蒸器留在硫酸下。剩余的循環(huán)硫酸位于硫酸儲(chǔ)罐中。硫酸的總存量為74噸。與循環(huán)泵同時(shí),停運(yùn)連至閃蒸器的真空泵并用氮?dú)馄茐恼婵铡,F(xiàn)在,該硝化循環(huán)休眠。耗時(shí)2小時(shí),不破壞真空1小時(shí)。
此后,通過中斷從酸性水儲(chǔ)罐到酸性水汽提器的酸性廢水進(jìn)料,停運(yùn)酸性水后處理。停運(yùn)送往酸性水汽提器的蒸汽和汽提器的塔底泵?,F(xiàn)在,該酸性水后處理休眠。耗時(shí)5分鐘。
接著,通過中斷從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的粗制硝基苯進(jìn)料,停運(yùn)洗滌。通過停止在各洗滌上游的粗制硝基苯輸送泵,切斷粗制硝基苯經(jīng)過酸性、堿性和中性洗滌的路徑。這些洗滌具有48℃的運(yùn)行溫度并保持載有粗制硝基苯。同時(shí),通過關(guān)停各自的泵,切斷酸性、堿性和中性洗水路徑。耗時(shí)5分鐘。
然后,通過中斷粗制硝基苯的進(jìn)料并消除送往蒸餾塔的蒸汽,停運(yùn)蒸餾。此后立即,通過停運(yùn)塔底泵而中斷產(chǎn)物排出,并通過停止苯泵而停運(yùn)塔頂?shù)幕亓?。在停運(yùn)真空泵并用氮?dú)馔夂螅撜麴s休眠。耗時(shí)5分鐘。
最后,通過將熱壓力分解設(shè)置為循環(huán)模式并停運(yùn)送往該壓力分解的蒸汽,停運(yùn)堿性廢水后處理。同時(shí),通過關(guān)停廢水泵而停止向和從該汽提器的堿性廢水供應(yīng)和排出,并關(guān)閉送往汽提器的蒸汽。耗時(shí)5分鐘。在10小時(shí)后,一旦該循環(huán)水冷卻到低于100℃就停止熱壓力分解(TDZ)的循環(huán)模式。
完全停運(yùn)在不沖洗和排空這些設(shè)備、泵和管路的情況下耗時(shí)總共2小時(shí),如果忽略TDZ的停轉(zhuǎn)(冷運(yùn)轉(zhuǎn))。在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)裝置中,用于停轉(zhuǎn)操作的人員數(shù)僅起到次要作用。
清潔措施的程序:
必須清除在從相分離設(shè)備到粗制硝基苯罐的粗制硝基苯流動(dòng)中的苯預(yù)熱器中的堵塞:
首先,將相分離容器中的料位降低50%,以使有機(jī)材料不能繼續(xù)進(jìn)入待清潔的苯預(yù)熱器中。隨后,通過安裝在相分離設(shè)備和苯預(yù)熱器之間的沖洗管套(Spülstutzen)用冷凝液沖洗苯預(yù)熱器1小時(shí),以除去粗制硝基苯和痕量硫酸。將沖洗冷凝液導(dǎo)出至酸性洗滌。此后,將苯預(yù)熱器與入口和出口機(jī)械分離,并使用連至污水凈化裝置的另外兩個(gè)沖洗管套用大量冷凝液沖洗出苯預(yù)熱器中構(gòu)成堵塞的黑色沉淀物。耗時(shí)3小時(shí)。在拆除所有3個(gè)沖洗管套后,安裝苯預(yù)熱器的入口和出口。為此耗時(shí)2小時(shí)。此后,將受影響的管路加熱和冷卻數(shù)次,在此過程中用新的密封件再緊固法蘭接頭。耗時(shí)2小時(shí)。
該清潔措施耗時(shí)總共8小時(shí)。在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)裝置中,用于準(zhǔn)備清潔措施,即該裝置的部分排空、用于具有入口和出口的苯預(yù)熱器的初步清潔和隨后用冷凝液初步清潔的沖洗管套的安裝的人員數(shù)起到重要作用。在這種情況下,需要另外一個(gè)生產(chǎn)工人。同樣需要用于清潔措施的管路拆卸和裝配的工人和清潔人員本身。
重新啟動(dòng)該裝置的程序:
整個(gè)生產(chǎn)裝置中的真空泵預(yù)先投入運(yùn)行。相分離設(shè)備和經(jīng)清潔的苯預(yù)熱器用100 Nm3氮?dú)舛栊曰?/p>
首先,通過啟動(dòng)粗制硝基苯泵使從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的粗制硝基苯供應(yīng)投入運(yùn)行,啟動(dòng)洗滌。此后,通過開啟各自的泵,啟動(dòng)酸性、堿性和中性洗水路徑。然后通過開啟在各洗滌上游的粗制硝基苯輸送泵,啟動(dòng)粗制硝基苯經(jīng)過酸性、堿性和中性洗滌的路徑。被粗制硝基苯和洗水填充的洗滌設(shè)備為45℃并在該生產(chǎn)裝置已啟動(dòng)后緩慢再升溫到48℃。
在中性洗滌的最后一個(gè)階段通過供入3 t/h的冷凝液而投入運(yùn)行后,通過向蒸餾塔施加真空并將45℃熱的粗制硝基苯從最后中性洗滌送往蒸餾塔,啟動(dòng)蒸餾。此后,啟動(dòng)該塔的塔底泵并將粗制硝基苯送往粗制硝基苯罐?,F(xiàn)在向該蒸餾塔供應(yīng)2 t/h的16巴蒸汽并加熱至170℃。在塔頂在50℃下,通過啟動(dòng)苯泵,使回流投入運(yùn)行。洗滌和蒸餾在4.5小時(shí)后為該生產(chǎn)裝置的重啟做好準(zhǔn)備。
與洗滌和蒸餾并行,通過施加1 t/h的6巴蒸汽以加熱酸性水汽提器并啟動(dòng)該汽提器的塔底泵,啟動(dòng)酸性水后處理。隨后,啟動(dòng)從酸性水儲(chǔ)罐到酸性水汽提器的酸性廢水進(jìn)料?,F(xiàn)在,該酸性水后處理為該生產(chǎn)裝置的重啟做好準(zhǔn)備。包括借助氣相色譜法對(duì)酸性廢水進(jìn)行的有機(jī)物分析在內(nèi),啟動(dòng)酸性水汽提器耗時(shí)1小時(shí)。
與洗滌和蒸餾并行,通過向已處于循環(huán)模式的熱壓力分解供應(yīng)0.6 t/h的110巴蒸汽以使循環(huán)水從85℃達(dá)到285℃,啟動(dòng)堿性廢水后處理。在排出堿性廢水前2小時(shí),向汽提器供應(yīng)0.5 t/h的6巴蒸汽,并通過啟動(dòng)廢水泵,啟動(dòng)通往和來自汽提器的堿性廢水的供應(yīng)和排出。耗時(shí)8小時(shí)。
在洗滌和蒸餾為該生產(chǎn)裝置的重啟做好準(zhǔn)備前和在酸性水后處理以循環(huán)模式運(yùn)行后1.5小時(shí),啟動(dòng)硫酸循環(huán)泵并使硫酸循環(huán)地經(jīng)過硝化器、相分離設(shè)備、閃蒸器和硫酸儲(chǔ)罐。在閃蒸器中啟動(dòng)真空,然后施加2.4 t/h的6巴蒸汽,這將循環(huán)的硫酸加熱到起始溫度。這一操作耗費(fèi)1小時(shí),直至將冷卻到93℃的循環(huán)硫酸加熱到100℃。
在4.5小時(shí)后,洗滌和蒸餾準(zhǔn)備好運(yùn)行,并通過以標(biāo)稱容量的50%(這相當(dāng)于25 t/h的硝基苯產(chǎn)量)啟動(dòng)苯和硝酸泵,啟動(dòng)該生產(chǎn)裝置。在1分鐘后,反應(yīng)產(chǎn)物到達(dá)相分離設(shè)備,并將酸性水汽提器設(shè)定為排出酸性廢水,并將蒸餾的塔底泵設(shè)定為最終產(chǎn)物硝基泵的產(chǎn)物排出。生產(chǎn)裝置提高到標(biāo)稱負(fù)荷(這在現(xiàn)代生產(chǎn)裝置中自動(dòng)化進(jìn)行)耗時(shí)另外1小時(shí)。
包括清潔措施在內(nèi),用于該裝置停轉(zhuǎn)和啟動(dòng)的能量和助劑和時(shí)間消耗的評(píng)估:
該措施的總耗時(shí)為15小時(shí)。這適用于人員足夠并且沒有出現(xiàn)技術(shù)困難的情況。清潔本身耗時(shí)8小時(shí)。為了停運(yùn),需要2.5小時(shí)。啟動(dòng)花費(fèi)4.5小時(shí)。
因此,損失總共775噸的硝基苯產(chǎn)量。蒸汽消耗為4.4噸的6巴蒸汽、8噸的16巴蒸汽和4.8噸的110巴蒸汽。在該裝置的停轉(zhuǎn)中和在該措施期間,不消耗蒸汽。用于停轉(zhuǎn)的氮?dú)庀臑?50 Nm3且用于重啟該裝置的氮?dú)庀臑?00 Nm3。冷凝液的消耗為15.5 m3(2 m3用于洗滌熱交換器和13.5 m3用于啟動(dòng)中性洗滌)。電流消耗總計(jì)6130 kW。對(duì)于該裝置的停轉(zhuǎn),TDZ需要1100 kW,硝化需要180 kW且洗滌需要445 kW。對(duì)于該裝置的啟動(dòng),洗滌需要4005 kW且循環(huán)硫酸泵需要400 kW。在清潔措施期間,不消耗電流。
實(shí)施例2(本發(fā)明): 不受清潔措施影響的裝置段處于循環(huán)模式下的生產(chǎn)裝置短暫停工、清潔措施和該裝置的重新啟動(dòng)
該裝置的短暫停工用于硝化區(qū)中的清潔操作。為此,該硝化區(qū)完全停運(yùn)且其它裝置段,如洗滌、蒸餾、酸性和堿性廢水后處理處于循環(huán)模式。在清潔操作期間僅在硝化區(qū)中切斷能量(真空保持待機(jī))。在清潔操作后,再啟動(dòng)該裝置,其中必須完全惰性化、填充和加熱僅硝化區(qū)。
完全停運(yùn)硝化和將其余裝置段設(shè)置為循環(huán)模式的程序:
首先,通過借助汽提器的塔底泵(其需要10 kW/h)將酸性廢水排放到廢水通道中切換回排放到酸性水儲(chǔ)罐中,使酸性水后處理處于循環(huán)模式。將送往酸性水汽提器的蒸汽從1.2 t/h節(jié)流至0.7 t/h的6巴蒸汽并將借助酸性水泵(其需要10 kW/h)從酸性水儲(chǔ)罐到酸性水汽提器中的酸性水進(jìn)料從20 m3減至13 m3。酸性水后處理借助自動(dòng)化在33秒內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式。
接著,通過借助TDZ的高壓泵(其需要55 kW/h)將熱壓力分解(TDZ)的堿性廢水排放到廢水通道中切換回排放到堿性廢水儲(chǔ)器中,使堿性廢水后處理處于循環(huán)模式。將送往壓力分解的蒸汽從0.32 t/h節(jié)流至0.20 t/h的110巴蒸汽并將從堿性廢水儲(chǔ)器到TDZ中的堿性廢水進(jìn)料從4.0 m3/h減至2.5 m3/h。TDZ借助自動(dòng)化在5分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式,因?yàn)門DZ進(jìn)料的減少手動(dòng)進(jìn)行。
同時(shí),通過中斷堿性廢水排放到TDZ中并借助汽提器的塔底泵(其需要10 kW/h)將堿性廢水切換回廢水罐,使堿性廢水的汽提器處于循環(huán)模式。將送往堿性廢水汽提器的蒸汽從0.4 t/h節(jié)流至0.25 t/h的6巴蒸汽,并借助堿性廢水注射泵(其需要10 kW/h)將從廢水罐到堿性廢水汽提器中的堿性廢水進(jìn)料從4 m3減至2.5 m3。堿性廢水汽提器借助自動(dòng)化在27秒內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式。
接著,通過借助該塔的塔底泵(其需要24 kW/h)將最終產(chǎn)物硝基泵從硝基苯塔排放到硝基苯儲(chǔ)罐中切換到粗制硝基苯罐中,使洗滌和蒸餾處于循環(huán)模式。同時(shí),蒸氣相分離設(shè)備的含苯的有機(jī)相通過自然流出送往粗制硝基苯罐。該蒸氣相分離設(shè)備的水相經(jīng)酸性洗滌和酸性廢水后處理處置。硝基苯塔的真空系統(tǒng)保持運(yùn)行。通過借助輸送泵將粗制硝基苯罐的內(nèi)容物經(jīng)所有洗滌送回硝基苯塔,建立該循環(huán)模式。粗制硝基苯罐、酸性洗滌、堿性洗滌和3次中性洗滌各自具有輸送泵,其各需要24 kW/h。將進(jìn)入洗滌或蒸餾的粗制硝基苯進(jìn)料從42 t/h減至27 t/h。將送往硝基苯塔的蒸汽從2.5 t/h節(jié)流至1.6 t/h的16巴蒸汽。將用于中性洗滌的洗水從6.3 m3/h減至4.0 m3/h。洗滌和蒸餾借助自動(dòng)化在5分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式。
最后,通過停運(yùn)苯和硝酸的輸入料流的計(jì)量泵,停運(yùn)硝化。在苯和硝酸原材料后5分鐘,停運(yùn)閃蒸器的蒸氣。硫酸的循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行1小時(shí),直至從由硝化器、相分離設(shè)備、閃蒸器和循環(huán)硫酸儲(chǔ)罐構(gòu)成的硝化循環(huán)中排出所有有機(jī)物。然后通過停運(yùn)循環(huán)泵,中斷100℃熱的硫酸循環(huán)。硝化器、相分離設(shè)備和閃蒸器留在硫酸下。剩余的循環(huán)硫酸位于硫酸儲(chǔ)罐中。與循環(huán)泵同時(shí),停運(yùn)連至閃蒸器的真空泵并用350 Nm3的氮?dú)馄茐恼婵铡,F(xiàn)在,該硝化循環(huán)休眠。該停運(yùn)耗時(shí)2小時(shí)。
清潔措施的準(zhǔn)備(建立洗滌、蒸餾、堿性和酸性廢水的循環(huán)模式和停運(yùn)硝化)在不沖洗和排空這些設(shè)備、泵和管路的情況下耗時(shí)總共2小時(shí)和11分鐘。
清潔措施的程序: 清潔措施如實(shí)施例1中所述進(jìn)行。
重新啟動(dòng)該裝置的程序:
閃蒸器的真空泵預(yù)先投入運(yùn)行。相分離設(shè)備和經(jīng)清潔的苯預(yù)熱器用100 Nm3氮?dú)舛栊曰Mㄟ^啟動(dòng)硫酸循環(huán)泵并使硫酸循環(huán)地經(jīng)過硝化器、相分離設(shè)備、閃蒸器和硫酸儲(chǔ)罐,隨硝化的啟動(dòng)而開始運(yùn)行該裝置。在閃蒸器中,已啟動(dòng)真空,施加2.4 t/h的6巴蒸汽,這將循環(huán)的硫酸加熱到起始溫度。這一操作耗費(fèi)1小時(shí),直至將冷卻到93℃的循環(huán)硫酸加熱到100℃。現(xiàn)在,通過以標(biāo)稱容量的50%(這相當(dāng)于25 t/h的硝基苯產(chǎn)量)啟動(dòng)苯和硝酸泵,開始該硝化。在1分鐘后,反應(yīng)產(chǎn)物到達(dá)相分離設(shè)備,將酸性水汽提器設(shè)定為排出酸性廢水并將蒸餾的塔底泵設(shè)定為最終產(chǎn)物硝基泵的產(chǎn)物排出。同時(shí),將堿性廢水后處理的汽提器設(shè)定為排放到TDZ中,并將TDZ從循環(huán)模式設(shè)定為排放到廢水通道中。生產(chǎn)裝置提高到標(biāo)稱負(fù)荷(這在現(xiàn)代生產(chǎn)裝置中自動(dòng)化進(jìn)行)耗時(shí)另外1小時(shí)。
包括清潔措施在內(nèi),用于該裝置停轉(zhuǎn)和從循環(huán)模式啟動(dòng)的能量和時(shí)間消耗的評(píng)估:
該措施的總耗時(shí)為11小時(shí)12分鐘。這特別適用于人員足夠并且沒有出現(xiàn)技術(shù)困難的情況。清潔本身耗時(shí)8小時(shí)。停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式需要2小時(shí)11分鐘。從循環(huán)模式啟動(dòng)耗時(shí)1小時(shí)1分鐘。
由此,損失總共585噸的硝基苯產(chǎn)量。用于循環(huán)模式的蒸汽消耗為12噸的6巴蒸汽、13噸的16巴蒸汽和1.6噸的110巴蒸汽。在該裝置停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式中,不消耗蒸汽。用于停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式的氮?dú)庀臑?50 Nm3且用于從循環(huán)模式重新啟動(dòng)該裝置的氮?dú)庀臑?00 Nm3。用于該措施的冷凝液消耗為47 m3(2 m3用于沖洗熱交換器和45 m3用于洗滌的停轉(zhuǎn)和啟動(dòng)和循環(huán)模式)。電流消耗總計(jì)8525 kW。該裝置的停轉(zhuǎn)消耗1943 kW,清潔措施期間的循環(huán)模式為該循環(huán)模式消耗5680 kW且該裝置的啟動(dòng)消耗905 kW的電流。
用于清潔措施的完全停運(yùn)(對(duì)比例1)vs 循環(huán)模式(實(shí)施例2)的結(jié)論:
作為完全停運(yùn)(對(duì)比例1)vs 循環(huán)模式(實(shí)施例2)的結(jié)論,可以確定,通過較低的氮?dú)庀?,特別通過該裝置的較高利用率(這表現(xiàn)為較高的產(chǎn)量),足以補(bǔ)償對(duì)電流和冷凝液的額外需求。蒸汽消耗大致相同。為清潔措施節(jié)省的時(shí)間為3小時(shí)48分鐘,這相當(dāng)于190噸硝基苯的改進(jìn)的產(chǎn)量。
實(shí)施例3(對(duì)比例):在完全停運(yùn)該裝置下的生產(chǎn)裝置短暫停工、維修措施和該裝置的重新啟動(dòng)
該裝置短暫停工以進(jìn)行洗滌中的維修措施:為此,該裝置完全停運(yùn),即硝化、洗滌和蒸餾。在維修措施期間切斷能量供應(yīng)。在維修后,重新啟動(dòng)該裝置,其中必須惰性化、填充和加熱整個(gè)裝置。
完全停運(yùn)該裝置的程序:
該裝置如實(shí)施例1中所述停運(yùn)。完全停運(yùn)在不沖洗和排空這些設(shè)備、泵和管路的情況下又耗時(shí)2小時(shí),如果忽略TDZ的停轉(zhuǎn)(冷運(yùn)轉(zhuǎn))。
維修措施的程序:
中性洗滌中的泄漏管路的密封:為此,用10 m3的氮?dú)鈱⑾掠蜗礈煸O(shè)備中受影響的管路吹空。然后用2 m3的冷凝液沖洗并排空該管路。隨后,更換該管路中的損壞密封件。維修措施花費(fèi)總共1.5小時(shí)。在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)裝置中,用于準(zhǔn)備該維修,即沖洗管路的人員數(shù)起到重要作用。在這種情況下,需要另外一個(gè)生產(chǎn)工人。同樣需要用于管路拆卸和裝配以更換損壞密封件的工人。
重新啟動(dòng)該裝置的程序:
整個(gè)生產(chǎn)裝置中的真空泵預(yù)先投入運(yùn)行。
隨后,如實(shí)施例1中所述重新啟動(dòng)該裝置。該裝置在4.5小時(shí)后已重新啟動(dòng)并可提高到標(biāo)稱負(fù)荷。
包括清潔措施在內(nèi),用于該裝置停轉(zhuǎn)和啟動(dòng)的能量和時(shí)間消耗的評(píng)估:
該措施的總耗時(shí)為8.5小時(shí),因?yàn)槿藛T足夠并且沒有出現(xiàn)技術(shù)困難。維修本身耗時(shí)1.5小時(shí)。為了停運(yùn),需要2.5小時(shí)。啟動(dòng)花費(fèi)4.5小時(shí)。因此,損失總共450噸的硝基苯產(chǎn)量。蒸汽消耗為3.4噸的6巴蒸汽和8噸的16巴蒸汽和4.8噸的110巴蒸汽。在該裝置的停轉(zhuǎn)中,不消耗蒸汽。需要總共610 Nm3的氮?dú)猓渲?50 Nm3用于該裝置的停轉(zhuǎn)且50 Nm3用于重啟,且另外10 Nm3用于維修操作。
冷凝液的消耗為15.5 m3(2 m3用于沖洗管路和13.5 m3用于啟動(dòng)中性洗滌)。電流消耗總計(jì)5470 kW。對(duì)于該裝置的停轉(zhuǎn),TDZ需要440 kW,硝化需要180 kW且洗滌需要445 kW。對(duì)于該裝置的啟動(dòng),洗滌需要4005 kW且循環(huán)硫酸泵需要400 kW。在維修措施期間,不消耗電流。
實(shí)施例4(本發(fā)明): 不受維修措施影響的裝置段處于循環(huán)模式下的生產(chǎn)裝置短暫停工、維修措施和該裝置的重新啟動(dòng)
該裝置短暫停工以進(jìn)行硝基苯洗滌中的維修操作:為此,洗滌和蒸餾完全停運(yùn)。其它裝置段,如硝化和酸性和堿性廢水后處理處于循環(huán)模式。在維修操作期間僅在洗滌和蒸餾中切斷能量供應(yīng)(真空保持待機(jī))。在維修后,重新啟動(dòng)該裝置。
完全停運(yùn)洗滌和蒸餾和將其余裝置段設(shè)置為循環(huán)模式的程序:
首先,通過借助汽提器的塔底泵(其需要10 kW/h)將酸性廢水排放到廢水通道中切換回排放到酸性水儲(chǔ)罐中,使酸性水后處理處于循環(huán)模式。將送往酸性水汽提器的蒸汽從1.2 t/h節(jié)流至0.7 t/h的6巴蒸汽,并將借助酸性水泵(其需要10 kW/h)從酸性水儲(chǔ)罐到酸性水汽提器中的酸性水進(jìn)料從20 m3減至13 m3。酸性水后處理借助自動(dòng)化在29秒內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式。
接著,通過借助TDZ的高壓泵(其需要55 kW/h)將熱壓力分解(TDZ)的堿性廢水排放到廢水通道中切換回排放到堿性廢水儲(chǔ)器中,使堿性廢水后處理處于循環(huán)模式。將送往壓力分解的蒸汽從0.32 t/h節(jié)流至0.20 t/h的110巴蒸汽,并將從堿性廢水儲(chǔ)器到TDZ中的堿性廢水進(jìn)料從4.0 m3/h減至2.5 m3/h。TDZ借助自動(dòng)化在5分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式,因?yàn)門DZ進(jìn)料的減少手動(dòng)進(jìn)行。
同時(shí),通過中斷堿性廢水排放到TDZ中并借助汽提器的塔底泵(其需要10 kW/h)將堿性廢水切換回廢水罐,使堿性廢水的汽提器處于循環(huán)模式。將送往堿性廢水汽提器的蒸汽從0.4 t/h節(jié)流至0.25 t/h的6巴蒸汽,并借助堿性廢水注射泵(其需要10 kW/h)將從廢水罐到堿性廢水汽提器中的堿性廢水進(jìn)料從4 m3減至2.5 m3。堿性廢水汽提器借助自動(dòng)化在31秒內(nèi)轉(zhuǎn)換成循環(huán)模式。
接著,停運(yùn)硝化的原料。停運(yùn)苯和硝酸輸入料流的計(jì)量泵。循環(huán)的硫酸在100℃下繼續(xù)循環(huán)地經(jīng)過硝化器、相分離設(shè)備、閃蒸器和循環(huán)硫酸儲(chǔ)罐。閃蒸器需要0.3 t/h的6巴蒸汽。耗時(shí)1分鐘。
最后,通過中斷從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的粗制硝基苯進(jìn)料,停運(yùn)洗滌。通過停運(yùn)在各洗滌上游的粗制硝基苯輸送泵,切斷粗制硝基苯經(jīng)過酸性、堿性和中性洗滌的路徑。這些洗滌為48℃并保持載有粗制硝基苯。同時(shí),通過關(guān)停各自的泵,切斷酸性、堿性和中性洗水路徑。耗時(shí)5分鐘。
然后,通過中斷粗制硝基苯的進(jìn)料并消除送往蒸餾塔的蒸汽,停運(yùn)蒸餾。此后立即,通過停運(yùn)塔底泵而中斷產(chǎn)物排出,并通過停止苯泵而停運(yùn)塔頂?shù)幕亓?。真空泵繼續(xù)運(yùn)行。耗時(shí)5分鐘。
維修措施的準(zhǔn)備(建立硝化和堿性和酸性廢水后處理的循環(huán)模式和停運(yùn)洗滌和蒸餾)在不沖洗和排空這些設(shè)備、泵和管路的情況下耗時(shí)總共11分鐘。
維修措施的程序:
維修措施如實(shí)施例3中所述進(jìn)行。耗時(shí)又為1.5小時(shí)。循環(huán)模式期間的蒸汽消耗為1.6噸的6巴蒸汽和0.4噸的110巴蒸汽。在循環(huán)模式期間真空泵和硫酸循環(huán)泵的運(yùn)行需要400 kW的電流。
重新啟動(dòng)該裝置的程序:
首先,通過啟動(dòng)粗制硝基苯泵以使從粗制硝基苯罐到酸性洗滌的粗制硝基苯供應(yīng)投入運(yùn)行,啟動(dòng)洗滌。此后,通過開啟各自的泵,啟動(dòng)酸性、堿性和中性洗水路徑。然后通過開啟在各洗滌上游的粗制硝基苯輸送泵,啟動(dòng)粗制硝基苯經(jīng)過酸性、堿性和中性洗滌的路徑。被粗制硝基苯和洗水填充的洗滌設(shè)備為45℃并在該生產(chǎn)裝置已啟動(dòng)后緩慢再升溫到48℃。
在中性洗滌的最后一個(gè)階段通過供入3 t/h的冷凝液而投入運(yùn)行后,通過將45℃熱的粗制硝基苯從最后中性洗滌送往蒸餾塔,啟動(dòng)蒸餾。此后,啟動(dòng)該塔的塔底泵并將粗制硝基苯送往粗制硝基苯罐?,F(xiàn)在,向該蒸餾塔供應(yīng)2 t/h的16巴蒸汽并加熱至170℃。在塔頂在50℃下,通過啟動(dòng)苯泵,使回流投入運(yùn)行。洗滌和蒸餾在1小時(shí)后為該生產(chǎn)裝置的重新啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。
現(xiàn)在,通過以標(biāo)稱容量的50%(這相當(dāng)于25 t/h的硝基苯產(chǎn)量)啟動(dòng)苯和硝酸泵,開始該硝化。在1分鐘后,反應(yīng)產(chǎn)物到達(dá)相分離設(shè)備,將酸性水汽提器設(shè)定為排出酸性廢水并將蒸餾的塔底泵設(shè)定為最終產(chǎn)物硝基泵的產(chǎn)物排出。同時(shí),將堿性廢水后處理的汽提器設(shè)定為排放到TDZ中,并將TDZ從循環(huán)模式設(shè)定為排放到廢水通道中。生產(chǎn)裝置提高到標(biāo)稱負(fù)荷耗時(shí)另外1小時(shí)。
包括維修措施在內(nèi),用于該裝置停轉(zhuǎn)和從循環(huán)模式啟動(dòng)的能量和時(shí)間消耗的評(píng)估:
該措施的總耗時(shí)為3小時(shí)41分鐘。維修本身耗時(shí)1.5小時(shí)。停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式需要11分鐘。從循環(huán)模式啟動(dòng)耗時(shí)1小時(shí)1分鐘。
因此,損失總共165噸的硝基苯產(chǎn)量。蒸汽消耗為1.6噸的6巴蒸汽、2噸的16巴蒸汽和0.8噸的110巴蒸汽。在該裝置停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式中,不消耗蒸汽。維修措施需要10 Nm3的氮?dú)馇以撗b置的重新啟動(dòng)需要50 Nm3的氮?dú)?。冷凝液消耗? m3(2 m3用于沖洗管路和5 m3用于中性洗滌的停轉(zhuǎn)和啟動(dòng))。電流消耗總計(jì)1593 kW。該裝置的停轉(zhuǎn)為使硝化停轉(zhuǎn)到循環(huán)模式消耗178 kW,為清潔措施期間的循環(huán)模式消耗510 kW且為該裝置的啟動(dòng)消耗905 kW的電流。
用于維修措施的完全停運(yùn)(對(duì)比例3)vs 循環(huán)模式(實(shí)施例4)的結(jié)論:
作為完全停運(yùn)(對(duì)比例3)vs 循環(huán)模式(實(shí)施例4)的結(jié)論,可以確定,在循環(huán)模式中消耗較少量的蒸汽、電流、氮?dú)夂屠淠海⑶易钪匾?,該裝置的利用率(這表現(xiàn)為更高的產(chǎn)量)明顯更好。為維修措施節(jié)省的時(shí)間為5小時(shí)48分鐘,這相當(dāng)于290噸硝基苯的改進(jìn)的產(chǎn)量。