本發(fā)明涉及芳烴硝化，尤其是涉及一種用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、芳烴的單硝化產(chǎn)品可用來制造醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、高分子添加劑等多種精細(xì)化工產(chǎn)品，因而芳烴的單硝化一直得到廣泛的關(guān)注和發(fā)展。芳烴的工業(yè)化硝化反應(yīng)普遍應(yīng)用硝酸硫酸的混酸，在釜式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，芳烴和混酸同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)釜發(fā)生反應(yīng)。但是釜式反應(yīng)器易產(chǎn)生局部反應(yīng)過熱，不僅會(huì)造成副產(chǎn)增多，而且控制不當(dāng)易發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)。芳烴單硝化反應(yīng)安全性差的原因主要在于：(1)物料體系的熱不穩(wěn)定性：硝化產(chǎn)品普遍具有燃點(diǎn)低、沸點(diǎn)低、爆炸極限范圍大等危險(xiǎn)特征；硝化劑具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)腐蝕性，易分解引起沖料甚至爆炸；(2)反應(yīng)過程的熱危險(xiǎn)性：硝化反應(yīng)是快速強(qiáng)放熱過程；并且芳烴在高溫條件下易發(fā)生氧化和多硝化等副反應(yīng)，導(dǎo)致體系放熱量增大，溫度飛升導(dǎo)致燃爆事故等。

2、為了提高芳烴單硝化過程的安全性，現(xiàn)有技術(shù)中大多從如下幾方面入手：改變傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，增加釜式反應(yīng)器中的傳熱和傳質(zhì)；更換硝化劑和催化劑，比如將傳統(tǒng)的硝硫混酸替換為硝酸酯硝化劑、稀土金屬鹽催化劑等。然而上述改進(jìn)，并未從本質(zhì)上改變芳烴硝化過程中存在的安全隱患，并且硝化劑和催化劑的改變極大的提高了生產(chǎn)成本，不適宜工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

3、因而，如何提供一種能夠兼顧保證芳烴的單硝化生產(chǎn)的安全性和原料轉(zhuǎn)化率及單硝化選擇性等的生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)于芳烴單硝化產(chǎn)品的發(fā)展具有重要意義。

4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的安全性差、成本高等技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括：進(jìn)料單元、反應(yīng)單元、分離單元、回收單元和收集單元；

3、所述進(jìn)料單元包括芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)和混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)，所述反應(yīng)單元包括連續(xù)流反應(yīng)器；所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口相連通，以向所述反應(yīng)單元中輸送芳烴原料；所述混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口相連通，以向所述反應(yīng)單元中輸送混酸；

4、所述反應(yīng)單元的出料口與所述分離單元的進(jìn)料口相連通，所述分離單元的出料口與所述回收單元相連通；

5、所述回收單元包括第一回收單元和第二回收單元，所述第一回收單元的出料口分別與所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)和所述收集單元相連通，所述第二回收單元與所述混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)相連通。

6、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括溶劑儲(chǔ)罐、芳烴儲(chǔ)罐和溶液儲(chǔ)罐；所述溶劑儲(chǔ)罐和所述芳烴儲(chǔ)罐的出口分別連接于所述溶液儲(chǔ)罐的入口，所述溶液儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口相連通。

7、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括硝酸儲(chǔ)罐、硫酸儲(chǔ)罐和混酸儲(chǔ)罐；所述硝酸儲(chǔ)罐和所述硫酸儲(chǔ)罐的出口分別連接于所述混酸儲(chǔ)罐的入口，所述混酸儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口相連通。

8、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)還包括第一進(jìn)料泵，所述混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)還包括第二進(jìn)料泵；所述第一進(jìn)料泵設(shè)置于所述溶液儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口之間，所述第二進(jìn)料泵設(shè)置于所述混酸儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口之間。通過所述第一進(jìn)料泵和所述第二進(jìn)料泵控制進(jìn)入所述反應(yīng)單元中的芳烴和混酸的比例。

9、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述分離單元包括膜分離機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述膜分離機(jī)構(gòu)包括zaiput液-液分離器。

10、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述膜分離機(jī)構(gòu)包括一個(gè)有機(jī)相出口和一個(gè)水相出口；所述有機(jī)相出口與所述第一回收單元的進(jìn)料口相連通，所述水相出口與所述第二回收單元的進(jìn)料口相連通。

11、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述第一回收單元包括有機(jī)相儲(chǔ)罐、濃縮機(jī)構(gòu)和回收溶劑儲(chǔ)罐，所述有機(jī)相儲(chǔ)罐的進(jìn)料口與所述有機(jī)相出口相連通；所述濃縮機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)品出口和回收溶劑出口；所述產(chǎn)品出口與所述收集單元相連通，所述回收溶劑出口與所述回收溶劑儲(chǔ)罐相連通；所述回收溶劑儲(chǔ)罐的出口連接于所述溶劑儲(chǔ)罐的入口。

12、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述第二回收單元包括水相儲(chǔ)罐、廢酸儲(chǔ)罐和在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述水相儲(chǔ)罐的進(jìn)料口與所述水相出口相連通；所述水相儲(chǔ)罐的出料口與所述廢酸儲(chǔ)罐的進(jìn)料口相連通，所述在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)所述廢酸儲(chǔ)罐出料口流出的廢酸組成；所述廢酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口相連通。進(jìn)一步地，所述廢酸進(jìn)入所述混酸儲(chǔ)罐中，與新鮮的硝酸和硫酸混合，連續(xù)制成用于反應(yīng)的混酸。

13、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括在線紫外檢測(cè)器。

14、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述溶劑儲(chǔ)罐的出口與所述溶液儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第一閥門，所述芳烴儲(chǔ)罐的出口與所述溶液儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第二閥門；所述硝酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第三閥門，所述硫酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第四閥門。通過調(diào)控各個(gè)閥門的開度控制進(jìn)料流量。

15、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述回收溶劑儲(chǔ)罐的出口與所述溶劑儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第五閥門；所述廢酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第六閥門。

16、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)還包括控制器；所述控制器分別與所述第一閥門、所述第二閥門、所述第三閥門、所述第四閥門、所述第五閥門、所述第六閥門、所述第一進(jìn)料泵、所述第二進(jìn)料泵以及所述在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)電連接。

17、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述混酸中，所述硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％～75％，所述硫酸與所述硝酸的摩爾比為(1.5～1.7)﹕1。

18、在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，進(jìn)入所述反應(yīng)單元中的所述硝酸與所述芳烴原料的摩爾比為(3～5)﹕1。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

20、本發(fā)明采用連續(xù)流反應(yīng)器作為芳烴與硝硫混酸的反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的傳熱傳質(zhì)效率，極大的降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，未改變硝化劑和催化劑，仍舊沿用硝酸和硫酸體系，進(jìn)一步通過對(duì)反應(yīng)后的物料中的溶劑以及廢酸進(jìn)行回收，一方面降低原料成本，另一方面減少廢棄物。

技術(shù)特征：

1.用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：進(jìn)料單元、反應(yīng)單元、分離單元、回收單元和收集單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括溶劑儲(chǔ)罐、芳烴儲(chǔ)罐和溶液儲(chǔ)罐；所述溶劑儲(chǔ)罐和所述芳烴儲(chǔ)罐的出口分別連接于所述溶液儲(chǔ)罐的入口，所述溶液儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口相連通；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)還包括第一進(jìn)料泵，所述混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)還包括第二進(jìn)料泵；所述第一進(jìn)料泵設(shè)置于所述溶液儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口之間，所述第二進(jìn)料泵設(shè)置于所述混酸儲(chǔ)罐的出口與所述反應(yīng)單元的進(jìn)料口之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述分離單元包括膜分離機(jī)構(gòu)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述膜分離機(jī)構(gòu)包括一個(gè)有機(jī)相出口和一個(gè)水相出口；所述有機(jī)相出口與所述第一回收單元的進(jìn)料口相連通，所述水相出口與所述第二回收單元的進(jìn)料口相連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一回收單元包括有機(jī)相儲(chǔ)罐、濃縮機(jī)構(gòu)和回收溶劑儲(chǔ)罐，所述有機(jī)相儲(chǔ)罐的進(jìn)料口與所述有機(jī)相出口相連通；所述濃縮機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)品出口和回收溶劑出口；所述產(chǎn)品出口與所述收集單元相連通，所述回收溶劑出口與所述回收溶劑儲(chǔ)罐相連通；所述回收溶劑儲(chǔ)罐的出口連接于所述溶劑儲(chǔ)罐的入口；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二回收單元包括水相儲(chǔ)罐、廢酸儲(chǔ)罐和在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述水相儲(chǔ)罐的進(jìn)料口與所述水相出口相連通；所述水相儲(chǔ)罐的出料口與所述廢酸儲(chǔ)罐的進(jìn)料口相連通，所述在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)所述廢酸儲(chǔ)罐出料口流出的廢酸組成；所述廢酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口相連通；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述溶劑儲(chǔ)罐的出口與所述溶液儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第一閥門，所述芳烴儲(chǔ)罐的出口與所述溶液儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第二閥門；所述硝酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第三閥門，所述硫酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第四閥門。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述廢酸儲(chǔ)罐的出口與所述混酸儲(chǔ)罐的入口之間設(shè)置有第六閥門。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括控制器；所述控制器分別與第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第一進(jìn)料泵、第二進(jìn)料泵以及在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)電連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及芳烴硝化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。用于芳烴的單硝化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括：進(jìn)料單元、反應(yīng)單元、分離單元、回收單元和收集單元；進(jìn)料單元包括芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)和混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)，反應(yīng)單元包括連續(xù)流反應(yīng)器；反應(yīng)單元的出料口與分離單元的進(jìn)料口相連通，分離單元的出料口與回收單元相連通；第一回收單元的出料口分別與芳烴進(jìn)料機(jī)構(gòu)和收集單元相連通，第二回收單元與混酸進(jìn)料機(jī)構(gòu)相連通。本發(fā)明采用連續(xù)流反應(yīng)器作為芳烴與硝硫混酸的反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的傳熱傳質(zhì)效率，極大的降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，未對(duì)反應(yīng)后的物料中的溶劑以及廢酸進(jìn)行回收，一方面降低原料成本，另一方面減少廢棄物。

技術(shù)研發(fā)人員：王周玉,宋巧,王勝,汪順,王建輝,陳久均,向勇,黃清武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川北方紅光特種化工有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9