基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法及系统与流程

本发明涉及苯二胺同分异构体分离，尤其涉及基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法及系统。

背景技术：

1、苯二胺是一种用途广泛的化工中间体，可用于生产染料、颜料、染发剂、橡胶防老剂、对位芳纶、聚氨酯原料对苯二异氰酸酯等，三种同分异构体由于氨基在苯环上的取代位置不同而具有不同的物理化学性质，在化工生产中各有重要应用，三种苯二胺同分异构体的沸点非常接近，且均为热敏性物质，在高温下易发生氧化变色和结焦变质，因此分离难度较大，目前，苯二胺同分异构体的分离主要采用多塔精馏工艺或精馏与熔融结晶相结合的工艺，精馏工艺对于沸点相近的物系，往往需要较高的理论塔板数和很高的回流比，设备投资大、能耗高，同时由于苯二胺为热敏性物料，多次加热容易导致产品结焦变黑、收率降低；

2、为克服上述缺陷，中国专利cn105906512a公开了一种苯二胺同分异构体的单塔分离工艺及装置，通过一台负压操作的主精馏塔配合一套结晶器，实现三种苯二胺同分异构体在单一主精馏塔内的连续分离，然而，该工艺中的结晶器采用整体降温结晶方式，结晶过程中母液与晶体的分离效果有限，部分杂质易被包裹于晶体内部或附着于晶体表面，影响产品纯度，结晶完成后通常需要发汗操作来进一步提纯，但发汗过程仅依赖重力排液，排液不彻底，发汗母液与晶体的分离效果依赖于操作人员的经验判断，难以实现精准控制。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法及系统，以解决背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，包括：

3、步骤s1、将混合苯二胺固体原料在惰性气体保护下加热至完全熔融状态并搅拌均匀，得到均质化的混合熔融物料，将混合熔融物料注入管状模具中自然冷却凝固，得到混合固体料棒；

4、步骤s2、对混合固体料棒的进料端进行局部加热熔融，形成狭窄熔融区，将加热位置沿所述混合固体料棒的轴向从进料端向出料端连续移动，使邻苯二胺和对苯二胺随熔融区向出料端迁移，待加热位置移动至所述混合固体料棒的出料端后，停止加热，自然冷却至室温，在所述混合固体料棒的出料端得到富含邻苯二胺和对苯二胺的富集段固体料棒，在进料端得到富含间苯二胺的残留段固体料棒；

5、步骤s3、在所述富集段固体料棒与所述残留段固体料棒的分界处进行切割，将分离后的富集段固体料棒置于第二级区域熔炼工位；

6、步骤s4、对富集段料棒的进料端进行局部加热，形成狭窄熔融区，将加热位置沿所述富集段料棒沿轴向从进料端向出料端连续移动，使邻苯二胺进一步向出料端迁移，对苯二胺在进料端富集，冷却后，在出料端得到邻苯二胺产物段，在进料端得到对苯二胺产物段；

7、步骤s5、切割所述邻苯二胺产物段与所述对苯二胺产物段的分界处，分别收集邻苯二胺产品和对苯二胺产品；

8、步骤s6、将s2中得到的富含间苯二胺的残留段固体料棒作为间苯二胺产品收集。

9、进一步地：所述步骤s2中局部加热形成的狭窄熔融区的宽度为5mm至30mm，所述步骤s4中所述局部加热形成的狭窄熔融区的宽度为5mm至20mm。

10、进一步地：步骤s2中所述加热位置的移动速率为0.5m/h至3m/h；步骤s4中所述加热位置的移动速率为0.3m/h至2m/h。

11、进一步地：所述步骤s1至步骤s4中所述惰性气体为氮气或氩气，所述惰性气体的纯度不低于99.9%。

12、进一步地：步骤s1中所述完全熔融的温度为165℃至195℃。

13、进一步地：步骤s3和步骤s5中所述切割采用线切割或刀片切割方式，切割方向垂直于料棒轴向。

14、进一步地：所述混合苯二胺固体原料中间苯二胺的质量分数为40%至70%，邻苯二胺的质量分数为15%至35%，对苯二胺的质量分数为5%至25%。

15、本发明还提供基于减压精馏结晶的苯二胺分离系统，用于实现权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，包括：

16、熔融均质化装置，用于在惰性气体保护下将包含间苯二胺、邻苯二胺和对苯二胺的混合苯二胺固体原料加热至完全熔融状态并搅拌均匀，得到均质化的混合熔融物料，并将所述混合熔融物料注入管状模具中自然冷却凝固，得到混合固体料棒；

17、第一级区域熔炼装置，用于对所述混合固体料棒的进料端进行局部加热熔融以形成狭窄熔融区，并将加热位置沿所述混合固体料棒的轴向从进料端向出料端连续移动，使邻苯二胺和对苯二胺随熔融区向出料端迁移，待加热位置移动至所述混合固体料棒的出料端后停止加热，自然冷却至室温，在所述混合固体料棒的出料端得到富含邻苯二胺和对苯二胺的富集段固体料棒，在进料端得到富含间苯二胺的残留段固体料棒；

18、切割转移装置，用于在所述富集段固体料棒与所述残留段固体料棒的分界处进行切割，并将分离后的富集段固体料棒转移至第二级区域熔炼工位；

19、第二级区域熔炼装置，用于对所述富集段固体料棒的进料端进行局部加热以形成狭窄熔融区，并将加热位置沿所述富集段固体料棒的轴向从进料端向出料端连续移动，使邻苯二胺进一步向出料端迁移、对苯二胺在进料端富集，冷却后在出料端得到邻苯二胺产物段、在进料端得到对苯二胺产物段；

20、产物收集装置，用于切割所述邻苯二胺产物段与所述对苯二胺产物段的分界处，分别收集邻苯二胺产品和对苯二胺产品，并收集所述残留段固体料棒作为间苯二胺产品。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用三种苯二胺同分异构体在固相和液相中溶解度的差异，通过狭窄熔融区的定向移动实现三种异构体的同步分离与提纯；

22、通过两级区域熔炼即可完成三种异构体的分离，整个过程中无需精馏塔、无需母液循环、无需发汗操作，工艺流程显著简化，同时，现有精馏-结晶工艺中物料需经历多次加热，易加剧苯二胺的氧化变色和结焦变质，而本发明中混合物料仅经历一次熔融和两次区域熔炼，且区域熔炼过程中仅物料局部处于熔融状态，有效降低了热敏性物料的分解风险；

23、此外，本发明全程在惰性气体保护下进行，无需任何溶剂参与，不产生需要循环处理的母液，从根本上避免了溶剂回收和废水处理问题。

1.基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，所述步骤s2中局部加热形成的狭窄熔融区的宽度为5mm至30mm，所述步骤s4中所述局部加热形成的狭窄熔融区的宽度为5mm至20mm。

3.如权利要求2所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，步骤s2中所述加热位置的移动速率为0.5m/h至3m/h；步骤s4中所述加热位置的移动速率为0.3m/h至2m/h。

4.如权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，所述步骤s1至步骤s4中所述惰性气体为氮气或氩气，所述惰性气体的纯度不低于99.9%。

5.如权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，步骤s1中所述完全熔融的温度为165℃至195℃。

6.如权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，步骤s3和步骤s5中所述切割采用线切割或刀片切割方式，切割方向垂直于料棒轴向。

7.如权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，所述混合苯二胺固体原料中间苯二胺的质量分数为40%至70%，邻苯二胺的质量分数为15%至35%，对苯二胺的质量分数为5%至25%。

8.基于减压精馏结晶的苯二胺分离系统，用于实现权利要求1所述的基于减压精馏结晶的苯二胺分离方法，其特征在于，包括：