一种连续分离间、对、邻苯二胺的系统及方法

1.本发明涉及高效率分离系统技术领域，具体是涉及一种连续分离间、对、邻苯二胺的系统及方法。


背景技术：

2.1，3-苯二胺(又名：间苯二胺)是一种重要的燃料中间体，可以用于合成各类碱性燃料，同时它还是一种重要的芬香胺类固化剂，广泛用于复合材料和塑料领域。随着近些年聚芳香酰胺类高性能材料及芳纶材料的迅速发展，间苯二胺的用途又有了新的拓展，其在合成耐高温芳纶1313方面具有广阔的市场前景，同时也对高品质间苯二胺的制备提出了新的要求和挑战。
3.1，4-苯二胺(又名：对苯二胺)主要用于制造偶氮染料和硫化染料等，也可用于毛皮染色(如毛皮黑d、毛皮蓝黑db、毛皮棕n2等)，还可作为化妆品染发剂染黑发的主要染料，并可用于橡胶防老剂dnp、dop、dbp及显像剂等的生产。
4.1，2-苯二胺(又名：邻苯二胺)是染料、农药、助剂、感光材料等的中间体。其本身为染料皮毛黄棕m。用于制造聚酰胺、聚氨酯、杀菌剂多菌灵和托布津、还原大红gg、匀染剂、防老剂mb，还用于制备显影剂、表面活性剂等。
5.这三种二胺都有相当的市场价值，尤其是间苯二胺的市场最大，在生产间苯二胺时它的异构体邻苯二胺和对苯二胺也会在同时生成，所以有效的把它们分离是一个重要的课题。
6.虽然这异构物并没有共沸点，但由于沸点接近，间苯二胺的常压沸点最高为283℃；对苯二胺的常压沸点为267℃，邻苯二胺的常压沸点最低为252℃，最高与最低的温差只有30℃，如果纯粹利用蒸馏分离的话，所需要的理论板数极高，同时沸点也非常高，那所需要的热能也相当高，所以往往会用到结晶法来辅助。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种连续分离间、对、邻苯二胺的系统及方法，以解决上述背景技术中的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种连续分离间、对、邻苯二胺的系统及方法，包括容纳罐，还包括：
10.第一结晶器，所述第一结晶器通过运输管，所述第一结晶器通过第一连接管配合连接有第一精馏塔，所述第一精馏塔的底端配合连接有第一塔釜管的一端，所述第一塔釜管的另一端固定连接运输管，所述第一结晶器的底端设置有第一结晶析出管；以及
11.第二结晶器，所述第二结晶器设置在第一塔顶管的一端，所述第一塔顶管的另一端连接所述第一精馏塔的顶端，所述第二结晶器的底端设置有第二结晶析出管，所述第二结晶器通过第二连接管配合连接有第二精馏塔，所述第二精馏塔的顶端固定连接有第二塔顶管的一端，所述第二塔顶管的另一端固定连接在第一塔顶管上，第二精馏塔的底端固定
连接有第二塔釜管的一端，所述第二塔釜管的另一端固定连接第三结晶器，所述第三结晶器的底端设置有第三结晶析出管，所述第三结晶器上固定连接有回流罐的一端，回流罐的另一端固定连接运输管。
12.作为本发明进一步的方案，所述第一结晶器的进料成分是位于邻苯二胺区，则邻苯二胺高于57.2wt％、对苯二胺低于16.8wt％和间苯二胺低于26.0wt％，优选邻苯二胺高于 64wt％、对苯二胺低于12wt％和间苯二胺低于24wt％。
13.作为本发明进一步的方案，所述第二结晶器的进料成分是位于间苯二胺区，则间苯二胺高于26.0wt％、对苯二胺低于16.8wt％和邻苯二胺低于57.2wt％，优选间苯二胺高于 55wt％、对苯二胺低于19wt％和邻苯二胺低于26wt％。
14.作为本发明进一步的方案，所述第三结晶器的进料成分是位于对苯二胺区，则间苯二胺高于16.8wt％、间苯二胺低于26.0wt％和邻苯二胺低于57.2wt％，优选间苯二胺高于 48wt％、对苯二胺低于33wt％和邻苯二胺低于19wt％。
15.作为本发明进一步的方案，所述第一结晶器的操作温度在35℃至100℃之间，优选的操作温度在50℃至80℃之间。
16.作为本发明进一步的方案，所述第二结晶器的操作温度在35℃至140℃之间，优选的操作温度在50℃至80℃之间。
17.作为本发明进一步的方案，所述第三结晶器的操作温度在35℃至64℃之间，更理想的操作温度在45℃至54℃之间。
18.作为本发明进一步的方案，步骤如下：
19.步骤一：制备第一结晶器的进料；
20.把容纳罐中典型的邻苯二胺反应后的二胺混合物组成是低于10％的邻苯二胺、高于87％的间苯二胺和低于3％的对苯二胺、第一精馏塔塔釜物料和第三结晶器的母液混合，同时控制第一精馏塔塔釜物料和第三结晶器的母液的流量，保证容纳罐中组分是在邻苯二胺的结晶区之内；
21.步骤二：邻苯二胺结晶；
22.在第一结晶器，控制结晶温度在35℃至100℃之间，更理想的操作温度在50℃至80℃之间和结晶速度、在结晶器中获取高纯度的邻苯二胺，经过第一固液分离器提取高纯度的邻苯二胺；
23.步骤三：精馏一：分离固液分离器一的液体；
24.由于邻苯二胺为高沸点物料，所以会在第一精馏塔塔釜排出循环至容纳罐。同时要保证塔釜的邻苯二胺回收率足够，令第一精馏塔塔顶的组分是位于间苯二胺的结晶区之内；
25.步骤四：制备第二结晶器的进料；
26.把第一精馏塔塔顶的组分和第二精馏塔塔顶的组分混合，将得到间苯二胺的结晶区的组分；
27.步骤五：间苯二胺结晶；
28.在第二结晶器，控制结晶温度在35℃至140℃之间，更理想的操作温度在50℃至80℃之间和结晶速度、在结晶器中获取高纯度的间苯二胺，经过第二固液分离器提取高纯度的间苯二胺；
29.步骤六：精馏二：分离固液分离器二的液体；
30.由于间苯二胺为低沸点物料，所以会在第一精馏塔塔顶排出循环至第二结晶器，同时要保证塔顶的间苯二胺回收率足够，令第二精馏塔塔釜的组分是位于对苯二胺的结晶区之内；
31.步骤七：对苯二胺结晶；
32.在第三结晶器，控制结晶温度在35℃至64℃之间，更理想的操作温度在45℃至54℃之间和结晶速度、在结晶器中获取高纯度的对苯二胺，经过第二固液分离器提取高纯度的对苯二胺。
33.综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
34.本发明通过利用结晶器去取出高纯度的异构物单体，再利用精馏塔把母液的组分从一个结晶区移到另一个结晶区，也是说，不论精馏塔的塔顶或塔釜的组分都不需要达到高纯度，这样，精馏塔的塔板数和回流比都不会高，因此降低了分离难度，同时在分离的过程中，不仅提高了分离后晶体的纯度，同时还提高了结晶效率。
35.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
36.图1为本发明的整体结构示意图；
37.图2为本发明中间苯二胺与邻苯二胺的气液平衡图；
38.图3为本发明中对苯二胺与邻苯二胺的气液平衡图；
39.图4为本发明中对苯二胺与间苯二胺的气液平衡图；
40.图5为本发明中苯二胺异构物的固液平衡图；
41.图6为本发明中第一精馏塔的性能曲线图；
42.图7为本发明中第二精馏塔的性能曲线图；
43.图8为本发明中对比的单塔设计性能曲线。
44.附图标记：1-容纳罐、2-第一结晶器、3-第一固液分离器、4-第一精馏塔、5-第二结晶器、6-第二固液分离器；7、第二精馏塔；8、第三结晶器；9、第三固液分离器；10、回流罐；11、第一结晶析出管；12、第二结晶析出管；13、第三结晶析出管；14、第一塔顶管；15、第一塔釜管；16、第二塔顶管；17、第二塔釜管。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
47.在一个实施例中，一种连续分离间、对、邻苯二胺的系统及方法，参见图1～图8，包括容纳罐1，还包括：
48.所述容纳罐1通过运输管16配合连接第一结晶器2，第一固液分离器3通过连接管17 配合连接第一精馏塔4，第一精馏塔4的塔釜通过运输管15配合连接容纳罐1，第一精馏
塔4的塔顶通过运输管14配合连接第二结晶器5、同时第二精馏塔7的塔顶通过运输管 16配合连接第二结晶器5，第三固液分离器9的母液通过运输管19配合连接回流罐10再通过运输管20配合连接容纳罐1。
49.进一步的，参见图1～图8，所述第一结晶器2的进料成分是位于邻苯二胺区，则邻苯二胺高于57.2wt％、对苯二胺低于16.8wt％和间苯二胺低于26.0wt％，优选邻苯二胺高于 64wt％、对苯二胺低于12wt％和间苯二胺低于24wt％。
50.进一步的，参见图1～图8，所述第二结晶器5的进料成分是位于间苯二胺区，则间苯二胺高于26.0wt％、对苯二胺低于16.8wt％和邻苯二胺低于57.2wt％，优选间苯二胺高于 55wt％、对苯二胺低于19wt％和邻苯二胺低于26wt％。
51.进一步的，参见图1～图8，所述第三结晶器8的进料成分是位于对苯二胺区，则间苯二胺高于16.8wt％、间苯二胺低于26.0wt％和邻苯二胺低于57.2wt％，优选间苯二胺高于 48wt％、对苯二胺低于33wt％和邻苯二胺低于19wt％。
52.进一步的，参见图1～图8，所述第一结晶器2的操作温度在35℃至100℃之间，优选的操作温度在50℃至80℃之间。
53.进一步的，参见图1～图8，所述第二结晶器5的操作温度在35℃至140℃之间，优选的操作温度在50℃至80℃之间。
54.进一步的，参见图1～图8，所述第三结晶器8的操作温度在35℃至64℃之间，更理想的操作温度在45℃至54℃之间。
55.进一步的，参见图1～图8，步骤如下：
56.步骤一：制备第一结晶器的进料；
57.把容纳罐1中典型的邻苯二胺反应后的二胺混合物组成是低于10％的邻苯二胺、高于 87％的间苯二胺和低于3％的对苯二胺、第一精馏塔4塔釜物料和第三结晶器8的母液混合，同时控制第一精馏塔4塔釜物料和第三结晶器8的母液的流量，保证容纳罐1中组分是在邻苯二胺的结晶区之内；
58.步骤二：邻苯二胺结晶；
59.在第一结晶器2控制结晶温度在35℃至100℃之间，更理想的操作温度在50℃至80℃之间和结晶速度、在第一结晶器2中获取高纯度的邻苯二胺，经过第一固液分离器3提取高纯度的邻苯二胺；
60.步骤三：精馏一：分离第一固液分离器3的液体；
61.由于邻苯二胺为高沸点物料，所以会在第一精馏塔4塔釜排出循环至容纳罐1，同时要保证塔釜的邻苯二胺回收率足够，令第一精馏塔4塔顶的组分是位于间苯二胺的结晶区之内。
62.步骤四：制备第二结晶器5的进料；
63.把第一精馏塔4塔顶的组分和第二精馏塔7塔顶的组分混合，将得到间苯二胺的结晶区的组分；
64.步骤五：间苯二胺结晶；
65.在第二结晶器5控制结晶温度在35℃至140℃之间，更理想的操作温度在50℃至80℃之间和结晶速度、在第二结晶器5中获取高纯度的间苯二胺，经过第二固液分离器提取高纯度的间苯二胺；
66.步骤六：精馏二：分离第二固液分离器6的液体；
67.由于间苯二胺为低沸点物料，所以会在第一精馏塔4塔顶排出循环至第二结晶器5。同时要保证塔顶的间苯二胺回收率足够，令第二精馏塔7塔釜的组分是位于对苯二胺的结晶区之内；
68.步骤七：对苯二胺结晶；
69.在第三结晶器8控制结晶温度在35℃至64℃之间，更理想的操作温度在45℃至54℃之间和结晶速度、在第三结晶器8中获取高纯度的对苯二胺，经过第二固液分离器6提取高纯度的对苯二胺。
70.在本实施例中，容纳罐1通过运输管16配合连接第一结晶器2,第一结晶器2通过第一连接管16配合连接第一精馏塔4，同时第一精馏塔4的底端配合连接第一塔釜管15的一端，第一塔釜管15的另一端固定连接在回流罐10上，同时第一结晶器2连接第一固液分离器3，固体出口为第一结晶析出管11，第一精馏塔4的顶端配合连接第一塔顶管14 的一端，第一塔顶管14的另一端配合连接在第二结晶器5上，第二结晶器4连接第二固液分离器6，固体出口为第二结晶析出管12,第二固液分离器6通过第二连接管18配合连接第二精馏塔7,第二精馏塔7的顶端固定连接第二塔顶管16的一端，第二塔顶管16的另一端固定连接在第一塔顶管14上，同时第二精馏塔7的底端固定连接第二塔釜管17的一端，第二塔釜管17的另一端固定连接在第三结晶器8上，第三结晶器8连接第三固液分离器9，固体出口为第一结晶析出管13，第三固液分离器9的液体出口则通过运输管19 连接回流罐10的一端，回流罐10的另一端固定连接在运输管20上。
71.请参阅图2-8，本发明提供的一种实施例：其中上述步骤一中，首先将100t/h的苯二胺混合物放置在容纳罐1中，且苯二胺混合物由10％的邻苯二胺、87％的间苯二胺以及3％的对苯二胺组成，随后容纳罐1中的苯二胺混合物通过运输管16运输到第一结晶器2中；
72.随后通过第一结晶器2的工作将间苯二胺进行结晶处理，且结晶量为87t/h，通过结晶后的间苯二胺从第一结晶析出管11处排出，随后第一结晶器2中的混合物通过设置的第一连接管17运输至第一精馏塔4中，且第一结晶器2中的混合物的运输量78.5t/h，其中含19t/h的邻苯二胺，50t/h的间苯二胺，9.5t/h的对苯二胺；
73.随后通过第一精馏塔4塔顶的简单分离，塔顶为31t/h，含14t/h的邻苯二胺，10t/h 的间苯二胺和7t/h的对苯二胺进入至第二结晶器5，第一精馏塔4塔釜的47.5t/h，含5t/h 的邻苯二胺，40t/h的间苯二胺，2.5t/h的对苯二胺物料则送回容纳罐1。
74.第一精馏塔4塔顶的物料和第二精馏塔7塔顶的物料将混合共52.9kg/h为第二结晶器的进料，在第二结晶器内，10kg/h的邻苯二胺将会结晶，剩下的42.9kg/h将成为第一精馏塔7的进料，经过第一精馏塔7，塔釜剩下21.0kg/h物料，含4t/h的邻苯二胺，10t/h 的间苯二胺和7t/h的对苯二胺。通过第二塔釜管17，进入第三结晶器8，在结晶器中3kg/h 的对苯二胺将会结晶，剩下的18.0kg/h物料，含4t/h的邻苯二胺，10t/h的间苯二胺和 4t/h的对苯二胺从运输管19连接回流罐10。
75.本发明使用的第一精馏塔4和第二精馏塔7的操作压力为0.2-1.0atm，同时使用的第一结晶器2、第二结晶器5和第三结晶器8的操作温度为35℃以上，所以并不需要昂贵的冷却系统。
76.基于上述，第一精馏塔4需要的回流比和塔板数的关系为：
77.塔板数回流比63.6181.2591.07120.82
78.基于上述，第二精馏塔7需要的回流比和塔板数的关系为：
[0079][0080][0081]
基于上述，本发明的优点在于，利用设置的第一结晶器2、第一精馏塔4、第二结晶器 5、第二精馏塔7和第三结晶器8对混合物分别进行结晶处理，利用固液分离和汽液分离互补而设计的一套分离系统，从而有效地分离间、对、邻苯二胺异构体混合物，不仅提高了回收纯度，同时还提高了回收率。
[0082]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。