CN102795959A

CN102795959A - 一种氯化苯分离精制工艺方法

Info

Publication number: CN102795959A
Application number: CN 201210312842
Authority: CN
Inventors: 王二强; 黄金成; 李增喜; 何裕建
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明涉及一种氯化苯分离精制工艺方法，具体涉及苯液相催化氯化法工艺中氯化苯分离精制的工艺方法。本发明主要解决传统氯化苯双塔精馏流程中存在的设备投资大、易发生分解结焦、能耗过高等问题。本发明主要特征在于以隔板塔取代传统氯化苯精馏工艺中的初馏塔和精馏塔。中和、干燥之后的中性氯化液，进入隔板塔进行精馏，由上到下从隔板塔引出三股物流：塔顶轻组分物流、侧线精氯化苯和塔釜重组分物流。通过本发明方法，氯化液在再沸器中只被加热一次，缩短了其在设备内部和高温下的停留时间，可以很大程度上缓解氯化苯等热敏性物质的分解结焦；而且设备和流程简单，设备成本降低，占地面积减少，塔顶所需冷量和塔底热负荷都低于传统双塔工艺。

Description

一种氯化苯分离精制工艺方法

技术领域

本发明涉及一种氯化苯的分离精制工艺方法，具体是指苯的液相氯化法制备氯化苯过程中，中性氯化液中氯化苯的分离精制工艺方法。

背景技术

氯化苯，也叫氯苯，是无色透明易挥发的液体，有苦杏仁味。熔点-45.6℃，沸点131.6℃，相对密度1.107(20/4℃)，折光率1.5248，闪点23℃，自燃点637.78℃，易燃。在空气中爆炸极限为1.83～9.23％(体积)。不溶于水，易溶于醇、醚、苯和氯仿等。有毒，毒性中等。

氯化苯是一种重要的基本有机合成原料，用作染料、医药、农药、有机合成中间体。用于制造苯酚、硝基氯苯、二硝基氯苯、苯胺、硝基酚及杀虫剂滴滴涕等，也用作乙基纤维素和许多树脂的溶剂。

目前国内外工业生产主要采用苯液相氯化法(孙建如.氯化苯生产的清洁工艺改造[J].中国氯碱，2011，2：45-46)。其工艺有间歇法及连续法两种。国内普遍采用塔式沸腾连续氯化法工艺。苯与氯气在铁催化剂作用下连续氯化生成氯化液及氯化氢，从塔顶出来后经冷却、冷凝下来的苯、氯苯回氯化塔循环使用，氯化氢气体进入回收装置用水吸收得副产盐酸。所得氯化液经水洗、中和、食盐干燥成为中性氯化液，再经初馏脱苯、精馏蒸出氯苯。塔釜中残留物为二氯苯及多氯化物。

在氯化苯精制过程中，中性氯化液经预热后进入初馏塔，从塔顶分离出苯和水，回收再利用。塔釜物料进入精馏塔，产品氯化苯从塔顶蒸出，底部为多氯化物等残液。初馏塔常压操作，而精馏塔为负压精馏，以减少氯化液中含有的多氯化物等高沸点热敏性物质，在温度过高时出现聚合物等现象。这种传统双塔精馏的工艺流程中，氯化液先后经过初馏塔和精馏塔，在换热器高温区停留时间长，氯化苯、多氯化苯等热敏性物质，容易发生分解结焦(达庆.氯化苯精馏结焦原因及处理[J].氯碱工业，1995，12：51)；而且初馏塔要将氯化液中60％左右的未反应的苯蒸出并返至氯化塔参与反应，导致流程总能耗居高不下，如何降低双塔流程的能耗成为该行业节能降耗的重点。

中国专利CN200810025464.2中提出一种连续单塔多股侧线出料精馏法提取混合氯化苯中的二氯苯馏分的方法，适合于间歇精馏，存在两股侧线出料，最终得到未反应的苯、一氯苯、二氯苯及重组分。但是应用于连续精馏以及侧线产品的纯度可能会受到一定限制。

近年来根据完全热耦合蒸馏原理开发的隔板塔DWC(Dividing Wall Column)已经获得成功应用。隔板塔作为一种新型的热耦精馏塔，也称之为隔壁塔、分壁式精馏塔、分隔壁精馏塔，具有节能、投资低等优点。此外，结构紧凑还带来占地面积小、管线短等相关的优势。Eric W.Luster于1933年因裂解气分离提出DWC的概念(美国专利US1915681)。目前已有100多座DWC塔在全世界工业运行。但目前尚未见到隔板塔DWC用于氯化苯精制分离过程的专利和文献报道。

DWC利用隔板把塔的中部分成两部分，进料侧相当于预分馏塔，另一侧以及塔未分隔的上下部合起来相当于主塔。进料在预分馏塔中进行初步分离，轻、重组分得到彻底分离，中间组分分布于整个预分馏塔中，无重组分的塔顶气相与无轻组分的塔底液相分别进入主塔进一步蒸馏，中间组分在主塔中间富集提纯，轻、重组分分别在塔顶、塔底得到分离，从而实现三个产品的完全分离。隔板塔利用隔板巧妙地使单塔实现了多塔功能。而且与传统侧线塔相比，隔板将进料区与侧线采出区隔开，避免进料对侧线采出的影响，更能够提高侧线产品的纯度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种氯化苯分离精制的工艺方法，利用这种工艺方法可以简化工艺，降低能耗，减少设备投资，节约占地面积。而且可以减少氯化苯等热敏性物质在高温区停留时间，从而缓解这些物质的分解结焦。

为实现上述目的，本发明所提出氯化苯分离精制的工艺方法，来自苯液相催化氯化法的中性氯化液，进入精馏装置进行分离，分离为轻组分、精氯化苯、重组分三股物流，这三股物流再分别进行后续处理，其特征在于：所述精馏装置是一个隔板塔；由上到下从隔板塔引出三股物流：塔顶的轻组分物流、塔中部的精氯化苯、塔釜的重组分物流；隔板塔塔顶压力0.001MPa～0.06MPa(绝压)。

从隔板塔侧线取出的精氯化苯是汽相出料或液相出料。

从隔板塔取出精氯化苯的侧线位置在隔板塔内相对于进料侧的隔板另一侧的主塔的塔板上。

所述中性氯化液中氯化苯的质量百分比浓度为20％～50％。

中性氯化液进入隔板塔之前经过预热，成为单一汽相或者汽液两相。

隔板塔内采用规整填料、乱堆填料、塔板，或上述三种类型的任意组合。

隔板塔内隔板两侧的进料区和采出区的截面积之比在10∶1～1∶10之间。

隔板塔内隔板一侧进料区中进料板上方精馏段和下方提馏段的截面积之比在5∶1～1∶5之间，隔板塔内隔板一侧采出区中侧线采出板上方和下方塔段的截面积之比在5∶1～1∶5之间。

本发明所提供的氯化苯精馏精制工艺方法，采用一个隔板塔代替传统氯化苯精馏工艺中的初馏塔和精馏塔，氯化液物料在再沸器中只被加热一次，缩短了物料在设备内部和高温下的停留时间，可以很大程度上缓解氯化苯等热敏性物料的分解结焦问题；而且设备和流程简单，设备成本可以降低，塔顶所需冷量和塔底所需热负荷都低于传统双塔工艺。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是采用隔板塔的氯化苯精馏分离工艺流程。

图2是传统氯化苯精馏双塔流程。

具体实施方式

实施例1：

如附图1采用隔板塔的氯化苯精馏分离工艺流程所示，中和、干燥之后的中性氯化液S1，其中氯化苯的质量百分比浓度为20％。S1首先经过一个预热器1进行加热，然后进入隔板塔2，AB表示垂直放置的隔板，隔板塔内预分馏塔塔板数为20，进料板为第10块板，主塔塔板数为40，精氯化苯侧线出料位置在第21块塔板上。隔板塔塔顶压力0.03MPa(绝压)，塔顶温度在75℃，塔顶采出的水、苯等轻组分物流S2经塔顶冷凝器3冷却后，进入水-苯分液器4分层，其中的水层S3排放，苯层一部分S4回流至隔板塔塔顶，另一部分S5返回硝化反应工段。精氯化苯从隔板塔侧线气相出料S6，进入成品冷凝器5冷却后输送至成品罐。高沸物等重组分物流S8从隔板塔塔釜排出，至残液回收处理装置。

实施例2：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：中性氯化液S1中氯化苯的质量百分比浓度为25％。

实施例3：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：中性氯化液S1中氯化苯的质量百分比浓度为30％。

实施例4～6：

按相同的步骤重复实施例1～3，不同点在于：精氯化苯从隔板塔侧线S6是液相出料。

实施例7～9：

按相同的步骤重复实施例1～3，不同点在于：隔板塔塔顶压力为0.06MPa(绝压)。

实施例10～12：

按相同的步骤重复实施例1～3，不同点在于：隔板塔塔顶压力为0.001MPa(绝压)。

对比例：

如附图2传统氯化苯精馏双塔流程所示，中和、干燥后的中性氯化液S1，其中氯化苯的质量百分比浓度为20％。S1首先经过一个预热器1进行加热，然后进入初馏塔2，塔顶压力为常压(绝压)，塔顶采出的水、苯等轻组分物流S2经塔顶冷凝器3冷却后，进入水-苯分液器4分层，其中的水层S3排放，苯层一部分S4回流至隔板塔塔顶，另一部分S5返回硝化反应工段。初馏塔釜液体氯化苯则进入精馏塔6，精馏塔塔顶压力0.03MPa(绝压)，精氯化苯由塔顶蒸出，大部分精氯化苯S6进入成品冷凝器5冷却后，输送至成品罐。精馏塔釜分离出来的高沸物残液S8，进入残液回收处理装置。

实施例1和对比例的两种流程的能耗的模拟计算结果，单位为W，初馏塔(塔顶：-10712，塔釜：+10403)，精馏塔(塔顶：-4255，塔釜：+3484)，DWC隔板塔(塔顶：-13084，塔釜：+10974).可以看出，隔板塔能耗要比双塔小得多，塔底热负荷减少21％。故采用基于隔板塔的新流程，在保证精馏分离效果的前提下，可以很大程度上降低精馏过程的能耗。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种氯化苯分离精制的工艺方法，来自苯液相催化氯化法的中性氯化液，进入精馏装置进行分离，分离为轻组分、精氯化苯、重组分三股物流，这三股物流再分别进行后续处理，其特征在于：所述精馏装置是一个隔板塔；由上到下从隔板塔引出三股物流：塔顶的轻组分物流、精氯化苯侧线、塔釜的重组分物流；隔板塔塔顶压力0.001MPa～0.06MPa(绝压)。

2.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：从隔板塔侧线取出的精氯化苯是汽相出料。

3.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：从隔板塔侧线取出的精氯化苯是液相出料。

4.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：从隔板塔取出精氯化苯的侧线位置在隔板塔内相对于进料侧的隔板另一侧的主塔的塔板上。

5.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：所述中性氯化液中氯化苯的质量百分比浓度为20％～50％。

6.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：中性氯化液进入隔板塔之前经过预热，成为单一汽相或者汽液两相。

7.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：隔板塔内采用规整填料、乱堆填料、塔板三种类型之一，或上述三种类型的任意组合。

8.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：隔板塔内隔板两侧的进料区和采出区的截面积之比在10∶1～1∶10之间。

9.如权利要求1所述的一种氯化苯分离精制的工艺方法，其特征在于：隔板塔内隔板一侧进料区中进料板上方精馏段和下方提馏段的截面积之比在5∶1～1∶5之间，隔板塔内隔板一侧采出区中侧线采出板上方和下方塔段的截面积之比在5∶1～1∶5之间。