CN103319300A - 一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，具体涉及以煤焦油所提取含萘馏分作为原料的工业萘连续蒸馏制备的工艺方法。本发明主要解决传统工业萘制备的单炉单塔、双炉双塔、单炉双塔等工艺中各自存在的一些问题，例如能耗过高、设备投资大、产品浓度低、质量不稳定等等。本发明主要特征在于以隔板塔为工业萘蒸馏设备，己洗含萘馏分，预热后进入隔板塔进行精馏，由上到下从隔板塔引出三股物流：塔顶轻组分酚油、侧线工业萘和塔釜重组分洗油。通过本发明方法，基于隔板塔的工业萘连续蒸馏设备和流程简单，设备成本降低，占地面积减少，能耗低于传统的双炉双塔工艺，产品纯度和提取率高于传统的单炉单塔工艺。

Description

一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，具体是指利用从煤焦油所提取的含萘馏分作为原料，来制备工业萘的连续蒸馏工艺方法。

背景技术

萘及萘系衍生物是最基本的稠环芳烃，系有机化工重要原料之一，广泛应用于合成树脂、涂料、医药、农药、轻工、塑料、助剂等行业，可用于制取苯酐、β-萘酚、甲萘胺、H酸、丁腈橡胶、增塑剂、扩散剂、抗凝剂等产品。萘及萘系衍生物通常可由煤焦油与石油裂解焦油中提取，有工业萘、精萘和甲基萘之分。

工业萘一般是指结晶点不小于77.5℃，萘含量不小于95.13％，其他指标符合国家质量指标GB6700-86的萘产品。工业萘主要消费领域是减水剂，其次是生产精萘进而生产2-萘酚及H-酸等染料中间体、农药甲萘威、2，6-二异丙基萘等。我国现有60多家工业萘生产企业，其中95％以上采用煤焦油为原料，大多数企业是冶金系统的焦化厂。

随着焦油加工的集中化和大型化趋向，工业萘加工工艺也相应采用大型化和连续精馏工艺流程。我国目前大多采用双炉双塔、单炉单塔和单炉双塔等工艺(水恒福，张德祥，张超群.煤焦油分离与精制.化学工业出版社，2010)。所谓双炉双塔，是指该流程中采用了两台管式炉、两座精馏塔(初馏塔和精馏塔)，管式炉作为塔釜加热的热源；单炉单塔只采用一台管式炉和一座精馏塔；单炉双塔采用一台管式炉和两座精馏塔。在这三种工艺中，首先需要进行原料的预处理，含萘馏分(可以是萘油馏分、萘洗二混馏分、酚萘洗三混馏分等)用碱液或酸液进行化学洗涤处理，脱除原料中的酚类或吡啶类化合物，经化学处理后的馏分称为己洗萘油馏分或己洗萘洗二混馏分或己洗酚萘洗三混馏分。这些己洗馏分就可以进行下一步的蒸馏分离。

双炉双塔工艺流程适用于大规模生产和原料含萘低的情况，是国内采用最多的一种流程，具体流程：经静置脱水的己洗馏分，由原料泵送至换热器，温度由80～90℃升温到200℃，然后进入初馏塔进行精馏，比萘轻的较低沸点组分，如四氢化萘、1，2，4-三甲苯、对甲酚、茚等组分作为酚油馏分蒸出，经酚油冷却器冷却，再经酚油油水分离器，进入酚油回流槽，大部分打回流控制初馏塔顶温度，另一少部分采出到酚油槽。初馏塔的塔釜油富集了萘及沸点比萘高的组分，如硫杂茚、二甲酚、喹啉、β-甲基萘、二甲基醇、苊等化合物。初馏塔釜油用热油泵送往初馏塔管式炉加热后返回初馏塔底，供给初馏塔热量。同时在热油泵出口分出一部分来作为精馏塔进料。在精馏塔的塔顶采出工业萘蒸汽，并与原料油换热后经汽化冷凝冷却器冷却，自流到工业萘回流槽，一部分作精馏塔顶回流，另一部分进入工业萘接受槽，经转鼓结晶切片打包得到工业萘产品。精馏塔底残油(原料为萘洗二混和三混时，残油主要为洗油，也称为低萘洗油)由热油泵抽出，一部分经管式炉加热后回到精馏塔底，以热油循环的方式供给精馏塔热量，另一部分残油经冷却器冷却后进入产品贮槽。此工艺的优点是萘的提取率高，工艺成熟，生产稳定，操作简单，产品质量容易保证等。但能耗高以及设备费用过多是其主要缺点。

单炉单塔工艺中，从精馏塔顶采出脱酚油，从侧线切取工业萘，从热油循环泵出口采出塔底油(原料不同，塔底产品也不同)。该工艺具有流程简单、能耗较低等优点，但是要求原料含萘量高，从侧线切取工业萘，需要理论塔板数多，分离效率低，得到的工业萘产量少，且侧线萘浓度相对要低一些，因为无论侧线位置在精馏段或提馏段，都会受到轻组分或重组分的干扰，从而使得侧线工业萘浓度不高；而且单炉单塔工艺在操作上不稳定。

单炉双塔工艺，其实也就是双效精馏。初馏塔常压操作，精馏塔进行加压操作，使得其塔顶蒸汽温度升高从而可以作为第一个塔(初馏塔)的塔底加热源，最终只采用一个管式炉。该工艺能耗较低，但是两个塔之间的耦合程度加大，使其控制和操作难度增加。

中国专利CN200910308048.8中提出一种工业萘的生产方法，类似于单炉双塔工艺。通过热量耦合的方式，采用一台加热炉和两个精馏塔，初馏塔采用减压精馏，精馏塔在常压下操作，精馏塔的塔顶和塔底物流其热量都用来预热原料、加热初馏塔塔釜等，所以能耗可以降低，但设备费用没有大幅度减少。

综上所述，现存的各种工业萘制备工艺流程都有所缺陷，不能满足当前环保节能、降低成本的需求，需要对现有工业萘的生产技术进行革新和改进。

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(孙兰义，李军，李青松.隔壁塔进展[J].现代化工，2008，28(9)：38-41；裘兆蓉.国内外分隔壁精馏塔现状与发展趋势[J].江苏工业学院学报，2005，17：58-61)。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、分隔壁精馏塔等，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用于工业萘制取过程的专利和文献报道。

对于三组分隔板塔来说，利用隔板把塔的中部分成两部分，进料侧相当于预分馏塔(副塔)，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经侧线引出，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。对于更多组分，则采用多块隔板可以使得一个隔板塔同时采出多个产品，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连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，利用这种工艺方法可以提高工业萘的产量和浓度，简化工艺流程，降低能耗，减少设备投资，节约占地面积。

为实现上述目的，本发明所提出的连续蒸馏精制工业萘的工艺方法，从煤焦油中提取的含萘馏分，经过洗涤后进入精馏装置进行分离，分离为轻组分酚油、工业萘、重组分洗油三股物流，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：塔顶的轻组分酚油、工业萘侧线、塔釜的重组分洗油；隔板塔塔顶压力0.001MPa～0.3MPa(绝压)。

己洗含萘馏分进入隔板塔的位置在隔板塔内相对于侧线出料一侧的隔板另一侧的预分馏塔的塔板上。从隔板塔取出工业萘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。

从隔板塔侧线取出的工业萘是液相出料或汽相出料。

所述含萘馏分中工业萘的质量百分比浓度为10％～80％。

含萘馏分进入隔板塔之前经过预热，成为汽液两相或者单一液相。

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。

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。

本发明所提供的工业萘连续蒸馏精制工艺方法，采用一个隔板塔代替传统工业萘精馏工艺中的初馏塔和精馏塔，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，而且由于隔板的存在，侧线工业萘浓度要高于单炉单塔工艺。

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是采用隔板塔的工业萘连续蒸馏分离工艺流程。

1-预热器；2-隔板塔；3-冷凝器；4-油水分离器；5-成品冷凝器；6-塔釜再沸器。101-己洗含萘馏分；102-塔顶上升汽相；103-水相；104-油相；105-采出流股；106-侧线工业萘；107-成品工业萘；108-洗油。AB-隔板。

图2是传统工业萘精馏的双炉双塔流程。

1-预热器；2-隔板塔；3-冷凝器；4-油水分离器；5-塔釜再沸器；6-精馏塔；7-冷凝器；8-塔釜再沸器。101-己洗含萘馏分；102-塔顶上升汽相；103-水相；104-油相；105-采出流股；106-精馏塔塔顶工业萘蒸汽；107-初馏塔塔底液相；108-预热器降温后精工业萘；109-工业萘回流；110-精工业萘采出；111-洗油

图3是传统工业萘精馏的单炉单塔流程。

1-预热器；2-精馏塔；3-冷凝器；4-油水分离器；5-成品冷凝器；6-塔釜再沸器。101-己洗含萘馏分；102-塔顶上升汽相；103-水相；104-油相；105-塔顶采出流股；106-侧线工业萘；107-成品工业萘；108-洗油

具体实施方式

实施例1：

如附图1采用隔板塔的工业萘精馏分离工艺流程所示，洗涤后的含萘馏分101，其中工业萘的质量百分比浓度为20％。101首先经过一个预热器1进行加热，然后进入隔板塔2，AB表示隔板塔内部垂直放置的隔板，隔板塔内预分馏塔塔板数为30，进料板为第15块板，主塔塔板数为50，精工业萘侧线出料106位置在主塔第25块塔板上。隔板塔塔顶压力0.03MPa(绝压)，塔顶采出的轻组分酚油物流102经塔顶冷凝器3冷却后，进入酚油油水分离器4分层，其中的水层103排放，油层一部分104回流至隔板塔塔顶，另一部分105采出。精工业萘从隔板塔侧线气相出料106，进入成品冷凝器5冷却后107输送至成品罐。沸点高于萘的重组分物流一部分经过再沸器6加热后返回隔板塔，另一部分108则从隔板塔塔釜排出至洗油处理装置。

实施例2：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：含萘馏分101中工业萘的质量百分比浓度为50％。

实施例3：

按相同的步骤重复实施例1，不同点在于：含萘馏分101中工业萘的质量百分比浓度为80％。

实施例4～6：

按相同的步骤重复实施例1～3，不同点在于：精工业萘从隔板塔侧线106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0.001MPa(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0.3MPa(绝压)。

对比例1：

如附图2传统工业萘精馏双塔流程所示，洗涤后的含萘馏分101，其中工业萘的质量百分比浓度为20％。101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)，塔顶采出的轻组分物流102经塔顶冷凝器3冷却后，进入油水分离器4分层，其中的水层103排放，油层一部分104回流至隔板塔塔顶，另一部分105采出。初馏塔釜液体一部分经过再沸器5加热后返回初馏塔2，另一部分107则进入精馏塔6，精馏塔6塔顶压力0.03MPa(绝压)，精工业萘106由精馏塔顶蒸出，并与原料101经由预热器1换热降温后，108进一步经由冷凝器7冷却，然后一部分109回流至精馏塔，另一部分110则采出至成品罐。精馏塔塔釜沸点高于萘的重组分物流一部分经过再沸器8加热后返回精馏塔6，另一部分111则从塔釜排出至重油处理装置。

对比例2：

如附图3传统工业萘精馏单炉单塔流程所示，洗涤后的含萘馏分101，其中工业萘的质量百分比浓度为20％。101首先经过一个预热器1进行加热，然后进入精馏塔2，塔板数为50，进料板为20，精工业萘侧线出料位置在第25块塔板上。塔顶压力0.03MPa(绝压)，塔顶采出的轻组分酚油物流102经塔顶冷凝器3冷却后，进入酚油油水分离器4分层，其中的水层103排放，油层一部分104回流至隔板塔塔顶，另一部分105采出。精工业萘侧线以气相出料106，进入成品冷凝器5冷却后107输送至成品罐。沸点高于萘的重组分物流一部分经过再沸器6加热后返回精馏塔2，另一部分108则从塔釜排出至重油处理装置。

实施例1和对比例1及对比例2的流程的能耗的模拟计算结果，单位为W，双炉双塔：初馏塔(塔顶：-12612，塔釜：+15283)，精馏塔(塔顶：-5278，塔釜：+6513)；DWC隔板塔(塔顶：-14175，塔釜：+13987)；单炉单塔：精馏塔(塔顶：-14875，塔釜：+14163)。可以看出，隔板塔能耗要比双炉双塔工艺小得多，塔底热负荷减少35％。隔板塔与单炉单塔相比，虽然能耗上两者比较接近，但是隔板塔侧线工业萘纯度(质量浓度98.4％)要高于单炉单塔(质量浓度85.5％)。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，相对于双炉双塔和单炉单塔传统工艺具有显著的优点。

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 (10)

1.一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，从煤焦油中提取的含萘馏分，经过洗涤后进入精馏装置进行分离，分离为轻组分酚油、工业萘、重组分洗油三股物流，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：塔顶的轻组分酚油、工业萘侧线、塔釜的重组分洗油；隔板塔塔顶压力0.001MPa～0.3MPa(绝压)。

2.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：已洗含萘馏分进入隔板塔的位置在隔板塔内相对于侧线出料一侧的隔板另一侧的预分馏塔的塔板上。

3.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：从隔板塔取出工业萘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。

4.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：从隔板塔侧线取出的工业萘是液相出料。

5.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：从隔板塔侧线取出的工业萘是汽相出料。

6.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：所述己洗含萘馏分中工业萘的质量百分比浓度为10％～80％。

7.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，其特征在于：含萘馏分进入隔板塔之前经过预热，成为汽液两相或者单一液相。

8.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，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。

9.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，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。

10.如权利要求1所述的一种连续蒸馏制备工业萘的工艺方法，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。

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