CN105601465A

CN105601465A - 乙苯脱氢反应产物节能分离方法

Info

Publication number: CN105601465A
Application number: CN201410670489.3A
Authority: CN
Inventors: 刘文杰
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-25

Abstract

本发明涉及一种乙苯脱氢反应产物节能分离方法，主要解决以往技术中乙苯脱氢产物分离工业装置减少苯乙烯聚合损失和降低操作能耗不能兼顾的问题。本发明通过采用包括以下步骤：a)含乙苯和苯乙烯的反应脱氢液进入乙苯/苯乙烯分离塔，得到含乙苯的塔顶气物流Ⅰ和含苯乙烯的塔釜液物流Ⅱ；b)物流Ⅱ去精苯乙烯分离塔进行分离，物流Ⅰ经压缩至30～100KPaA后进入乙苯/水共沸蒸发器，加热界外来的乙苯/水混合物，得到换热后的乙苯/水共沸物物流Ⅲ，物流Ⅰ冷凝后部分返回塔顶，部分去后续精制；c)物流Ⅲ去反应区；其中乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为4～＜25kPaA的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于苯乙烯分离的工业生产中。

Description

乙苯脱氢反应产物节能分离方法

技术领域

本发明涉及一种乙苯脱氢反应产物节能分离方法。

背景技术

苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一，工业上主要由乙苯通过脱氢法制得，用于自聚制造聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯，还能与其他的不饱和化合物共聚制造合成橡胶和树脂等多种产物，如苯乙烯/丁二烯共聚胶乳、丁苯橡胶和胶乳、不饱和聚酯以及其它如苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯胶乳、离子交换树脂和药物等。

苯乙烯生产工艺中精馏部分的关键在于乙苯和苯乙烯的分离，由于乙苯和苯乙烯的沸点差很小，常压下相差仅9℃，一般分离要求塔顶苯乙烯＜2％，塔釜乙苯＜500ppm，考虑到苯乙烯具有热敏性，在100℃以上聚合速率明显上升，为此工业上乙苯/苯乙烯分离塔常采用负压操作，塔釜温度限制在120℃以内以减少苯乙烯聚合，分离塔理论板数在80块以上，回流比＞6.5，而塔顶温度通常低于100℃，无法采用常规发生蒸汽的方法利用其热量，造成苯乙烯分离塔能耗非常高，据统计，乙苯脱氢产物分离单元的低压蒸汽用量占整个苯乙烯单元的30％以上，冷却水用量也占整个苯乙烯单元的近40％，综合能耗占苯乙烯单元的30％～40％。

目前乙苯/苯乙烯分离塔的操作工艺主要可分为顺序分离高真空低温法和一次脱轻组分低真空高温法。顺序分离高真空低温法苯乙烯聚合损失少但能耗高，一次脱轻组分低真空高温法能耗低但苯乙烯聚合损失大。

针对顺序分离高真空低温法能耗高的问题，中国专利ZL85102732提出了“苯乙烯类的蒸馏方法”，但该方法苯乙烯的聚合损失仍较大，且压缩器压缩气体量大，压缩比高，设备投资大，操作性也不高。

中国专利ZL99807390.3提出的乙苯/苯乙烯塔的串联重沸等。但乙苯/苯乙烯分离塔釜温度过高，苯乙烯聚合损失较大。

中国专利ZL200510083832.5提出将乙苯/苯乙烯分离塔分为高低压塔操作，可降低苯乙烯分离能耗，但是考虑到苯乙烯易聚合的特点，其高压塔的操作压力和温度受到限制，低压塔再沸器冷热端温差小于10℃，设计难度大，需采用特殊设计的降膜式再沸器，制造成本高，同时高压塔塔釜温度高造成苯乙烯聚合损失仍然较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中苯乙烯工业装置减少苯乙烯聚合损失和降低操作能耗不能兼顾的问题，提供一种新的乙苯脱氢反应产物节能分离方法。该方法具有能有效减少苯乙烯聚合损失，同时大大降低苯乙烯分离能耗的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯脱氢反应产物节能分离方法，包括以下步骤：a)含乙苯和苯乙烯的反应脱氢液进入乙苯/苯乙烯分离塔，得到含乙苯的塔顶气物流Ⅰ和含苯乙烯的塔釜液物流Ⅱ；b)物流Ⅱ去精苯乙烯分离塔进行分离，物流Ⅰ经压缩至30～100KPaA后进入乙苯/水共沸蒸发器，加热界外来的乙苯/水混合物，得到换热后的乙苯/水共沸物物流Ⅲ，物流Ⅰ冷凝后部分返回塔顶，部分去后续精制；c)物流Ⅲ去反应区；其中乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为4～＜25kPaA。

上述技术方案中，乙苯脱氢产物先经苯甲苯塔脱除苯和甲苯，其中甲苯重量百分含量＜1.0％；乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力4～＜25kPaA，优选8～20kPaA，塔顶操作温度为45～90℃，优选60～80℃，塔釜操作压力为8～30kPaA，优选15～26kPaA，操作温度为60～105℃，优选86～100℃，操作回流比为5～12，优选6～10；乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气经压缩后的压力为50～100kPaA，压缩器的压缩比为1.5～10；乙苯/水共沸物中乙苯摩尔百分含量为20～40％，优选25～35％，共沸操作压力为70～120kPaA，优选80～100kPaA，共沸温度为82～96℃，优选86～91℃；乙苯/苯乙烯分离塔为填料式结构，理论板数80～100，进料位置为自塔顶往下10～40理论板位置。

本发明中，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶设乙苯/水共沸蒸发器，用塔顶气加热乙苯/水的混合物，使之共沸蒸发作为原料进入反应区，同时乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气得到冷凝，相比于顺序分离高真空低温法，乙苯/苯乙烯塔顶低温热得到有效利用，节省了大量蒸发乙苯/水混合物的水蒸汽和使塔顶气冷凝的冷却水；同时乙苯/苯乙烯塔塔顶气压缩器压缩，使乙苯/苯乙烯塔能在较低的压力下操作，塔釜温度可控制在60～100℃内操作(根据实验数据及文献介绍，苯乙烯在100℃以下时，聚合速率很低，而温度超过100℃时，苯乙烯聚合速率急剧上升，温度每上升6～7℃，苯乙烯聚合速率约增加1倍)；压缩乙苯/苯乙烯塔塔顶气的压缩器压缩比通常在0.5～1，压缩比低保证了投资增加有限，在节能的同时，做到苯乙烯的聚合损失少，设备投资也较小。

采用本发明的技术方案，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力可采用高真空操作(＜25kPaA)，塔顶温度＜90℃，乙苯/苯乙烯分离塔塔塔釜操作温度＜100℃，乙苯/水共沸蒸发器的换热温差达到了10℃以上，保证该蒸发器换热面积较小，节省投资；同时，由于塔釜温度低(＜100℃)，产物苯乙烯在乙苯/苯乙烯分离塔塔釜的聚合损失大为减少，可使苯乙烯装置因聚合而损失的苯乙烯量低于7千克/吨苯乙烯产品，降低苯乙烯分离能耗达50～60％，阻聚剂用量也相应减少，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为采用本发明技术方案的乙苯/苯乙烯分离工艺流程。

图2为采用乙苯/苯乙烯顺序分离高真空低温法的现有技术工艺流程。

图1和图2中，1为含乙苯苯乙烯的脱氢液，2为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气(即含乙苯的塔顶气物流Ⅰ)，3为压缩器，4为乙苯/苯乙烯分离塔，5为来自界外的乙苯/水混合物，6为乙苯/水共沸物(即乙苯/水共沸物流Ⅲ)，7为乙苯/水共沸器，8为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶后冷器，9为循环乙苯物流，10为乙苯/苯乙烯分离塔塔釜液(即含苯乙烯的塔釜液物流Ⅱ)，11为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶冷凝器，。

图1中，从乙苯脱氢反应区来的含乙苯苯乙烯的脱氢液1进入乙苯/苯乙烯分离塔4，塔顶气物流1(即含乙苯的塔顶气物流Ⅰ，主要成分为乙苯及少量苯乙烯)经压缩器3压缩后进入乙苯/水共沸器7，加热界外来的乙苯/水混合物5，使之共沸蒸发，乙苯/水共沸物流6(即乙苯/水共沸物流Ⅲ)进入乙苯脱氢反应区，同时乙苯/苯乙烯分离塔4塔顶气得到冷凝，经塔顶后冷器8冷却后得到循环乙苯物流9返回至反应区，塔釜物料10(即含苯乙烯的塔釜液物流Ⅱ)去精苯乙烯分离塔。

图2中，乙苯/苯乙烯的分离流程与图1基本相同，不同处在于乙苯/苯乙烯分离塔4的塔顶冷凝器11为普通水冷。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯塔采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料重量百分组成为：甲苯0.5％，乙苯37％，苯乙烯60％，重组分2.5％，乙苯/水混合物(物流5)的摩尔组成为：乙苯25％，水75％，主要操作条件及消耗见表1：

表1

【实施例2】

某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯塔采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料重量百分组成为：甲苯0.5％，乙苯37％，苯乙烯60％，重组分2.5％，乙苯/水混合物(物流5)的摩尔组成为：乙苯25％，水75％，主要操作条件及消耗见表2。

表2

【实施例3】

某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯塔采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料重量百分组成为：甲苯0.5％，乙苯37％，苯乙烯60％，重组分2.5％，乙苯/水混合物(物流5)的摩尔组成为：乙苯30％，水70％，主要操作条件及消耗见表3。

表3

【比较例1】

某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其塔进料及操作参数与实施例1一致，不同处在于乙苯/苯乙烯塔采用图2的工艺，主要操作条件及消耗见表4。

表4

Claims

1.一种乙苯脱氢反应产物节能分离方法，包括以下步骤：

a)含乙苯和苯乙烯的反应脱氢液进入乙苯/苯乙烯分离塔，得到含乙苯的塔顶气物流Ⅰ和含苯乙烯的塔釜液物流Ⅱ；

b)物流Ⅱ去精苯乙烯分离塔进行分离，物流Ⅰ经压缩至30～100KPaA后进入乙苯/水共沸蒸发器，加热界外来的乙苯/水混合物，得到换热后的乙苯/水共沸物物流Ⅲ，物流Ⅰ冷凝后部分返回塔顶，部分去后续精制；

c)物流Ⅲ去反应区；

其中，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为大于等于4kPaA且小于25kPaA。

2.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯脱氢产物先经苯甲苯塔脱除苯和甲苯，其中甲苯重量百分含量＜1.0％。

3.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为4～25kPaA，塔顶操作温度为45～90℃，塔釜操作压力为8～30kPaA，操作温度为60～105℃，操作回流比为5～12。

4.根据权利要求3所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为8～18kPaA，操作温度为60～80℃，塔釜操作压力为15～26kPaA，操作温度为86～100℃，操作回流比为6～10。

5.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气经压缩后的压力为40～100kPaA，压缩器的压缩比为0.5～10。

6.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/水共沸物中乙苯摩尔百分含量为20～40％，共沸操作压力为70～120kPaA，共沸温度为82～96℃。

7.根据权利要求6所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/水共沸物中乙苯摩尔百分含量为25～35％，共沸操作压力为80～100kPaA，共沸温度为86～91℃。

8.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔为填料式结构，理论板数80～100，进料位置为自塔顶往下10～40理论板位置。

9.根据权利要求8所述的乙苯脱氢反应产物节能分离方法，其特征在于，乙苯/苯乙烯分离塔为填料式结构，理论板数80～90，进料位置为自塔顶往下20～40理论板位置。