CN105669354A - 乙苯脱氢反应产物分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乙苯脱氢反应产物分离方法，主要解决以往技术中乙苯脱氢反应产物分离装置能耗高、苯乙烯聚合损失大的问题。本发明通过采用包括以下步骤：乙苯/苯乙烯分离系统采用一次脱轻组分流程，即脱氢液先经粗苯乙烯塔T101分离，塔顶得到主要含苯、甲苯和乙苯的物流I，物流I经压缩器C101压缩后的物流III换热后进入乙苯塔T102，T102塔顶为苯和甲苯，塔釜液为循环乙苯，T101塔塔釜物流II主要为苯乙烯和高沸物，物流II进入苯乙烯精制塔T103，T103塔顶得到苯乙烯产品，塔釜为高沸物，其中物流III作为T102或T103的再沸器热源，或分为两股分别作为T101和T103的再沸器热源的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于乙苯/苯乙烯分离的工业生产中。

Description

乙苯脱氢反应产物分离方法
技术领域
本发明涉及一种乙苯脱氢反应产物分离方法。
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℃，因此分离塔理论板数通常在80块以上，回流比＞7，同时苯乙烯具有热敏性，在100℃以上聚合速率明显上升，为此工业上乙苯/苯乙烯分离塔采用负压操作，塔釜温度限制在120℃以内以减少苯乙烯聚合，塔顶温度低于100℃，无法发生蒸汽利用其热量，造成苯乙烯分离塔能耗非常高，据统计，乙苯/苯乙烯分离塔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％。
针对上述问题，已有一些专利提出了不同的改进方法。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乙苯脱氢反应产物分离装置能耗高、苯乙烯聚合损失大的问题。提供一种新的乙苯脱氢反应产物分离方法。该方法具有苯乙烯分离能耗低、苯乙烯聚合损失少的特点。
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分离方法，包括以下步骤：乙苯/苯乙烯分离系统采用一次脱轻组分流程，即脱氢液先经粗苯乙烯塔T101分离，塔顶得到主要含苯、甲苯和乙苯的物流I，物流I经压缩器C101压缩后的物流III换热后进入乙苯塔T102，T102塔顶为苯和甲苯，塔釜液为循环乙苯，T101塔塔釜物流II主要为苯乙烯和高沸物，物流II进入苯乙烯精制塔T103，T103塔顶得到苯乙烯产品，塔釜为高沸物，其中物流III作为T102或T103的再沸器热源，或分为两股，分别作为T101和T103的再沸器热源。
上述技术方案中乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为4～40kPaA，塔顶操作温度为45～105℃，塔釜操作压力为8～50kPaA，操作温度为60～120℃，操作回流比为5～12；乙苯塔塔釜操作压力为50～150kPaA，操作温度为110～150℃，操作回流比为0.5～10；苯乙烯精制塔塔顶操作压力为4～20kPaA，操作温度为55～100℃，塔釜操作压力为8～30kPaA，操作温度为70～120℃；乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气经压缩器压缩后的压力为40～200kPaA，压缩器的压缩比为1.5～20；乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气体作为乙苯塔或苯乙烯精制塔再沸器热源时，物流换热后的气相组分需继续经换热器冷却；乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气体分为两股，分别作为乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器热源时，其分配比例为0：1～1:0，经再沸器换热后的气相需继续冷却；乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器采用降膜式再沸器，壳程为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气，管程为乙苯塔和苯乙烯精制塔釜液；乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器采用热虹吸再沸器，壳程为水蒸气、导热油，管程为乙苯塔和苯乙烯精制塔釜液；乙苯塔和苯乙烯精制塔再沸器冷热端温度差为5～60℃。
本发明中，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气体经压缩器压缩后导入乙苯塔或苯乙烯精制塔的再沸器，作为加热塔釜液的热源，通过控制压缩后气体压力，维持乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气和乙苯塔、苯乙烯精制塔塔釜液一定温差，使乙苯、苯乙烯精制塔塔釜液再沸的同时，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气得到冷凝，相比于常规分离方法，由于采用了压缩器，乙苯/苯乙烯塔可以在较低压力下操作，塔釜温度确保低于100℃，苯乙烯聚合损失大为减少，塔顶气体的低温热通过压缩后，气体露点提高，可用来作为乙苯塔和苯乙烯精制塔再沸器热源，从而有效利用了乙苯/苯乙烯分离塔塔顶低温热，节省了大量蒸发乙苯塔和苯乙烯精制塔塔釜液的水蒸汽和使乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气冷凝的冷却水，同时对乙苯塔和苯乙烯精制塔的操作压力没有特殊要求，在较宽范围内都可以操作。
采用本发明的技术方案，乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气低温热得到有效利用，该技术方案可降低苯乙烯分离能耗达30～50％，苯乙烯聚合损失(以焦油量表示)可控制在6～10公斤/吨苯乙烯，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苯乙烯分离系统工艺流程。
图2为采用典型的苯乙烯分离系统现有技术工艺流程。
图1中，T101为乙苯/苯乙烯分离塔，T102为乙苯塔，T103为苯乙烯精制塔，E101为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶冷凝器，E102为乙苯塔再沸器，E103为苯乙烯精制塔再沸器，C101为压缩器；1为来自反应单元的脱氢液，2为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气(即物流Ⅰ)，3为乙苯/苯乙烯分离塔塔釜液(即物流Ⅱ)，4为压缩器C101出口气(即物流III)，5为去乙苯塔T102进料物流，6为乙苯塔塔顶物流，7为循环乙苯，8为苯乙烯产品，9为高沸物。
图1中，来自反应单元的脱氢液1进入乙苯/苯乙烯分离塔T101，塔顶为主要含苯、甲苯和乙苯的塔顶气物流2，物流2经压缩器C101压缩后的气体物流4分为两股，一股乙苯塔T102再沸器E102加热塔釜液，另一股物流去苯乙烯精制塔T103再沸器E103加热塔釜液，两股物流混合后经冷凝器E102进一步冷凝后，冷凝后的物流5进入乙苯塔T102分离，T102塔顶主要含苯和甲苯的物流6去后续单元，T102塔釜采出物流7作为循环乙苯返回反应区，T101塔釜为主要含苯乙烯和重组分的物流3，物流3进入苯乙烯精制塔T103，，T103塔顶得到产品苯乙烯物流8，塔釜为高沸物物流9。
图2中，分离流程与图1基本相同，不同的是乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气物流直接经冷凝器E101冷凝后进入乙苯塔T102，分离其中的苯、甲苯和乙苯。
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)，其苯乙烯分离系统采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为21.5吨/小时，重量百分组成为：苯0.4％，甲苯1.4％，乙苯36％，苯乙烯60％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表1：
表1
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶压力kPaA 4
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶温度℃ 45
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜压力kPaA 8
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜温度℃ 60
压缩器C101出口压力KPaA 80
压缩器C101压缩比 20
乙苯塔T102塔釜压力kPaA 50
乙苯塔T102塔釜温度，℃ 110
苯乙烯精制塔T103塔釜压力kPaA 8
苯乙烯精制塔T103塔釜温度℃ 70
T102塔顶气去E102流量kg/h 33000
T102塔顶气去E103流量kg/h 50000
E101热负荷kw 2000
E102热负荷kw 1800
E102型式 热虹吸
E102换热面积m2 200
E102冷热端温差，℃ 18
E103热负荷kw 2400
E103换热面积m2 100
E103型式 热虹吸
E103冷热端温差，℃ 58
苯乙烯装置耗低压蒸汽 吨/小时 24
苯乙烯装置耗循环水 吨/小时 1400
苯乙烯装置耗电 千瓦 1500
苯乙烯聚合损失(焦油量 公斤/吨苯乙烯) 8.0
精馏单元一次性投资 万元 6200
【实施例2】
某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其苯乙烯分离系统采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为22吨/小时，重量百分组成为：苯0.3％，甲苯1.5％，乙苯38％，苯乙烯58％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表2：
表2
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶压力kPaA 40
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶温度℃ 105
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜压力kPaA 50
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜温度℃ 120
压缩器C101出口压力KPaA 60
压缩器C101压缩比 1.5
乙苯塔T102塔釜压力kPaA 50
乙苯塔T102塔釜温度℃ 110
苯乙烯精制塔T103塔釜压力kPaA 16
苯乙烯精制塔T103塔釜温度℃ 100
T102塔顶气去E102流量kg/h 40000
T102塔顶气去E103流量kg/h 45000
E101热负荷kw 2300
E102热负荷kw 1800
E102换热面积m2 450
E102型式 降膜式
E102冷热端温差，℃ 8
E103热负荷kw 2400
E103换热面积m2 260
E103型式 热虹吸
E103冷热端温差，℃ 18
苯乙烯装置耗低压蒸汽 吨/小时 24.5
苯乙烯装置耗循环水 吨/小时 1500
苯乙烯装置耗电 千瓦 1400
苯乙烯聚合损失(焦油量 公斤/吨苯乙烯) 9.0
精馏单元一次性投资 万元 6000
【实施例3】
某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其苯乙烯分离系统采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为22吨/小时，重量百分组成为：苯0.3％，甲苯1.5％，乙苯38％，苯乙烯58％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表3：
表3
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶压力kPaA 12
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔顶温度℃ 71
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜压力kPaA 21
乙苯/苯乙烯分离塔T101塔釜温度℃ 95
压缩器C101出口压力KPaA 200
压缩器C101压缩比 16.7
乙苯塔T102塔釜压力kPaA 150
乙苯塔T102塔釜温度℃ 150
苯乙烯精制塔T103塔釜压力kPaA 30
苯乙烯精制塔T103塔釜温度℃ 120
T102塔顶气去E102流量kg/h 35000
T102塔顶气去E103流量kg/h 50000
E101热负荷kw 2000
E102热负荷kw 1800
E102换热面积m2 300
E102型式 热虹吸
E102冷热端温差，℃ 15
E103热负荷kw 2400
E103换热面积m2 100
E103型式 热虹吸
E103冷热端温差，℃ 45
苯乙烯装置耗低压蒸汽 吨/小时 24.2
苯乙烯装置耗循环水 吨/小时 1450
苯乙烯装置耗电 千瓦 1800
苯乙烯聚合损失(焦油量 公斤/吨苯乙烯) 10.0
精馏单元一次性投资 万元 6500
【实施例4】
某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其苯乙烯分离系统采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为21.5吨/小时，重量百分组成为：苯0.4％，甲苯1.4％，乙苯36％，苯乙烯60％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表4：
表4
【实施例5】
某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其苯乙烯分离系统采用图1的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为21.5吨/小时，重量百分组成为：苯0.4％，甲苯1.4％，乙苯36％，苯乙烯60％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表5：
表5
【比较例1】
某10万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其苯乙烯分离系统采用图2的工艺，乙苯/苯乙烯分离塔进料流量为21.5吨/小时，重量百分组成为：苯0.4％，甲苯1.4％，乙苯36％，苯乙烯60％，重组分2.2％，主要操作条件及消耗见表6：
表6

Claims (10)

1.一种乙苯脱氢反应产物分离方法，包括以下步骤：乙苯/苯乙烯分离系统采用一次脱轻组分流程，脱氢液先经粗苯乙烯塔T101分离，塔顶得到主要含苯、甲苯和乙苯的物流I；物流I经压缩器C101压缩后的物流III换热后进入乙苯塔T102，T102塔顶为苯和甲苯，塔釜液为循环乙苯，T101塔塔釜物流II主要为苯乙烯和高沸物；物流II进入苯乙烯精制塔T103，T103塔顶得到苯乙烯产品，塔釜为高沸物，其中物流III作为T102或T103的再沸器热源，或分为两股，分别作为T101和T103的再沸器热源。
2.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶操作压力为4～40kPaA，塔顶操作温度为45～105℃，塔釜操作压力为8～50kPaA，操作温度为60～120℃，操作回流比为5～12。
3.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯塔塔釜操作压力为50～150kPaA，操作温度为110～150℃，操作回流比为0.5～10。
4.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于苯乙烯精制塔塔顶操作压力为4～20kPaA，操作温度为55～100℃，塔釜操作压力为8～30kPaA，操作温度为70～120℃。
5.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气经压缩器压缩后的压力为40～200kPaA，压缩器的压缩比为1.5～20。
6.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气体作为乙苯塔或苯乙烯精制塔再沸器热源时，物流换热后的气相组分需继续经换热器冷却。
7.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气体分为两股，分别作为乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器热源时，其分配比例为(0：1)～(1:0)，经再沸器换热后的气相需继续冷却。
8.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器采用降膜式再沸器，壳程为乙苯/苯乙烯分离塔塔顶气，管程为乙苯塔和苯乙烯精制塔釜液。
9.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯塔和苯乙烯精制塔的再沸器采用热虹吸再沸器，壳程为水蒸气、导热油，管程为乙苯塔和苯乙烯精制塔釜液。
10.根据权利要求1所述的乙苯脱氢反应产物分离方法，其特征在于乙苯塔和苯乙烯精制塔再沸器冷热端温度差为5～60℃。
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