CN113440882A - 一种应用于苯乙烯分离系统的装置及方法 - Google Patents

一种应用于苯乙烯分离系统的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于苯乙烯分离系统的装置，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统中的一种；本发明采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，再沸/冷凝器无需蒸汽作为热剂，充分利用了乙苯/苯乙烯塔塔顶蒸汽的潜热，同时减少了塔顶冷凝器，预热器也不需要额外的蒸汽，能够节约90％的能耗，节省了操作费用。

Description

一种应用于苯乙烯分离系统的装置及方法
技术领域
本发明属于化工节能技术领域，具体地说，涉及一种针对现有苯乙烯的生产过程中乙苯/苯乙烯塔能耗高，公用工程消耗量大的节能技术方法，能够有效地降低能耗节省操作费用。
背景技术
苯乙烯是不饱和芳烃中最简单的成员，也是继聚乙烯、聚氯乙烯、乙二醇之后的第四大乙烯衍生品，可用于制药、建筑、燃料、汽车、电子领域、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。乙苯脱氢法是目前最为成熟的苯乙烯生产工艺。该法从反应产物中分离出纯苯乙烯一般需要乙苯/苯乙烯塔，乙苯回收塔、苯/甲苯塔和苯乙烯塔4个精馏塔进行分离。由于乙苯和苯乙烯常压下沸点仅相差9℃，苯乙烯在常温下即可以聚合，且温度每升高10℃其聚合速率即增加一倍，所以乙苯和苯乙烯需要在高真空、高理论板数(不少于80块)的精馏塔和大回流比(＞7)条件下进行。乙苯/苯乙烯塔是能耗最高的塔，其蒸汽用量占整个苯乙烯生产装置的30％，冷却水用量占整个装置的40％，综合能耗占精馏单元能耗的60％，而精馏单元能耗占总能耗的三分之一。由于乙苯/苯乙烯塔是在负压绝热条件下操作，所以塔顶的热品味较低，难以利用，目前均采用水冷换热的方式，不回收该部分的热量。由于这部分低品位热量很大，如果能综合利用这部分热能，对降低苯乙烯生产过程的能耗和增加经济效益十分有利。
针对上述问题，国内外都进行了大量的研究工作，已有一些专利提出了不同的改进方法。公开号为CN101602640A的专利申请公开了一种乙苯/苯乙烯的节能分离工艺，将乙苯/苯乙烯塔由单塔分为两塔操作，其中乙苯/苯乙烯A塔塔顶蒸汽的一部分或全部导入压缩机，压缩后的工艺气体作为乙苯/苯乙烯B塔底再沸器的热源。该工艺能使苯乙烯的聚合损失减小，装置能耗降低。存在的问题是流程复杂，设备增多，设备投资费用增加。
公开号为CN107540510A的专利申请公开了一种苯乙烯分离系统的节能方法，通过在乙苯苯乙烯精馏分离塔塔顶的恒沸换热器之后增设一台脱氢液预热器，恒沸换热器中未冷凝的气相物料进入脱氢液预热器与脱氢液换热，使得进入脱氢液预热器的脱氢液被加热至泡点进料。存在的问题是苯乙烯在分离的过程中经过了4次加热，会加剧苯乙烯的聚合程度。整个过程中苯乙烯在管路中反复运输，聚合生成的聚苯乙烯会影响造成管路堵塞。
公开号为CN101348412A的专利申请公开了一种将乙苯/苯乙烯塔设计成分壁精馏塔的技术路线，与三塔分离的技术方法相比，塔釜热负荷和塔顶冷负荷都可以降低15％以上，且可大大减少投资费用。存在的问题是隔壁塔模拟操作点与实际操作点的差异、操作点可优化方向差异均较大，参数的扰动对隔壁塔动态模型的影响无法真实反映实际过程，即隔壁塔的稳态模型和动态模型与实际过程均存在偏差，限制了隔壁塔的大范围工业应用。
热泵是一种利用少量的电力或燃料将无用的品位相对较低的热能转化为有用的品位相对较高的热能的加热装置。热泵的基础是热力学第二定律，通过对系统施加一定的机械功，利用工质来回收系统中的热量并被系统本身所使用。随着人们越来越注重节能和环保，热泵技术正在受到广泛的关注，因为其具有能够高效生产高温热能的突出优势。许多研究表明，热泵的增加不会改变塔内蒸气和液相流量，即不会改变精馏塔内平衡。热泵精馏是目前有效的、值得被广泛关注的节能方法之一。形式分为：蒸气压缩式热泵精馏、喷射式热泵精馏和吸收式热泵精馏。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种应用于苯乙烯分离系统的装置。
本发明的第二目的是提供一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，现有苯乙烯的生产过程中乙苯/苯乙烯塔能耗高，公用工程消耗量大的节能技术方法，采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法具有能耗低、中压蒸汽和冷却水用量大幅减少的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方法如下：
本发明的第一方面提供了一种应用于苯乙烯分离系统的装置，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统中的一种；
所述蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、预热器、辅助冷凝器、压缩机、再沸/冷凝器组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述预热器的顶部设有预热器冷物流入口，底部设有预热器冷物流出口，一侧上部设有预热器热物流出口，另一侧下部设有预热器热物流入口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述再沸/冷凝器的热侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器热物流入口、再沸/冷凝器热物流出口，所述再沸/冷凝器的冷侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器冷物流出口、再沸/冷凝器冷物流入口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述预热器冷物流入口连接，所述预热器热物流出口与辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口与塔顶回流口相连，所述预热器冷物流出口与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述再沸/冷凝器热物流入口相连，所述再沸/冷凝器热物流出口一路出料，另一路与所述预热器热物流入口相连；所述再沸/冷凝器冷侧出口与所述塔釜气相入口相连，所述塔釜液相出口的一路出料，另一路与所述再沸/冷凝器冷物流入口相连。
所述B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、辅助冷凝器、压缩机、冷凝/再沸器、气液分相器、节流阀组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述冷凝/再沸器的热侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器热物流入口、冷凝/再沸器热物流出口，所述冷凝/再沸器的冷侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器冷侧入口、冷凝/再沸器冷物流出口；
所述气液分相器的一侧边设有气液分相器侧边入口，底部设有气液分相器底部出口，顶部设有气液分相器顶部出口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述冷凝/再沸器热物流入口相连，所述冷凝/再沸器热物流出口与所述辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口分为两路，一路为出料口，另一路与所述塔顶回流口相连；所述塔釜液相出口的一路出料，另一路通过管路经过节流阀与气液分相器侧边入口相连，所述气液分相器底部出口与所述冷凝/再沸器冷物流入口相连，冷凝/再沸器冷侧出口和所述气液分相器顶部出口分别与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述塔釜气相入口相连。
所述闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、预热器、辅助冷凝器、压缩机、节流阀、冷凝器、再沸器组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述预热器的顶部设有预热器冷物流入口，底部设有预热器冷物流出口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述冷凝器的热侧上部和下部分别设有冷凝器热物流入口、冷凝器热物流出口，所述冷凝器的冷侧上部和下部分别设有冷凝器冷物流入口、冷凝器冷物流出口；
所述再沸器的热侧上部和下部分别设有再沸器热物流入口、再沸器热物流出口，所述再沸器的冷侧上部和下部分别设有再沸器冷物流出口、再沸器冷物流入口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述冷凝器热物流入口相连，所述冷凝器热物流出口分为两路，一路是出料口，一路与乙苯/苯乙烯塔的塔顶回流口相连；
所述塔釜液相出口分为两路，一路是出料口排出塔底重组分，一路经由再沸器冷物流入口与所述再沸器相连，再沸器冷物流出口与塔釜气相入口相连；
所述预热器冷物流出口与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述再沸器热物流入口相连，所述再沸器热物流出口经由节流阀与所述辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口与所述冷凝器冷物流入口相连，所述冷凝器冷物流出口与所述预热器冷物流入口相连。
本发明的第二方面提供了一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法、采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法、采用闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中的一种；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第29、30块塔板间，乙苯/苯乙烯共有80块塔板，塔顶压力为40kPa，塔压降为8kPa，塔底含有苯乙烯、甲基苯乙烯等重组分的物料经过塔釜液相出口分为两路，一路作为塔釜苯乙烯出料，一路经过再沸/冷凝器冷物流入口进入再沸/冷凝器中蒸发，然后经过再沸/冷凝器冷侧出口、塔釜气相入口进入乙苯/苯乙烯塔中；
塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，气相物流经塔顶气相出口、预热器冷物流入口进入预热器预热后，经过预热器冷物流出口、压缩机入口进入压缩机加压升温，从压缩机出口出来的含有苯、甲苯和乙苯等组分的气相物料经过再沸/冷凝器热物流入口进入再沸/冷凝器中冷凝为液相物料，放热后一部分液相物料经过再沸/冷凝器热物流出口一路出料，另一部分经过预热器热物流入口进入预热器中加热塔顶气相，再经过预热器热物流出口、辅助冷凝器入口进入辅助冷凝器进一步冷凝，经过辅助冷凝器出口、塔顶回流口返回乙苯/苯乙烯塔塔顶。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有75～90块塔板(优选为80)，塔顶压力为35～45(优选为40)kPa，塔压降为7～9(优选为8)kPa；塔顶温度为99.3～106.82(优选为103.18)℃，塔釜温度为114.87～123.00(优选为119.16)℃，塔釜压力为42～54(优选为48)kPa。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机出口压力为81-149kPa，优选为100kPa；压缩机出口温度为147～152(优选149.63)℃。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为多级离心式压缩机。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机的压缩比2.025～3.725(优选2.5)。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，预热器的温升为12-27(优选17)℃。
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，辅助冷凝器的热流体出口温度为98-107(优选99)℃。
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第30、31块塔板间，精馏塔共有80块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，该气相物流经塔顶气相出口由冷凝/再沸器热物流入口进入冷凝/再沸器，加热含有苯乙烯等重组分的工质物流后，含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流大部分冷凝，未冷凝的部分气相由冷凝/再沸器热物流出口、辅助冷凝器入口进入辅助冷凝器，经辅助冷凝器进一步冷却，气相物流冷凝液一部分经辅助冷凝器出口、塔顶回流口进入乙苯/苯乙烯塔进行塔顶回流，另一部分由出料口送入乙苯回收塔；
由乙苯/苯乙烯塔的塔釜液相出口出来的塔釜含有苯乙烯等组分的液相为工质，一路出料，另一路通过管路经过节流阀减压降温，由气液分相器侧边入口进入气液分相器分离，含有苯乙烯等重组分的液相工质由气液分相器底部出口、冷凝/再沸器冷物流入口送至冷凝/再沸器，将含有苯、甲苯和乙苯等组分的塔顶气相冷凝，含有苯乙烯等重组分工质物流汽化后由冷凝/再沸器冷侧出口送出、经过气液分相器分离后由气液分相器顶部出口送出的含有苯乙烯等重组分的气相工质分别与压缩机入口相连进入压缩机，经压缩机加压升温，含有苯乙烯等重组分的气相工质经由压缩机出口、塔釜气相入口送回乙苯/苯乙烯塔的塔釜。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有80块塔板，塔顶压力35-44(优选为40)kPa，塔压降为7～9(优选为8)kPa，塔顶温度为99.183～106.021(优选103.09)℃，塔釜压力为42-53(优选为48)kPa，塔釜温度为114.864～122.261(优选119.11)℃。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为鼓风机，所述压缩机出口的压力为42-53(优选48)kPa。所述压缩机出口温度为113.794～120.021(优选117.8)℃，压缩机的压缩比为1.91～10.6(优选2.4)。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，节流阀的出口压力为5-22kPa，优选为14-20kPa。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，辅助冷凝器出口温度为93-100℃。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝/再沸器为管壳式换热器。
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第30、31块塔板间，精馏塔共有82块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯的气相物流，该气相物流经过塔顶气相出口、冷凝器热物流入口进入冷凝器冷却，气相物流冷凝液经冷凝器热物流出口分为两路，一路由出料口出料送入乙苯回收塔，一路经由塔顶回流口送入乙苯/苯乙烯塔作为塔顶回流；
乙苯/苯乙烯塔的塔釜液相含有苯乙烯和甲基苯乙烯等重组分，由塔釜液相出口分为两路，一路是出料口出料，一路经由再沸器冷物流入口送入再沸器蒸发，蒸发后物流经由再沸器冷物流出口、塔釜气相入口返回乙苯/苯乙烯塔的塔釜；
工质为85～95℃的水经由冷凝器冷物流入口进入冷凝器中吸热汽化为蒸汽，经由冷凝器冷物流出口、预热器冷物流入口、压缩机入口进入压缩机，经压缩机加压升温后的蒸汽经由压缩机出口、再沸器热物流入口送入再沸器中放热使其成为液相物流，液相物流经由再沸器热物流出口、节流阀、辅助冷凝器入口送入辅助冷凝器中降温，然后经由辅助冷凝器出口、冷凝器冷物流入口送入冷凝器中吸收含苯、甲苯和乙苯等组分的塔顶气相热量，再由冷凝器冷物流出口、预热器冷物流入口送入预热器中预热，完成循环过程。水参与循环，塔物料不循环。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有82块塔板，塔顶压力35-45(优选为40)kPa，塔压降为7～9(优选为8)kPa，塔顶温度为99.055～106.79(优选103.1)℃，塔釜压力为42-54(优选48)kPa，塔釜温度为114.844～122.97(优选119.11)℃。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为鼓风机，所述压缩机出口的压力为190-200kPa。所述压缩机出口温度为236.79～245.39℃(优选241.69℃)，压缩机的压缩比为2.71～2.86(优选2.8)。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，节流阀的出口压力为60-70kPa。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝/再沸器为管壳式换热器。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝器、预热器、辅助冷凝器均为管壳式换热器。
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，再沸器为热虹吸式再沸器。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明主要应用于乙苯/苯乙烯塔的节能降耗领域，特别涉及在乙苯/苯乙烯分离系统中应用热泵精馏的装置及方法，具体实施方法有以下三种：方法1为在乙苯/苯乙烯分离系统中采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，以塔顶气相为工质经压缩机升温后作为塔釜再沸器热源。方法2为在乙苯/苯乙烯分离系统中采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，以塔釜液相为工质经节流阀减压降温后作为塔顶冷凝器的冷源。方法3为在乙苯/苯乙烯分离系统中采用闭式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，以水作为单独循环的工质传递塔顶和塔釜的热量。用该方法的乙苯/苯乙烯分离系统具有能耗低、中压蒸汽和冷却水用量大幅减少的优点。
采用本发明的方法节能，能量能得到合理利用，克服现有技术的工程费用大的不足，降低循环冷却水和加热蒸汽的消耗，较好地解决现有技术存在的问题。
本发明采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，在常规精馏的基础上取消了冷凝器，增设了一台压缩机、一台预热器和一台辅助冷凝器，利用输入少量电能的压缩机将精馏塔的塔顶气相潜热加以利用，再沸/冷凝器和预热器无需蒸汽作为热剂，仅有辅助冷凝器需要少量冷却水，达到了节能降耗的目的。本发明采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，在常规精馏的基础上取消了再沸器，增设了一台压缩机和一台辅助冷凝器，利用输入少量电能的压缩机将精馏塔的塔釜液相潜热加以利用，冷凝/再沸器无需冷却水作为冷剂，仅有辅助冷凝器需要少量的冷却水，达到了节能降耗的目的。相比于采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统苯乙烯的聚合程度少。
本发明采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统，在常规精馏的基础上增设了一台压缩机和两台换热器，采用水作为单独循环的工质，利用输入少量电能的压缩机输送塔顶气相和塔釜液相的潜热，仅在工质的加热和冷却中使用少量的蒸汽和冷却水，达到了节能降耗的目的。单独循环的工质不会影响精馏塔的操作。
附图说明
图1是本发明实施例1采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
其中，101为乙苯/苯乙烯塔，102为预热器，103为辅助冷凝器，104为压缩机，105为再沸/冷凝器，
1011为进料口，1012为塔顶气相出口，1013为塔顶回流口，1014为塔釜液相出口，1015为塔釜气相入口，
1021为预热器冷物流入口，1022为预热器热物流出口，1023为预热器冷物流出口，1024为预热器热物流入口；
1031为辅助冷凝器入口，1032为辅助冷凝器出口；
1041为压缩机入口，1042为压缩机出口；
1051为再沸/冷凝器热物流入口，1052为再沸/冷凝器热物流出口，1053为再沸/冷凝器冷侧出口，1054为再沸/冷凝器冷物流入口。
图2是本发明实施例2采用B型开式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
其中，101为乙苯/苯乙烯塔，103为辅助冷凝器，104为压缩机，108为冷凝/再沸器，106为气液分相器，107为节流阀；
1011为进料口，1012为塔顶气相出口，1013为塔顶回流口，1014为塔釜液相出口，1015为塔釜气相入口；
1031为辅助冷凝器入口，1032为辅助冷凝器出口，
1041为压缩机入口，1042为压缩机出口；
1081为冷凝/再沸器热物流入口，1082为冷凝/再沸器热物流出口，1083为冷凝/再沸器冷物流出口，1084为冷凝/再沸器冷物流入口；
1061为气液分相器侧边入口，1062为气液分相器底部出口，1063为气液分相器顶部出口；
图3是本发明实施例3采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
其中，101为乙苯/苯乙烯塔，102为预热器，103为辅助冷凝器，104为压缩机，107为节流阀，109为冷凝器，110为再沸器；
1011为进料口，1012为塔顶气相出口，1013为塔顶回流口，1014为塔釜液相出口，1015为塔釜气相入口；
1021为预热器冷物流入口，1023为预热器冷物流出口；
1031为辅助冷凝器入口，1032为辅助冷凝器出口，
1041为压缩机入口，1042为压缩机出口；
1091为冷凝器热物流入口，1092为冷凝器热物流出口，1093为冷凝器冷物流入口，1094为冷凝器冷物流出口，
1101为再沸器冷物流入口，1102为再沸器冷物流出口，1103为再沸器热物流入口，1104为再沸器热物流出口。
图4是本发明对比例1采用常规精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
其中，201为乙苯/苯乙烯塔，202为冷凝器，203为辅助冷凝器，204为回流泵，205为再沸器；
2011为进料口，2012为塔顶气相出口，2013为塔顶回流口，2014为塔釜液相出口，2015为塔釜气相入口；
2021为冷凝器热物流入口，2022为冷凝器热物流出口；2023为冷凝器冷物流入口，2024冷凝器冷物流出口；
2031为辅助冷凝器热物流入口，2032为辅助冷凝器热物流出口；
2041为回流液入口，2042为回流液出口；
2051为再沸器冷物流出口，2052为再沸器冷物流入口。
图5是本发明对比例2采用共沸热回收技术的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
其中，301为乙苯/苯乙烯塔，302为冷凝器，303为辅助冷凝器，304为回流泵，305为再沸器；
3011为进料口，3012为塔顶气相出口，3013为塔顶回流口，3014为塔釜液相出口，3015为塔釜气相入口；
3021为冷凝器热物流入口，3022为冷凝器热物流出口；3023为冷凝器冷物流入口，3024冷凝器冷物流出口；
3031为辅助冷凝器热物流入口，3032为辅助冷凝器热物流出口；
3041为回流液入口，3042为回流液出口；
3051为再沸器冷物流出口，3052为再沸器冷物流入口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种应用于苯乙烯分离系统的装置，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统；
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔101、预热器102、辅助冷凝器103、压缩机104、再沸/冷凝器105组成；
所述乙苯/苯乙烯塔101的中部设有进料口1011，所述乙苯/苯乙烯塔101的顶部设有塔顶气相出口1012，所述进料口1011的相对一侧上部设有塔顶回流口1013，所述进料口1011的相对一侧下部设有塔釜气相入口1015，所述乙苯/苯乙烯塔101的底部设有塔釜液相出口1014；
所述预热器102的顶部设有预热器冷物流入口1021，底部设有预热器冷物流出口1023，一侧上部设有预热器热物流出口1022，另一侧下部设有预热器热物流入口1024；
所述辅助冷凝器103的两侧分别设有辅助冷凝器入口1031和辅助冷凝器出口1032；
所述压缩机104的两侧分别设有压缩机入口1041和压缩机出口1042；
所述再沸/冷凝器105的热侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器热物流入口1051、再沸/冷凝器热物流出口1052，所述再沸/冷凝器105的冷侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器冷物流出口1053、再沸/冷凝器冷物流入口1054；
所述进料口1011与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口1012与所述预热器冷物流入口1021连接，所述预热器热物流出口1022与辅助冷凝器入口1031相连，所述辅助冷凝器出口1032与塔顶回流口1013相连，所述预热器冷物流出口1023与所述压缩机入口1041相连，所述压缩机出口1042与所述再沸/冷凝器热物流入口1051相连，所述再沸/冷凝器热物流出口1052一路出料，另一路与所述预热器热物流入口1024相连；所述再沸/冷凝器冷侧出口1053与所述塔釜气相入口1015相连，所述塔釜液相出口1014的一路出料，另一路与所述再沸/冷凝器冷物流入口1054相连。
一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口1011进入乙苯/苯乙烯塔101第29、30块塔板间，乙苯/苯乙烯塔101共有80块塔板，塔顶压力为40kPa，塔压降为8kPa，塔底含有苯乙烯、甲基苯乙烯等重组分的物料经过塔釜液相出口1014分为两路，一路作为塔釜苯乙烯出料，一路经过再沸/冷凝器冷物流入口1054进入再沸/冷凝器105中蒸发，然后经过再沸/冷凝器冷侧出口1053、塔釜气相入口1015进入乙苯/苯乙烯塔101中；
塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，气相物流经塔顶气相出口1012、预热器冷物流入口1021进入预热器102预热后，经过预热器冷物流出口1023、压缩机入口1041进入压缩机104加压升温，从压缩机出口1042出来的含有苯、甲苯和乙苯等组分的气相物料经过再沸/冷凝器热物流入口1051进入再沸/冷凝器105中冷凝为液相物料，放热后一部分液相物料经过再沸/冷凝器热物流出口1052一路出料，另一部分经过预热器热物流入口1024进入预热器102中加热塔顶气相，再经过预热器热物流出口1022、辅助冷凝器入口1031进入辅助冷凝器103进一步冷凝，经过辅助冷凝器出口1032、塔顶回流口1013返回乙苯/苯乙烯塔101塔顶。
某32万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯分离系统采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，流程如图1所示，图1是本发明实施例1采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。
进料流量为68023kg/h，温度83.9℃，压力42.5kPa，质量分数组成为：水0.001；苯0.0037；甲苯0.0181；乙苯0.3805；苯乙烯0.5967。
主要操作条件及能耗见表1：
表1
Figure BDA0003151245720000111
Figure BDA0003151245720000121
所述预热器102将塔顶气相工质的温度升高17℃。
所述辅助冷凝器103的热流体出口温度为99℃。
得到的塔顶产物中，含有质量分数为0.0025的水，质量分数为0.0081的苯，质量分数为0.0442的甲苯，质量分数为0.9238的乙苯和质量分数为0.0214的苯乙烯。得到的塔釜产物中，含有质量分数为0.0038的乙苯和质量分数为0.9962的苯乙烯。与常规精馏相比，能耗节省91.95％。
实施例2
一种应用于苯乙烯分离系统的装置，选自B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统。
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔101、辅助冷凝器103、压缩机104、冷凝/再沸器108、气液分相器106、节流阀107组成；
所述乙苯/苯乙烯塔101的中部设有进料口1011，所述乙苯/苯乙烯塔101的顶部设有塔顶气相出口1012，所述进料口1011的相对一侧上部设有塔顶回流口1013，所述进料口1011的相对一侧下部设有塔釜气相入口1015，所述乙苯/苯乙烯塔101的底部设有塔釜液相出口1014；
所述辅助冷凝器103的两侧分别设有辅助冷凝器入口1031和辅助冷凝器出口1032；
所述压缩机104的两侧分别设有压缩机入口1041和压缩机出口1042；
所述冷凝/再沸器108的热侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器热物流入口1081、冷凝/再沸器热物流出口1082，所述冷凝/再沸器108的冷侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器冷侧入口1084、冷凝/再沸器冷物流出口1083；
所述气液分相器106的一侧边设有气液分相器侧边入口1061，底部设有气液分相器底部出口1062，顶部设有气液分相器顶部出口1063；
所述进料口1011与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口1012与所述冷凝/再沸器热物流入口1081相连，所述冷凝/再沸器热物流出口1082与所述辅助冷凝器入口1031相连，所述辅助冷凝器出口1032分为两路，一路为出料口，另一路与所述塔顶回流口1013相连；所述塔釜液相出口1014的一路出料，另一路通过管路经过节流阀107与气液分相器侧边入口1061相连，所述气液分相器底部出口1062与所述冷凝/再沸器冷物流入口1084相连，冷凝/再沸器冷侧出口1083和所述气液分相器顶部出口1063分别与所述压缩机入口1041相连，所述压缩机出口1042与所述塔釜气相入口1015相连。
一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，选自采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口1011进入乙苯/苯乙烯塔101第30、31块塔板间，精馏塔共有80块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，该气相物流经塔顶气相出口1012由冷凝/再沸器热物流入口1081进入冷凝/再沸器108，加热含有苯乙烯等重组分的工质物流后，含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流大部分冷凝，未冷凝的部分气相由冷凝/再沸器热物流出口1082、辅助冷凝器入口1031进入辅助冷凝器103，经辅助冷凝器103进一步冷却，气相物流冷凝液一部分经辅助冷凝器出口1032、塔顶回流口1013进入乙苯/苯乙烯塔101进行塔顶回流，另一部分由出料口送入乙苯回收塔；
由乙苯/苯乙烯塔101的塔釜液相出口1014出来的塔釜含有苯乙烯等组分的液相为工质，一路出料，另一路通过管路经过节流阀107减压降温，由气液分相器侧边入口1061进入气液分相器106分离，含有苯乙烯等重组分的液相工质由气液分相器底部出口1062、冷凝/再沸器冷物流入口1084送至冷凝/再沸器108，将含有苯、甲苯和乙苯等组分的塔顶气相冷凝，含有苯乙烯等重组分工质物流汽化后由冷凝/再沸器冷侧出口1083送出、经过气液分相器106分离后由气液分相器顶部出口1063送出的含有苯乙烯等重组分的气相工质分别与压缩机入口1041相连进入压缩机104，经压缩机104加压升温，含有苯乙烯等重组分的气相工质经由压缩机出口1042、塔釜气相入口1015送回乙苯/苯乙烯塔101的塔釜。
某32万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯分离系统采用以塔釜液相为工质的B型开式热泵精馏，流程如图2所示，图2是本发明实施例2采用B型开式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。进料流量为68023kg/h，温度83.9℃，压力42.5kPa，质量分数组成为：水0.001；苯0.0037；甲苯0.0181；乙苯0.3805；苯乙烯0.5967。主要操作条件及能耗见表2：辅助冷凝器出口1032温度为94.36℃。
表2
塔顶压力kPa 40
塔顶温度℃ 103.09
塔板数 80
进料位置 30
塔釜压力kPa 48
塔釜温度℃ 119.11
节流阀出口压力kPa 20
压缩机出口压力kPa 48
压缩机出口温度℃ 117.8
辅助冷凝器热负荷kW -2946.9
压缩机的压缩比 2.4
压缩机功率 2614.3
得到的塔顶产物中，含有质量分数为0.0025的水，质量分数为0.0090的苯，质量分数为0.0449的甲苯，质量分数为0.9293的乙苯和质量分数为0.0143的苯乙烯。得到的塔釜产物中，含有质量分数为0.0093的乙苯和质量分数为0.9907的苯乙烯。与常规精馏相比，能耗节省89.27％。
实施例3
一种应用于苯乙烯分离系统的装置，采用闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统；
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔101、预热器102、辅助冷凝器103、压缩机104、节流阀107、冷凝器109、再沸器110组成；
所述乙苯/苯乙烯塔101的中部设有进料口1011，所述乙苯/苯乙烯塔101的顶部设有塔顶气相出口1012，所述进料口1011的相对一侧上部设有塔顶回流口1013，所述进料口1011的相对一侧下部设有塔釜气相入口1015，所述乙苯/苯乙烯塔101的底部设有塔釜液相出口1014；
所述预热器102的顶部设有预热器冷物流入口1021，底部设有预热器冷物流出口1023；
所述辅助冷凝器103的两侧分别设有辅助冷凝器入口1031和辅助冷凝器出口1032；
所述压缩机104的两侧分别设有压缩机入口1041和压缩机出口1042；
所述冷凝器109的热侧上部和下部分别设有冷凝器热物流入口1091、冷凝器热物流出口1092，所述冷凝器109的冷侧上部和下部分别设有冷凝器冷物流入口1093、冷凝器冷物流出口1094；
所述再沸器110的热侧上部和下部分别设有再沸器热物流入口1103、再沸器热物流出口1104，所述再沸器110的冷侧上部和下部分别设有再沸器冷物流出口1102、再沸器冷物流入口1101；
所述进料口1011与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口1012与所述冷凝器热物流入口1091相连，所述冷凝器热物流出口1092分为两路，一路是出料口，一路与乙苯/苯乙烯塔101的塔顶回流口1013相连；
所述塔釜液相出口1014分为两路，一路是出料口排出塔底重组分，一路经由再沸器冷物流入口1101与所述再沸器110相连，再沸器冷物流出口1102与塔釜气相入口1015相连；
所述预热器冷物流出口1023与所述压缩机入口1041相连，所述压缩机出口1042与所述再沸器热物流入口1103相连，所述再沸器热物流出口1104经由节流阀107与所述辅助冷凝器入口1031相连，所述辅助冷凝器出口1032与所述冷凝器冷物流入口1093相连，所述冷凝器冷物流出口1094与所述预热器冷物流入口1021相连。
一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，选自采用闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口1011进入乙苯/苯乙烯塔101第30、31块塔板间，精馏塔共有82块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯的气相物流，该气相物流经过塔顶气相出口1012、冷凝器热物流入口1091进入冷凝器109冷却，气相物流冷凝液经冷凝器热物流出口1092分为两路，一路由出料口出料送入乙苯回收塔，一路经由塔顶回流口1013送入乙苯/苯乙烯塔101作为塔顶回流；
乙苯/苯乙烯塔101的塔釜液相含有苯乙烯和甲基苯乙烯等重组分，由塔釜液相出口1014分为两路，一路是出料口出料，一路经由再沸器冷物流入口1101送入再沸器110蒸发，蒸发后物流经由再沸器冷物流出口1102、塔釜气相入口1015返回乙苯/苯乙烯塔101的塔釜；
工质为85～95℃的水经由冷凝器冷物流入口1093进入冷凝器109中吸热汽化为蒸汽，经由冷凝器冷物流出口1094、预热器冷物流入口1021、压缩机入口1041进入压缩机104，经压缩机104加压升温后的蒸汽经由压缩机出口1042、再沸器热物流入口1103送入再沸器110中放热使其成为液相物流，液相物流经由再沸器热物流出口1104、节流阀107、辅助冷凝器入口1031送入辅助冷凝器103中降温，然后经由辅助冷凝器出口1032、冷凝器冷物流入口1093送入冷凝器109中吸收含苯、甲苯和乙苯等组分的塔顶气相热量，再由冷凝器冷物流出口1094、预热器冷物流入口1021送入预热器102中预热，完成循环过程。水参与循环，塔物料不循环。
某32万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯分离系统采用以水为单独循环工质的闭式热泵精馏，流程如图3所示，图3是本发明实施例3采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图。进料流量为68023kg/h，温度83.9℃，压力42.5kPa，质量分数组成为：水0.001；苯0.0037；甲苯0.0181；乙苯0.3805；苯乙烯0.5967。工质质量流量41000kg/h。主要操作条件及能耗见表3：
表3
塔顶压力kPa 40
塔顶温度℃ 103.10
塔板数 82
进料位置 31
塔釜压力kPa 48
塔釜温度℃ 119.11
节流阀出口压力kPa 64.632
压缩机出口压力kPa 195.65
压缩机出口温度℃ 241.69
辅助冷凝器热负荷kW -3982.6
压缩机的压缩比 2.8
压缩机功率 3255.4
得到的塔顶产物中，含有质量分数为0.0025的水，质量分数为0.0090的苯，质量分数为0.0448的甲苯，质量分数为0.9292的乙苯和质量分数为0.0145的苯乙烯。得到的塔釜产物中，含有质量分数为0.0079的乙苯和质量分数为0.9921的苯乙烯。与常规精馏相比，能耗节省83.37％。
对比例1
某32万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯塔采用图4的工艺，进料流量为68023kg/h，温度83.9℃，压力42.5kPa，质量分数组成为：水0.001；苯0.0037；甲苯0.0181；乙苯0.3805；苯乙烯0.5967。主要操作条件及能耗见表4：
表4
Figure BDA0003151245720000171
得到的塔顶产物中，含有质量分数为0.0012的水，质量分数为0.0089的苯，质量分数为0.0442的甲苯，质量分数为0.9244的乙苯和质量分数为0.0213的苯乙烯。得到的塔釜产物中，含有质量分数为0.0032的乙苯和质量分数为0.9968的苯乙烯。
图4是本发明对比例1采用常规精馏的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图(参考文献：邓雷，32万吨/年苯乙烯装置能耗分析及乙苯回收单元节能的研究[D]，华东理工大学，2015)图4中：201为乙苯/苯乙烯塔，202为冷凝器，203为辅助冷凝器，204为回流泵，205为再沸器。
所述乙苯/苯乙烯塔201的中部设有进料口2011，所述乙苯/苯乙烯塔201的顶部设有塔顶气相出口2012，所述进料口2011的相对一侧上部设有塔顶回流口2013，所述进料口2011的相对一侧下部设有塔釜气相入口2015，所述乙苯/苯乙烯塔201的底部设有塔釜液相出口2014；
所述冷凝器202的热侧分别设有冷凝器热物流入口2021和冷凝器热物流出口2022，冷侧设有冷凝器冷物流入口2023和冷凝器冷物流出口2024；
所述辅助冷凝器203的两侧分别设有辅助冷凝器热物流入口2031和辅助冷凝器热物流出口2032；
所述回流泵204的一侧设有回流液入口2041，另一侧设有回流液出口2042；
所述再沸器205的上部和下部分别设有再沸器冷物流出口2051、再沸器冷物流入口2052；
所述进料口2011与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口2012与所述冷凝器热物流入口2021相连，所述冷凝器热物流出口2022与所述辅助冷凝器入口2031相连，所述辅助冷凝器出口2032与所述回流泵的回流液入口2041相连，所述回流泵的回流液出口2042分为两路，一路为出料口，另一路与所述塔顶回流口2013相连；所述塔釜液相出口2014的一路出料，另一路与再沸器冷物流入口2052相连，所述再沸器冷物流出口2051与所述塔釜气相入口2015相连。
采用常规精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口2011进入乙苯/苯乙烯塔201第29、30块塔板间，乙苯/苯乙烯塔201共有82块塔板，塔顶压力为40kPa，塔压降为8kPa，
塔底含有苯乙烯、甲基苯乙烯等重组分的物料经过塔釜液相出口2014分为两路，一路作为塔釜苯乙烯出料，一路经过再沸器冷物流入口2054进入再沸器205中蒸发，然后经过再沸器冷侧出口2051、塔釜气相入口2015进入乙苯/苯乙烯塔201中；塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，气相物流经塔顶气相出口2012、冷凝器热物流入口2021进入冷凝器202中部分冷凝，然后经过冷凝器热物流出口2022、辅助冷凝器入口2031进入辅助冷凝器203中进一步冷凝为液相物流，液相物流经过辅助冷凝器出口2032、回流液入口2041进入回流泵，加压后由回流液出口2042分为两路，一路出料，另一路经塔顶回流口2013返回乙苯/苯乙烯塔201塔顶。冷凝器冷物流入口2023通入冷却水，吸收热量后由冷凝器冷物流出口2024排出。
对比例2
某32万吨/年苯乙烯装置(年操作时数8000小时)，其乙苯/苯乙烯分离系统采用共沸热回收技术，流程如图5所示，进料流量为68023kg/h，温度83.9℃，压力42.5kPa，质量分数组成为：水0.001；苯0.0037；甲苯0.0181；乙苯0.3805；苯乙烯0.5967。主要操作条件及能耗见表5：
表5
Figure BDA0003151245720000181
Figure BDA0003151245720000191
得到的塔顶产物中，含有质量分数为0.0014的水，质量分数为0.0089的苯，质量分数为0.0442的甲苯，质量分数为0.9233的乙苯和质量分数为0.0222的苯乙烯。得到的塔釜产物中，含有质量分数为0.0040的乙苯和质量分数为0.9960的苯乙烯。
图5是本发明对比例2采用共沸热回收技术的乙苯/苯乙烯分离系统的结构示意图(参考文献：洪纯芬，苯乙烯生产装置精馏区节能流程开发[J].化学工程，2010，38(10):47-51.)其中，301为乙苯/苯乙烯塔，302为冷凝器，303为辅助冷凝器，304为回流泵，305为再沸器；3011为进料口，3012为塔顶气相出口，3013为塔顶回流口，3014为塔釜液相出口，3015为塔釜气相入口；3021为冷凝器热物流入口，3022为冷凝器热物流出口；3023为冷凝器冷物流入口，3024冷凝器冷物流出口；3031为辅助冷凝器热物流入口，3032为辅助冷凝器热物流出口；3041为回流液入口，3042为回流液出口；3051为再沸器冷物流出口，3052为再沸器冷物流入口。
所述乙苯/苯乙烯塔301的中部设有进料口3011，所述乙苯/苯乙烯塔301的顶部设有塔顶气相出口3012，所述进料口3011的相对一侧上部设有塔顶回流口3013，所述进料口3011的相对一侧下部设有塔釜气相入口3015，所述乙苯/苯乙烯塔301的底部设有塔釜液相出口3014；
所述冷凝器302的热侧设有冷凝器热物流入口3021和冷凝器热物流出口3022，冷侧设有冷凝器冷物流入口2023和冷凝器冷物流出口2024；
所述辅助冷凝器303的两侧分别设有辅助冷凝器热物流入口3031和辅助冷凝器热物流出口3032；
所述回流泵304的一侧设有回流液入口3041，另一侧设有回流液出口3042；
所述再沸器305的上部和下部分别设有再沸器冷物流出口3051、再沸器冷物流入口3052；
所述进料口3011与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口3012与所述冷凝器热物流入口3021相连，所述冷凝器热物流出口3022与所述辅助冷凝器入口3031相连，所述辅助冷凝器出口3032与所述回流泵的回流液入口3041相连，所述回流泵的回流液出口3042分为两路，一路为出料口，另一路与所述塔顶回流口3013相连；所述塔釜液相出口3014的一路出料，另一路与再沸器冷物流入口3052相连，所述再沸器冷物流出口3051与所述塔釜气相入口3015相连。
采用共沸热回收技术的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口3011进入乙苯/苯乙烯塔301第29、30块塔板间，乙苯/苯乙烯塔301共有82块塔板，塔顶压力为40kPa，塔压降为8kPa，塔底含有苯乙烯、甲基苯乙烯等重组分的物料经过塔釜液相出口3014分为两路，一路作为塔釜苯乙烯出料，一路经过再沸器冷物流入口3054进入再沸器305中蒸发，然后经过再沸器冷侧出口3051、塔釜气相入口3015进入乙苯/苯乙烯塔301中；塔顶得到含苯、甲苯和乙苯等组分的气相物流，气相物流经塔顶气相出口3012、冷凝器热物流入口3021进入冷凝器302中部分冷凝，然后经过冷凝器热物流出口3022、辅助冷凝器入口3031进入辅助冷凝器303中进一步冷凝为液相物流，液相物流经过辅助冷凝器出口3032、回流液入口3041进入回流泵，加压后由回流液出口3042分为两路，一路出料，另一路经塔顶回流口3013返回乙苯/苯乙烯塔301塔顶。冷凝器冷物流入口3023通入乙苯和水的混合物，吸收热量后由冷凝器冷物流出口3024送至反应单元参与乙苯脱氢反应。
实施例1～3及对比例1和2的热负荷具体参见表6：
表6
Figure BDA0003151245720000201
Figure BDA0003151245720000211
由表6可知，对比常规精馏、共沸热回收技术和热泵技术的节约能耗百分比可知，在乙苯/苯乙烯分离系统中采用热泵技术的节能效果较共沸热回收技术更加显著。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种应用于苯乙烯分离系统的装置，其特征在于，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统中的一种；
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、预热器、辅助冷凝器、压缩机、再沸/冷凝器组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述预热器的顶部设有预热器冷物流入口，底部设有预热器冷物流出口，一侧上部设有预热器热物流出口，另一侧下部设有预热器热物流入口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述再沸/冷凝器的热侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器热物流入口、再沸/冷凝器热物流出口，所述再沸/冷凝器的冷侧上部和下部分别设有再沸/冷凝器冷物流出口、再沸/冷凝器冷物流入口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述预热器冷物流入口连接，所述预热器热物流出口与辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口与塔顶回流口相连，所述预热器冷物流出口与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述再沸/冷凝器热物流入口相连，所述再沸/冷凝器热物流出口一路出料，另一路与所述预热器热物流入口相连；所述再沸/冷凝器冷侧出口与所述塔釜气相入口相连，所述塔釜液相出口的一路出料，另一路与所述再沸/冷凝器冷物流入口相连；
所述B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、辅助冷凝器、压缩机、冷凝/再沸器、气液分相器、节流阀组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述冷凝/再沸器的热侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器热物流入口、冷凝/再沸器热物流出口，所述冷凝/再沸器的冷侧上部和下部分别设有冷凝/再沸器冷侧入口、冷凝/再沸器冷物流出口；
所述气液分相器的一侧边设有气液分相器侧边入口，底部设有气液分相器底部出口，顶部设有气液分相器顶部出口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述冷凝/再沸器热物流入口相连，所述冷凝/再沸器热物流出口与所述辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口分为两路，一路为出料口，另一路与所述塔顶回流口相连；所述塔釜液相出口的一路出料，另一路通过管路经过节流阀与气液分相器侧边入口相连，所述气液分相器底部出口与所述冷凝/再沸器冷物流入口相连，冷凝/再沸器冷侧出口和所述气液分相器顶部出口分别与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述塔釜气相入口相连；
所述闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统是由乙苯/苯乙烯塔、预热器、辅助冷凝器、压缩机、节流阀、冷凝器、再沸器组成；
所述乙苯/苯乙烯塔的中部设有进料口，所述乙苯/苯乙烯塔的顶部设有塔顶气相出口，所述进料口的相对一侧上部设有塔顶回流口，所述进料口的相对一侧下部设有塔釜气相入口，所述乙苯/苯乙烯塔的底部设有塔釜液相出口；
所述预热器的顶部设有预热器冷物流入口，底部设有预热器冷物流出口；
所述辅助冷凝器的两侧分别设有辅助冷凝器入口和辅助冷凝器出口；
所述压缩机的两侧分别设有压缩机入口和压缩机出口；
所述冷凝器的热侧上部和下部分别设有冷凝器热物流入口、冷凝器热物流出口，所述冷凝器的冷侧上部和下部分别设有冷凝器冷物流入口、冷凝器冷物流出口；
所述再沸器的热侧上部和下部分别设有再沸器热物流入口、再沸器热物流出口，所述再沸器的冷侧上部和下部分别设有再沸器冷物流出口、再沸器冷物流入口；
所述进料口与乙苯脱氢液管路连接，所述塔顶气相出口与所述冷凝器热物流入口相连，所述冷凝器热物流出口分为两路，一路是出料口，一路与乙苯/苯乙烯塔的塔顶回流口相连；
所述塔釜液相出口分为两路，一路是出料口排出塔底重组分，一路经由再沸器冷物流入口与所述再沸器相连，再沸器冷物流出口与塔釜气相入口相连；
所述预热器冷物流出口与所述压缩机入口相连，所述压缩机出口与所述再沸器热物流入口相连，所述再沸器热物流出口经由节流阀与所述辅助冷凝器入口相连，所述辅助冷凝器出口与所述冷凝器冷物流入口相连，所述冷凝器冷物流出口与所述预热器冷物流入口相连。
2.一种采用权利要求1所述的应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法、采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法、采用闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中的一种；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第29、30块塔板间，乙苯/苯乙烯共有80块塔板，塔顶压力为40kPa，塔压降为8kPa，塔底含有苯乙烯、甲基苯乙烯重组分的物料经过塔釜液相出口分为两路，一路作为塔釜苯乙烯出料，一路经过再沸/冷凝器冷物流入口进入再沸/冷凝器中蒸发，然后经过再沸/冷凝器冷侧出口、塔釜气相入口进入乙苯/苯乙烯塔中；
塔顶得到含苯、甲苯和乙苯组分的气相物流，气相物流经塔顶气相出口、预热器冷物流入口进入预热器预热后，经过预热器冷物流出口、压缩机入口进入压缩机加压升温，从压缩机出口出来的含有苯、甲苯、乙苯组分的气相物料经过再沸/冷凝器热物流入口进入再沸/冷凝器中冷凝为液相物料，放热后一部分液相物料经过再沸/冷凝器热物流出口一路出料，另一部分经过预热器热物流入口进入预热器中加热塔顶气相，再经过预热器热物流出口、辅助冷凝器入口进入辅助冷凝器进一步冷凝，经过辅助冷凝器出口、塔顶回流口返回乙苯/苯乙烯塔塔顶；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第30、31块塔板间，精馏塔共有80块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯组分的气相物流，该气相物流经塔顶气相出口由冷凝/再沸器热物流入口进入冷凝/再沸器，加热含有苯乙烯重组分的工质物流后，含苯、甲苯和乙苯组分的气相物流大部分冷凝，未冷凝的部分气相由冷凝/再沸器热物流出口、辅助冷凝器入口进入辅助冷凝器，经辅助冷凝器进一步冷却，气相物流冷凝液一部分经辅助冷凝器出口、塔顶回流口进入乙苯/苯乙烯塔进行塔顶回流，另一部分由出料口送入乙苯回收塔；
由乙苯/苯乙烯塔的塔釜液相出口出来的塔釜含有苯乙烯的液相为工质，一路出料，另一路通过管路经过节流阀减压降温，由气液分相器侧边入口进入气液分相器分离，含有苯乙烯重组分的液相工质由气液分相器底部出口、冷凝/再沸器冷物流入口送至冷凝/再沸器，将含有苯、甲苯和乙苯组分的塔顶气相冷凝，含有苯乙烯重组分工质物流汽化后由冷凝/再沸器冷侧出口送出、经过气液分相器分离后由气液分相器顶部出口送出的含有苯乙烯重组分的气相工质分别与压缩机入口相连进入压缩机，经压缩机加压升温，含有苯乙烯重组分的气相工质经由压缩机出口、塔釜气相入口送回乙苯/苯乙烯塔的塔釜；
所述采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，包括以下步骤：
采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离，首先乙苯脱氢液由进料口进入乙苯/苯乙烯塔第30、31块塔板间，精馏塔共有82块塔板，塔顶压力40kPa，塔压降8kPa，塔顶得到含苯、甲苯和乙苯的气相物流，该气相物流经过塔顶气相出口、冷凝器热物流入口进入冷凝器冷却，气相物流冷凝液经冷凝器热物流出口分为两路，一路由出料口出料送入乙苯回收塔，一路经由塔顶回流口送入乙苯/苯乙烯塔作为塔顶回流；
乙苯/苯乙烯塔的塔釜液相含有苯乙烯和甲基苯乙烯重组分，由塔釜液相出口分为两路，一路是出料口出料，一路经由再沸器冷物流入口送入再沸器蒸发，蒸发后物流经由再沸器冷物流出口、塔釜气相入口返回乙苯/苯乙烯塔的塔釜；
工质为85～95℃的水经由冷凝器冷物流入口进入冷凝器中吸热汽化为蒸汽，经由冷凝器冷物流出口、预热器冷物流入口、压缩机入口进入压缩机，经压缩机加压升温后的蒸汽经由压缩机出口、再沸器热物流入口送入再沸器中放热使其成为液相物流，液相物流经由再沸器热物流出口、节流阀、辅助冷凝器入口送入辅助冷凝器中降温，然后经由辅助冷凝器出口、冷凝器冷物流入口送入冷凝器中吸收含苯、甲苯和乙苯组分的塔顶气相热量，再由冷凝器冷物流出口、预热器冷物流入口送入预热器中预热，完成循环过程。
3.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有75～90块塔板，塔顶压力为35～45kPa，塔压降为7～9kPa；塔顶温度为99.3～106.82℃，塔釜温度为114.87～123.00℃，塔釜压力为42～54kPa。
4.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机出口压力为81-149kPa；压缩机出口温度为147～152℃；
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为多级离心式压缩机。
5.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机的压缩比2.025～3.725；
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，预热器的温升为12-27℃；
所述采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，辅助冷凝器的热流体出口温度为98-107℃。
6.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有80块塔板，塔顶压力35-44kPa，塔压降为7～9kPa，塔顶温度为99.183～106.021℃，塔釜压力为42-53kPa，塔釜温度为114.864～122.261℃；
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为鼓风机，所述压缩机出口的压力为42-53kPa，所述压缩机出口温度为113.794～120.021℃，压缩机的压缩比为1.91～10.6。
7.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，节流阀的出口压力为5-22kPa；
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，辅助冷凝器出口温度为93-100℃；
所述采用B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝/再沸器为管壳式换热器。
8.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，乙苯/苯乙烯塔共有82块塔板，塔顶压力35-45kPa，塔压降为7～9kPa，塔顶温度为99.055～106.79℃，塔釜压力为42-54kPa，塔釜温度为114.844～122.97℃。
9.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，压缩机为鼓风机，所述压缩机出口的压力为190-200kPa，所述压缩机出口温度为236.79～245.39℃，压缩机的压缩比为2.71～2.86。
10.根据权利要求2所述的采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，其特征在于，所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，节流阀的出口压力为60-70kPa；
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝/再沸器为管壳式换热器；
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，冷凝器、预热器、辅助冷凝器均为管壳式换热器；
所述采用闭式热泵精馏的乙苯/苯乙烯分离系统对乙苯/苯乙烯分离的方法中，再沸器为热虹吸式再沸器。
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