CN114292290A

CN114292290A - 一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法及装置

Info

Publication number: CN114292290A
Application number: CN202111516917.3A
Authority: CN
Inventors: 尚剑; 奚志骏; 王书明; 王永东; 刘欣; 刘继三; 陈维平; 董文胜; 骆彩萍
Original assignee: Hualu Engineering and Technology Co Ltd
Current assignee: Hualu Engineering and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明公开了一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法及装置。首先将送入系统的粗单体经过脱高塔及高沸塔系统除去高沸物，之后首先进入高压二甲塔系统，从塔釜得到部分合格的二甲产品，塔顶得到剩余二甲产品和粗一甲产品的混合物，送入到低压二元塔中，之后再在低压二元塔中彻底分离二甲产品与粗一甲产品，塔顶粗一甲送至一甲塔系统采出一甲产品，之后再经轻分塔、含氢塔、共沸塔、三甲塔依次采出低沸物、一甲含氢、共沸物、三甲产品；同时，通过调节高压二甲塔塔顶的温度来控制塔顶采出流量，使高压二甲塔的塔顶物料冷凝热恰巧足够用来给低压二元塔塔底再沸器供热。通过此方法，可在较简洁的精馏结构下，实现有机硅精馏工艺流程的显著节能节水效果，具备较高的经济效益。

Description

一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法及装置

技术领域

本发明涉及有机硅粗单体分离节能方法，尤其涉及一种有机硅粗单体分离系统中节能热集成结构搭建的方法。

背景技术

有机硅化合物，一般指代含有Si-C键的化合物，因兼具无机材料与有机材料的性能，其聚合物拥有诸多优异性能，被广泛应用在电子电气、建筑、化工、纺织、轻工、医疗等各行业，有“工业味精”之称。而有机硅单体作为有机硅高聚物的起始生产原料，在有机硅产业中占据重要地位。甲基氯硅烷，主要包括一甲基三氯硅烷(后称一甲)、二甲基二氯硅烷(后称二甲)、三甲基一氯硅烷(后称三甲)三种，作为重要的有机硅单体种类，其分离工艺的节能优化具备巨大的经济效益。目前，对工业中常见的甲基氯硅烷分离技术，工业中仅实现了普通精馏技术的应用。对应的精馏方案主要分为顺式切割、反式切割、中段切割三种。

对反式切割流程，其典型的反式流程包括脱高塔、高沸塔、二甲塔、脱低塔、(精)一甲塔、轻分塔、含氢塔、共沸塔、三甲塔共九塔。物料从脱高塔进入，经二甲塔采出二甲基二氯硅烷，并通过脱低塔分离低沸物和一甲二甲混合物，之后通过(精)一甲塔提纯得到一甲基三氯硅烷；从含氢塔顶采出一甲基二氯硅烷；从三甲塔塔顶采出三甲基一氯硅烷，具体流程可参考《国内甲基氯硅烷分离技术现状及改进方法》(孙建阳等，2015)。由于该流程较长，精馏塔数目多，整体能耗大；因而，有必要对九塔流程进行改进，并结合各种新式精馏技术实现能耗的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于有机硅生产系统节能提质的改进方法及装置。通过改良有机硅逆序精馏流程，拆分高能耗的二元塔并利用多级热集成的方式实现三塔间串级供热，从而让有机硅单体分离装置可以在运行成本较低的情况下实现高品质分离的效果。

本发明的技术方案是，一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能装置，其特征是包括如下塔系统：脱高塔、高沸塔、高压二甲塔、低压二元塔、一甲塔、轻分塔、一甲含氢塔、共沸塔和三甲塔；其中，脱高塔不设冷凝器，塔顶高温气相直接通到高压二甲塔塔釜再沸器中供热；高压二甲塔也不设冷凝器，塔顶高温气相直接通到低压二元塔塔釜再沸器中供热。

本发明还提供一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是采用所述逆序顺流节能装置，包括如下步骤：首先将送入系统的粗单体经过脱高塔及高沸塔系统除去高沸物，之后首先进入高压二甲塔系统，从塔釜得到部分合格的二甲产品，塔顶得到剩余二甲产品和粗一甲产品的混合物，送入到低压二元塔中，之后再在低压二元塔中彻底分离二甲产品与粗一甲产品，塔顶粗一甲送至一甲塔系统采出一甲产品，之后再经轻分塔、含氢塔、共沸塔、三甲塔依次采出低沸物、一甲含氢、共沸物、三甲产品；同时，通过调节高压二甲塔塔顶的温度来控制塔顶采出量，使高压二甲塔的塔顶物料冷凝热恰巧足够用来给低压二元塔塔底再沸器供热，实现脱高塔塔顶高温气相直接给高压二甲塔塔釜供热、高压二甲塔塔顶高温气相直接给低压二元塔塔釜供热。

进一步地，高压二元塔的塔顶采出量和进料量的质量比控制在0.2～0.65之间。

进一步地，脱高塔与高压二甲塔、高压二甲塔与低压二元塔的温度差不小于5℃。

进一步地，脱高塔的操作压力控制在0.25MPaG～0.8MPaG之间，理论板数控制在50-200之间。

进一步地，高压二甲塔的操作压力控制在0.05MPaG～0.45MPaG之间，理论板数控制在200～500之间。

进一步地，低压二元塔的操作压力控制在0.02MPaG～0.25MPaG之间，理论板数控制在200～500之间。

该方法在有机硅反式切割的九塔流程上做出以下改进：

1.取消逆序精馏九塔流程的脱轻塔，改由一甲塔来分离得到低沸物和一甲产品；

2.将二元塔顺序拆分为两个操作压力不同的二甲塔与二元塔，，即两塔串联操作，从而使精馏流程中出现一个新的可用于热集成的能级；

3.通过调节各塔温度压力，使脱高塔塔顶蒸汽可为高压二甲塔供热，高压二甲塔塔顶蒸汽可为低压二元塔供热。

4.通过此方法，可在较简洁的精馏结构下，实现有机硅精馏工艺流程的显著节能节水效果，具备较高的经济效益。

5.该方案相比传统的有机硅单体精馏逆式九塔流程，增大了对二甲/二元塔系统的分离纯度要求，从而取消了九塔流程中用于纯化一甲产品的精一甲塔，而直接从一甲塔得到合格的一甲产品，使流程长度得以合理缩减。

本发明的有益效果体现在：

1.针对用顺序精馏流程耦合时的因各塔能耗不够集中，使耦合结构复杂的问题。提出使用能耗相对集中的逆序精馏流程作为耦合的基础流程结构并加以改进，从而使在相同的节能效果下，热集成结构更为简单高效，装置运行更具稳定性与安全性。

2.利用三级热集成对有机硅单体精馏流程进行节能，使其能耗得以在考虑投资成本的情况下实现了最大幅度的降低，间接降低了装置运行过程中耗能带来的碳排放，对环境更为友好。

3.利用顺序拆分的方法，降低了热集成结构中第二级热源的低沸物占比，从而使第二级热源的操作压力可以降低，并连带降低第一级热源的操作压力，使全系统可以在更为安全可靠的状态下运行。

综上所示，本发明具备稳定、简洁、节能的特点，适用于有机硅粗单体分离系统中，具备较强的适用性与可推广性。

附图说明

图1是本发明一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示，一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能装置。包括如下塔系统：脱高塔、高沸塔、高压二甲塔、低压二元塔、一甲塔、轻分塔、一甲含氢塔、共沸塔和三甲塔；其中，脱高塔不设冷凝器，塔顶高温气相直通到高压二甲塔塔釜再沸器中供热；高压二甲塔也不设冷凝器，塔顶高温气相直通到低压二元塔塔釜再沸器中供热。

其具体工艺流程步骤如下：首先将送入系统的粗单体经过脱高塔及高沸塔系统除去高沸物，之后首先进入高压二甲塔系统，从塔釜得到部分合格的二甲产品，塔顶的得到剩余二甲和粗一甲的混合物，送入到低压二元塔中，之后再在低压二元塔彻底分离二甲产品与粗一甲，塔顶粗一甲送至一甲塔系统采出一甲产品，之后再经轻分塔、含氢塔、共沸塔、三甲塔依次采出低沸物、一甲含氢、共沸物、三甲产品。其中，脱高塔的塔顶气相给高压二甲塔的塔釜供热、高压二甲塔的塔顶气相给低压二元塔的塔釜供热。

为实现热量的精准利用，通过调节高压二甲塔塔顶的温度来控制塔顶采出量，高压二元塔的塔顶采出量和进料量的质量比控制在0.2～0.65之间。使高压二甲塔的塔顶物料冷凝热恰巧足够用来给低压二元塔塔底再沸器供热。此外，脱高塔与高压二甲塔、高压二甲塔与低压二元塔均保持不小于5℃的温度差，以保证适宜的换热面积。

脱高塔的操作压力控制在0.25MPaG～0.6MPaG之间，理论板数控制在90-150之间；高压二甲塔的操作压力控制在0.1MPaG～0.25MPaG之间，理论板数控制在300～400之间；低压二元塔的操作压力控制在0.02MPaG～0.1MPaG之间，理论板数控制在300～400之间。

与现有的工业流程相比，本流程方案利用逆序精馏流程，将全系统能耗集中在脱高塔与高压二甲塔、低压二元塔处，并通过三级热集成实现了简洁高效的换热网络结构，从而降低了约60％的流程蒸汽单耗。同时简洁的流程结构也有利于对装置稳定性的控制，减少上游装置发生波动时对单体分离装置的影响。

Claims

1.一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能装置，其特征是包括如塔系统：脱高塔、高沸塔、高压二甲塔、低压二元塔、一甲塔、轻分塔、一甲含氢塔、共沸塔和三甲塔；其中，脱高塔不设冷凝器，塔顶高温气相直通到高压二甲塔塔釜再沸器中供热；高压二甲塔也不设冷凝器，塔顶高温气相直通到低压二元塔塔釜再沸器中供热。

2.一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是采用权利1所述逆序顺流节能装置，包括如下步骤：首先将送入系统的粗单体经过脱高塔及高沸塔系统除去高沸物，之后首先进入高压二甲塔系统，从塔釜得到部分合格的二甲产品，塔顶得到剩余二甲产品和粗一甲产品的混合物，送入到低压二元塔中，之后再在低压二元塔中彻底分离二甲产品与粗一甲产品，塔顶粗一甲送至一甲塔系统采出一甲产品，之后再经轻分塔、含氢塔、共沸塔、三甲塔依次采出低沸物、一甲含氢、共沸物、三甲产品；同时，通过调节高压二甲塔塔顶的温度来控制塔顶采出量，使高压二甲塔的塔顶物料冷凝热恰巧足够用来给低压二元塔塔底再沸器供热，实现脱高塔塔顶高温气相直接给高压二甲塔塔釜供热、高压二甲塔塔顶高温气相直接给低压二元塔塔釜供热。

3.如权利要求2所述的一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是高压二元塔的塔顶采出量和进料量的质量比控制在0.2～0.65之间。

4.如权利要求2所述的一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是脱高塔与高压二甲塔、高压二甲塔与低压二元塔的温度差不小于5℃。

5.如权利要求2所述的一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是脱高塔的操作压力控制在0.25MPaG～0.8MPaG之间，理论板数控制在50-200之间。

6.如权利要求2所述的一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是高压二甲塔的操作压力控制在0.05MPaG～0.45MPaG之间，理论板数控制在200～500之间。

7.如权利要求2所述的一种用于有机硅粗单体分离系统的逆序顺流节能方法，其特征是低压二元塔的操作压力控制在0.02MPaG～0.25MPaG之间，理论板数控制在200～500之间。