CN1226252C - 粗苯乙烯精馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粗苯乙烯精馏方法，主要解决以往文献中未涉及粗苯乙烯分离塔苯乙烯的聚合损失问题以及现有工业装置中因苯乙烯自聚，苯乙烯损失较多的问题。本发明通过采用降低粗苯乙烯分离塔塔顶压力为10～12KPa，塔顶温度为65～71℃，塔釜压力为18～21KPa，塔釜温度为90～96℃，操作回流比为7.0～7.6的技术方案较好地解决了该问题，可用于苯乙烯分离的工业生产装置中。

Description

粗苯乙烯精馏方法

                                技术领域

本发明涉及一种粗苯乙烯精馏方法。

                               背景技术

苯乙烯被广泛用作生产多种树脂、塑料和高弹体的原料，其应用范围之广主要归因于苯乙烯易于聚合(例如生成聚苯乙烯)或进行共聚(例如与丁二烯共聚来生产橡胶)的适应性。

苯乙烯的生产，就脱氢工艺以及该工艺中所用的各种催化剂而言，都己熟知。目前主要的研究目标是改进该工艺的效益。特别己知的是乙苯的脱氢工艺方法，其中脱氢作用在一套至少包括二个串联的脱氢反应器和置于反应器之间、在其中反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热的加热装置中进行。该工艺所采用的操作条件是将3至10摩尔的蒸汽同1摩尔乙苯混合，第一个反应器的入口处温度和压力分别为550～680℃和0.04～0.1MPa(绝对压力)。其它反应器入口处的温度和压力条件分别为550～680℃和0.02～0.08MPa(绝对压力)，而乙苯的总空速等于或大于0.15小时-1。乙苯的总空速是指乙苯的体积流量同催化剂的总体积之比。按此工艺，乙苯转化率约大于65～75％，甚至更高，并达到大于94％的摩尔选择性。但是，经一段时间后，这种工艺的进行会引起乙苯转化率的降低，不过这种降低可经提高反应温度来加以限制。事实上，经一段时间后观察到催化剂逐渐老化，在催化剂上出现碳沉积。这是因为沿生产线(特别在中间加热装置中)存在的热点引起热降解反应，会产生重质化合物。据计算，所形成的重质产物的比率以每吨流出的碳氢化合物计，约为17000PPm，甚至更多。结果，由此引起物料损失增加，催化剂效率降低，从而需要频繁地进行清洗。为了消除这种工艺的缺点，文献CN1006061B中公开了一种苯乙烯生产工艺方法。更确切地说，它是一种经乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺方法。按该方法，脱氢作用在一套包括三个串联的固定床脱氢反应器中进行，在反应器之间安置一个或多个加热装置。在加热器中，反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热，蒸汽在第一阶段用来加热反应流出物，在第二阶段于第一脱氢反应器入口处同乙苯混合。根据该发明，该工艺方法的特征在于：

乙苯同蒸汽以蒸汽∶乙苯为5∶1和13∶1之间的摩尔比率进行混合，在上述各反应器的入口处将混合物加热到580至645℃之间的温度。第一反应器中的平均压力以绝对压力计，在0.06～0.1MPa之间，在第二和第三反应器中，压力以绝对压力计，保持在0.04～0.07MPa之间，同时采用的液态乙苯总空速在0.20和0.35小时-1之间。

上述反应器排出的高温气态生成物经逐级冷却冷凝，回收热量，含苯、乙苯、甲苯和苯乙烯的脱氢液进入苯乙烯粗馏系统即主要设备为粗苯乙烯分离塔进行分离，经分离，苯、甲苯和乙苯从粗苯乙烯分离塔塔顶蒸出到下一工序分离，苯乙烯和焦油到精苯乙烯塔进行分离。但目前的精馏工艺中，由于苯乙烯与乙苯的沸点在常压下很接近，使粗苯乙烯分离塔塔顶蒸出的组份中常带有少量的苯乙烯。同时由于苯乙烯在较高的温度(通常在100℃以上)下极易聚合，因此极易引起较多的产物苯乙烯因聚合而损失。目前工业装置上的典型工艺操作条件为：粗苯乙烯分离塔塔顶压力为24KPa，塔顶温度为89℃，塔釜压力为33KPa，塔釜温度为109℃，塔顶回流比为9.99，回流液温度为74℃，采用填料式结构，在塔顶的蒸出物流中苯乙烯重量浓度一般约1.8％，因聚合而损失的苯乙烯量约为10千克/吨苯乙烯产品。这样的工艺，苯乙烯的损失是较大的，因此如何控制粗苯乙烯分离塔塔顶蒸出液中苯乙烯含量及减少苯乙烯的聚合损失将是值得注意的问题。

文献美国专利US3904484中介绍了一种乙苯/苯乙烯的分离方法。该文献中将含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的物料先经一蒸馏塔将苯和甲苯蒸出，然后通过苯乙烯塔将乙苯蒸出，其操作温度为121℃，操作压力为260毫米汞柱。该文献中未报道有关苯乙烯的聚合损失情况，但从实践验证其苯乙烯的损失量较大。

                           发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有文献中未涉及粗苯乙烯分离塔苯乙烯的聚合损失问题及现有工业装置中因苯乙烯自聚，苯乙烯损失较多的问题，提供一种新的粗苯乙烯精馏方法。该方法具有苯乙烯聚合损失量少的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种粗苯乙烯精馏方法，含有苯、乙苯、甲苯和苯乙烯的混合物进入粗苯乙烯分离塔，经分离后含有苯、甲苯和乙苯的混合物从塔顶去乙苯回收塔，含苯乙烯的粗苯乙烯分离塔塔釜物流去精苯乙烯分离塔，其中粗苯乙烯分离塔的总理论塔板数为65～100块，精馏段为20～35块理论塔板，粗苯乙烯分离塔的塔釜温度为90～96℃，塔顶温度为65～71℃，塔釜压力为18～21KPa，塔顶压力为10～12KPa，塔顶回流液回流比为7.0～7.6，回流液温度为40～45℃。

上述技术方案中粗苯乙烯分离塔的总理论塔板数优选范围为70～90块，精馏段优选范围为22～35块理论塔板。粗苯乙烯分离塔的形式为塔板式结构或填料式结构，优选方案为填料式结构。

本发明中由于降低粗苯乙烯分离塔的塔顶压力，使粗苯乙烯分离塔的塔顶温度、塔釜温度及回流温度均可大大降低，均在100℃以下操作，大大降低了苯乙烯聚合的速度，减少了苯乙烯的损失，同时使塔顶蒸出物流中苯乙烯含量大幅度降低。由于塔顶蒸出物流主要为乙苯、苯和甲苯，乙苯最后分离后要循环入脱氢反应区，塔顶物流中苯乙烯含量的降低，使循环入反应区的乙苯物流中苯乙烯含量降低，一方面使脱氢反应向目的产物方向移动，同时因苯乙烯聚合量降低也可延长催化剂使用寿命，使催化剂不易失活。经试验证明采用本发明的技术方案，粗苯乙烯分离塔塔顶物流中苯乙烯含量可小于1.0％，取得了较好的技术效果。

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】

粗苯乙烯原料液由质量流量如下的成分组成：苯13.86千克/小时、甲苯59.68千克/小时、非芳2.78千克/小时、乙苯1345.85千克/小时、苯乙烯2533.7千克/小时、对二甲苯0.35千克/小时、间二甲苯0.17千克/小时、邻二甲苯0.03千克/小时、异丙苯0.02千克/小时、α-甲基苯乙烯4.91千克/小时、重组分65.80千克/小时、聚合物57.49千克/小时和水4.17千克/小时。该粗苯乙烯原料液进入粗苯乙烯分离塔中部，粗苯乙烯分离塔为填料塔，共有80块塔板，其中精馏段为27块塔板，塔顶压力为12KPa，塔顶温度为71℃，塔釜压力为21KPa，塔釜温度为96℃，塔顶回流液回流比为7.6，回流液温度为45℃，粗苯乙烯分离塔塔顶物料的质量流量为泄漏空气8.16千克/小时、苯116.1千克/小时、甲苯505.7千克/小时、非芳11.7千克/小时、乙苯11384.1千克/小时、苯乙烯101.7千克/小时、对二甲苯2.56千克/小时、间二甲苯0.88千克/小时和水21.98千克/小时，其中苯乙烯的重量百分比浓度为0.84％，苯乙烯聚合损失量4.0千克/吨苯乙烯产品。

【实施例2】

按实施例1的条件及步骤，只是改变塔顶压力为15KPa，塔顶温度为75℃，塔釜压力为24KPa，塔釜温度为99℃，塔顶回流液回流比为8.0，回流液温度为50℃，粗苯乙烯分离塔总塔板数为70块，精馏段为22块塔板，粗苯乙烯分离塔塔顶物料中苯乙烯的重量百分比浓度为1.63％，苯乙烯聚合损失量6.1千克/吨苯乙烯产品。

【实施例3】

按实施例1的条件及步骤，只是改变塔顶压力为10KPa，塔顶温度为65℃，塔釜压力为18KPa，塔釜温度为90℃，塔顶回流液回流比为7.0，回流液温度为40℃，粗苯乙烯分离塔塔顶物料中苯乙烯的重量百分比浓度为0.74％，苯乙烯聚合损失量2.8千克/吨苯乙烯产品。

Claims (4)

1、一种粗苯乙烯精馏方法，含有苯、乙苯、甲苯和苯乙烯的混合物进入粗苯乙烯分离塔，经分离后含有苯、甲苯和乙苯的混合物从塔顶去乙苯回收塔，含苯乙烯的粗苯乙烯分离塔塔釜物流去精苯乙烯分离塔，其中粗苯乙烯分离塔的总理论塔板数为65～100块，精馏段为20～35块理论塔板，粗苯乙烯分离塔的塔釜温度为90～96℃，塔顶温度为65～71℃，塔釜压力为18～21KPa，塔顶压力为10～12KPa，塔顶回流液回流比为7.0～7.6，回流液温度为40～45℃。

2、根据权利要求1所述粗苯乙烯精馏方法，其特征在于粗苯乙烯分离塔的总理论塔板数为70～90块，精馏段为22～35块理论塔板。

3、根据权利要求2所述粗苯乙烯精馏方法，其特征在于粗苯乙烯分离塔为塔板式结构或填料式结构。

4、根据权利要求3所述粗苯乙烯精馏方法，其特征在于粗苯乙烯分离塔为填料式结构。