CN1227195C - 苯乙烯焦油绝热闪蒸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种苯乙烯焦油绝热闪蒸方法，主要解决以往文献中未涉及精苯乙烯塔塔釜物料处理或目前工业装置经膜式蒸发器处理一方面设备投资高，易损坏，另一方面蒸发效果差，苯乙烯损失量较大的问题。本发明通过采用经苯乙烯分离塔分离后的塔釜液进入一个绝热闪蒸罐，闪蒸罐的绝热温度为120～150℃，压力为10～30KPa，绝热闪蒸后，闪蒸罐顶部物料循环入苯乙烯分离塔，底部焦油部分循环的技术方案，较好地解决了该问题，可用于苯乙烯工业生产中。

Description

苯乙烯焦油绝热闪蒸方法
                               技术领域
本发明涉及一种苯乙烯焦油绝热闪蒸方法。
                               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，都已熟知。目前主要的研究目标是改进该工艺的效益。特别已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目前工业上主要通过苯乙烯粗馏、乙苯回收和苯乙烯产品精制来进行分馏加工。
苯乙烯粗馏系统的主要单元设备是粗苯乙烯塔。它是在负压条件下操作的高效填料精馏塔，其作用是把脱氢液中比苯乙烯沸点低的乙苯、甲苯、苯及轻烃等组分从塔顶分馏出去，由塔底获得粗苯乙烯。
乙苯回收系统的主要单元设备是乙苯回收塔。乙苯回收塔是大孔筛板精馏塔，它实现乙苯同苯/甲苯的分馏。塔底得到的乙苯循环返回脱氢反应系统，作为反应器进料乙苯的一部分；塔顶馏出的苯和甲苯送入乙苯工段。
苯乙烯产品精制系统的主要单元设备是精苯乙烯塔和膜式蒸发器。精苯乙烯塔是在负压条件下操作的高效填料精馏塔。该塔对于自粗苯乙烯塔底的粗苯乙烯进行精馏，实现苯乙烯同比它沸点高的重组分的分离。塔顶馏出物是本装置的主产品精苯乙烯，塔底釜液是含有一定数量苯乙烯的高沸物和聚合物。膜式蒸发器是为进一步回收精苯乙烯塔釜液中苯乙烯而设置的专用设备。它在负压条件下操作，蒸出的苯乙烯返回精苯乙烯塔再次加工；其底部则得到苯乙烯含量大为减少的焦油(高沸物和聚合物)。
目前工业上使用的膜式蒸发器一方面设备投资高，易损坏，另一方面要求精苯乙烯塔塔釜苯乙烯浓度低(一般以重量浓度计只能27％左右)，蒸发效果差，通过蒸发后焦油中苯乙烯浓度仍达10％以上，实际操作在20％以上，甚至高达45％，苯乙烯回收不充分，造成苯乙烯损失较多。
文献美国专利US3904484中介绍了一种乙苯-苯乙烯的分离方法。该方法中未涉及苯乙烯塔后续焦油的处理问题。由于精苯乙烯塔塔釜物料中苯乙烯含量仍较高，因此同样会使苯乙烯损失量较大。
                              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精苯乙烯塔塔釜物料处理或目前工业装置经膜式蒸发器处理一方面设备投资高，易损坏，另一方面蒸发效果差，苯乙烯损失量较大的问题，提供一种新的苯乙烯焦油绝热闪蒸方法。该方法具有设备投资低，不易损坏，蒸发效果好，苯乙烯损失量少的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种苯乙烯焦油绝热闪蒸方法，含苯乙烯和焦油的混合物进入苯乙烯分离塔，在塔顶分离出苯乙烯，在塔釜排出焦油至闪蒸罐中部，经高温绝热闪蒸后，汽相苯乙烯由闪蒸罐顶部排出至苯乙烯分离塔中下部，焦油由闪蒸罐底部排出，底部排出的焦油部分循环至闪蒸罐中部，其中以重量计部分循环至闪蒸罐中部焦油量与排出界外的焦油量之比为(70～160)∶1。
上述技术方案中闪蒸罐的操作温度为100～150℃，操作压力为5～30KPa。苯乙烯分离塔塔釜排出的焦油优选方案为经热交换后再进入闪蒸罐中部，更优选方案为苯乙烯分离塔塔釜排出的焦油先和闪蒸罐底部排出的部分循环焦油汇合，经热交换后进入闪蒸罐中部
本发明中由于采用闪蒸罐对焦油进行绝热闪蒸，因此设备投资可大大降低，由于闪蒸罐是一静态设备，因此不易损坏。另外由于闪蒸罐可采用100～150℃温度的高温绝热闪蒸，使闪蒸能量大大提高，从而允许苯乙烯分离塔塔釜流出物中的苯乙烯含量大大增加，可允许高达35％(重量)以上，一方面增加了焦油流体的流动性，使闪蒸过程易蒸发苯乙烯；另一方面焦油中不需添加多乙苯残油，避免了因多乙苯残油的质量问题而影响苯乙烯产品质量的问题。同样由于采用100～150℃温度的高温绝热闪蒸，使苯乙烯能得到充分的闪蒸，使残留在焦油中的苯乙烯量大大降低。经试验证明采用本发明的技术方案，闪蒸罐底部出料中，残留在焦油中的苯乙烯量可小于5％(重量)，甚至更低，取得了较好的技术效果。
                              附图说明
附图1为本发明苯乙烯焦油绝热闪蒸方法的流程。
附图1中，1为来自粗苯乙烯分离塔塔釜的粗苯乙烯料液，2为精苯乙烯产品，3为苯乙烯分离塔，4为含有一定数量苯乙烯的高沸物和聚合物，5为闪蒸罐，6为主要含苯乙烯的物料，7为底部排出的焦油量，即含有少量苯乙烯的焦油(高沸物和聚合物)，8为部分循环的焦油，9为热交换器，10为焦油出料。
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】
来自粗苯乙烯分离塔塔釜物料进入苯乙烯分离塔进行分离，在苯乙烯分离塔塔顶分出精苯乙烯产品，在苯乙烯分离塔塔釜分离出质量流量为苯乙烯456.1千克/小时、异丙苯0.03千克/小时、α-甲基苯乙烯103.38千克/小时、重组分141.03千克/小时和聚合物136.78千克/小时组成的混和物，其中苯乙烯重量百分比浓度为54.47％，混和物经热交换器进入闪蒸罐中部进行绝热闪蒸，闪蒸罐的温度为145℃，压力为20KPa，经绝热闪蒸后，闪蒸罐顶部闪蒸出主要含苯乙烯的物料循环入苯乙烯分离塔下部，其质量流量组成为：苯乙烯444.47千克/小时、异丙苯0.03千克/小时、α-甲基苯乙烯99.01千克/小时、重组分75.24千克/小时和聚合物67.78千克/小时。闪蒸罐底部主要含焦油的出料，按重量比计循环至闪蒸罐中部焦油量∶排出的焦油量为100∶1的循环比回流，出料焦油10的质量流量组成为：苯乙烯5.60千克/小时、α-甲基苯乙烯4.37千克/小时、重组分65.79千克/小时和聚合物69.0千克/小时。出料焦油中苯乙烯的重量百分比浓度为3.87％。
【实施例2】
按照实施例1的条件及步骤，只是改变闪蒸罐的操作温度为120℃，操作压力为30KPa，按重量比计循环至闪蒸罐中部焦油量∶排出的焦油量为140∶1，则出料焦油中苯乙烯的重量百分比浓度为4.98％。
【实施例3】
按照实施例1的条件及步骤，只是改变闪蒸罐的操作温度为140℃，操作压力为15KPa，按重量比计循环至闪蒸罐中部焦油量∶排出的焦油量为130∶1，则出料焦油中苯乙烯的重量百分比浓度为3.69％。

Claims (3)

1、一种苯乙烯焦油绝热闪蒸方法，含苯乙烯和焦油的混合物进入苯乙烯分离塔，在塔顶分离出苯乙烯，在塔釜排出焦油至闪蒸罐中部，经高温绝热闪蒸后，汽相苯乙烯由闪蒸罐顶部排出至苯乙烯分离塔中下部，焦油由闪蒸罐底部排出，底部排出的焦油部分循环至闪蒸罐中部，其中以重量计部分循环至闪蒸罐中部焦油量与排出界外的焦油量之比为(70～160)∶1，闪蒸罐的操作温度为100～150℃，操作压力为5～30KPa。
2、根据权利要求1所述苯乙烯焦油绝热闪蒸方法，其特征在于苯乙烯分离塔塔釜排出的焦油经热交换后再进入闪蒸罐中部。
3、根据权利要求1或2所述苯乙烯焦油绝热闪蒸方法，其特征在于苯乙烯分离塔塔釜排出的焦油先和闪蒸罐底部排出的部分循环焦油汇合，经热交换后进入闪蒸罐中部。
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