RU2802428C1 - Method for styrene purification using combined action of falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for separating column - Google Patents

Method for styrene purification using combined action of falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for separating column Download PDF

Info

Publication number
RU2802428C1
RU2802428C1 RU2023100708A RU2023100708A RU2802428C1 RU 2802428 C1 RU2802428 C1 RU 2802428C1 RU 2023100708 A RU2023100708 A RU 2023100708A RU 2023100708 A RU2023100708 A RU 2023100708A RU 2802428 C1 RU2802428 C1 RU 2802428C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
styrene
column
ethylbenzene
pressure
separation column
Prior art date
Application number
RU2023100708A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джинг ЖАНГ
Ченгганг ХЕ
Джиахуи ГУ
Хаиян ЖОУ
Ксиа ЧЕН
Жиганг КСУ
Original Assignee
Чангжоу Руихуа Хемикал Энжинииринг Техноложи Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чангжоу Руихуа Хемикал Энжинииринг Техноложи Ко., Лтд. filed Critical Чангжоу Руихуа Хемикал Энжинииринг Техноложи Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2802428C1 publication Critical patent/RU2802428C1/en

Links

Abstract

FIELD: styrene purification.
SUBSTANCE: invention relates to a process for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology in order to obtain the heat source needed for the separation column. According to the method based on the existing energy-saving technology of connected high and low pressure ethylbenzene and styrene recovery towers, the highly concentrated ethylbenzene gas separated from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery tower is directly compressed by a compressor, or the heat pump working medium is gasified using a highly concentrated gaseous ethylbenzene separated from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, while the gasified working medium of the heat pump is compressed. Directly compressed high concentration ethylbenzene gas or high concentration gasified and pressurized ethylbenzene gas is fed into the falling film reboiler under conditions of small heat transfer temperature difference to be used as a heat source for the pre-separation column and/or the styrene product recovery column during the extraction of styrene.
EFFECT: use of the proposed invention improves the energy efficiency of the process.
9 cl, 5 dwg, 3 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

[1] Настоящее изобретение относится к области нефтехимической промышленности, в частности, к способу очистки стирола с использованием совместного действия ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны.[1] The present invention relates to the field of petrochemical industry, in particular, to a method for purifying styrene using the combined action of falling film reboilers and heat pump technology to provide a heat source for a separation column.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART

[2] Стирол является третьим по величине мономером для получения полимеров после этилена и пропилена. В Китае стирол в основном используют в производстве полистирола и акрилонитрил-бутадиен-стирольной (ABS)/стирол-акрилонитрильной (SAN) смолы. Вспенивающийся полистирол (EPS) составляет около 38%, нерасширяющийся полистирол (полистирол общего назначения (GPPS)/ударопрочный полистирол (HIPS)) составляет около 31%, смола ABS/SAN составляет около 10%, ненасыщенная полиэфирная смола (UPR) составляет около 7%, а стирол бутадиеновый каучук/бутадиен-стирольный латекс (SBR/SBL) составляет около 7% от общего потребления. Остальная часть общего потребления приходится на сополимеры на основе стирола (термопластичный эластомер на основе стирола, смолу сополимера бутадиен-стирола и метакриловой кислоты, стирол-дивинилбензольную ионообменную смолу и т. д.).[2] Styrene is the third most important monomer for polymer production after ethylene and propylene. In China, styrene is mainly used in the production of polystyrene and acrylonitrile butadiene styrene (ABS)/styrene acrylonitrile (SAN) resin. Expanding polystyrene (EPS) is about 38%, non-expanding polystyrene (general purpose polystyrene (GPPS)/high impact polystyrene (HIPS)) is about 31%, ABS/SAN resin is about 10%, unsaturated polyester resin (UPR) is about 7% , and styrene butadiene rubber/styrene butadiene latex (SBR/SBL) accounts for about 7% of total consumption. The rest of the total consumption comes from styrene-based copolymers (styrene-based thermoplastic elastomer, styrene-methacrylic acid copolymer resin, styrene-divinylbenzene ion exchange resin, etc.).

[3] В настоящее время к основным способам получения стирола относят каталитическое дегидрирование этилбензола, совместное производство стирола и пропиленоксида (а именно, процесс производства пропиленоксида/стиролового мономера (PO/SM)), дегидрирование этилбензола и процесс селективного окисления, а также восстановление из пиролизного бензина посредством экстрактивной дистилляции и т. д., причем преимущественно используют каталитическое дегидрирование этилбензола и совместное производство стирола и пропиленоксида (а именно, процесс производства пропиленоксида/стиролового мономера). На совместное производство стирола и пропиленоксида приходится около 85% производственных мощностей по производству стирола. Несмотря на то, что совместное производство представляет собой сложный технологический процесс и является экономически неэффективным, в последние годы оно быстро развивается, поскольку с помощью этого процесса можно одновременно получать два основных вида органического сырья. В 2020 году в Китае насчитывалось более 40 крупных производителей стирола, а объем производства стирола превышал 10 миллионов тонн в год.[3] Currently, the main methods for producing styrene include the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene, the coproduction of styrene and propylene oxide (namely, the propylene oxide/styrene monomer (PO/SM) process), the dehydrogenation of ethylbenzene and the selective oxidation process, as well as reduction from pyrolysis gasoline by extractive distillation, etc., with the predominant use being catalytic dehydrogenation of ethylbenzene and coproduction of styrene and propylene oxide (namely, the propylene oxide/styrene monomer production process). The co-production of styrene and propylene oxide accounts for approximately 85% of styrene production capacity. Although co-production is a complex process and is not cost-effective, it has grown rapidly in recent years because it can simultaneously produce two main types of organic raw materials. In 2020, there were more than 40 large styrene producers in China, and the styrene production volume exceeded 10 million tons per year.

[4] Ли Сюэюнь из Восточно-китайского университета науки и техники в магистерской диссертации «Исследование ингибитора в процессе ректификации стирола» с помощью экспериментов раскрывает взаимосвязь между скоростью превращения в процессе полимеризации чистого стирола и временем при различных температурах без добавления ингибиторов. Посредством экспериментального анализа установлено, что скорость превращения при полимеризации чистого стирола увеличивается с повышением температуры при том же времени реакции, а скорость превращения в ходе реакции полимеризации увеличивается со временем при одной и той же температуре. Как правило, скорость превращения в ходе реакции полимеризации почти удваивается при повышении температуры на 10°C.[4] Li Xueyun from East China University of Science and Technology in his master's thesis "Inhibitor Research in the Styrene Rectification Process" through experiments reveals the relationship between the conversion rate in the polymerization process of pure styrene and the time at different temperatures without adding inhibitors. Through experimental analysis, it was found that the conversion rate of the polymerization of pure styrene increases with increasing temperature at the same reaction time, and the conversion rate of the polymerization reaction increases with time at the same temperature. Typically, the conversion rate of a polymerization reaction nearly doubles with a 10°C increase in temperature.

[5] С учетом этих проблем специалисты в данной области техники предлагают различные усовершенствованные способы. Например, процесс дистилляции для отделения этилбензола и стирола от дегидрированной жидкой смеси с помощью колонны высокого давления и колонны низкого давления, соединенной с колонной высокого давления, является наиболее передовым энергосберегающим процессом для отделения этилбензола и стирола от дегидрированной жидкой смеси.[5] In view of these problems, various improved methods have been proposed by those skilled in the art. For example, the distillation process for separating ethylbenzene and styrene from a dehydrogenated liquid mixture using a high-pressure column and a low-pressure column connected to a high-pressure column is the most advanced energy-saving process for separating ethylbenzene and styrene from a dehydrogenated liquid mixture.

[6] В китайском патенте CN1163289C раскрывается последовательный способ повторного кипячения для колонны выделения этилбензола и стирола. Патент требует использования колонны высокого давления и колонны низкого давления, термически соединенной с колонной высокого давления, а пар в верхней части колонны высокого давления используется в качестве источника тепла в ребойлере колонны низкого давления. Колонна высокого давления и колонна низкого давления имеют один и тот же источник подачи сырья с одинаковым составом и температурой, и продукты, выделяемые в кубах колонны высокого давления и колонны низкого давления, имеют одинаковый состав и подаются в качестве исходного материала для другой колонны. Однако это решение обеспечивает только термическое соединение самих колонн выделения этилбензола и стирола высокого и низкого давления, а коэффициент использования тепловой энергии по-прежнему находится на низком уровне.[6] Chinese patent CN1163289C discloses a sequential reboiling method for an ethylbenzene and styrene recovery column. The patent requires the use of a high pressure column and a low pressure column thermally coupled to the high pressure column, and the steam at the top of the high pressure column is used as a heat source in the reboiler of the low pressure column. The high-pressure column and the low-pressure column have the same feed source with the same composition and temperature, and the products released in the bottoms of the high-pressure column and the low-pressure column have the same composition and are supplied as the feed material to the other column. However, this solution only provides thermal coupling between the high and low pressure ethylbenzene and styrene recovery columns themselves, and the thermal energy utilization rate is still low.

[7] В китайском патенте CN101602640B раскрывается способ выделения этилбензола и стирола, который является энергосберегающим и для работы разделяет одну колонну выделения этилбензола и стирола на две колонны. Пар в верхней части разделительной колонны А выделения этилбензола и стирола частично или полностью вводится в компрессор, а сжатый технологический газ используется в качестве источника тепла в ребойлере разделительной колонны В выделения этилбензола и стирола. В патенте дополнительно используется повышение давления в компрессоре для обеспечения эффекта термической связи между колоннами высокого и низкого давления. Этот способ предполагает высокое энергопотребление и низкую экономичность и может реализовывать цикл теплового насоса только между колоннами выделения этилбензола и стирола высокого и низкого давления. Процесс использования энергии требует дальнейшего совершенствования.[7] Chinese patent CN101602640B discloses an ethylbenzene and styrene separation method that is energy-saving and splits one ethylbenzene and styrene separation column into two columns for operation. The steam at the top of the ethylbenzene and styrene separation column A is partially or completely introduced into the compressor, and the compressed process gas is used as a heat source in the reboiler of the ethylbenzene and styrene separation column B. The patent further uses pressurization in the compressor to provide a thermal coupling effect between the high and low pressure columns. This method involves high energy consumption and low efficiency and can implement a heat pump cycle only between high and low pressure ethylbenzene and styrene recovery columns. The process of using energy requires further improvement.

[8] В китайском патенте CN105669354B раскрывается способ разделения продуктов реакции дегидрирования этилбензола, позволяющий отделить дегидрированную жидкую смесь посредством колонны выделения неочищенного стирола. Газообразная фаза, содержащая бензол, толуол и этилбензол, в верхней части колонны сжимается, являясь источником тепла для ребойлеров, используемых для выделения бензола и толуола в верхней части колонны и этилбензола в кубе, а также источником тепла для ребойлера колонны выделения стирольного продукта. В представленном описании выделение этилбензола и стирола осуществляется только одной колонной, и газ на входе в компрессор содержит почти весь бензол и толуол, вносимые с дегидрированной жидкой смесью, поэтому давление и температура на входе в компрессор низкие, что, в результате, приводит к высокому потреблению и низкой экономичности.[8] Chinese patent CN105669354B discloses a method for separating the dehydrogenation reaction products of ethylbenzene, allowing the dehydrogenated liquid mixture to be separated through a crude styrene recovery column. The gaseous phase containing benzene, toluene and ethylbenzene at the top of the column is compressed, providing a heat source for the reboilers used to recover benzene and toluene at the top and ethylbenzene at the bottom, as well as a heat source for the reboiler in the styrene product recovery column. In the present description, the separation of ethylbenzene and styrene is carried out by only one column, and the gas at the compressor inlet contains almost all the benzene and toluene introduced with the dehydrogenated liquid mixture, so the pressure and temperature at the compressor inlet are low, resulting in high consumption and low efficiency.

[9] Подводя итог, можно сказать, что существующие процессы очистки стирола по-прежнему сопряжены с проблемами недостаточного использования энергии, высокого энергопотребления и низкой экономичности, поэтому необходимо дальнейшее изучение и совершенствование существующих процессов.[9] To summarize, existing styrene purification processes still suffer from problems of insufficient energy utilization, high energy consumption and low efficiency, so further study and improvement of existing processes is necessary.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[10] Цель настоящего изобретения заключается в устранении недостатков предшествующего уровня техники, в нем раскрывается способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны. Согласно способу, основанному на энергосберегающей технологии соединенных колонн выделения этилбензола и стирола высокого и низкого давления, посредством использования разомкнутого или замкнутого цикла теплового насоса в сочетании с установкой и использованием ребойлеров с падающей пленкой потребление энергии в процессе выделения стирола в значительной степени дополнительно снижается, улучшается коэффициент использования энергии, а экономическая эффективность устройства повышается.[10] The purpose of the present invention is to overcome the shortcomings of the prior art, it discloses a method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to provide a heat source for the separation column. According to the method based on the energy-saving technology of high- and low-pressure ethylbenzene and styrene recovery columns coupled together, through the use of open-loop or closed-loop heat pump combined with the installation and use of falling film reboilers, the energy consumption of the styrene recovery process is further reduced to a large extent, the efficiency is improved energy use, and the economic efficiency of the device increases.

[11] Техническое решение настоящего изобретения заключается в следующем: предложен способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны. Маршрут очистки от точки входа до точки выхода потока включает в себя колонну предварительного разделения, колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления и колонну выделения стирольных продуктов, при этом общий поток в кубе колонны предварительного разделения из нижней части колонны предварительного разделения делится на два потока, из них один подается в колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, а другой подается в колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления. Потоки этилбензола, выделенные из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления и колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, подают в установку дегидрирования этилбензола в качестве сырья, а потоки из соответствующих кубов подают в колонну выделения стирольного продукта. Смолу с не полностью удаленным стиролом из куба колонны выделения стирольного продукта, подают в систему восстановления стирола. Смесь бензола и толуола, выделенную из верхней части колонны предварительного разделения, непрерывно разделяют для получения бензола, возвращаемого в установку по производству этилбензола в качестве сырья, и толуола в качестве побочного продукта. Колонна выделения этилбензола и стирола низкого давления соединена с ребойлером колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, поток продукта из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, полученный из нижней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, подается в колонну выделения стирольного продукта, а циркуляционный поток колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления проходит через ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и частично газифицируется за счет нагрева потоком газообразной фазы, выделенной из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, а затем возвращается в нижнюю часть колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Колонна выделения этилбензола и стирола высокого давления соединена с ребойлером колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, поток продукта колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления из нижней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления подается в колонну выделения стирольных продуктов, а дистиллят из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления подается в ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[11] The technical solution of the present invention is as follows: a method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology is proposed to provide a heat source for the separation column. The purification route from the entry point to the exit point of the stream includes a pre-separation column, a high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, a low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and a styrene products recovery column, with the total flow in the bottom of the pre-separation column from the bottom of the column The pre-separation is divided into two streams, one of which is fed to the high pressure ethylbenzene and styrene separation column, and the other is fed to the low pressure ethylbenzene and styrene separation column. The ethylbenzene streams separated from the top of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column and the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column are supplied to the ethylbenzene dehydrogenation unit as feedstock, and the streams from the corresponding stills are fed to the styrene product recovery column. The resin with not completely removed styrene from the bottom of the styrene product separation column is fed into the styrene recovery system. The mixture of benzene and toluene recovered from the top of the pre-separation column is continuously separated to produce benzene, which is returned to the ethylbenzene plant as a feedstock, and toluene as a by-product. The low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the reboiler of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, the product stream from the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column obtained from the bottom of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed to the styrene product recovery column, and the circulation The low pressure ethylbenzene and styrene recovery column stream passes through the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column reboiler and is partially gasified by heating by the gas phase stream separated from the top of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column and then returns to the bottom of the ethylbenzene and styrene recovery column. low pressure styrene. The high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the reboiler of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, the product stream of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column from the bottom of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed to the styrene products recovery column, and the distillate from the top of the column High pressure ethylbenzene and styrene recovery is supplied to the reboiler of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column.

[12] Тепловой насос с разомкнутым или замкнутым циклом устанавливают в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[12] An open or closed loop heat pump is installed at the top of a low pressure ethylbenzene and styrene recovery column.

[13] Колонна предварительного разделения снабжена ребойлером, использующим в качестве источника тепла газообразную фазу, подаваемую тепловым насосом с разомкнутым или замкнутым циклом.[13] The pre-separation column is equipped with a reboiler that uses the gaseous phase supplied by an open or closed loop heat pump as a heat source.

[14] Колонна выделения стирольного продукта снабжена ребойлером, использующим в качестве источника тепла газообразную фазу, подаваемую тепловым насосом с разомкнутым или замкнутым циклом.[14] The styrene product recovery column is equipped with a reboiler that uses the gaseous phase supplied by an open or closed cycle heat pump as a heat source.

[15] Разомкнутый цикл теплового насоса выглядит следующим образом: верхнюю часть колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подключают к компрессору теплового насоса для этилбензола, и часть потока газообразной фазы из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления нагнетается с помощью компрессора теплового насоса для этилбензола, а затем используется как источник тепла для колонны предварительного разделения и (или) колонны выделения стирольного продукта. Другая часть потока газообразной фазы, не находящаяся под давлением, подается в конденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации, конденсат и поток, сконденсированный ребойлером колонны предварительного разделения и (или) ребойлером колонны выделения стирольного продукта, собирают вместе в виде общего потока конденсата и подвергают сжатию, часть общего потока конденсата используют как обратный поток колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, а оставшуюся часть общего потока конденсата направляют в установку дегидрирования этилбензола для рециркуляции в качестве отбираемого потока.[15] The open-loop heat pump is as follows: the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the heat pump compressor for ethylbenzene, and part of the gas phase flow from the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is pumped by the heat pump compressor for ethylbenzene and then used as a heat source for the pre-separation column and/or the styrene product recovery column. The other part of the gaseous phase stream, not under pressure, is fed to the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser for condensation, the condensate and the stream condensed by the pre-separation column reboiler and/or the styrene product recovery column reboiler are collected together as a total condensate stream and subjected to compression, a portion of the total condensate stream is used as reflux of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and the remainder of the total condensate stream is sent to an ethylbenzene dehydrogenation unit for recirculation as a bleed stream.

[16] Замкнутый цикл теплового насоса выглядит следующим образом: поток газообразной фазы из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в испаритель рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления в качестве источника тепла для испарения рабочей среды теплового насоса, а неконденсированный поток непрерывно подается в постконденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации. Испаренная рабочая среда теплового насоса находится под давлением компрессора теплового насоса для рабочей среды и подается в ребойлер колонны предварительного разделения и (или) ребойлер колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла, а рабочая среда теплового насоса, конденсируемая ребойлером колонны предварительного разделения и (или) ребойлером колонны выделения стирольного продукта, направляется обратно в испаритель рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[16] The closed cycle of a heat pump is as follows: the gas phase flow from the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is supplied to the heat pump working fluid evaporator of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column as a heat source to evaporate the heat pump working fluid, and the non-condensed stream is continuously fed to the post-condenser of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column for condensation. The evaporated working fluid of the heat pump is pressurized by the heat pump compressor for the working fluid and is supplied to the reboiler of the pre-separation column and/or the reboiler of the styrene product recovery column as a heat source, and the working fluid of the heat pump is condensed by the reboiler of the pre-separation column and/or the reboiler of the styrene product recovery column is sent back to the evaporator of the working medium of the heat pump of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column.

[17] Кроме того, компрессор теплового насоса для этилбензола и компрессор теплового насоса для рабочей среды могут располагаться вместе и одновременно обеспечивать теплом ребойлер колонны предварительного разделения и ребойлер колонны выделения стирольного продукта. Или, в качестве альтернативного варианта, компрессоры с различными значениями давления на выходе располагаются независимо в соответствии с различными значениями давления конденсации, требуемыми на стороне источников тепла ребойлера колонны предварительного разделения и ребойлера колонны выделения стирольного продукта.[17] In addition, the ethylbenzene heat pump compressor and the process fluid heat pump compressor can be located together and simultaneously supply heat to the pre-separation column reboiler and the styrene product recovery column reboiler. Or, as an alternative, compressors with different outlet pressures are positioned independently to correspond to the different condensing pressures required on the pre-separation column reboiler and styrene product recovery column reboiler side heat sources.

[18] Кроме того, ребойлер на колонне предварительного разделения, ребойлер на колонне выделения стирольного продукта и ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления – все это ребойлеры с падающей пленкой.[18] In addition, the pre-separation column reboiler, the styrene product recovery column reboiler, and the low-pressure ethylbenzene-styrene recovery column reboiler are all falling film reboilers.

[19] Кроме того, ребойлер с падающей пленкой колонны предварительного разделения и ребойлер с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта оснащены циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока, необходимого для ребойлеров с падающей пленкой.[19] In addition, the falling film reboiler of the pre-separation column and the falling film reboiler of the styrene product recovery column are equipped with a circulation pump to generate the circulation flow required for falling film reboilers.

[20] Кроме того, верхняя часть колонны предварительного разделения соединена с конденсатором колонны предварительного разделения, верхняя часть колонны выделения стирольного продукта соединена с конденсатором колонны выделения стирольного продукта, при этом конденсатор колонны предварительного разделения и конденсатор колонны выделения стирольного продукта используют циркуляционную воду в качестве источника холода.[20] In addition, the upper part of the pre-separation column is connected to the condenser of the pre-separation column, the upper part of the styrene product recovery column is connected to the condenser of the styrene product recovery column, and the condenser of the pre-separation column and the condenser of the styrene product recovery column use circulating water as a source cold.

[21] Кроме того, в разомкнутом цикле теплового насоса циркулирующая вода для конденсатора колонны выделения стирольного продукта и конденсатора колонны предварительного разделения последовательно соединяется с циркуляционной водой для конденсатора колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор колонны выделения стирольных продуктов и конденсатор колонны предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды.[21] In addition, in the open-loop heat pump, the circulating water for the styrene product recovery column condenser and the pre-separation column condenser is connected in series with the circulating water for the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser, and the styrene product recovery column condenser and the pre-separation column condenser separations are placed in front of the channel for the flow of circulating water.

[22] Кроме того, в замкнутом цикле теплового насоса циркуляционная вода для конденсатора колонны выделения стирольного продукта и конденсатора колонны предварительного разделения последовательно соединяется с циркуляционной водой для постконденсатора колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом и конденсатор колонны выделения стирольного продукта и конденсатор колонны предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды.[22] In addition, in the closed circuit of the heat pump, the circulation water for the condenser of the styrene product recovery column and the pre-separation column condenser is connected in series with the circulation water for the post-condenser of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column, and both the styrene product recovery column condenser and the column condenser pre-separation are placed in front of the channel for the flow of circulating water.

[23] Кроме того, колонна выделения этилбензола и стирола низкого давления имеет рабочее давление 7-17 кПа абс.[23] In addition, the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column has an operating pressure of 7–17 kPa abs.

[24] Кроме того, колонна предварительного разделения имеет рабочее давление 12-19 кПа абс.[24] In addition, the pre-separation column has an operating pressure of 12-19 kPa abs.

[25] Кроме того, колонна выделения стирольного продукта имеет рабочее давление 2-5 кПа абс.[25] In addition, the styrene product recovery column has an operating pressure of 2-5 kPa abs.

[26] Настоящее изобретение имеет следующие полезные эффекты:[26] The present invention has the following beneficial effects:

[27] 1. Согласно способу, основанному на существующей энергосберегающей технологии соединенных колонн выделения этилбензола и стирола высокого и низкого давления, за счет дополнительного использования технологии теплового насоса в сочетании с использованием ребойлеров с падающей пленкой, энергия в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления используется в качестве источника тепла для колонны предварительного разделения и (или) колонны выделения стирольного продукта. Такая конструкция позволяет в полной мере использовать разницу температур теплопередачи, причем потребление энергии в процессе выделения стирола в значительной степени дополнительно снижается, затраты могут окупиться в течение относительно короткого периода времени после соответствующего усовершенствования производственного процесса и запуска технологии в производство, при этом обеспечивается долгосрочный экономический эффект.[27] 1. According to the method based on the existing energy-saving technology of high- and low-pressure ethylbenzene and styrene separation columns connected, through the additional use of heat pump technology combined with the use of falling film reboilers, the energy at the top of the ethylbenzene and low-pressure styrene separation column pressure is used as a heat source for the pre-separation column and/or the styrene product recovery column. This design makes full use of the heat transfer temperature difference, and the energy consumption in the styrene recovery process is further reduced to a significant extent, the costs can be recouped within a relatively short period of time after the corresponding improvement of the production process and the technology is put into production, while ensuring long-term economic benefits .

[28] 2. Настоящее изобретение позволяет реализовать повторное использование энергии в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления путем объединения технологии теплового насоса с разомкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой. Высококонцентрированный газообразный этилбензол, выделенный из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, подвергается непосредственному сжатию с помощью компрессора. Высококонцентрированный газообразный этилбензол, находящийся непосредственно под давлением, подается в ребойлер с падающей пленкой, при этом требуется небольшая разница температур для теплопередачи, чтобы он мог служить источником тепла для колонны предварительного разделения в процессе выделения стирола или источником тепла для колонны выделения стирольного продукта, чтобы сэкономить энергию и эксплуатационные расходы.[28] 2. The present invention realizes energy recycling at the top of a low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column by combining open-loop heat pump technology and falling film reboilers. The highly concentrated ethylbenzene gas recovered from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column is directly compressed by a compressor. Highly concentrated ethylbenzene gas under direct pressure is fed into the falling film reboiler, requiring a small temperature difference for heat transfer, so that it can serve as a heat source for the pre-separation column in the styrene recovery process or a heat source for the styrene product recovery column to save energy and operating costs.

[29] 3. Настоящее изобретение позволяет реализовать повторное использование энергии в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления путем объединения технологии теплового насоса с замкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой. Рабочая среда теплового насоса газифицируется высококонцентрированным газообразным этилбензолом, выделенным из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом газифицированная рабочая среда теплового насоса находится под давлением. Высококонцентрированный газообразный этилбензол, непосредственно газифицированный и находящийся под давлением, подается в ребойлер с падающей пленкой, при этом требуется небольшая разница температур для теплопередачи, чтобы он мог служить источником тепла для колонны предварительного разделения в процессе выделения стирола или источником тепла для колонны выделения стирольного продукта, чтобы сэкономить энергию и эксплуатационные расходы.[29] 3. The present invention realizes energy recycling at the top of a low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column by combining closed-loop heat pump technology and falling film reboilers. The working fluid of the heat pump is gasified with highly concentrated ethylbenzene gas released from the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column, and the gasified working fluid of the heat pump is under pressure. Highly concentrated ethylbenzene gas, directly gasified and under pressure, is fed into the falling film reboiler, requiring a small temperature difference for heat transfer, so that it can serve as a heat source for the pre-separation column in the styrene recovery process or a heat source for the styrene product recovery column, to save energy and operating costs.

[30] 4. За счет выбора и применения технологии теплового насоса и ребойлеров с падающей пленкой в настоящем изобретении используется доступная газообразная фаза в верхней части колонны для конденсации циркуляционной воды, являющейся узким местом колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта в части давления, чтобы минимизировать рабочее давление нагреваемой колонны предварительного разделения и (или) колонны выделения стирольного продукта и разность давлений между верхней и нижней частями колонны предварительного разделения и (или) колонны выделения стирольного продукта и, в результате, снизить температуру в кубе и потребление энергии компрессором.[30] 4. Through the selection and application of heat pump technology and falling film reboilers, the present invention uses the available gaseous phase at the top of the column to condense the circulating water, which is the bottleneck of the pre-separation column and the styrene product recovery column in the pressure part, so that minimize the operating pressure of the heated pre-separation column and/or styrene product recovery column and the pressure difference between the top and bottom of the pre-separation column and/or styrene product recovery column and, as a result, reduce the bottom temperature and compressor energy consumption.

[31] 5. Настоящее изобретение позволяет трижды использовать тепло, подаваемое из куба колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, и имеет преимущество, заключающееся в снижении мощности компрессора теплового насоса за счет увеличения рабочего давления в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и снижения давления в колонне предварительного разделения и (или) в колонне выделения стирольного продукта.[31] 5. The present invention can utilize the heat supplied from the bottom of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column three times, and has the advantage of reducing the compressor power of the heat pump by increasing the operating pressure at the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column and reducing the pressure in the pre-separation column and (or) in the styrene product separation column.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[32] На Фиг. 1 показана маршрутная схема процесса очистки стирола с использованием совместного действия технологии теплового насоса с разомкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источника тепла для колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта, раскрытого в примере I;[32] In FIG. 1 is a flow diagram of a styrene purification process using the combined action of open loop heat pump technology and falling film reboilers to provide a heat source for the pre-separation column and styrene product recovery column disclosed in Example I;

[33] На Фиг. 2 показана маршрутная схема процесса очистки стирола с использованием совместного действия технологии теплового насоса с замкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источника тепла для колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта, раскрытого в примере II;[33] In FIG. 2 shows a flow diagram of a styrene purification process using the combined action of closed loop heat pump technology and falling film reboilers to provide a heat source for the pre-separation column and the styrene product recovery column disclosed in Example II;

[34] На Фиг. 3 показана маршрутная схема процесса очистки стирола с использованием совместного действия технологии теплового насоса с разомкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источника тепла для колонны выделения стирольного продукта, раскрытого в примере применения I;[34] In FIG. 3 shows a flow diagram of a styrene purification process using the combined action of open loop heat pump technology and falling film reboilers to provide a heat source for the styrene product recovery column disclosed in Application Example I;

[35] На Фиг. 4 показана маршрутная схема процесса очистки стирола с использованием совместного действия технологии теплового насоса с разомкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источника тепла для колонны предварительного разделения, раскрытого в примере применения II; и[35] In FIG. 4 shows a flow diagram of a styrene purification process using the combined action of open loop heat pump technology and falling film reboilers to provide a heat source for the pre-separation column disclosed in Application Example II; And

[36] На Фиг. 5 показана маршрутная схема процесса очистки стирола с использованием совместного действия технологии теплового насоса с замкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источника тепла для колонны выделения стирольного продукта, раскрытого в примере применения III.[36] In FIG. 5 shows a flow diagram of a styrene purification process using the combined action of closed loop heat pump technology and falling film reboilers to provide a heat source for the styrene product recovery column disclosed in Application Example III.

[37] Ссылочные номера:[37] Reference numbers:

[38] T-101: колонна предварительного разделения, T-102: колонна выделения этилбензола и стирола высокого давления, T-103: колонна выделения этилбензола и стирола низкого давления, T-104: колонна выделения стирольных продуктов, E-101: ребойлер с падающей пленкой колонны предварительного разделения, E-102: конденсатор колонны предварительного разделения, E-103: ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, E-104: ребойлер с падающей пленкой колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, E-105: конденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, E-106: ребойлер с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, E-107: конденсатор колонны выделения стирольного продукта, E-108: испаритель рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, E-109: постконденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, C-101: компрессор теплового насоса для этилбензола и C-102: компрессор теплового насоса для рабочей среды;[38] T-101: Pre-separation column, T-102: High pressure ethylbenzene and styrene recovery column, T-103: Low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, T-104: Styrene product recovery column, E-101: Reboiler with pre-separation column falling film reboiler, E-102: pre-separation column condenser, E-103: high pressure ethylbenzene and styrene recovery column reboiler, E-104: low pressure ethylbenzene and styrene recovery column falling film reboiler, E-105: column condenser low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, E-106: falling film reboiler of styrene product recovery column, E-107: condenser of styrene product recovery column, E-108: low pressure ethylbenzene and styrene recovery column heat pump fluid evaporator, E-109 : low pressure ethylbenzene and styrene recovery column post-condenser, C-101: ethylbenzene heat pump compressor and C-102: process fluid heat pump compressor;

[39] 1: поток газообразной фазы в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, 2: первый поток газообразной фазы, 3: второй поток газообразной фазы, 4: поток газообразной фазы, не находящийся под давлением, 5: конденсат, 6: первый конденсированный поток, 7: второй конденсированный поток, 8: общий поток конденсата, 9: обратный поток, 10: отбираемый общий поток, 11: общий поток в кубе колонны предварительного разделения, 12: циркуляционный поток колонны предварительного разделения, 13: поток, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, 14: поток, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления, 15: общий поток, 16: циркуляционный поток колонны выделения стирольного продукта, 17: поток, поступающий в колонну выделения стирола, 18: поток на выходе из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, 19: циркуляционный поток колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, 20: поток продукта из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, 21: поток продукта из колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, 22: общий поток, поступающий в колонну выделения стирольного продукта и 23: дегидрированная жидкость; и[39] 1: gaseous phase stream at the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, 2: first gaseous phase stream, 3: second gaseous phase stream, 4: unpressurized gaseous phase stream, 5: condensate, 6: first condensed stream, 7: second condensed stream, 8: total condensate stream, 9: reflux stream, 10: bleed total stream, 11: total pre-separation column bottom stream, 12: pre-separation column circulation stream, 13: influent stream to the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column, 14: stream entering the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, 15: total stream, 16: circulation stream of the styrene product recovery column, 17: stream entering the styrene recovery column, 18: stream low pressure ethylbenzene and styrene recovery column outlet, 19: low pressure ethylbenzene and styrene recovery column circulation stream, 20: low pressure ethylbenzene and styrene recovery column product stream, 21: high pressure ethylbenzene and styrene recovery column product stream, 22 : total stream entering the styrene product recovery column and 23: dehydrogenated liquid; And

[40] 2': первый поток газообразной фазы рабочей среды теплового насоса, 3': второй поток газообразной фазы рабочей среды теплового насоса, 4': испаренная рабочая среда теплового насоса, 5': общая конденсированная рабочая среда теплового насоса, 6': первая конденсированная рабочая среда теплового насоса и 7': вторая конденсированная рабочая среда теплового насоса.[40] 2': first gaseous phase flow of the heat pump working fluid, 3': second gaseous phase flow of the heat pump working fluid, 4': evaporated working fluid of the heat pump, 5': general condensed working fluid of the heat pump, 6': first condensed working medium of the heat pump and 7': second condensed working medium of the heat pump.

[41] Примечание: в целях упрощения процесса насосы и приемные резервуары для конденсата, необходимые для реализации процесса, на приведенных выше фигурах не показаны.[41] Note: In order to simplify the process, the pumps and condensate receiving tanks required to implement the process are not shown in the above figures.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF OPTIONS FOR IMPLEMENTING THE INVENTION

[42] Следующие примеры дополнительно иллюстрируют содержание настоящего изобретения, но их не следует трактовать как ограничивающие настоящее изобретение. Модификации или замены, сделанные в способах, этапах или условиях настоящего изобретения без отступления от его сущности, входят в объем настоящего изобретения.[42] The following examples further illustrate the contents of the present invention, but they should not be construed as limiting the present invention. Modifications or substitutions made to the methods, steps or conditions of the present invention without departing from the spirit thereof are within the scope of the present invention.

[43] Дегидрированная жидкая смесь содержит воду, бензол, толуол, этилбензол, стирол и смолу. В верхней части колонны предварительного разделения отделяются бензол, толуол и небольшое количество воды в виде дегидрированной жидкой смеси, а этилбензол, стирол и смола выделяются в кубе колонны, поэтому разница температур между верхней и нижней частями колонны предварительного разделения довольно большая. Если в качестве примера принять перепад давления в верхней части колонны предварительного разделения равным 20 кПа абс., стандартная температура в верхней части колонны предварительного разделения составит 55,18°C, стандартная температура в нижней части колонны предварительного разделения составит 91,9°C, а разница температур между верхней и нижней частями колонны предварительного разделения составит 36,72°C. Очевидно, что устанавливать тепловой насос, который использует газообразную фазу в верхней части колонны предварительного разделения в качестве источника тепла для нагрева ребойлера, неэкономично.[43] The dehydrogenated liquid mixture contains water, benzene, toluene, ethylbenzene, styrene and resin. At the top of the pre-separation column, benzene, toluene and a small amount of water are separated as a dehydrogenated liquid mixture, and ethylbenzene, styrene and resin are separated at the bottom of the column, so the temperature difference between the top and bottom of the pre-separation column is quite large. Taking the pressure drop at the top of the pre-separation column to be 20 kPa abs as an example, the standard temperature at the top of the pre-separation column would be 55.18°C, the standard temperature at the bottom of the pre-separation column would be 91.9°C, and the temperature difference between the top and bottom of the pre-separation column will be 36.72°C. It is obviously not economical to install a heat pump that uses the gaseous phase at the top of the pre-separation column as the heat source to heat the reboiler.

[44] Когда перепад давления в верхней части колонны выделения стирольного продукта составляет 6 кПа абс., температура газообразной фазы стирола в верхней части колонны выделения стирольного продукта составляет 63,56°C, а соответствующее давление в кубе колонны выделения стирольного продукта составляет 9 кПа абс., при этом жидкость в кубе колонны содержит 70% стирола, а температура на выходе ребойлера составляет 78,87°C. Разница температур между верхней и нижней частями колонны выделения стирольного продукта небольшая, поэтому можно установить тепловой насос, который использует газообразную фазу в верхней части колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла для нагрева куба колонны выделения стирольного продукта. Однако, по сравнению с процессом, происходящим в тепловом насосе и использующим газообразную фазу из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, которая имеет более высокую температуру, чем верхняя часть колонны выделения стирольного продукта, в качестве источника тепла для нагрева ребойлера колонны выделения стирольного продукта, экономия получается явно слабая.[44] When the pressure drop at the top of the styrene product recovery column is 6 kPa abs., the temperature of the styrene gas phase at the top of the styrene product recovery column is 63.56°C, and the corresponding bottom pressure of the styrene product recovery column is 9 kPa abs. ., while the liquid in the column bottom contains 70% styrene, and the temperature at the reboiler outlet is 78.87°C. The temperature difference between the top and bottom of the styrene recovery column is small, so a heat pump can be installed that uses the gaseous phase at the top of the styrene recovery column as a heat source to heat the bottom of the styrene recovery column. However, compared to a heat pump process using the gas phase from the low pressure ethylbenzene styrene recovery column top, which has a higher temperature than the styrene product recovery column top, as a heat source to heat the styrene recovery column reboiler product, the savings are clearly weak.

[45] В устройстве для производства стирола, разработанном и эксплуатируемом компанией Changzhou Ruihua Chemical Engineering Technology, которая имеет большой опыт в снижении температуры в кубах колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта, а также в обеспечении стабильного протекания процесса выделения стирола в условиях глубокого вакуума, пар с экстремально низким давлением 0,04 МПа изб. использовался в качестве источников тепла для ребойлеров колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта. На основе существующих устройств были проведены испытания, позволяющие снизить давление в верхней части, а также в кубах колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольных продуктов в условиях низкой нагрузки, помимо этого были проведены дополнительные экспериментальные расчеты для определения осуществимости и экономичности колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта, получающих тепло от теплового насоса с замкнутым или разомкнутым циклом из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления через ребойлер с падающей пленкой, служащей в качестве источника тепла.[45] In the styrene production apparatus developed and operated by Changzhou Ruihua Chemical Engineering Technology, which has extensive experience in reducing the temperature in the bottoms of the pre-separation column and the styrene product recovery column, and ensuring the stable performance of the styrene recovery process under high vacuum conditions , extremely low pressure steam 0.04 MPag. used as heat sources for the reboilers of the pre-separation column and the styrene product recovery column. Based on existing devices, tests were carried out to reduce the pressure at the top and in the bottoms of the pre-separation column and styrene product recovery column under low load conditions, in addition to which additional experimental calculations were carried out to determine the feasibility and economics of the pre-separation column and recovery column styrene product receiving heat from a closed or open cycle heat pump from the top of a low pressure ethylbenzene and styrene recovery column through a falling film reboiler serving as a heat source.

[46] Пример I: способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с разомкнутым циклом с целью получения источника тепла, необходимого для разделительной колонны[46] Example I: Process for refining styrene using falling film reboilers and open loop heat pump technology to provide the heat source required for the separation column

[47] Для дополнительного снижения энергопотребления при эксплуатации и повышения экономичности устройства выделения этилбензола и стирола в настоящем изобретении к существующему устройству дистилляции для выделения этилбензола и стирола из дегидрированной жидкой смеси с колонной высокого давления и колонной низкого давления, соединенной с колонной высокого давления, добавлено устройство циркуляции теплового насоса.[47] To further reduce the operating energy consumption and improve the efficiency of the ethylbenzene and styrene separation apparatus of the present invention, a device is added to an existing distillation apparatus for separating ethylbenzene and styrene from a dehydrogenated liquid mixture with a high pressure column and a low pressure column connected to the high pressure column heat pump circulation.

[48] Цикл теплового насоса, а именно обратный цикл Карно, заключался в следующем: небольшое количество энергии высокого потенциала подавалось для передачи низкопотенциального тепла жидкости в верхней части колонны выделения через компрессор для повышения ее температуры, которую можно было использовать в качестве источника тепла в нижней части колонны, чтобы сэкономить энергию и эксплуатационные расходы.[48] The heat pump cycle, namely the reverse Carnot cycle, consisted of the following: a small amount of high potential energy was supplied to transfer low potential heat to the liquid at the top of the recovery column through a compressor to raise its temperature, which could be used as a heat source at the bottom column parts to save energy and operating costs.

[49] Технологию теплового насоса можно разделить на технологию теплового насоса с разомкнутым циклом и технологию теплового насоса с замкнутым циклом. Технология теплового насоса с разомкнутым циклом – это технология, использующая компрессор для непосредственного сжатия высококонцентрированного газообразного этилбензола в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, используемого в качестве источников тепла для ребойлеров колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта.[49] Heat pump technology can be divided into open-loop heat pump technology and closed-loop heat pump technology. Open loop heat pump technology is a technology that uses a compressor to directly compress highly concentrated ethylbenzene gas at the top of a low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, used as heat sources for the pre-separation column and styrene product recovery column reboilers.

[50] В этом примере основное внимание уделено способу очистки стирола с использованием технологии теплового насоса с разомкнутым циклом и ребойлеров с падающей пленкой с целью получения источников тепла, необходимых для колонны предварительного разделения и колонны выделения стирольного продукта. Конкретный технологический маршрут показан на Фиг. 1.[50] This example focuses on a styrene purification process using open-loop heat pump technology and falling film reboilers to provide the heat sources required for the pre-separation column and the styrene product recovery column. A specific process route is shown in Fig. 1.

[51] Технологический маршрут очистки стирола от точки входа до точки выхода потока был снабжен четырьмя основными колоннами, соединенными последовательно: колонной T-101 предварительного разделения, колонной T-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления, колонной T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления и колонной T-104 выделения стирольного продукта. Из верхней части колонны Т-101 предварительного разделения выделяются бензол и толуол, содержащиеся в дегидрированной жидкой смеси, а из куба колонны выделяются этилбензол, стирол и смола, содержащиеся в дегидрированной жидкой смеси. Из верхней части колонны Т-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления и колонны Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления выделяется этилбензол, а из куба колонны выделяются стирол и смола, при этом обе колонны выполняют одну и ту же функцию и термически связаны. Из верхней части колонны T-104 выделения стирольного продукта выделяется стирол, а из куба колонны выделяется вся смола вместе с небольшим количеством стирола, захваченного потоком.[51] The styrene purification process route from the entry point to the flow exit point was equipped with four main columns connected in series: a T-101 pre-separation column, a T-102 high-pressure ethylbenzene and styrene separation column, a T-103 low-pressure ethylbenzene and styrene separation column pressure and column T-104 for separating the styrene product. From the top of the T-101 pre-separation column, benzene and toluene contained in the dehydrogenated liquid mixture are separated, and from the column bottom, ethylbenzene, styrene and resin contained in the dehydrogenated liquid mixture are released. From the top of the high-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-102 and the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103, ethylbenzene is released, and styrene and resin are released from the bottom of the column, both columns performing the same function and being thermally connected. The styrene is released from the top of the T-104 styrene product recovery column, and all the resin is released from the bottom of the column along with a small amount of styrene entrained in the stream.

[52] Верхняя часть колонны T-101 предварительного разделения была соединена с конденсатором E-102 колонны предварительного разделения. Конденсированную жидкую фазу собирали с помощью приемного резервуара для конденсата и подвергали сжатию для использования в качестве обратного потока и отбираемого потока. Общий поток 11 в кубе колонны предварительного разделения из нижней части колонны T-101 предварительного разделения делится на два потока (а именно: поток 13, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, и поток 14, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления), один из которых подается в колонну Т-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления, а другой подается в колонну Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления. Нижняя зона колонны T-101 предварительного разделения соединена с ребойлером E-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения.[52] The top of the pre-separation column T-101 was connected to the pre-separation column condenser E-102. The condensed liquid phase was collected using a condensate receiving tank and compressed for use as a reflux and bleed stream. The total stream 11 in the bottom of the pre-separation column from the bottom of the pre-separation column T-101 is divided into two streams (namely: stream 13 entering the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and stream 14 entering the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column pressure), one of which is fed into the high-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-102, and the other is fed into the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103. The lower zone of the T-101 pre-separation column is connected to the E-101 falling film reboiler of the pre-separation column.

[53] Колонна T-104 выделения стирольного продукта соединена с ребойлером E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта. Общий поток 15 из нижней части колонны Т-104 выделения стирольного продукта разделяется на поток 17, поступающий в колонну выделения стирола, и циркуляционный поток 16 колонны выделения стирольного продукта. Циркуляционный поток 16 колонны выделения стирольного продукта проходит через ребойлер Е-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, и нагретый циркуляционный поток 16 колонны выделения стирольного продукта отводится и возвращается в нижнюю зону колонны Т-104 выделения стирольного продукта. Верхняя часть колонны выделения стирольного продукта соединена с конденсатором E-107 колонны выделения стирольного продукта. Конденсированную жидкую фазу собирают с помощью приемного резервуара для конденсата и подвергают сжатию для использования в качестве обратного потока и отбираемого продукта стирола.[53] The T-104 styrene product recovery column is connected to the E-106 falling film reboiler of the styrene product recovery column. The total stream 15 from the bottom of the styrene product recovery column T-104 is divided into a stream 17 entering the styrene recovery column and a circulation stream 16 of the styrene product recovery column. The styrene product recovery column circulation stream 16 passes through the styrene product recovery column falling film reboiler E-106, and the heated styrene product recovery column circulation stream 16 is withdrawn and returned to the lower zone of the styrene product recovery column T-104. The upper part of the styrene product recovery column is connected to the condenser E-107 of the styrene product recovery column. The condensed liquid phase is collected using a condensate receiver and is compressed for use as reflux and styrene recovery product.

[54] Колонна T-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления соединена с ребойлером E-103 колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления. Поток 21 продукта из колонны высокого давления, содержащий в основном высококонцентрированный мономер стирола, из нижней части колонны Т-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления подается в колонну Т-104 выделения стирольного продукта. Газообразный дистиллят в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления в основном содержит этилбензол. Газообразный дистиллят в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления используется для подачи тепла в ребойлер с падающей пленкой колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Газообразный дистиллят конденсируется после передачи тепла в ребойлер с падающей пленкой колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Одна часть дистиллята конденсированной газообразной фазы используется в качестве обратного потока, а другая часть дистиллята конденсированной газообразной фазы отбирается в виде циркулирующего этилбензола и подается в установку дегидрирования для рециркуляции.[54] The high pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-102 is connected to the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column reboiler E-103. The high pressure column product stream 21, containing primarily highly concentrated styrene monomer, from the bottom of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-102 is fed to the styrene product recovery column T-104. The gaseous distillate at the top of the high pressure ethylbenzene and styrene separation column mainly contains ethylbenzene. The gaseous distillate at the top of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column is used to supply heat to the falling film reboiler of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column. The gaseous distillate is condensed after transferring heat to the falling film reboiler of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column. One portion of the condensed gaseous phase distillate is used as reflux, and the other portion of the condensed gaseous phase distillate is recovered as recycled ethylbenzene and fed to the dehydrogenation unit for recirculation.

[55] Колонна Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления соединена с ребойлером Е-104 с падающей пленкой колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Поток 18 на выходе из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, содержащий в основном высококонцентрированный мономер стирола, из нижней части колонны Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления разделяется на поток 20 продукта из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и циркуляционный поток 19 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Поток 20 продукта из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в колонну T-104 выделения стирольного продукта, а циркуляционный поток 19 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления проходит через ребойлер E-104 с падающей пленкой колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и частично газифицируется за счет нагрева с помощью потока газообразного дистиллята из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, а затем возвращается в нижнюю часть колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления.[55] The low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103 is connected to the falling film reboiler E-104 of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column. Stream 18 at the outlet of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column, containing mainly highly concentrated styrene monomer, from the bottom of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103 is divided into product stream 20 from the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column and circulation stream 19 low pressure ethylbenzene and styrene separation columns. Product stream 20 from the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed to the T-104 styrene product recovery column, and circulation stream 19 of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column passes through the E-104 falling film reboiler of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column and partially gasified by heating with the distillate gas stream from the top of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column and then returned to the bottom of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103.

[56] Поток 1 газообразной фазы в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления разделяется на два потока газообразной фазы. Один поток газообразной фазы может быть разделен на первый поток 2 газообразной фазы и второй поток 3 газообразной фазы после их сжатия компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола. Первый поток 2 газообразной фазы подается в ребойлер Е-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения в качестве источника тепла для колонны Т-101 предварительного разделения, а второй поток 3 газообразной фазы подается в ребойлер Е-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла для колонны Т-104 выделения стирольного продукта. Другой поток 4 газообразной фазы, не находящийся под давлением, подается в конденсатор E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации, при этом конденсат 5 и первый конденсированный поток 6, сконденсированный с помощью ребойлера E-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения, а также второй конденсированный поток 7, сконденсированный с помощью ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, собирают вместе в виде общего потока 8 конденсата и подвергают сжатию. Общий поток 8 конденсата транспортируют в установку дегидрирования этилбензола для рециркуляции в качестве обратного потока 9 колонны Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления или в качестве отбираемого общего потока 10. Конденсатор E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления выполнял вспомогательную роль в регулировании конденсационной нагрузки во время запуска и остановки или при изменяющихся условиях эксплуатации.[56] Gas phase stream 1 at the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column is separated into two gas phase streams. One gaseous phase stream can be divided into a first gaseous phase stream 2 and a second gaseous phase stream 3 after they are compressed by the ethylbenzene heat pump compressor C-101. The first gaseous phase stream 2 is fed to the pre-separation column falling film reboiler E-101 as a heat source for the pre-separation column T-101, and the second gaseous phase stream 3 is fed to the styrene product recovery column falling film reboiler E-106 as heat source for column T-104 for styrene product separation. Another unpressurized gaseous phase stream 4 is fed to condenser E-105 of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column for condensation, with condensate 5 and the first condensed stream 6 condensed by the pre-separation column falling film reboiler E-101 , as well as the second condensed stream 7 condensed by the E-106 falling film reboiler of the styrene product recovery column are collected together as a total condensate stream 8 and subjected to compression. The total condensate stream 8 is transported to the ethylbenzene dehydrogenation unit for recirculation as reflux 9 of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103 or as a withdrawn general stream 10. Condenser E-105 of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column played an auxiliary role in control condensation load during startup and shutdown or under changing operating conditions.

[57] Ребойлер E-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения должен быть оснащен циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока 12 колонны предварительного разделения. Ребойлер E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта должен быть оснащен циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока 16 колонны выделения стирольного продукта.[57] The E-101 pre-separation column falling film reboiler shall be equipped with a circulation pump to generate the pre-separation column circulation flow 12 . The styrene product recovery column falling film reboiler E-106 shall be equipped with a circulation pump to generate the styrene product recovery column circulation stream 16.

[58] Конденсатор E-102 колонны предварительного разделения, конденсатор E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и конденсатор E-107 колонны выделения стирольного продукта в этом примере по-прежнему используют циркуляционную воду в качестве источника холода, точно так же, как в совместном процессе последовательного разделения в условиях высокого и низкого давления, упомянутом выше. Циркуляционная вода для конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта и конденсатора E-102 колонны предварительного разделения соединяется последовательно с циркуляционной водой для конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор E-107 колонны выделения стирольного продукта и конденсатор E-102 колонны предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды, чтобы уменьшить потребление циркуляционной воды.[58] Pre-separation column condenser E-102, low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser E-105, and styrene product recovery column condenser E-107 in this example still use circulating water as a cold source, just like in the joint process of sequential separation under high and low pressure conditions mentioned above. The circulating water for the styrene product recovery column condenser E-107 and the pre-separation column condenser E-102 is connected in series with the circulation water for the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column condenser E-105, while the styrene product recovery column condenser E-107 and condenser E -102 pre-separation columns are placed at the front of the circulating water flow channel to reduce the consumption of circulating water.

[59] Конкретный рабочий процесс заключается в следующем.[59] The specific workflow is as follows.

[60] (1) Дегидрированную жидкость 23 сначала подают в колонну Т-101 предварительного разделения, представляющую собой высокоэффективную дистилляционную колонну насадочного типа, работающую под отрицательным давлением. Колонна Т-101 предварительного разделения используется для отделения легких компонентов, таких как толуол и бензол, содержащихся в дегидрированной жидкости 23, с температурой кипения ниже, чем у этилбензола, из верхней части колонны Т-101 предварительного разделения, а в нижней части колонны предварительного разделения получают общий поток 11 в кубе колонны предварительного разделения (главным образом смесь, содержащую этилбензол, стирол и смолу). Затем общий поток 11 в кубе колонны предварительного разделения разделяют на два потока (а именно, поток 13, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, и поток 14, поступающий в колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления), которые соответственно подают в колонну Т-102 выделения этилбензола и стирола высокого давления и колонну Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления для дальнейшей обработки.[60] (1) The dehydrogenated liquid 23 is first fed into the pre-separation column T-101, which is a high-efficiency packed-type distillation column operating under negative pressure. The T-101 pre-separation column is used to separate light components such as toluene and benzene contained in the dehydrogenated liquid 23, with a boiling point lower than that of ethylbenzene, from the top of the T-101 pre-separation column, and at the bottom of the pre-separation column a total stream of 11 is obtained in the bottom of the pre-separation column (mainly a mixture containing ethylbenzene, styrene and resin). Then the total stream 11 in the bottom of the pre-separation column is divided into two streams (namely, stream 13 entering the high-pressure ethylbenzene and styrene separation column, and stream 14 entering the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column), which are respectively fed into the column T-102 high-pressure ethylbenzene and styrene separation column and T-103 low-pressure ethylbenzene and styrene separation column for further processing.

[61] (2) Основным оборудованием системы восстановления этилбензола и выделения неочищенного стирол-этилена являются две насадочные колонны T-102/T-103 высокого и низкого давления, соединенные между собой и имеющие высокую эффективность и низкий перепад давления. Этилбензол, дистиллированный из верхней части насадочных колонн высокого и низкого давления, возвращается обратно в реакционную систему дегидрирования в качестве части исходного этилбензола, поступающего в реактор. Неочищенный стирол, полученный в нижней части насадочных колонн высокого и низкого давления, то есть поток 20 продукта из колонны низкого давления и поток 21 продукта из колонны высокого давления объединяют в общий поток 22, поступающий в колонну выделения стирольного продукта, и подают в колонну Т-104 выделения стирольного продукта для последующего разделения с целью получения качественных продуктов стирола.[61] (2) The main equipment of the ethylbenzene recovery and crude styrene ethylene recovery system is two packed columns T-102/T-103 high and low pressure, interconnected and having high efficiency and low pressure drop. Ethylbenzene distilled from the top of the high and low pressure packed columns is returned back to the dehydrogenation reaction system as part of the feed ethylbenzene entering the reactor. The crude styrene produced at the bottom of the high- and low-pressure packed columns, i.e., product stream 20 from the low-pressure column and product stream 21 from the high-pressure column, are combined into a common stream 22 entering the styrene product recovery column and fed to the T-column. 104 isolation of the styrene product for subsequent separation in order to obtain quality styrene products.

[62] (3) Поток 1 газообразной фазы в верхней части колонны предварительного разделения разделяют на два потока газообразной фазы. Один из потоков газообразной фазы разделяют на первый поток 2 газообразной фазы и второй поток 3 газообразной фазы после сжатия компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола. Первый поток 2 газообразной фазы подают в ребойлер Е-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения в качестве источника тепла для колонны предварительного разделения, а второй поток 3 газообразной фазы подают в ребойлер Е-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла для колонны Т-104 выделения стирольного продукта. Другой поток 4 газообразной фазы, не находящийся под давлением, подают в конденсатор E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации.[62] (3) The gaseous phase stream 1 at the top of the pre-separation column is separated into two gaseous phase streams. One of the gaseous phase streams is divided into a first gaseous phase stream 2 and a second gaseous phase stream 3 after compression by the C-101 heat pump compressor for ethylbenzene. The first gaseous phase stream 2 is supplied to the pre-separation column falling film reboiler E-101 as a heat source for the pre-separation column, and the second gaseous phase stream 3 is supplied to the styrene product recovery column falling film reboiler E-106 as a heat source for columns T-104 for styrene product separation. Another gaseous phase stream 4, not under pressure, is supplied to condenser E-105 of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column for condensation.

[63] (4) Основная функция колонны Т-104 выделения стирольного продукта заключается в получении продуктов стирола в верхней части колонны и смолы с высокой концентрацией стирола в кубе колонны для формирования потока 17 исходного материала колонны выделения стирола, направляемого в систему восстановления стирола для выделения стирола, при этом в системе восстановления стирола извлекают смолу с содержанием стирола менее 6%.[63] (4) The main function of the T-104 styrene product recovery column is to obtain styrene products at the top of the column and high styrene concentration resin in the column bottom to form a styrene recovery column feed stream 17 sent to the styrene recovery system for recovery styrene, while the styrene recovery system recovers resin with a styrene content of less than 6%.

[64] Пример II: способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с замкнутым циклом с целью получения источника тепла для разделительной колонны[64] Example II: Styrene purification process using falling film reboilers and closed loop heat pump technology to provide a heat source for the separation column

[65] В этом примере основное внимание уделено способу очистки стирола с использованием технологии теплового насоса с замкнутым циклом и ребойлеров с целью получения источника тепла для разделительной колонны. Конкретный технологический маршрут показан на Фиг. 2.[65] This example focuses on a styrene purification process using closed loop heat pump technology and reboilers to provide a heat source for a separation column. A specific process route is shown in Fig. 2.

[66] Отличие от технологии теплового насоса с разомкнутым циклом заключалось в следующем.[66] The differences from open-loop heat pump technology were as follows.

[67] Поток 1 газообразной фазы в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в испаритель E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, а неконденсированный поток газообразной фазы непрерывно подается в постконденсатор E-109 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации. Испаренная рабочая среда 4' теплового насоса находится под давлением компрессора C-102 теплового насоса для рабочей среды и разделяется на первый поток 2' газообразной фазы рабочей среды теплового насоса и второй поток 3' газообразной фазы рабочей среды теплового насоса. Два потока газообразной фазы подаются в ребойлер Е-101 колонны предварительного разделения и (или) в ребойлер Е-106 колонны выделения стирольного продукта, соответственно, в качестве источника тепла. Первая конденсированная рабочая среда 6' теплового насоса и вторая конденсированная рабочая среда 7' теплового насоса, сконденсированная в E-101/106, объединяются в общую конденсированную рабочую среду 5' теплового насоса и возвращаются обратно в испаритель E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для непрерывной газификации с целью рециркуляции.[67] The gaseous phase stream 1 at the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is supplied to the heat pump working fluid evaporator E-108 of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and the non-condensed gaseous phase stream is continuously fed to the post-condenser E-109 of the ethylbenzene recovery column and low pressure styrene for condensation. The evaporated heat pump working fluid 4' is pressurized by the heat pump working fluid compressor C-102 and is divided into a first gaseous phase flow 2' of the heat pump working fluid and a second gaseous phase stream 3' of the heat pump working fluid. The two gaseous phase streams are supplied to reboiler E-101 of the pre-separation column and/or reboiler E-106 of the styrene product recovery column, respectively, as a heat source. The first heat pump condensed fluid 6' and the second heat pump condensed fluid 7' condensed in E-101/106 are combined into a common heat pump condensed fluid 5' and returned back to the heat pump fluid evaporator E-108 of the recovery column low pressure ethylbenzene and styrene for continuous gasification for recycling purposes.

[68] Ребойлер E-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения должен быть оснащен циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока 12 колонны предварительного разделения, который необходим для ребойлера с падающей пленкой. Ребойлер E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта должен быть оснащен циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока 16 колонны выделения стирольного продукта, который необходим для ребойлера с падающей пленкой.[68] The E-101 pre-separation column falling film reboiler must be equipped with a circulation pump to generate the pre-separation column circulation flow 12 that is required for the falling film reboiler. The E-106 styrene product recovery column falling film reboiler must be equipped with a circulation pump to create the styrene product recovery column circulation stream 16 that is required for the falling film reboiler.

[69] Во время непосредственной работы:[69] During actual work:

[70] Тепловой насос замкнутого цикла газифицирует рабочую среду теплового насоса с использованием высококонцентрированного газообразного этилбензола, выделенного из верхней части колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления, и газифицированная рабочая среда теплового насоса подвергается сжатию. Рабочая среда теплового насоса, подвергнутая газификации опосредованным путем и находящаяся под давлением, подается в ребойлер с падающей пленкой при условии небольшой разницы температур теплопередачи, чтобы служить в качестве источника тепла в колонне T-101 предварительного разделения или в колонне T-104 выделения стирольного продукта в процессе выделения стирола.[70] The closed cycle heat pump gasifies the heat pump working medium using highly concentrated ethylbenzene gas recovered from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103, and the gasified heat pump working medium is compressed. The indirectly gasified and pressurized heat pump fluid is supplied to the falling film reboiler, subject to a small heat transfer temperature difference, to serve as a heat source in the pre-separation column T-101 or the styrene product separation column T-104 in styrene separation process.

[71] Рабочая среда теплового насоса с замкнутым циклом должна представлять собой среду, рассчитанную на определенное давление и низкую мощность компрессора после ее испарения потоком газообразной фазы из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, такую как н-бутан, изобутан, бутен, пентан, циклопентан, бензол, метанол и т. д.[71] The operating environment of a closed cycle heat pump must be one designed to withstand a certain pressure and low compressor power after evaporation by the gaseous phase stream from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, such as n-butane, isobutane, butene, pentane, cyclopentane, benzene, methanol, etc.

[72] Конденсатор Е-102 колонны предварительного разделения, постконденсатор Е-109 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и конденсатор Е-107 колонны выделения стирольного продукта в этом примере также используют циркуляционную воду в качестве источника холода, как и устройство дистилляции для выделения этилбензола и стирола с колонной высокого давления и колонной низкого давления, соединенной с колонной высокого давления, упомянутое выше. Циркуляционная вода, используемая для конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта и конденсатора E-102 колонны предварительного разделения соединяется последовательно с циркуляционной водой для постконденсатора колонны E-109 выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор колонны E-107 выделения стирольного продукта и конденсатор колонны E-102 предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды, чтобы увеличить разницу температур теплопередачи между E-102 и E-107 и уменьшить потребление циркуляционной воды.[72] Pre-separation column condenser E-102, low-pressure ethylbenzene and styrene separation column post-condenser E-109, and styrene product separation column condenser E-107 in this example also use circulating water as a cold source, as does the distillation device for ethylbenzene separation and styrene with a high pressure column and a low pressure column connected to the high pressure column mentioned above. The circulating water used for the styrene product recovery column condenser E-107 and the pre-separation column condenser E-102 is connected in series with the circulation water for the low pressure ethylbenzene and styrene separation column post-condenser E-109, while the styrene product recovery column condenser E-107 and The pre-separation column condenser E-102 is placed at the front of the circulation water flow channel to increase the heat transfer temperature difference between E-102 and E-107 and reduce the circulation water consumption.

[73] Ребойлер колонны предварительного разделения, ребойлер колонны выделения стирольного продукта и ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, используемые в приведенных выше примерах и последующих примерах применения, представляют собой ребойлеры с падающей пленкой. Причина выбора ребойлера с падающей пленкой заключается в следующем: ребойлер с падающей пленкой является одним из видов ребойлера, используемых в дополнение к ребойлеру котлового типа, горизонтальному ребойлеру термосифонного типа, вертикальному ребойлеру термосифонного типа, ребойлеру с принудительной циркуляцией и т. д. Ребойлер с падающей пленкой должен быть дополнительно оснащен циркуляционным насосом для жидкой фазы и устройством для распределения жидкой фазы, таким как распределительная головка и диск для распределения жидкой фазы и т. д. Жидкая фаза вытягивается в пленку вдоль стенки теплообменной трубы посредством распределительного устройства, а газообразная фаза испаряется вдоль пленки. Другие типы ребойлеров, такие как ребойлер термосифонного типа, не нуждаются в дополнительных циркуляционных насосах, для циркуляции они используют разницу плотностей содержащейся в них жидкости после нагрева. Благодаря циркуляционным насосам высота установки ребойлера с падающей пленкой относительно корпуса колонны обычно не регламентируется, но высота установки ребойлера термосифонного типа относительно куба колонны, а также впускных и выпускных отверстий для газообразной фазы и жидкой фазы должна быть специально определена в соответствии с условиями их эксплуатации и свойствами материала. В общем случае ребойлер с падающей пленкой больше подходит для обработки материалов в условиях глубокого вакуума, с высокой теплочувствительностью и высокой вязкостью, в отличии от ребойлера термосифонного типа. Разница температур теплопередачи между трубой и корпусом ребойлера с падающей пленкой может быть уменьшена, а эффективность теплообмена при этом будет высокой.[73] The pre-separation column reboiler, the styrene product recovery column reboiler, and the low-pressure ethylbenzene-styrene recovery column reboiler used in the above examples and the following application examples are falling film reboilers. The reason for choosing falling film reboiler is as follows: Falling film reboiler is one type of reboiler used in addition to boiler type reboiler, horizontal thermosiphon type reboiler, vertical thermosiphon type reboiler, forced circulation reboiler, etc. Falling film reboiler film must be additionally equipped with a circulation pump for the liquid phase and a device for distributing the liquid phase, such as a distribution head and a disk for distributing the liquid phase, etc. The liquid phase is drawn into the film along the wall of the heat exchange pipe by the distribution device, and the gaseous phase is evaporated along films. Other types of reboilers, such as the thermosyphon type reboiler, do not require additional circulation pumps; they use the difference in density of the liquid they contain after heating to circulate. Due to circulation pumps, the installation height of the falling film reboiler relative to the column body is usually not regulated, but the installation height of the thermosiphon type reboiler relative to the column bottom, as well as the inlets and outlets for the gaseous phase and liquid phase, must be specifically determined in accordance with their operating conditions and properties material. In general, a falling film reboiler is more suitable for processing materials under high vacuum conditions, with high heat sensitivity and high viscosity, as opposed to a thermosiphon type reboiler. The heat transfer temperature difference between the tube and the body of the falling film reboiler can be reduced, and the heat transfer efficiency will be high.

[74] Что касается колонны выделения стирольного продукта с высоким содержанием смолы в кубе колонны, помимо того, что давление в кубе колонны выделения стирольного продукта влияло на эффективность теплообмена в ребойлере, концентрация смолы в кубе колонны и интенсивность газификации ребойлера оказывали большее влияние на эффективность теплообмена в ребойлере. Следовательно, ребойлер с падающей пленкой необходимо было выбрать таким образом, чтобы уменьшить разницу температур теплопередачи между трубой и корпусом ребойлера с падающей пленкой за счет увеличения содержания стирола в продуктах куба колонны выделения стирольного продукта и снижения скорости газификации ребойлера с падающей пленкой.[74] Regarding the styrene product recovery column with high resin content in the bottom of the column, in addition to the fact that the pressure in the bottom of the styrene product recovery column influenced the heat transfer efficiency in the reboiler, the resin concentration in the column bottom and the gasification rate of the reboiler had a greater influence on the heat transfer efficiency in the reboiler. Therefore, the falling film reboiler had to be selected to reduce the heat transfer temperature difference between the tube and the body of the falling film reboiler by increasing the styrene content of the bottom products of the styrene product recovery column and reducing the gasification rate of the falling film reboiler.

[75] Пример применения I[75] Application example I

[76] В качестве примера взята установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. Верхняя часть колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления содержит высококонцентрированный газообразный этилбензол, нагнетаемый компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола, и служит источником тепла только для ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта. Конкретный технологический маршрут показан на Фиг. 3.[76] The example taken is a styrene recovery plant to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. The top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103 contains highly concentrated ethylbenzene gas forced by the ethylbenzene heat pump compressor C-101 and serves as the heat source only for the falling film reboiler E-106 of the styrene product recovery column. A specific process route is shown in Fig. 3.

[77] a) Давление в верхней части колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления составляет 10 кПа абс., а температура составляет 67,04°C, высококонцентрированный газообразный этилбензол из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в ребойлер E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта при расходе 78,86 т/ч после нагнетания компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола;[77] a) The pressure at the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103 is 10 kPa abs and the temperature is 67.04°C, the highly concentrated ethylbenzene gas from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed into the reboiler E-106 with the falling film of the styrene product recovery column at a flow rate of 78.86 t/h after injection by the C-101 heat pump compressor for ethylbenzene;

[78] b) Давление в верхней части колонны T-104 выделения стирольного продукта составляет 2,5 кПа абс., а температура составляет 45,45°C, давление в кубе колонны составляет 5,6 кПа абс., а температура на выходе ребойлера с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта составляет 67,5°C.[78] b) The pressure at the top of the styrene product recovery column T-104 is 2.5 kPa abs and the temperature is 45.45°C, the bottom pressure of the column is 5.6 kPa abs and the reboiler outlet temperature with the falling film of the styrene product recovery column is 67.5°C.

[79] c) Условия на входе компрессора C-101 теплового насоса для этилбензола: давление 10 кПа абс., температура 67,04°C и расход 78,86 т/ч. Условия на выходе компрессора C-101 теплового насоса для этилбензола: давление 18 кПа абс. Мощность на валу составляет 462,4 кВт (расчетный КПД компрессора теплового насоса для этилбензола составляет 75%). Если выбран осевой вентилятор компании Shaanxi Blower (group), модель ED160-2+2, мощность составит 539 кВт (максимальное давление на выходе может достигать 25 кПа абс.), а скорость вращения 1485 об/мин.[79] c) Inlet conditions of ethylbenzene heat pump compressor C-101: pressure 10 kPa abs., temperature 67.04°C and flow rate 78.86 t/h. Outlet conditions of the heat pump compressor C-101 for ethylbenzene: pressure 18 kPa abs. The shaft power is 462.4 kW (estimated heat pump compressor efficiency for ethylbenzene is 75%). If Shaanxi Blower (group) axial fan model ED160-2+2 is selected, the power is 539 kW (the maximum outlet pressure can reach 25 kPa absolute) and the rotation speed is 1485 rpm.

[80] d) Теплообменник конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта относится к типу BXM, который представляет собой проточный теплообменник диаметром 4000 мм, длиной 7000 мм, площадью поверхности теплообмена 3008 м2 и весом 101,8 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом падение давления на стороне корпуса составляет 0,4 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет массовый расход 725 кг/ч.[80] d) The heat exchanger of the E-107 styrene product recovery column condenser is a BXM type, which is a flow-through heat exchanger with a diameter of 4000 mm, a length of 7000 mm, a heat exchange surface area of 3008 m2 and a weight of 101.8 tons. Styrene gas on the shell side condenses when circulating water passes through the pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.4 kPa, and the non-condensed styrene gas at the outlet of the heat exchanger has a mass flow of 725 kg/h.

[81] e) Циркуляционная вода, используемая для конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта, соединяется последовательно с циркуляционной водой, используемой для конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор E-107 колонны выделения стирольного продукта размещен в передней части канала для потока циркуляционно воды, чтобы увеличить разницу температур теплопередачи конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[81] e) The circulating water used for the styrene product recovery column condenser E-107 is connected in series with the circulating water used for the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser E-105, and the styrene product recovery column condenser E-107 is placed in front of the circulation water flow channel to increase the heat transfer temperature difference of the E-105 low pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser.

[82] f) Тепловая нагрузка, необходимая для ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, составляет 8059 кВт. Теплообменник с падающей пленкой, который относится к типу BEM, имеет диаметр 3800 мм, длину 8500 мм, площадь поверхности теплообмена 3616 м2 и общий объем 129,5 т. Разница температур составляет 7,2°C, температура на стороне корпуса составляет 75,73-82,18°C, температура на стороне трубы составляет 67,5-70,66°C, массовый расход неконденсированного газа на выходе со стороны корпуса составляет 1563 кг/ч, а интенсивность газификации составляет 7%.[82] f) The heat load required for the E-106 falling film reboiler of the styrene product recovery column is 8059 kW. The falling film heat exchanger, which is a BEM type, has a diameter of 3800 mm, a length of 8500 mm, a heat exchange surface area of 3616 m2 and a total volume of 129.5 tons. The temperature difference is 7.2°C, the shell side temperature is 75. 73-82.18°C, the pipe side temperature is 67.5-70.66°C, the mass flow rate of non-condensed gas at the body side outlet is 1563 kg/h, and the gasification rate is 7%.

[83] g) Циркуляционный насос, поддерживающий работу ребойлера с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, имеет расчетный расход 1118 м2/ч (допустимый предел 115%), напор 36 м и мощность на валу 132 кВт.[83] g) The circulation pump supporting the falling film reboiler of the styrene product recovery column has a design flow of 1118 m 2 /h (allowable limit 115%), head of 36 m and shaft power of 132 kW.

[84] h) Колонна Т-104 выделения стирольного продукта имеет диаметр 5000 мм, корпус колонны имеет вес 103,8 т, а объем насадки составляет 353 м3.[84] h) The styrene product separation column T-104 has a diameter of 5000 mm, the column body has a weight of 103.8 tons, and the packing volume is 353 m 3 .

[85] Сравнительный пример I[85] Comparative Example I

[86] Этот сравнительный пример главным образом сравнивается с примером применения I:[86] This comparative example is mainly compared with application example I:

[87] В качестве примера взята обычная установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. Колонна выделения стирольного продукта использует пар давлением 0,04 МПа изб. в качестве источника тепла:[87] A conventional styrene recovery plant is taken as an example to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. The styrene product recovery column uses steam at 0.04 MPa g. as a heat source:

[88] а) Давление в верхней части колонны T-104 выделения стирольного продукта составляет 6 кПа абс., а температура составляет 63,56°C, давление в кубе колонны составляет 8,6 кПа абс., а температура на выходе ребойлера составляет 77,74°C.[88] a) The pressure at the top of the styrene product recovery column T-104 is 6 kPa abs., and the temperature is 63.56°C, the pressure at the bottom of the column is 8.6 kPa abs., and the reboiler outlet temperature is 77 .74°C.

[89] b) Теплообменник конденсатора Е-107 колонны выделения стирольного продукта относится к типу BXM с диаметром 2800 мм, длиной теплообменной трубы 6000 мм, площадью поверхности теплообмена 1825 м2 и весом 56,7 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом перепад давления на стороне корпуса составляет 0,9 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет массовый расход 356 кг/ч.[89] b) The heat exchanger of the condenser E-107 of the styrene product recovery column is a BXM type with a diameter of 2800 mm, a heat exchange pipe length of 6000 mm, a heat exchange surface area of 1825 m 2 and a weight of 56.7 tons. The styrene gas on the shell side is condensed when passing circulating water through the pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.9 kPa, and the non-condensed styrene gas at the outlet of the heat exchanger has a mass flow of 356 kg/h.

[90] c) Циркуляционная вода, используемая для конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта, соединяется последовательно с циркуляционной водой, используемой для конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор E-107 колонны выделения стирольного продукта размещен в передней части канала для потока циркуляционной воды, чтобы увеличить разницу температур теплопередачи конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[90] c) The circulating water used for the styrene product recovery column condenser E-107 is connected in series with the circulating water used for the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser E-105, while the styrene product recovery column condenser E-107 is placed at the front of the circulation water flow channel to increase the heat transfer temperature difference of the E-105 low pressure ethylbenzene and styrene recovery column condenser.

[91] d) Для колонны выделения стирольного продукта используют термосифонный теплообменник, а требуемая тепловая нагрузка составляет 8083 кВт. Расход пара давлением 0,04 МПа изб. составляет 12,89 т/ч. Необходимо подключить параллельно два ребойлера. Диаметр каждого ребойлера составляет 2200 мм, длина теплообменной трубы составляет 3000 мм, а площадь поверхности теплообмена каждого ребойлера 842 м2. Вес каждого ребойлера составляет 28,9 т.[91] d) A thermosyphon heat exchanger is used for the styrene product recovery column and the required heat load is 8083 kW. Steam consumption pressure 0.04 MPa g. is 12.89 t/h. It is necessary to connect two reboilers in parallel. The diameter of each reboiler is 2200 mm, the length of the heat exchange pipe is 3000 mm, and the heat exchange surface area of each reboiler is 842 m 2 . Each reboiler weighs 28.9 tons.

[92] e) Колонна Т-104 выделения стирольного продукта имеет диаметр 4200 мм, корпус колонны имеет вес 75,4 т, а объем насадки составляет 249 м3.[92] e) The styrene product separation column T-104 has a diameter of 4200 mm, the column body has a weight of 75.4 tons, and the packing volume is 249 m 3 .

[93] Сравнение примера применения I со сравнительным примером I:[93] Comparison of Application Example I with Comparative Example I:

[94] 1. В примере применения I не требуется использовать пар, добавляется только мощность на валу, потребляемая компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола и циркуляционным насосом ребойлера с падающей пленкой, составляющая в сумме 594,4 кВт. При удельной стоимости 0,7 юаня за киловатт-час это будет стоить 416,08 юаня/час. Потребление в час составляет 594,4*0,086 = 51,1 кг стандартного масла в час. 0,086 – коэффициент пересчета электроэнергии для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053». Примечание: фактическое энергопотребление компрессора и циркуляционного насоса ребойлера с падающей пленкой в примере применения I, примере применения II и примере применения III не превышает 1,2 мощности на валу.[94] 1. Application Example I does not require the use of steam, adding only the shaft power consumed by the C-101 ethylbenzene heat pump compressor and the falling film reboiler circulation pump, totaling 594.4 kW. At a unit cost of 0.7 yuan per kilowatt-hour, it would cost 416.08 yuan/hour. Consumption per hour is 594.4*0.086 = 51.1 kg standard oil per hour. 0.086 – energy conversion factor for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”. Note: The actual power consumption of the compressor and circulating pump of the falling film reboiler in Application Example I, Application Example II and Application Example III does not exceed 1.2 shaft power.

[95] 2. Для сравнительного примера I нет необходимости увеличивать энергопотребление, но требуется использовать пар давлением 0,04 МПа изб. с расходом 12,89 т/ч. При удельной стоимости 100 юаней/тонну это будет стоить 1289 юаней/час. Потребление в час составляет 12.89*55=708.95 кг стандартного масла/час. 55 – коэффициент пересчета расхода пара низкого давления для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053».[95] 2. For Comparative Example I, there is no need to increase the energy consumption, but it is required to use 0.04 MPa g steam. with a flow rate of 12.89 t/h. At a unit cost of 100 RMB/ton, it would cost 1289 RMB/hour. Consumption per hour is 12.89*55=708.95 kg standard oil/hour. 55 – conversion factor for low pressure steam consumption for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”.

[96] 3. Вес колонны, ребойлера и конденсатора в примере применения I почти удвоился, а инвестиции увеличились примерно на 3 миллиона юаней из-за более низкого давления в колонне по сравнению с обычным процессом в примере применения I. Кроме того, пример применения I требует дополнительных инвестиций в размере 9,5 миллионов юаней на компрессор и циркуляционный насос для ребойлера с падающей пленкой по сравнению с обычным процессом. С учетом других дополнительных расходов возросшая инвестиционная стоимость в примере применения I может окупиться примерно через два года.[96] 3. The weight of the column, reboiler and condenser in Application Example I almost doubled, and the investment increased by about 3 million yuan due to the lower column pressure compared with the conventional process in Application Example I. In addition, Application Example I requires an additional investment of RMB 9.5 million for the compressor and circulation pump for the falling film reboiler compared with the conventional process. Taking into account other additional costs, the increased investment cost in application example I can be recouped in approximately two years.

[97] Пример применения II[97] Application example II

[98] В качестве примера взята установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. Высококонцентрированный газообразный этилбензол, дистиллированный из верхней части колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления, нагнетается компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола и служит источником тепла только для ребойлера с падающей пленкой колонны E-101 предварительного разделения. Конкретный технологический маршрут показан на Фиг. 4.[98] The example taken is a styrene recovery plant to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. Highly concentrated ethylbenzene gas distilled from the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103 is forced into the ethylbenzene heat pump compressor C-101 and serves as a heat source only for the falling film reboiler of the pre-separation column E-101. A specific process route is shown in Fig. 4.

[99] a) Давление в верхней части колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления составляет 10 кПа абс., а температура составляет 67,04°C, высококонцентрированный газообразный этилбензол из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в ребойлер E-101 с падающей пленкой колонны предварительного разделения при расходе 50,81 т/ч после нагнетания компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола.[99] a) The pressure at the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103 is 10 kPa abs and the temperature is 67.04°C, the highly concentrated ethylbenzene gas from the top of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed into the reboiler E-101 with the falling film of the pre-separation column at a flow rate of 50.81 t/h after injection by the C-101 heat pump compressor for ethylbenzene.

[100] b) Давление в верхней части колонны T-101 предварительного разделения составляет 14 кПа абс., температура верхней части колонны составляет 46,6°C, давление в кубе колонны составляет 15,8 кПа абс., а температура на выходе ребойлера с падающей пленкой колонны E-101 предварительного разделения составляет 83,25°C.[100] b) The pressure at the top of the pre-separation column T-101 is 14 kPa abs., the top temperature of the column is 46.6°C, the pressure at the bottom of the column is 15.8 kPa abs., and the reboiler outlet temperature is The falling film of the pre-separation column E-101 is 83.25°C.

[101] c) Условия на входе компрессора C-101 теплового насоса для этилбензола: давление 10 кПа абс., температура 67,04°C и расход 50,81 т/ч. Условия на выходе компрессора C-101 теплового насоса для этилбензола: давление 36 кПа абс. Мощность на валу составляет 657.8 кВт (расчетный КПД компрессора теплового насоса для этилбензола составляет 75%).[101] c) Inlet conditions of ethylbenzene heat pump compressor C-101: pressure 10 kPa abs., temperature 67.04°C and flow rate 50.81 t/h. Outlet conditions of the heat pump compressor C-101 for ethylbenzene: pressure 36 kPa abs. The shaft power is 657.8 kW (estimated heat pump compressor efficiency for ethylbenzene is 75%).

[102] d) Теплообменник конденсатора E-102 колонны предварительного разделения относится к типу BXM с диаметром 2500 мм, длиной 6000 мм, площадью поверхности теплообмена 2238 м2 и весом 50,9 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом перепад давления на стороне корпуса составляет 0,72 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет расход 3389 кг/ч.[102] d) The heat exchanger of the pre-separation column condenser E-102 is a BXM type with a diameter of 2500 mm, a length of 6000 mm, a heat exchange surface area of 2238 m2 and a weight of 50.9 tons. The styrene gas on the shell side is condensed when the circulating water passes through pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.72 kPa, and the non-condensed styrene gas at the outlet of the heat exchanger has a flow rate of 3389 kg/h.

[103] e) Циркуляционная вода, используемая для конденсатора E-102 колонны предварительного разделения, соединяется последовательно с циркуляционной водой, используемой для конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор E-102 колонны предварительного разделения размещен в передней части канала для потока циркуляционно воды, чтобы увеличить разницу температур теплопередачи конденсатора E-105 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[103] e) The circulating water used for the pre-separation column condenser E-102 is connected in series with the circulating water used for the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column condenser E-105, with the pre-separation column condenser E-102 placed in the front part of the channel for circulating water flow to increase the heat transfer temperature difference of the E-105 low pressure ethylbenzene and styrene separation column condenser.

[104] f) Тепловая нагрузка, необходимая для ребойлера с падающей пленкой колонны предварительного разделения, составляет 4948 кВт. Теплообменник с падающей пленкой, который относится к типу BEM, имеет диаметр 3000 мм, длину 6500 мм, площадь поверхности теплообмена 3445 м2 и общий объем 90,9 т. Разница температур составляет 8,5°C, температура на стороне корпуса составляет 91,33-98,79°C, температура на стороне трубы составляет 83,4-86,78°C, массовый расход неконденсируемого газа на выходе со стороны корпуса составляет 1316 кг/ч, а интенсивность газификации составляет 24,3%.[104] f) The heat load required for the pre-separation column falling film reboiler is 4948 kW. The falling film heat exchanger, which is a BEM type, has a diameter of 3000 mm, a length of 6500 mm, a heat exchange surface area of 3445 m2 and a total volume of 90.9 tons. The temperature difference is 8.5°C, the shell side temperature is 91. 33-98.79°C, the pipe side temperature is 83.4-86.78°C, the mass flow rate of non-condensable gas at the body side outlet is 1316 kg/h, and the gasification rate is 24.3%.

[105] g) Циркуляционный насос, поддерживающий работу ребойлера с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, имеет расчетный расход 276,8 м2/ч (допустимый предел 115%), напор 36 м и мощность на валу 33 кВт.[105] g) The circulation pump supporting the falling film reboiler of the styrene product recovery column has a design flow of 276.8 m 2 /h (acceptable limit 115%), head of 36 m and shaft power of 33 kW.

[106] h) Колонна T-101 предварительного разделения имеет диаметр 3400 мм.[106] h) Pre-separation column T-101 has a diameter of 3400 mm.

[107] Сравнительный пример II[107] Comparative Example II

[108] Этот сравнительный пример главным образом сравнивается с примером применения II:[108] This comparative example is mainly compared with application example II:

[109] В качестве примера взята обычная установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. Колонна предварительного разделения использует пар давлением 0,04 МПа изб. в качестве источника тепла:[109] A conventional styrene recovery plant was used as an example to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. The pre-separation column uses 0.04 MPa g steam. as a heat source:

[110] а) Давление в верхней части колонны T-101 предварительного разделения составляет 20 кПа абс., а температура составляет 55,18°C, давление в кубе колонны составляет 21,8 кПа абс., а температура на выходе ребойлера составляет 91,94°C.[110] a) The pressure at the top of the pre-separation column T-101 is 20 kPa abs and the temperature is 55.18°C, the bottom pressure of the column is 21.8 kPa abs and the reboiler outlet temperature is 91, 94°C.

[111] б) Теплообменник конденсатора колонны Е-102 предварительного разделения относится к типу BXM с диаметром 2200 мм, длиной теплообменной трубы 6000 мм, площадью поверхности теплообмена 1553 м2 и весом 38,5 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом перепад давления на стороне корпуса составляет 0,58 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет массовый расход 1710 кг/ч.[111] b) The pre-separation column E-102 condenser heat exchanger is a BXM type with a diameter of 2200 mm, a heat exchange pipe length of 6000 mm, a heat exchange surface area of 1553 m2 and a weight of 38.5 tons. The styrene gas on the shell side is condensed when passing through the circulation water through the pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.58 kPa, and the non-condensed styrene gas leaving the heat exchanger has a mass flow of 1710 kg/h.

[112] c) Для колонны предварительного разделения используют термосифонный теплообменник, а требуемая тепловая нагрузка составляет 4948 кВт. Расход пара давлением 0,04 МПа изб. составляет 7,92 т/ч. Необходимо подключить параллельно два ребойлера. Диаметр каждого ребойлера составляет 2000 мм, длина теплообменной трубы составляет 3000 мм, а площадь поверхности теплообмена каждого ребойлера 712 м2. Вес каждого ребойлера составляет 26,1 т.[112] c) For the pre-separation column, a thermosiphon heat exchanger is used and the required heat load is 4948 kW. Steam consumption pressure 0.04 MPa g. is 7.92 t/h. It is necessary to connect two reboilers in parallel. The diameter of each reboiler is 2000 mm, the length of the heat exchange pipe is 3000 mm, and the heat exchange surface area of each reboiler is 712 m 2 . Each reboiler weighs 26.1 tons.

[113] d) Колонна T-101 предварительного разделения имеет диаметр 3800 мм.[113] d) Pre-separation column T-101 has a diameter of 3800 mm.

[114] Сравнение примера применения II со сравнительным примером II: [114] Comparison of Application Example II with Comparative Example II:

[115] 1. В примере применения II не требуется использовать пар, добавляется только мощность на валу, потребляемая компрессором C-101 теплового насоса для этилбензола и циркуляционным насосом ребойлера с падающей пленкой, составляющая в сумме 690,8 кВт. При удельной стоимости 0,7 юаня за киловатт-час это будет стоить 483,56 юаня/час. Потребление в час составляет 690,8*0,086=59,4 кг стандартного масла в час. 0,086 – коэффициент пересчета электроэнергии для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053».[115] 1. Application Example II does not require the use of steam, adding only the shaft power consumed by the ethylbenzene heat pump C-101 compressor and the falling film reboiler circulator for a total of 690.8 kW. At a unit cost of 0.7 yuan per kilowatt-hour, it would cost 483.56 yuan/hour. Consumption per hour is 690.8*0.086=59.4 kg of standard oil per hour. 0.086 – energy conversion factor for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”.

[116] 2. Для сравнительного примера II нет необходимости увеличивать энергопотребление, но требуется использовать пар давлением 0,04 МПа изб. с расходом 7,92 т/ч. При удельной стоимости 100 юаней/тонну это будет стоить 792 юаня/час. Потребление в час составляет 7,92*55=435,6 кг стандартного масла/час. 55 – коэффициент пересчета расхода пара низкого давления для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053». [116] 2. For Comparative Example II, there is no need to increase the energy consumption, but it is required to use steam at a pressure of 0.04 MPag. with a flow rate of 7.92 t/h. At a unit cost of RMB 100/ton, it would cost RMB 792/hour. Consumption per hour is 7.92*55=435.6 kg standard oil/hour. 55 – conversion factor for low pressure steam consumption for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”.

[117] 3. Вес колонны, ребойлера и конденсатора в примере применения II увеличился почти на 50%, а инвестиции увеличились примерно на 1 миллион юаней из-за более низкого давления в колонне по сравнению с обычным процессом в примере применения II. Кроме того, пример применения II требует дополнительных инвестиций в размере 7,5 миллионов юаней на компрессор и циркуляционный насос для ребойлера с падающей пленкой по сравнению с обычным процессом. С учетом других дополнительных расходов возросшая инвестиционная стоимость в примере применения II может окупиться примерно через четыре года.[117] 3. The weight of the column, reboiler and condenser in Application Example II increased by nearly 50%, and the investment increased by approximately 1 million yuan due to the lower column pressure compared with the conventional process in Application Example II. In addition, Application Case II requires an additional investment of RMB 7.5 million for the compressor and circulation pump for the falling film reboiler compared with the conventional process. Taking into account other additional costs, the increased investment cost in application example II can be recouped in approximately four years.

[118] Пример применения III[118] Application example III

[119] В качестве примера взята установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. В этом примере применения используется технология теплового насоса с замкнутым циклом, поток из верхней части колонны Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в испаритель рабочей среды теплового насоса колонны Е-108 выделения этилбензола и стирола низкого давления, а неконденсированный поток непрерывно подается в постконденсатор E-109 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации. Второй поток 3' газообразной фазы рабочей среды теплового насоса, полученный после нагнетания испаренной рабочей среды 4' теплового насоса компрессором C-102 теплового насоса для рабочей среды, подается в ребойлер E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла. Вторая конденсированная рабочая среда 7' теплового насоса, сконденсированная в ребойлере E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, возвращается обратно в испаритель E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для последующей газификации и рециркуляции. Детали показаны на Фиг. 5.[119] An example is taken of a styrene recovery plant to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. This application example uses closed-loop heat pump technology, the top stream of low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103 is fed to the heat pump fluid evaporator of low pressure ethylbenzene and styrene recovery column E-108, and the non-condensed stream is continuously fed to post-condenser E-109 low pressure ethylbenzene and styrene separation column for condensation. The second gaseous phase stream of the heat pump working fluid 3', obtained after forcing the evaporated working fluid 4' of the heat pump by the working fluid heat pump compressor C-102, is supplied to the falling film reboiler E-106 of the styrene product recovery column as a heat source. The second condensed heat pump fluid 7', condensed in the styrene product recovery column falling film reboiler E-106, is returned back to the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column heat pump fluid evaporator E-108 for subsequent gasification and recycling. Details are shown in Fig. 5.

[120] а) Давление в верхней части колонны T-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления составляет 9,99 кПа абс., а температура составляет 66,96°C, при этом высококонцентрированный газообразный этилбензол из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в испаритель E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления при расходе 69,3 т/ч.[120] a) The pressure at the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column T-103 is 9.99 kPa abs., and the temperature is 66.96°C, and highly concentrated ethylbenzene gas from the top of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column pressure is supplied to the evaporator E-108 of the working medium of the heat pump of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column at a flow rate of 69.3 t/h.

[121] b) Давление в верхней части колонны T-104 выделения стирольного продукта составляет 2,5 кПа абс., а температура составляет 45,45°C, давление в кубе колонны составляет 5,6 кПа абс., а температура на выходе ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта составляет 67,5°C.[121] b) The pressure at the top of the styrene product recovery column T-104 is 2.5 kPa abs and the temperature is 45.45°C, the bottom pressure of the column is 5.6 kPa abs and the reboiler outlet temperature E-106 with falling film styrene product recovery column is 67.5°C.

[122] c) Условия на входе компрессора C-102 теплового насоса для рабочей среды: среда из 1-бутена, давление 748 кПа абс., температура 58°C и расход 88,5 т/ч. Условия на выходе компрессора C-102 теплового насоса для рабочей среды: давление 1150 кПа абс. Мощность на валу составляет 696.5 кВт (расчетный КПД компрессора теплового насоса для рабочей среды составляет 65%).[122] c) The inlet conditions of the heat pump compressor C-102 for the operating fluid are 1-butene fluid, pressure 748 kPa abs., temperature 58°C and flow rate 88.5 t/h. Conditions at the outlet of the heat pump compressor C-102 for the working environment: pressure 1150 kPa abs. The shaft power is 696.5 kW (designed heat pump compressor efficiency for operating environment is 65%).

[123] d) Теплообменник конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта относится к типу BXM диаметром 4000 мм, длиной 7000 мм, площадью поверхности теплообмена 3008 м2 и весом 101,8 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом перепад давления на стороне корпуса составляет 0,4 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет массовый расход 725 кг/ч.[123] d) The heat exchanger of the condenser E-107 of the styrene product recovery column is a BXM type with a diameter of 4000 mm, a length of 7000 mm, a heat exchange surface area of 3008 m2 and a weight of 101.8 tons. The styrene gas on the shell side is condensed when the circulating water passes through pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.4 kPa, and the non-condensed styrene gas at the outlet of the heat exchanger has a mass flow of 725 kg/h.

[124] e) Теплообменник испарителя E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления относится к типу BMX диаметром 2500 мм, длиной 7000 мм, площадью поверхности теплообмена 2785 м2 и весом 71,98 т. Температура газификации 1-бутена на стороне корпуса составляет 57,99°C, температура высококонцентрированного газообразного этилбензола на входе со стороны трубы составляет 66,96°C, температура на выходе со стороны трубы составляет 60°C, а неконденсированный газообразный 1-бутен, полученный в результате газификации, на выходе со стороны трубы имеет расход 1871 кг/ч.[124] e) E-108 evaporator heat exchanger of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column heat pump working medium is BMX type with a diameter of 2500 mm, a length of 7000 mm, a heat exchange surface area of 2785 m2 and a weight of 71.98 tons. Gasification temperature 1- body-side butene gas is 57.99°C, the pipe-side high-concentration ethylbenzene gas inlet temperature is 66.96°C, the pipe-side outlet temperature is 60°C, and the non-condensed 1-butene gas produced by gasification is at the outlet from the pipe side it has a flow rate of 1871 kg/h.

[125] f) Циркуляционная вода, используемая для конденсатора E-107 колонны выделения стирольного продукта, соединяется последовательно с циркуляционной водой, используемой для постконденсатора E-109 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор E-107 колонны выделения стирольного продукта размещен в передней части канала для потока циркуляционно воды, чтобы увеличить разницу температур теплопередачи постконденсатора E-109 колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления.[125] f) The circulating water used for the styrene product recovery column condenser E-107 is connected in series with the circulating water used for the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column post-condenser E-109, while the styrene product recovery column condenser E-107 is placed in front of the circulation water flow channel to increase the heat transfer temperature difference of the E-109 low pressure ethylbenzene and styrene recovery column post-condenser.

[126] g) Тепловая нагрузка, необходимая для ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, составляет 8059 кВт. Теплообменник с падающей пленкой, который относится к типу BEM, имеет диаметр 4000 мм, длину 8500 мм, площадь поверхности теплообмена 4019 м2 и общий объем 156,8 т. Разница температур составляет 6,2°C, температура на стороне корпуса составляет 80,35–75,00°C, температура на стороне трубы составляет 67,5-70,16°C, массовый расход неконденсированного газа на выходе со стороны корпуса составляет 0 кг/ч, а интенсивность газификации составила 12%.[126] g) The heat load required for the E-106 falling film reboiler of the styrene product recovery column is 8059 kW. The falling film heat exchanger, which is a BEM type, has a diameter of 4000 mm, a length of 8500 mm, a heat exchange surface area of 4019 m2 and a total volume of 156.8 tons. The temperature difference is 6.2°C, the shell side temperature is 80. 35–75.00°C, the pipe side temperature is 67.5–70.16°C, the mass flow rate of non-condensed gas at the body side outlet is 0 kg/h, and the gasification rate is 12%.

[127] h) Циркуляционный насос, поддерживающий работу ребойлера E-106 с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта, имеет расчетный расход 707 м2/ч (допустимый предел 115%), напор 36 м и мощность на валу 85 кВт.[127] h) The circulation pump supporting the E-106 falling film reboiler of the styrene product recovery column has a design flow of 707 m 2 /h (allowable limit 115%), head of 36 m and shaft power of 85 kW.

[128] i) Колонна Т-104 выделения стирольного продукта имеет диаметр 5000 мм, корпус колонны имеет вес 103,8 т, а объем насадки составляет 353 м3.[128] i) The styrene product separation column T-104 has a diameter of 5000 mm, the column body has a weight of 103.8 tons, and the packing volume is 353 m 3 .

[129] Сравнительный пример III[129] Comparative Example III

[130] В качестве примера взята обычная установка выделения стирола для получения стирола путем дегидрирования 500 000 тонн этилбензола. Колонна выделения стирольного продукта использует пар давлением 0,04 МПа изб. в качестве источника тепла:[130] A conventional styrene recovery plant is used as an example to produce styrene by dehydrogenating 500,000 tons of ethylbenzene. The styrene product recovery column uses 0.04 MPa g steam. as a heat source:

[131] а) Давление в верхней части колонны T-104 выделения стирольного продукта составляет 6 кПа абс., а температура составляет 63,56°C, давление в кубе колонны составляет 8,6 кПа абс., а температура на выходе ребойлера составляет 77,74°C.[131] a) The pressure at the top of the styrene product recovery column T-104 is 6 kPa abs., and the temperature is 63.56°C, the pressure at the bottom of the column is 8.6 kPa abs., and the reboiler outlet temperature is 77 .74°C.

[132] b) Теплообменник конденсатора Е-107 колонны выделения стирольного продукта относится к типу BXM с диаметром 2800 мм, длиной теплообменной трубы 6000 мм, площадью поверхности теплообмена 1825 м2 и весом 56,7 т. Газообразный стирол на стороне корпуса конденсируется при прохождении циркуляционной воды по трубе, при этом перепад давления на стороне корпуса составляет 0,9 кПа, а неконденсированный газообразный стирол на выходе из теплообменника имеет массовый расход 356 кг/ч.[132] b) The heat exchanger of the condenser E-107 of the styrene product recovery column is a BXM type with a diameter of 2800 mm, a heat exchange pipe length of 6000 mm, a heat exchange surface area of 1825 m 2 and a weight of 56.7 tons. The styrene gas on the shell side is condensed when passing circulating water through the pipe, while the pressure drop on the housing side is 0.9 kPa, and the non-condensed styrene gas at the outlet of the heat exchanger has a mass flow of 356 kg/h.

[133] c) Для колонны выделения стирольного продукта используют термосифонный теплообменник, а требуемая тепловая нагрузка составляет 8083 кВт. Расход пара давлением 0,04 МПа изб. составляет 12,89 т/ч. Необходимо подключить параллельно два ребойлера. Диаметр каждого ребойлера составляет 2200 мм, длина теплообменной трубы составляет 3000 мм, а площадь поверхности теплообмена каждого ребойлера 842 м2. Вес каждого ребойлера составляет 28,9 т.[133] c) A thermosiphon heat exchanger is used for the styrene product recovery column and the required heat load is 8083 kW. Steam consumption pressure 0.04 MPa g. is 12.89 t/h. It is necessary to connect two reboilers in parallel. The diameter of each reboiler is 2200 mm, the length of the heat exchange pipe is 3000 mm, and the heat exchange surface area of each reboiler is 842 m 2 . Each reboiler weighs 28.9 tons.

[134] d) Колонна Т-104 выделения стирольного продукта имеет диаметр 4200 мм, корпус колонны имеет вес 75,4 т, а объем насадки составляет 249 м3. [134] d) The styrene product separation column T-104 has a diameter of 4200 mm, the column body has a weight of 75.4 tons, and the packing volume is 249 m 3 .

[135] Сравнение примера применения III со сравнительным примером III:[135] Comparison of Application Example III with Comparative Example III:

[136] 1. В примере применения III не требуется использовать пар, добавляется только мощность на валу, потребляемая компрессором C-102 теплового насоса для рабочей среды и циркуляционным насосом ребойлера с падающей пленкой, составляющая в сумме 781,5 кВт. При удельной стоимости 0,7 юаня за киловатт-час это будет стоить 547,05 юаня/час. Потребление в час составляет 781,5*0,086=67,21 кг стандартного масла в час. 0,086 – коэффициент пересчета электроэнергии для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053». [136] 1. Application Example III does not require the use of steam, adding only the shaft power consumed by the fluid heat pump C-102 compressor and the falling film reboiler circulation pump for a total of 781.5 kW. At a unit cost of 0.7 yuan per kilowatt-hour, it would cost 547.05 yuan/hour. Consumption per hour is 781.5*0.086=67.21 kg standard oil per hour. 0.086 – energy conversion factor for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”.

[137] 2. Для сравнительного примера III нет необходимости увеличивать энергопотребление, но требуется использовать пар давлением 0,04 МПа изб. с расходом 12,89 т/ч. При удельной стоимости 100 юаней/тонну это будет стоить 1289 юаней/час. Потребление в час составляет 12.89*55=708.95 кг стандартного масла/час. 55 – коэффициент пересчета расхода пара низкого давления для стандартного масла согласно «Норме потребления энергии на единицу продукта мономера стирола GB 32053».[137] 2. For Comparative Example III, there is no need to increase energy consumption, but it is required to use steam at a pressure of 0.04 MPag. with a flow rate of 12.89 t/h. At a unit cost of 100 RMB/ton, it would cost 1289 RMB/hour. Consumption per hour is 12.89*55=708.95 kg standard oil/hour. 55 – conversion factor for low pressure steam consumption for standard oil according to the “Energy consumption rate per unit of styrene monomer product GB 32053”.

[138] 3. Вес колонны, ребойлера и конденсатора в примере применения III почти удваивается из-за более низкого давления в колонне по сравнению с обычным процессом в примере применения III, и дополнительно используется испаритель E-108 рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления. Инвестиции увеличились примерно на 4 миллиона юаней. Кроме того, пример применения III требует дополнительных инвестиций в размере 8,5 миллионов юаней на компрессор и циркуляционный насос для ребойлера с падающей пленкой по сравнению с обычным процессом. С учетом других дополнительных расходов возросшая инвестиционная стоимость в примере применения III может окупиться примерно через 2,5 года. [138] 3. The weight of the column, reboiler and condenser in Application Example III is almost doubled due to the lower pressure in the column compared with the conventional process in Application Example III, and the E-108 evaporator of the heat pump working fluid of the ethylbenzene recovery column is additionally used and low pressure styrene. Investment increased by approximately 4 million yuan. In addition, Application Example III requires an additional investment of RMB 8.5 million for the compressor and circulation pump for the falling film reboiler compared with the conventional process. Taking into account other additional costs, the increased investment cost in application example III can be recouped in approximately 2.5 years.

[139] Подводя итог, настоящее изобретение реализует тепловую связь между колонной Т-103 выделения этилбензола и стирола низкого давления, колонной Т-101 предварительного разделения и колонной Т-104 выделения стирольного продукта путем увеличения цикла теплового насоса и одновременного использования ребойлеров с падающей пленкой, что позволяет дополнительно существенно снизить потребление энергии в процессе выделения стирола за счет энергосберегающей технологии соединения колонн выделения этилбензола и стирола высокого и низкого давления, окупить инвестиционные затраты после нескольких лет эксплуатации и имеет значительные долгосрочные экономические и экологические преимущества.[139] To summarize, the present invention realizes thermal coupling between low pressure ethylbenzene and styrene recovery column T-103, pre-separation column T-101 and styrene product recovery column T-104 by increasing the heat pump cycle and simultaneously using falling film reboilers, which makes it possible to further significantly reduce energy consumption in the styrene separation process due to the energy-saving technology of connecting high- and low-pressure ethylbenzene and styrene separation columns, recoup investment costs after several years of operation, and has significant long-term economic and environmental benefits.

[140] Выше показаны и раскрыты основные принципы, главные особенности и преимущества настоящего изобретения. Однако все вышеизложенное является лишь конкретными примерами настоящего изобретения, и технические особенности настоящего изобретения этим не ограничиваются. Любые другие варианты реализации, полученные специалистами в данной области техники в рамках технического решения настоящего изобретения, должны входить в объем патентной охраны настоящего изобретения.[140] The above shows and discloses the basic principles, main features and advantages of the present invention. However, the above are only specific examples of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited to this. Any other implementations obtained by those skilled in the art within the framework of the technical solution of the present invention should be included in the scope of patent protection of the present invention.

Claims (15)

1. Способ очистки стирола с использованием совместного действия ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны, отличающийся тем, что маршрут очистки от точки входа до точки выхода потока включает в себя колонну предварительного разделения, колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления и колонну выделения стирольного продукта, при этом общий поток в кубе колонны предварительного разделения из нижней части колонны предварительного разделения делится на два потока, причем один из двух потоков подается в колонну выделения этилбензола и стирола высокого давления, а другой поток подается в колонну выделения этилбензола и стирола низкого давления; потоки этилбензола, выделенные из верхних частей колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления и колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, поступают в установку дегидрирования этилбензола в качестве сырья, а потоки из соответствующих кубов подаются в колонну выделения стирольного продукта; смола с не полностью удаленным стиролом, содержащаяся в кубе колонны выделения стирольного продукта, подается в систему восстановления стирола; смесь бензола и толуола, выделяемая из верхней части колонны предварительного разделения непрерывно разделяется для получения бензола, возвращаемого в блок этилбензола в качестве сырья, и толуола в качестве побочного продукта; колонна выделения этилбензола и стирола низкого давления соединена с ребойлером колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, поток продукта из колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, полученный в нижней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, подается в колонну выделения стирольного продукта, и циркуляционный поток колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления проходит через ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления и частично газифицируется путем нагрева потоком газообразной фазы, выделенной из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, а затем возвращается в нижнюю часть колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления; колонна выделения этилбензола и стирола высокого давления соединена с ребойлером колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления, поток продукта из нижней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления подается в колонну выделения стирольного продукта, при этом дистиллят из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола высокого давления подается в ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления;1. A method for purifying styrene using the combined action of falling film reboilers and heat pump technology to provide a heat source for a separation column, characterized in that the purification route from the entry point to the exit point of the stream includes a pre-separation column, an ethylbenzene recovery column and high-pressure styrene, a low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and a styrene product recovery column, wherein the total stream in the bottom of the pre-separation column from the bottom of the pre-separation column is divided into two streams, and one of the two streams is supplied to the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column pressure, and the other stream is supplied to the low pressure ethylbenzene and styrene separation column; ethylbenzene streams separated from the upper parts of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column and the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column are supplied to the ethylbenzene dehydrogenation unit as feedstock, and the streams from the corresponding stills are supplied to the styrene product recovery column; resin with incompletely removed styrene contained in the bottom of the styrene product separation column is fed to the styrene recovery system; the mixture of benzene and toluene recovered from the top of the pre-separation column is continuously separated to produce benzene, which is returned to the ethylbenzene unit as a raw material, and toluene as a by-product; the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the reboiler of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, the product stream from the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column obtained at the bottom of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed to the styrene product recovery column, and circulates The low pressure ethylbenzene and styrene recovery column stream passes through the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column reboiler and is partially gasified by heating the gas phase stream separated from the top of the high pressure ethylbenzene and styrene recovery column and then returns to the bottom of the ethylbenzene and styrene recovery column low pressure; The high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the reboiler of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column, the product stream from the bottom of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is fed to the styrene product recovery column, and the distillate from the top of the high-pressure ethylbenzene and styrene recovery column fed to the reboiler of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column; причем в верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления устанавливают тепловой насос с разомкнутым или замкнутым циклом;wherein a heat pump with an open or closed cycle is installed in the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column; причем колонна предварительного разделения снабжена ребойлером с газообразной средой, подаваемой тепловым насосом с разомкнутым или замкнутым циклом, в качестве источника тепла;wherein the pre-separation column is equipped with a reboiler with a gaseous medium supplied by an open or closed loop heat pump as a heat source; причем колонна выделения стирольного продукта снабжена ребойлером с газообразной средой, подаваемой тепловым насосом с разомкнутым или замкнутым циклом, в качестве источника тепла;wherein the styrene product recovery column is equipped with a reboiler with a gaseous medium supplied by an open or closed loop heat pump as a heat source; причем разомкнутый цикл теплового насоса выглядит следующим образом: верхняя часть колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления соединена с компрессором теплового насоса для этилбензола, и часть потока газообразной фазы из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления нагнетается компрессором теплового насоса для этилбензола, а затем используется в качестве источника тепла для колонны предварительного разделения и (или) колонны выделения стирольного продукта; а другая часть потока газообразной фазы, не находящаяся под давлением, подается в конденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации, конденсат и поток, конденсируемый ребойлером колонны предварительного разделения и (или) ребойлером колонны выделения стирольного продукта, собирают вместе в виде общего потока конденсата и подвергают сжатию, часть общего потока конденсата используют в качестве обратного потока колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, а оставшуюся часть общего потока конденсата направляют в установку дегидрирования этилбензола для рециркуляции в качестве отбираемого потока; wherein the open-loop heat pump is as follows: the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is connected to the ethylbenzene heat pump compressor, and a portion of the gas phase flow from the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is pumped by the compressor of the ethylbenzene heat pump, and then used as a heat source for the pre-separation column and/or the styrene product recovery column; and the other part of the gaseous phase stream, not under pressure, is supplied to the condenser of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column for condensation, the condensate and the stream condensed by the pre-separation column reboiler and/or the styrene product recovery column reboiler are collected together as a common stream of the condensate and subjected to compression, a portion of the total condensate stream is used as a reflux stream of the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column, and the remaining portion of the total condensate stream is sent to an ethylbenzene dehydrogenation unit for recycling as a withdrawn stream; причем замкнутый цикл теплового насоса выглядит следующим образом: поток газообразной фазы из верхней части колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления подается в испаритель рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления в качестве источника тепла для испарения рабочей среды теплового насоса, а неконденсированный поток непрерывно подается в постконденсатор колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления для конденсации; испаренная рабочая среда теплового насоса подвергается сжатию с помощью компрессора теплового насоса для рабочей среды и подается в ребойлер колонны предварительного разделения и (или) ребойлер колонны выделения стирольного продукта в качестве источника тепла, а рабочая среда теплового насоса, конденсируемая ребойлером колонны предварительного разделения и (или) ребойлером колонны выделения стирольного продукта, возвращается обратно в испаритель рабочей среды теплового насоса колонны выделения этилбензола и стирола низкого давленияwherein the closed cycle of the heat pump is as follows: the gaseous phase flow from the upper part of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column is supplied to the evaporator of the heat pump working fluid of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column as a heat source for evaporating the working fluid of the heat pump, and the non-condensed stream continuously supplied to the post-condenser of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column for condensation; the evaporated working fluid of the heat pump is compressed by the heat pump compressor for the working fluid and is supplied to the reboiler of the pre-separation column and/or the reboiler of the styrene product recovery column as a heat source, and the working fluid of the heat pump is condensed by the reboiler of the pre-separation column and/or ) by the reboiler of the styrene product recovery column, returns back to the evaporator of the working medium of the heat pump of the low-pressure ethylbenzene and styrene recovery column причем ребойлер на колонне предварительного разделения, ребойлер на колонне выделения стирольного продукта и ребойлер колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления – все это ребойлеры с падающей пленкой.wherein the pre-separation column reboiler, the styrene product recovery column reboiler and the low pressure ethylbenzene and styrene recovery column reboiler are all falling film reboilers. 2. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что компрессор теплового насоса для этилбензола и компрессор теплового насоса для рабочей среды расположены вместе и обеспечивают теплом ребойлер колонны предварительного разделения и ребойлер колонны выделения стирольного продукта одновременно; или, в качестве альтернативного варианта, компрессоры с различными значениями давления на выходе расположены независимо в соответствии с различными значениями давления конденсации, необходимыми на стороне источников тепла для ребойлера колонны предварительного разделения и ребойлера колонны выделения стирольного продукта.2. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 1, characterized in that the heat pump compressor for ethylbenzene and the heat pump compressor for the working fluid are located together and provide heat to the reboiler pre-separation columns and a styrene product separation column reboiler simultaneously; or, alternatively, compressors with different outlet pressures are arranged independently to correspond to the different condensing pressures required on the heat source side of the pre-separation column reboiler and the styrene product recovery column reboiler. 3. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что ребойлер с падающей пленкой колонны предварительного разделения и ребойлер с падающей пленкой колонны выделения стирольного продукта оснащены циркуляционным насосом для создания циркуляционного потока, необходимого для ребойлеров с падающей пленкой.3. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 1, characterized in that the falling film reboiler of the pre-separation column and the falling film reboiler of the styrene product separation column are equipped with a circulation pump to create the circulation flow required for falling film reboilers. 4. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть колонны предварительного разделения соединена с конденсатором колонны предварительного разделения, верхняя часть колонны выделения стирольного продукта соединена с конденсатором колонны выделения стирольного продукта, при этом конденсатор колонны предварительного разделения и конденсатор колонны выделения стирольного продукта используют циркуляционную воду в качестве источника холода.4. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 1, characterized in that the upper part of the pre-separation column is connected to the condenser of the pre-separation column, the upper part of the styrene product recovery column connected to the condenser of the styrene product separation column, wherein the pre-separation column condenser and the styrene product separation column condenser use circulating water as a cold source. 5. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 4, отличающийся тем, что в разомкнутом цикле теплового насоса циркуляционная вода для конденсатора колонны выделения стирольного продукта и конденсатора колонны предварительного разделения соединяется последовательно с циркуляционной водой для конденсатора колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор колонны выделения стирольного продукта и конденсатор колонны предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды.5. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 4, characterized in that in the open loop of the heat pump, circulating water for the condenser of the styrene product recovery column and the condenser of the pre-separation column is connected in series with the circulation water for the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column condenser, and the styrene product separation column condenser and the pre-separation column condenser are placed in front of the circulation water flow channel. 6. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 4, отличающийся тем, что в замкнутом цикле теплового насоса циркуляционная вода для конденсатора колонны выделения стирольного продукта и конденсатора колонны предварительного разделения соединяется последовательно с циркуляционной водой для постконденсатора колонны выделения этилбензола и стирола низкого давления, при этом конденсатор колонны выделения стирольного продукта и конденсатор колонны предварительного разделения размещены в передней части канала для потока циркуляционной воды.6. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 4, characterized in that in a closed cycle of the heat pump, circulating water for the condenser of the styrene product recovery column and the condenser of the pre-separation column is connected in series with the circulation water for the post-condenser of the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column, and the styrene product separation column condenser and the pre-separation column condenser are placed in front of the circulation water flow channel. 7. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что колонна выделения этилбензола и стирола низкого давления имеет рабочее давление 7–17 кПа абс.7. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 1, characterized in that the low-pressure ethylbenzene and styrene separation column has an operating pressure of 7–17 kPa abs. 8. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что колонна предварительного разделения имеет рабочее давление 12–19 кПа абс.8. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for a separation column according to claim 1, characterized in that the pre-separation column has an operating pressure of 12–19 kPa abs. 9. Способ очистки стирола с использованием ребойлеров с падающей пленкой и технологии теплового насоса с целью получения источника тепла для разделительной колонны по п. 1, отличающийся тем, что колонна выделения стирольного продукта имеет рабочее давление 2–5 кПа абс. 9. A method for purifying styrene using falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for the separation column according to claim 1, characterized in that the styrene product separation column has an operating pressure of 2–5 kPa abs.
RU2023100708A 2021-09-28 2022-07-27 Method for styrene purification using combined action of falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for separating column RU2802428C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111145258.7 2021-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2802428C1 true RU2802428C1 (en) 2023-08-28

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1309578A (en) * 1998-06-19 2001-08-22 华盛顿集团国际公司 Cascade reboiling of ethylbenzene/styrene columns
RU2322432C1 (en) * 2006-11-28 2008-04-20 Воронежское Открытое Акционерное Общество "Синтезкаучукпроект" (ВОАО "Синтезкаучукпроект") Styrene production process
CN105669353A (en) * 2014-11-20 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Ethylbenzene and styrene separation method
CN105669354A (en) * 2014-11-20 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Ethylbenzene dehydrogenation reaction product separation method
CN106631663A (en) * 2016-11-28 2017-05-10 山东齐鲁石化工程有限公司 Energy-saving styrene production device
CN113877227A (en) * 2021-09-28 2022-01-04 常州瑞华化工工程技术股份有限公司 Styrene refining method for providing heat source required by separation tower through combination of falling film reboiler and heat pump technology

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1309578A (en) * 1998-06-19 2001-08-22 华盛顿集团国际公司 Cascade reboiling of ethylbenzene/styrene columns
RU2322432C1 (en) * 2006-11-28 2008-04-20 Воронежское Открытое Акционерное Общество "Синтезкаучукпроект" (ВОАО "Синтезкаучукпроект") Styrene production process
CN105669353A (en) * 2014-11-20 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Ethylbenzene and styrene separation method
CN105669354A (en) * 2014-11-20 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Ethylbenzene dehydrogenation reaction product separation method
CN106631663A (en) * 2016-11-28 2017-05-10 山东齐鲁石化工程有限公司 Energy-saving styrene production device
CN113877227A (en) * 2021-09-28 2022-01-04 常州瑞华化工工程技术股份有限公司 Styrene refining method for providing heat source required by separation tower through combination of falling film reboiler and heat pump technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4180102A1 (en) Styrene refining method having combination of falling-film reboiler and heat pump technology to supply heat source required by separation column
CN100584421C (en) Differential pressure low-energy-consumption distillation method and equipment
CN101734999B (en) Method for sequential separation and azeotropic recovery of ethyl benzene/styrene
CN102936198B (en) Produce the method for vinyl acetate
JP7486847B2 (en) Method for producing ethylene acetate
CN101348412A (en) Energy-saving method for phenyl ethylene rectification
JP2011162502A (en) Method for producing absolute ethanol
CN206858467U (en) Carbon 4 heat pump rectifying device
CN105237370A (en) Method for producing cyclohexanone by cyclohexanol dehydrogenation
RU2802428C1 (en) Method for styrene purification using combined action of falling film reboilers and heat pump technology to obtain a heat source for separating column
CN109821266A (en) A kind of furfural multiple-effect reaction and rectification device and technique
CN105669353B (en) Ethylbenzene styrene separation process
CN113440882B (en) Device and method applied to styrene separation system
CN116573701A (en) Wastewater recovery treatment method and device for HPPO (high pressure polyethylene) method propylene oxide process
EP4302853A1 (en) Low-pressure drop ethylbenzene evaporator and energy-saving process for ethylbenzene vaporization in styrene dehydrogenation reaction system
CN213760551U (en) 1-butene refining energy-saving device with heat pump heat integration
CN208166883U (en) A kind of system of separating alcohol, ethyl acetate and aqueous mixtures
CN213760550U (en) Two-tower double-heat-pump integrated 1-butene refining energy-saving device
CN210096970U (en) Furfural multiple-effect reaction rectifying device
CN105669354B (en) ethylbenzene dehydrogenation reaction product separation method
CN103992204A (en) Tower top heat recovery process and device of ethylbenzene/styrene separation tower
CN209081769U (en) Mixed-chlorotoluene MVR distillation system
CN218900864U (en) Divinylbenzene purification system
CN105669352B (en) Ethylbenzene styrene energy-saving separation method
CN208717196U (en) The equipment for separating sec-butyl alcohol and methyl ethyl ketone