一种苯乙烯分离的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种苯乙烯分离的工艺方法，采用变压热集成工艺分离乙苯／苯乙烯，将普通乙苯／苯乙烯分离塔（单塔）分为两塔Ｃ１０１Ａ、Ｂ操作，Ｃ１０１Ａ塔操作压力较高、Ｃ１０１Ｂ塔操作压力较低，粗苯乙烯原料全部进入Ｃ１０１Ｂ塔，Ｃ１０１Ｂ塔侧线抽出物料作为Ｃ１０１Ａ塔进料，Ｃ１０１Ａ塔顶部气相直接用于加热Ｃ１０１Ｂ塔底部液体，Ｃ１０１Ａ、Ｂ两塔中仅Ｃ１０１Ａ塔底部需要加热。Ｃ１０１Ａ塔顶乙苯可直接返回反应循环使用，无需进行脱甲苯操作，仅Ｃ１０１Ｂ塔顶部物料去Ｃ１０２塔进行脱甲苯操作，脱甲苯塔处理量及能耗大幅度降低。相对传统单塔乙苯／苯乙烯分离塔，本发明专利技术可以显著降低乙苯／苯乙烯分离操作能耗达４０％～５０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，采用变压热集成工艺分离乙苯/苯乙烯，将普通乙苯/苯乙烯分离塔(单塔)分为两塔(C101A、B)操作，C101A塔操作压力较高、C101B塔操作压力较低，C101A塔顶部气相直接用于加热C101B塔底部液体，C101A、B两塔中仅C101A塔底部需要蒸汽(或其他热源)加热。只由C101B塔进料，C101A塔进料为C101B塔侧线采出，苯、甲苯全部由C101B塔顶脱除，C101A塔顶基本不含苯、甲苯，两塔塔釜可同时采出苯乙烯。此工艺流程简单，相对传统单塔乙苯/苯乙烯分离塔，此工艺方法可以显著降低乙苯/苯乙烯分离操作能耗达40％～50％。
技术介绍
苯乙烯和乙苯的沸点差很小，常压下只差9℃，对于苯乙烯粗馏塔，一般塔顶要求苯乙烯含量小于1％，塔釜乙苯含量约500ppm，需要的理论级数约90个，属典型精密精馏。苯乙烯精馏流程可分为一次脱轻组分法和顺序法两种1.一次脱轻组分法，流程如附图1所示。目前多采用一次脱轻组分法进行乙苯/苯乙烯分离。采用这种方法苯乙烯在整个精馏体系中停留时间较短，不易自聚、结焦。2.顺序法，流程如附图2所示。按沸点顺序依次脱去各轻组分，缺点是苯乙烯在整个精馏体系中停留时间较长，苯乙烯自聚、结焦增多，苯乙烯损耗较一次脱轻组分法大。苯乙烯粗馏塔按照操作状态划分，通常分为高温法和低温法两种。1.高温法塔顶温度一般高于90℃，其优点是塔顶温度高物料蒸汽可利用空冷器冷凝或利用其作为热源，进行综合利用；压力增高，塔径减小，塔设备投资有所减少。2.低温法塔釜温度一般低于110℃，塔顶绝压约50～100mmHg，其优点是精馏温度低，乙苯/苯乙烯的相对挥发度高，有利于乙苯/苯乙烯的分离；苯乙烯不易聚合，焦油少、物耗低、阻聚剂用量少，塔内不易被堵塞；塔釜温度低，可利用低品位蒸汽作热源。对于高温法，由于操作压力较高，乙苯/苯乙烯的相对挥发度减小，操作回流比约9。对于低温法，由于操作压力较低，乙苯/苯乙烯的相对挥发度高，操作回流比约7。不论是一次脱轻组分法，还是顺序法，到目前为止，苯乙烯粗馏塔均采用单塔分离，对于这样精密分离、操作回流比较大的物系，采用这种常规精馏，乙苯(含苯、甲苯)等轻组分全部由苯乙烯粗馏塔顶部脱除，分离操作所需的能量全部由苯乙烯粗馏塔釜再沸器加热蒸汽提供，操作能耗较高。中国专利ZL99807390.3提供了一种用来蒸馏分离苯乙烯单体与乙苯的设备和方法，是采用一路分裂进料从流体分裂器106流入到两个蒸馏塔，包括一个高压蒸馏塔110和一个低压蒸馏塔130，分别在重沸器118和138协同重沸从而利用其中一个蒸馏塔塔110流出的塔顶馏出物热能为另一个塔130提供热量。流程请参见附图3。此工艺方法无疑可以显著降低乙苯/苯乙烯分离过程的操作能耗，但同时存在以下缺点(1)乙苯脱氢制苯乙烯单程转化率一般在50～70％，乙苯催化脱氢制得的粗苯乙烯原料中包含苯、甲苯、乙苯、苯乙烯及焦油等重组分。中国专利ZL99807390.3提供的工艺方法中，高压蒸馏塔和低压蒸馏塔同时进料，并且具有基本相同的组成和温度，那么进料中含有的甲苯等轻组分必然分别由两塔塔顶同时脱除，高压蒸馏塔塔顶必然含有部分甲苯等轻组分。这部分轻组分会降低高压蒸馏塔塔顶气相的平衡冷凝温度，减小串联重沸器的有效传热温差，因而串联重沸器需排放较多不凝气(将造成串联重沸热集成节能效果的降低)，或者串联重沸器传热面积显著增大(将造成设备投资的增大)，造成实施应用的不经济。(2)对于乙苯/苯乙烯分离塔，无论是这种热集成串联重沸器还是普通单塔分离的再沸器，一般均采用自循环的热虹吸式再沸器，当轻组分含量较多时，会显著增加串联重沸器的操作压降，显著降低高压蒸馏塔塔顶气相的平衡冷凝温度，降低冷热两相传热效果，甚至可能造成串联重沸器无法正常操作。若采用强制循环，则泵流量及耗电量很大，串联重沸工艺的节能效果变差、能耗不经济。(3)针对上述问题，中国专利ZL99807390.3提出，在实施串联重沸工艺之前设置一个蒸馏步骤，以基本上除去所述混合烃类物流中的轻组分。这一点与目前苯乙烯工艺流程中采用的顺序法分离相同，即在进行乙苯/苯乙烯分离之前设置一台脱甲苯塔，先脱除大部分苯、甲苯等轻组分，但工业应用中较难将苯、甲苯等轻组分完全脱除，一般脱除甲苯后的乙苯、苯乙烯混合物流中仍含有1～2％的甲苯。若需完全脱除甲苯，脱甲苯塔操作能耗显著增加(能耗增加60％以上)，相应设备投资也随之增加约50％，并且脱甲苯塔塔釜温度会变得较高，对避免苯乙烯聚合损失不利。这种先脱甲苯工艺对后续串联重沸节能工艺提供了有利条件，即高压蒸馏塔塔顶馏分中甲苯等轻组分含量变少，有利于串联重沸器的稳定操作。但同时又带来新的缺点，先脱甲苯工艺中苯乙烯在整个分离系统中被加热了三次，即脱甲苯塔、苯乙烯粗馏塔(中国专利ZL99807390.3中的高压蒸馏塔和低压蒸馏塔)、苯乙烯精馏塔(中国专利ZL99807390.3中的最后塔)，苯乙烯在系统中停留时间变长，这不利于减少苯乙烯聚合损失，系统焦油量会变大，物耗高不经济。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种新的苯乙烯分离的工艺方法，可以克服已有技术的缺点。本专利技术是在常用的苯乙烯一次脱轻组分法的工艺基础上，采用两塔变压热集成操作脱除乙苯(含苯、甲苯)等轻组分，其中一台塔无需外部热源加热，可以显著降低了苯乙烯粗馏塔的操作能耗、降低了甲苯脱除塔处理量及操作能耗。因此，本专利技术提供的工艺方法具有显著的实用性及经济效益。本专利技术苯乙烯分离的工艺方法是采用变压热集成工艺分离乙苯/苯乙烯，将普通乙苯/苯乙烯分离塔(单塔)分为两塔C101A、C101B操作，它包含有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油的粗苯乙烯原料混合物进入粗苯乙烯分离塔；所说的粗苯乙烯分离塔至少包含分离塔C101A和分离塔C101B，所说的分离塔C101A的操作压力大于分离塔C101B的操作压力；所说的分离塔C101A的顶部气相直接用于加热分离塔C101B的底部液体，仅分离塔C101A的底部需要加热(蒸汽或其他热源)；其特点是1)粗苯乙烯原料全部进入分离塔C101B；2)分离塔C101A进料为分离塔C101B侧线抽出的一股物料，并优先由分离塔C101B进料以下抽出此侧线物料；3)粗苯乙烯原料无需先脱除苯、甲苯轻组分，直接进入苯乙烯粗馏塔C101B塔；4)分离塔C101A顶部物料几乎不含苯、甲苯轻组分，可直接循环使用，无需进行脱甲苯分离过程，仅分离塔C101B塔顶物料需进行脱甲苯操作。本专利技术提供的工艺方法中，C101A塔顶操作压力为20～110kpaA，优选30～60kpaA，更优选35～50kpaA。C101B塔顶操作压力为1～50kpaA，优选4～20kpaA，更优选6～12kpaA。本专利技术提供的工艺方法中，粗苯乙烯原料(含苯、甲苯、乙苯、苯乙烯及焦油等重组分)无需先进行脱甲苯等轻组分过程即全部进入分离塔(C101B)中部，分离塔(C101A)进料为分离塔C101B侧线抽出的一股物料，并优先由分离塔C101B进料以下抽出此侧线物料。由于分离塔C101A进料由分离塔C101B侧线抽出，原料中的苯、甲苯等轻组分绝大部分已经由分离塔C101B从塔顶脱除，因此分离塔C101A进料及其顶部几乎不含苯、甲苯等轻组分，分离塔C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯乙烯分离的工艺方法，它包含有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油的粗苯乙烯原料混合物进入粗苯乙烯分离塔；所说的粗苯乙烯分离塔至少包含分离塔（Ｃ１０１Ａ）和分离塔（Ｃ１０１Ｂ），所说的分离塔（Ｃ１０１Ａ）的操作压力大于分离塔（Ｃ１０１Ｂ）的操作压力；所说的分离塔（Ｃ１０１Ａ）的顶部气相直接用于加热分离塔（Ｃ１０１Ｂ）的底部液体，仅分离塔（Ｃ１０１Ａ）的底部需要加热；其特征在于：１）粗苯乙烯原料全部进入分离塔（Ｃ１０１Ｂ）；２）分离塔（Ｃ１０１Ａ）进料为分离塔（Ｃ１ ０１Ｂ）侧线抽出的一股物料，并优先由分离塔（Ｃ１０１Ｂ）进料以下抽出此侧线物料；３）粗苯乙烯原料无需先脱除苯、甲苯轻组分，直接进入苯乙烯粗馏塔（Ｃ１０１Ｂ）塔；４）分离塔（Ｃ１０１Ａ）顶部物料几乎不含苯、甲苯轻组分，可直接循 环使用，无需进行脱甲苯分离过程，仅分离塔（Ｃ１０１Ｂ）塔顶物料需进行脱甲苯操作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蓝仁水，黄贵明，
申请(专利权)人：蓝仁水，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]