负压绝热闪蒸罐及其用于焦油苯乙烯回收的绝热闪蒸方法技术

一种负压绝热闪蒸罐，由不设置任何汽／液分离内构件的空罐、罐体侧壁水平进料喷头、罐顶汽化气体出口管和罐底闪蒸残余液出口管组成，其特征在于侧壁水平进料喷头是扇形扁长口喷头，扇形圆心角α为３０°～９０°，喷头之喷口呈扁窄的长圆形，喷头的另一端为圆形截面，并与直径相同的圆截面进料管相连，其中水平进料扇形扁长口喷头的长圆形喷口的截面积小于或等于同该喷头相连的进料管的截面积，长圆形喷口的长度为绝热闪蒸罐内径的０．３～０．７倍。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。具体地说，涉及一种负压绝热闪蒸罐及其用于苯乙烯生产中焦油苯乙烯回收的绝热闪蒸方法。
技术介绍
苯乙烯单体(SM)是一种重要的化工原料产品，它是仅次于PE、PVC、EO的第四大乙烯衍生物产品。苯乙烯系列树脂的产量在合成树脂中仅次于PE、PVC而位居第三位。苯乙烯生产的工艺路线主要有乙苯催化脱氢工艺和乙苯共氧化联产苯乙烯/环氧丙烷工艺，前者约占苯乙烯生产能力的90％。乙苯催化脱氢制苯乙烯工艺又有Monsanto/Lummus、Fina/Badger等多种工艺方法。尽管这些工艺方法彼此不同，各具特色，但它们的流程中都有一座苯乙烯精馏塔，却是相同的。当今的苯乙烯工业生产，为了获得高纯度苯乙烯产品(苯乙烯浓度＞99.8％)，苯乙烯精馏塔普遍采用高真空、低温精馏工艺。在这种精馏工艺中，苯乙烯精馏塔的塔顶产出成品苯乙烯，其釜液里则集中了该塔上游加工过程中产生(或加入)的各种重质馏分，其中包括副反应生成的重组分、苯乙烯聚合物以及为抑制苯乙烯自聚反应而加入的阻聚剂等。这些被统称为焦油的重质馏分必须借助于抽出一部分釜液把它们从系统中排放出去，才能避免它们在系统中积累。然而，釜液中除了上述重质馏分(焦油)外，还含有数量可观的苯乙烯。随着苯乙烯精馏塔所采用的工艺条件不同，其釜液中苯乙烯含量一般为28～60％(重量)。显然，从苯乙烯精馏塔底抽出的釜液里回收其中的苯乙烯，对于提高苯乙烯精制回收率是十分必要的。虽然最终从苯乙烯生产装置系统中排放的焦油不可避免要夹带一定量的苯乙烯，但必须设法使排放焦油所含苯乙烯减少到经济核算所允许和生产运行能达到的水平。通常，按每吨苯乙烯产品计，随焦油排放而损失的苯乙烯量应小于1公斤。这样，一套年产10万吨苯乙烯装置，因排放焦油所损失的苯乙烯量将为100吨/年以下。目前，回收苯乙烯精馏塔排放的釜液里所含苯乙烯主要有二种方法一是采用薄膜蒸发器对抽出的釜液进行闪蒸；二是采用绝热闪蒸罐对抽出的釜液实行闪蒸。前者流程示意图如图1所示，图2则是后者的流程示意图。在图1中，粗苯乙烯1进入苯乙烯精馏塔101中部，经精馏加工，其塔顶馏出高纯度苯乙烯产品2，塔底一部分釜液3则被釜液泵103抽出送入薄膜蒸发器102进行闪蒸。薄膜蒸发器102的外夹套中通入加热蒸汽9，蒸汽凝液10从夹套下部排出。闪蒸所得气相产物4返回苯乙烯精馏塔101下部。闪蒸后的液相残余物焦油5则经缓冲罐104被焦油泵105抽出并增压，然后分成二股6和7。物流6作为回用焦油利用其中所含阻聚剂返回到苯乙烯精馏塔101上游的苯乙烯粗馏塔(图1中未示出)，物流7则是排放焦油(苯乙烯生产装置的副产品之一)。在图2中，粗苯乙烯1进入苯乙烯精馏塔201中部，经精馏加工，其塔顶馏出高纯度苯乙烯产品2，其一部分釜液3则被釜液泵203抽出，同循环焦油8汇合后，一起通过闪蒸进料加热器204。该加热器是一台管壳式换热器，釜液和循环焦油的混合物流过其管程，被通入它壳程的蒸汽9加热，蒸汽凝液10从壳程下部排出。经加热升温并部分汽化的釜液和循环焦油的两相混合物便作为闪蒸罐202的进料，由闪蒸罐中部的进料喷管喷洒到闪蒸罐内实现闪蒸。闪蒸所得气相产物4返回苯乙烯精馏塔201下部。闪蒸后的残余物焦油5则被焦油泵205抽出，经焦油泵205增压，然后分三股物流6、7和8，其中物流8是循环焦油，物流6是回用焦油，物流7是排放焦油。就工艺原理而言，图1和图2这两种方法都是单级平衡闪蒸，即含有苯乙烯、重组分、聚合物和阻聚剂等的多组分釜液在接近苯乙烯精馏塔下部真空度的压力和高于苯乙烯精馏塔釜温的条件下，进行单级平衡闪蒸，实现苯乙烯同重质馏分(重组分、聚合物和阻聚剂等)的分离。众所周知，闪蒸就是一种单级蒸馏过程。它是在一定压力下，温度处于多组分混合物在该压力下的泡点和露点之间，混合物系统的气相组成和液相组成向它们之间的平衡状态接近的变化过程。在此过程中形成的气、液两相的数量和组成取决于规定的系统条件下多组分混合物的汽/液平衡关系。多组分混合物的闪蒸使得其中易挥发组分(轻组分)在气相中得到增浓，而难挥发组分(重组分)则在液相中得到增浓。对于苯乙烯精馏塔釜液的闪蒸而言，通过闪蒸使相对较轻的苯乙烯集中到闪蒸气相产物中，而闪蒸液相产物则是主要由重组分、聚合物和阻聚剂等组成的焦油。图1和图2所示苯乙烯精馏塔釜液的两种闪蒸方法，它们闪蒸系统压力都是确定的。因为闪蒸气相产物都直接返回到苯乙烯精馏塔下部，所以闪蒸系统压力取决于苯乙烯精馏塔下部压力，并且稍高于该压力。考察图1和图2不难发现，这两种闪蒸方法的区别首先在于获取闪蒸所需热量的方法不同。图1的薄膜蒸发器闪蒸系统由蒸汽夹套加热进料釜液而提供轻组分苯乙烯汽化所需热量(见图1中物流9和10)，并使薄膜蒸发器内温度保持在某定值不变，因而它是在规定系统压力和温度条件下的(定压)等温闪蒸；而在图2的闪蒸系统中，闪蒸罐前设置了一台加热器(图2中设备204)，它把釜液(物流3)和循环焦油(物流8)的混合物加热到一定温度(高于闪蒸罐内温度)，形成汽/液两相混合物。该两相流混合物一旦进入闪蒸罐，由于压力骤减至接近苯乙烯精馏塔201下部压力(负压)，便在绝热条件下，依靠其自身的热量，按多组分混合物在当前所处工况下的汽/液平衡关系，发生轻组分苯乙烯汽化的闪蒸过程。在此过程中，由于闪蒸罐内外不发生热量交换，故罐内物料的焓值保持不变，而其温度却下降到某一确定值。因此，图2的闪蒸系统是在规定系统压力条件下，物料焓值保持不变的(定压)绝热闪蒸。无论图1的(定压)等温闪蒸，还是图2的(定压)绝热闪蒸，对于一定的进料(釜液)组成而言，降低闪蒸系统压力和提高闪蒸系统温度，可降低闪蒸残余液焦油中苯乙烯含量。但是，这两种方法的闪蒸系统压力都是确定的——稍高于苯乙烯精馏塔下部压力，不可能比该塔下部压力更低。同样，闪蒸系统的温度也受到限制，因为进料(釜液)中所含苯乙烯等不饱和烃容易发生热引发的自由基聚合，温度升高将加剧苯乙烯自聚反应，从而造成苯乙烯装置的目的产物苯乙烯损失，还会引起管道和设备被聚合物堵塞等故障。既然釜液闪蒸系统的压力和温度都受到限制，欲获得苯乙烯浓度低的焦油，就只有降低闪蒸进料的苯乙烯浓度。因为在一定的闪蒸压力和温度条件下，闪蒸结果必定遵循多组分混合物在该工况下的汽/液平衡关系，即进料混合物中轻组分苯乙烯含量越低，所得残余焦油中苯乙烯含量也将越低。于是，在釜液闪蒸系统的压力和温度都受到制约的条件下，降低焦油中苯乙烯浓度的可行途径便是降低进料(釜液)混合物的苯乙烯浓度。对于如何获得苯乙烯浓度低的闪蒸进料，图1和图2两种闪蒸工艺的思路颇为不同。图1的思路着眼于苯乙烯精馏塔101，即把该塔设计成塔顶能产出高纯度苯乙烯产品(苯乙烯纯度＞99.8％)，同时其釜液的苯乙烯浓度又能保持在较低的水平(28％左右)。于是，该塔送往闪蒸系统处理的釜液(图1中物流3)将是量少而(苯乙烯)浓度低。这一特点使得薄膜蒸发器成为合适的闪蒸设备。然而，此时苯乙烯精馏塔既要塔顶产出高纯度苯乙烯产品，又要塔底釜液的苯乙烯浓度达到较低水平，其设计要求是苛刻的，实际操作中更可能顾此失彼，往往为了保证塔顶馏出合格的苯乙烯产品，而忽略(或不得不放弃)对釜液苯乙烯浓度的控制。图2所示闪蒸工艺则是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔世纯，邵百祥，何志，毛连生，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：