专利名称：一种苯乙烯分离的工艺方法
技术领域：
本发明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，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。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％。
背景技术：
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。
发明内容
本发明提供了一种苯乙烯分离的工艺方法，可以克服已有技术的缺点。本发明是采用两塔变压热集成操作脱除乙苯(含苯、甲苯)等轻组分，每台塔的轻组分脱除量减小，并且其中一台塔无需外部热源加热，可以显著降低苯乙烯粗馏塔的操作能耗和降低甲苯脱除塔处理量及操作能耗等分离过程的能耗。因此，本发明提供的工艺方法具有显著的实用性及经济效益。
本发明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，至少包含两塔)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。
本发明提供的工艺方法中，C101A塔顶操作压力为20～110kpaA，优选30～60kpaA。C101B塔顶操作压力为1～50kpaA，优选4～20kpaA。
本发明提供的工艺方法中，乙苯(含苯、甲苯)等轻组分由C101A、B两塔顶部分别脱除，C101A、B两塔各承担了一部分乙苯(含苯、甲苯)等轻组分的脱除任务，相对常规单塔分离。并且由于C101A、B两塔变压热集成操作，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，C101B塔无需其他热源加热。
本发明提供的工艺方法，粗苯乙烯产品可以全部从操作压力低的C101B塔釜采出，C101B塔釜温度较低，有利于降低苯乙烯聚合，物耗低、阻聚剂用量少；也可以调整操作同时由C101A、B两塔底部采出粗苯乙烯产品。
本发明提供的工艺方法采用两塔脱除乙苯(含苯、甲苯)等轻组分，若只由一塔进料，粗苯乙烯进料对应塔器顶部脱除甲苯含量较高的轻组分，这部分物料去甲苯脱除塔C102塔回收其中乙苯；另一台塔顶部脱除的乙苯中基本不含甲苯等轻组分，可以直接返回反应部分。采用两塔分别脱除轻组分，显著降低甲苯脱除塔C102塔处理量，有效降低甲苯脱除塔C102塔操作能耗。
本发明提供的工艺方法采用两塔变压热集成操作脱除乙苯(含苯、甲苯)等轻组分，每台塔的轻组分脱除量减小，并且其中一台塔(C101B)无需外部热源加热，这相对传统单塔乙苯/苯乙烯分离塔，可以显著降低苯乙烯粗馏塔的操作能耗。同时还可以降低甲苯脱除塔C102塔处理量及操作能耗，进一步降低乙苯/苯乙烯分离过程的能耗。仅考虑C101A、B两塔，与常规单塔乙苯/苯乙烯分离相比，可节省能耗40％～50％(请参见后附对比实施例)。因此，本发明提供的工艺方法具有很大的优势，具有显著的实用性及经济效益。
图1是一次脱轻组分法苯乙烯分离工艺流程。
图2是顺序法苯乙烯分离工艺流程。
图3是本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(一)。
图4是本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(二)。
图5是本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(三)。
具体实施例方式
本发明提供的一种苯乙烯分离的工艺方法，具体实施方案参照附图详细说明如下图1是一次脱轻组分法苯乙烯分离工艺流程。目前多采用此方法进行乙苯/苯乙烯分离，乙苯等轻组分被苯乙烯粗馏塔一次全部脱除，苯乙烯在整个精馏体系中停留时间较短，不易自聚、结焦。
图2是顺序法苯乙烯分离工艺流程，按物质沸点顺序，先在脱甲苯塔中脱除苯、甲苯等轻组分，再在粗苯乙烯塔中脱除乙苯等轻组分。
附图3提供了苯乙烯分离节能工艺流程(一)，主要包括粗苯乙烯塔C101A、粗苯乙烯塔C101B、甲苯脱除塔C102等3台塔。
粗苯乙烯原料1分为(1A)、(1B)两股，分别进入C101A、C101B两塔，C101A塔釜由E101加热，C101A顶部蒸汽2作为C101B塔釜热源，给C101B塔加热，C101A顶部蒸汽2经E102冷凝后进入V101，未冷凝气相6进入冷凝器E102B，E102B接真空系统，E102B冷凝液7进入V101B。V101出口液体3一部分作为C101A回流4，另一部分5(主要为乙苯，含苯、甲苯等轻组分)采出去C102塔。C101B塔顶气相10经E103、E103B冷凝后进入V102，V102出口液体11一部分作为C101B回流12，另一部分13采出(基本不含甲苯)直接返回反应部分，回收利用。C101A塔釜物料8、C101B塔釜物料14主要均为苯乙烯，其中含有微量乙苯，少量重组分，作为粗苯乙烯产品，一起去苯乙烯精馏塔精制得到精苯乙烯产品。
物流5、物流9以及物流13一起进入C102塔，C102塔釜经E104加热，顶部蒸汽15经冷凝器E105冷凝后进入V103，V103出口液体16一部分作为C102回流17，另一部分18采出(主要为苯、甲苯，含有微量乙苯)。这部分物料18可以继续分离得到苯和甲苯产品。
在附图3所示的流程中，可以省去V101B，E102B冷凝液直接返回V101。
在附图3所示的流程中，E102B出口还可以设置一台尾冷器，E102B出口气相经尾冷器进一步冷凝冷却，冷凝液返回V101B，由尾冷器抽真空。
附图4提供了苯乙烯分离节能工艺流程(二)，主要包括粗苯乙烯塔C101A、粗苯乙烯塔C101B、甲苯脱除塔C102等3台塔。
粗苯乙烯原料(1)进入C101A，C101A塔釜由E101加热，C101A顶部蒸汽2作为C101B塔釜热源，给C101B塔加热，C101A顶部蒸汽2经E102冷凝后进入V101，未冷凝气相6进入冷凝器E102B，E102B接真空系统，E102B冷凝液7进入V101B。V101出口液体3一部分作为C101A回流4，另一部分5(主要为乙苯，含苯、甲苯等轻组分)采出去C102塔。C101A塔釜物料8进入C101B塔，C101B塔顶气相10经E103、E103B冷凝后进入V102，V102出口液体11一部分作为C101B回流12，另一部分13采出(基本不含甲苯)直接返回反应部分，回收利用。C101B塔釜物料14主要为苯乙烯，其中含有微量乙苯，少量重组分，作为粗苯乙烯产品，一起去苯乙烯精馏塔精制得到精苯乙烯产品。
物流5及物流9一起进入C102塔，C102塔釜经E104加热，顶部蒸汽15经冷凝器E105冷凝后进入V103，V103出口液体16一部分作为C102回流17，另一部分18采出(主要为苯、甲苯，含有微量乙苯)。这部分物料18可以继续分离得到苯和甲苯产品。
在附图4所示的流程中，可以省去V101B，E102B冷凝液直接返回V101。
在附图4所示的流程中，E102B出口还可以设置一台尾冷器，E102B出口气相经尾冷器进一步冷凝冷却，冷凝液返回V101B，由尾冷器抽真空。
附图5提供了苯乙烯分离节能工艺流程(三)，主要包括粗苯乙烯塔C101A、粗苯乙烯塔C101B、甲苯脱除塔C102等3台塔。
粗苯乙烯原料(1)进入C101B，C101A塔釜由E101加热，C101A顶部蒸汽2作为C101B塔釜热源，给C101B塔加热，C101A顶部蒸汽2经E102冷凝后进入V101，未冷凝气相6进入冷凝器E102B，E102B接真空系统，E102B冷凝液7进入V101。V101出口液体3一部分作为C101A回流4，另一部分5(基本不含甲苯)采出直接返回反应部分，回收利用。C101A塔釜物料8进入C101B塔，C101B塔顶气相10经E103、E103B冷凝后进入V102，V102出口液体11一部分作为C101B回流12，另一部分13(主要为乙苯，含苯、甲苯等轻组分)采出去C102塔。C101B抽出一股侧线9，作为C101A塔进料。C101B塔釜物料14主要为苯乙烯，其中含有微量乙苯，少量重组分，作为粗苯乙烯产品，一起去苯乙烯精馏塔精制得到精苯乙烯产品。
物流13进入C102塔，C102塔釜经E104加热，顶部蒸汽15经冷凝器E105冷凝后进入V103，V103出口液体16一部分作为C102回流17，另一部分18采出(主要为苯、甲苯，含有微量乙苯)。这部分物料18可以继续分离得到苯和甲苯产品。
本发明提供的苯乙烯分离的工艺方法中，按上述三种典型苯乙烯分离节能工艺流程，粗苯乙烯原料可以同时分别进入C101A、B两塔；或者，粗苯乙烯原料全部进入C101A塔，或者全部进入C101B塔。当粗苯乙烯原料全部进入C101B塔时，C101A塔进料为C101B塔侧线抽出的一股物料。
本发明提供的苯乙烯分离的工艺方法中，粗苯乙烯原料可以先进入C101A、B(粗苯乙烯塔)进行乙苯/苯乙烯分离，然后再进入C102甲苯脱除塔，进行甲苯/乙苯分离；也可以先进入C102甲苯脱除塔，进行甲苯/乙苯分离，再进入C101A、B(粗苯乙烯塔)进行乙苯/苯乙烯分离。先进入C102甲苯脱除塔脱除甲苯后的粗苯乙烯原料，可以全部进入C101A塔，也可以全部进入C101B塔，或者同时分别进入C101A、B两塔。
本发明提供的苯乙烯分离的工艺方法中，所说的分离塔(C101A)或分离塔(C101B)可以分别连接安装甲苯脱除塔(C102)，也可以两塔共同连接安装甲苯脱除塔(C102)。
以下通过对比实施例对本发明作出说明，但仅作说明而不是限制本发明。
对比实施例按50万吨/年苯乙烯产品(操作时数按8000小时/年)生产规模计算，每小时精苯乙烯产品产量为62.5Ton/h。粗苯乙烯原料按下列典型苯乙烯原料组成计算。
按本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(一)与目前广泛采用的一次脱轻组分法、乙苯/苯乙烯分离塔(单塔)进行了操作能耗对比，对比操作条件如下本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(一)操作条件
由上述对比数据可以看出，本发明提供的苯乙烯分离节能工艺流程(一)与目前广泛采用的一次脱轻组分法、乙苯/苯乙烯分离塔(单塔)操作能耗降低了(0.970-0.549)/0.970×100％＝43.4％每小时可节省蒸汽60.64-34.30＝26.34吨。
每年可节省蒸汽26.34×8000＝210720吨(21.07万吨)。
具有显著经济效益。
权利要求
1.一种苯乙烯分离的工艺方法，它是将含有苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的粗苯乙烯原料混合物进入粗苯乙烯分离塔，其特征在于所说的粗苯乙烯分离塔至少包含分离塔(C101A)和分离塔(C101B)；粗苯乙烯原料进入分离塔(C101A)和分离塔(C101B)两塔，分别由该两塔的顶部脱除乙苯、苯和甲苯轻组分，从两塔的底部得到含微量乙苯的粗苯乙烯产品，或只由分离塔(C101B)的底部得到含微量乙苯的粗苯乙烯产品；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，分离塔(C101A)的底部加热。
2.按照权利要求1所说的工艺方法，其特征在于所说的分离塔(C101A)或分离塔(C101B)分别再连接安装或两塔共同连接安装甲苯脱除塔(C102)。
3.按照权利要求1所说的工艺方法，其特征在于所说的分离塔(C101A)的塔顶操作压力为20～110kpaA，优选30～60kpaA。
4.按照权利要求1所说的工艺方法，其特征在于所说的分离塔(C101B)的塔顶操作压力为1～50kpaA，优选4～20kpaA。
5.按照权利要求1所说的工艺方法，其特征在于所说的粗苯乙烯原料同时分别进入分离塔(C101A)、分离塔(C101B)两塔；或者粗苯乙烯原料全部进入分离塔(C101A)，或者全部进入分离塔(C101B)，当粗苯乙烯原料全部进入分离塔(C101B)时，分离塔(C101A)进料为分离塔(C101B)侧线抽出的一股物料。
6.按照权利要求1-2所说的工艺方法，其特征在于所说的粗苯乙烯原料可以先进入分离塔(C101A)、分离塔(C101B)两塔进行乙苯/苯乙烯分离，然后再进入甲苯脱除塔(C102)，进行甲苯/乙苯分离；或先进入甲苯脱除塔(C102)，进行甲苯/乙苯分离，再进入分离塔(C101A)、分离塔(C101B)两塔进行乙苯/苯乙烯分离；先进入甲苯脱除塔(C102)脱除甲苯后的粗苯乙烯原料，可以全部进入分离C101A、分离塔(C101B)两塔。
全文摘要
本发明提供了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，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。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％。
文档编号C07C15/00GK1693298SQ20051001335
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月26日 优先权日2005年4月26日
发明者蓝仁水, 黄贵明 申请人:蓝仁水