多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法。
【背景技术】
[0002] 对二甲苯（PX)是一种重要的有机化工原料，主要用作制取精对苯二甲酸（PTA)和 对苯二甲酸二甲酯（DMT)的原料，PTA则用来制造聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)和聚对苯二 甲酸丁二醇酯（PBT)等聚酯产品。目前，中国已经成为全球PX生产第一大国，总产量占全 球产量的10%以上，截至2011年底，我国已拥有13套PX生产装置，总产能达到811万t/a。 近年来，我国聚酯工业持续高速发展，受聚酯行业的推动，国内PTA生产能力也迅速扩张， PX供应远不能满足PTA产能扩张的需求，未来几年我国PX消费将保持良好的增长势头，PX 供应的短缺局面一直会存在，从而不得不增加进口，2011年我国进口 PX已达到498. 2万t， 预计到2015年将超过700万t。
[0003] 分离混合二甲苯是对二甲苯的主要生产方法。混合二甲苯主要由对二甲苯、间二 甲苯、邻二甲苯和乙苯组成，各组分之间的沸点相差很小，使用精馏方法几乎不能得到高纯 度的PX产品，但是这些组分之间熔点相差却较大，可采用结晶法分离得到高纯度对二甲 苯。
[0004] 专利US3177265公开了一种多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法，首先通过一级结 晶获得对二甲苯晶体，一级结晶过程为提高对二甲苯回收率，结晶温度较低，且由于原料中 对二甲苯浓度很低，因此所得对二甲苯晶体粒度很小，固液分离效果差，最终对二甲苯晶体 纯度仅为85%?90%。为提高产品纯度，该工艺中将一级结晶所得晶体全部熔化，然后再送 入温度较高的二级结晶过程进行重结晶，以获得高纯度的对二甲苯产品。这种对一级结晶 的晶体进行完全熔化后再重结晶的方法虽然保障了产品纯度，但是从能量利用的角度来看 并不是最优的方案，先制冷获得晶体，然后加热熔化，最后再制冷重结晶会增大结晶过程的 能耗。仅依靠固液分离通常并不能获得高纯度的对二甲苯产品，为进一步提高产品纯度，通 常还需要对晶体进行洗涤。洗涤液通常是甲苯或纯的液态对二甲苯产品，若使用甲苯作洗 涤液，则需要进行对二甲苯和甲苯的分离才能得到最终的产品。若使用纯的液态对二甲苯 产品作洗涤液，其好处是可以直接得到对二甲苯产品，但是可能存在的风险是纯的液态对 二甲苯产品在洗涤过程中遇到冷的对二甲苯晶体会重结晶析出，进而堵塞过滤通道，使洗 涤过程难以进行，难以取得良好的洗涤效果，影响产品纯度。对二甲苯结晶过程中为保障结 晶器的换热效果，需要使用刮刀不间断地将换热面上的晶体刮下，从而不可避免地会产生 大量的细晶，在进行后续固液分离时，细晶的存在会降低固液分离效果，并且也会有部分细 晶进入到母液中，从而造成对二甲苯产品的损失。
[0005] 中国专利"由混合二甲苯结晶分离对二甲苯的方法"（专利【申请号】 200910057546. X)通过结晶母液溢流将一级结晶器中的细晶移出，从而延长晶体在结晶器 中的停留时间以促进晶体长大。这种方法虽然能够生产大粒度的对二甲苯晶体，但是溢流 的母液中非常容易携带细晶，这些细晶会进入浆化槽中，由于浆化槽没有进行细晶消除，因 此从一级结晶器和二级结晶器中带入的细晶并不能保证完全消除，这些细晶的存在会影响 到后续的固液分离。第二级结晶器同样采用母液溢流，溢流液直接离开结晶单元，溢流液将 会携带部分细晶，从而造成产品的损失。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是现有对二甲苯结晶生产中存在的能耗大的问题，提 供一种新颖的多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：混合二甲苯原料经母液换热器 和预冷器冷却后进入一级结晶器中进行结晶；一级结晶器中的晶浆经固液分离器I分离得 到对二甲苯晶体I和一级结晶母液，对二甲苯晶体I进入晶浆槽中，一级结晶母液分为两 股，第一股占0?95%重量的一级结晶母液I返回一级结晶器中，第二股占5?100%重量的 一级结晶母液II经母液换热器对原料进行冷却后离开结晶单元；二级结晶器中的晶浆经固 液分离器II分离得到对二甲苯晶体II和二级结晶母液，对二甲苯晶体II进入到晶浆槽中， 二级结晶母液分为两股，第一股占5?95%重量的二级结晶母液I返回到二级结晶器中，第 二股占5?95%重量的二级结晶母液II返回到一级结晶器中；晶浆槽中的上层母液从顶部 流出后经套管式换热器换热后再返回到晶浆槽的底部，晶浆槽中的晶浆经增稠后从底部排 出，经固液分离器III分离后得到对二甲苯晶体III和过滤母液，对二甲苯晶体III在固液分离 器III中经洗涤液洗涤后进入熔融罐中，过滤母液分为两股，第一股占5?95%重量的过滤母 液I返回晶浆槽中，第二股占5?95%重量的过滤母液II进入二级结晶器中；熔融罐中的对 二甲苯晶体III经加热后熔化，5?30%重量的对二甲苯IV经洗涤液冷却器冷却后作为洗涤 液返回到固液分离器III中，70?95%重量的对二甲苯V作为产品离开结晶单元。
[0008] 上述技术方案中，晶浆槽的底部为锥形；结晶器为立式刮壁结晶器，其底部为锥 形；结晶器为套管结晶器；固液分离器为离心机、过滤机或晶体洗涤塔；套管式换热器内部 安装有转轴和刮刀等内构件；对二甲苯晶体III在固液分离器III中经洗涤液洗涤后进入熔融 罐中，洗涤过程的滤液单独收集并返回到晶浆槽中；一级结晶器中的晶浆经固液分离器I 分离得到对二甲苯晶体I和一级结晶母液，对二甲苯晶体I经加热熔化后进入晶浆槽中； 一级结晶器中的晶浆经固液分离器I分离得到对二甲苯晶体I和一级结晶母液，对二甲苯 晶体I经加热熔化后部分或全部进入二级结晶器中。
[0009] 上述技术方案中，一级结晶过程和二级结晶过程的晶体无需完全熔化，直接送入 晶浆槽中进行部分熔化后得到对二甲苯产品，节约了结晶过程的能耗。晶浆槽为绝热操作， 通过控制套管换热器的温度来控制晶浆槽中晶体部分熔化的效果，晶体部分熔化后形成高 温的晶楽，高温的晶浆由于液相粘度的降低更利于固液分离；晶浆升温过程中，由于小粒度 的晶体具有更大的溶解度，因而细晶会最先熔化，细晶熔化后提高了液相的过饱和度，有利 于其它大粒度晶体继续长大，从而有利于后续的固液分离；晶浆升温后所得晶体与洗涤液 之间的温差缩小，能有效防止洗涤液在洗涤过程中的重结晶现象，从而确保洗涤效果和产 品纯度。晶浆槽底部具有增稠效果，对晶浆进行浓缩，可以提高后续固液分离设备的处理能 力和稳定性。晶浆槽中上层母液携带的细晶经套管换热器加热消除后返回到晶浆槽底部， 既防止晶浆槽底部晶体的沉积，又能促进晶浆槽中其它晶体的长大，熔化后的对二甲苯最 终会进入二级结晶器中进行重结晶，不会造成产品损失。
[0010] 使用本发明的多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法进行对二甲苯的结晶生产，通过 设置晶浆槽对一级结晶和二级结晶的晶体进行部分熔化而不是完全熔化，大大节约了结晶 过程的能耗，且仍能保障产品纯度，结晶过程的制冷可减少17%左右，对二甲苯产品的纯度 可达到了 99. 9%以上，取得了较好的技术效果。
[0011]
【附图说明】
[0012] 图1是本发明所述多级悬浮结晶分离对二甲苯的方法的流程示意图。
[0013] 图2是现有的分离对二甲苯的结晶方法（US3177265)的流程示意图。
[0014] 如图1所述，混合二甲苯原料1经母液换热器A和预冷器B冷却后进入一级结晶 器C中进行结晶；一级结晶器C中的晶浆2经固液分离器D分离得到对二甲苯晶体3和一 级结晶母液4,对二甲苯晶体3进入晶浆槽E中，一级结晶母液4分为两股，第一股占0? 95%重量的一级结晶母液5返回一级结晶器C中，第二股占5?100%重量的一级结晶母液 6经母液换热器A对原料1进行冷却后离开结晶单元；二级结晶器F中的晶浆7经固液分 离器G分离得到对二甲苯晶体8和二级结晶母液9,对二甲苯晶体8进入到晶浆槽E中，二 级结晶母液9分为两股，第一股占5?95%重量的二级结晶母