一种过氧化二异丙苯DCP装置热量集成利用方法与流程

本发明涉及一种过氧化二异丙苯dcp装置热量集成利用方法，具体的说，涉及一种过氧化二异丙苯dcp装置热量集成利用的工艺节能方法。

背景技术：

混合物的分离必须消耗外能，因此，能耗是分离过程的关键指标，而精馏是石油化工生产中应用最广的分离操作，消耗大量的能量。在大型精馏系统中，存在大量需要换热的物料流股，有些需要被加热，有些需要被冷却，因而，提供给整个精馏系统的外部公用工程也种类繁多，如不同压力等级的蒸汽，不同温度的冷冻剂、冷却水等。为了提高能量利用率，节约资源与能源，就要优先考虑系统中各流股之间的换热、以实现最大限度的热量回收，提高工艺过程的热力学效率。然而，传统的精馏系统分离流程依然存在着运行能耗高，设备投资大等缺陷。

目前过氧化二异丙苯dcp装置现有优化技术主要集中在两个方面，一方面集中在反应系统，主要目的是通过改变各级反应的反应条件，以提高原料的转化率以及产品dcp的纯度；另一方面集中在dcp装置的精馏系统，由于该装置的能耗主要体现在精馏系统，因此，对精馏系统进行优化的主要目的就是要降低精馏能耗，进而降低整个dcp装置的能耗。

目前，过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统中回异塔和污水蒸馏塔的塔底均需要外界蒸汽热源来提供热量，塔顶均需要外界冷却水冷源来提供冷量，该工艺流程中物料的热量未充分利用，工艺过程热效率较低，导致整个dcp装置能耗较高，因此该流程具有热量集成利用的潜力。过氧化二异丙苯dcp装置现有技术中，专利申请号cn201510655652.3的技术特点是精馏系统中回异塔的塔顶气相热量给苄醇塔作热源，节约苄醇塔塔底蒸汽，然而，对于过氧化二异丙苯dcp装置的精馏系统来说，回异塔的塔底负荷高于苄醇塔，其所需的热公用工程――低压蒸汽量也大于苄醇塔，因此，工艺上有必要采取措施降低回异塔的能耗，进而整体降低dcp装置能耗。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有过氧化二异丙苯dcp装置精馏分离技术中能耗较高的问题，提供一种过氧化二异丙苯dcp装置热量集成利用方法，该方法针对dcp装置精馏系统中各分馏塔的特点及操作情况，综合考虑了构建热集成换热网络所必需的技术准则，并通过对所构建热集成换热网络进行流程模拟模型计算验证，提出了更加切合dcp装置节能降耗的工艺优化方法。该方法用于过氧化二异丙苯dcp装置中，具有显著降低该装置能耗的优点。

根据本发明，提供了一种过氧化二异丙苯dcp装置热量集成利用方法，包括使污水蒸馏塔的塔顶气相物料与回异塔的塔底物料热交换，为回异塔提供热量。

根据本发明的优选实施方式，其中所述过氧化二异丙苯dcp装置包括污水蒸馏塔和回异塔，所述污水蒸馏塔用于处理装置中的污水，以降低污水的cod指标；所述回异塔用于回收原料异丙苯。

根据本发明的一些实施方式，污水进入所述污水蒸馏塔进行处理，塔底物料为净化水，塔顶气相物料出塔后与回异塔的塔底物料进行热交换，冷却后返回污水蒸馏塔。

根据本发明的优选实施方式，所述污水蒸馏塔塔顶气相物料出塔后分为两股物料，其中第一股物料被冷却，第二股物料与回异塔的塔底物料进行热交换，换热冷却后与冷却的第一股物料混合得到混合物料；所述第一股物料与第二股物料的质量流量之比为(0～5):1，优选为(0～2):1。

根据本发明的优选实施方式，污水进入所述污水蒸馏塔进行处理，塔底物料为净化水，塔顶气相物料出塔后分为两股物料，其中第一股物料进入污水蒸馏塔塔顶冷凝器进行冷却，冷却后进入污水蒸馏塔塔顶回流罐；第二股物料与回异塔的塔底物料进行热交换，换热冷却后进入污水蒸馏塔塔顶回流罐，与冷却的第一股物料混合得到混合物料。

根据本发明的一些实施方式，所述混合物料分为两股，第一股物料返回污水蒸馏塔，第二股物料作为分离产物进入后续流程；述第一股物料与第二股物料的质量流量之比为(0.02～0.35):1，优选为(0.05～0.2):1。

根据本发明的优选实施方式，所述蒸馏塔塔顶回流罐内的混合物料分为两股，第一股物料泵送回污水蒸馏塔，第二股物料作为分离产物进入后续流程。

根据本发明的一些实施方式，含异丙苯的物料进入所述回异塔进行处理，塔顶物料为异丙苯，塔底物料出塔后分为三股物料，其中第一股物料与污水蒸馏塔的塔顶气相物料热交换，换热加热后返回回异塔，第二股物料经蒸汽加热后返回回异塔，第三股物料为塔底分离产物，进入后续流程；所述第一股物料与第二股物料的质量流量之比为(2～4):1，优选为(2～4):1。

根据本发明的优选实施方式，回异塔底设立两台塔底再沸器，一台为热集成再沸器，另一台为蒸汽再沸器，回异塔塔底物料出塔后分为三股物料，其中第一股物料进入回异塔塔底热集成再沸器，换热加热后返回回异塔，第二股物料进入回异塔塔底蒸汽再沸器经蒸汽加热后返回回异塔，第三股物料为塔底分离产物，进入后续流程。

其中，热集成再沸器使用污水蒸馏塔塔顶气相物料作热源，给回异塔提供主要热量，蒸汽再沸器作为辅助热源，补充回异塔所需剩余的热量。

根据本发明的优选实施方式，回异塔塔底温度则由回异塔底热集成再沸器和蒸汽再沸器共同协调控制。

根据本发明的一些实施方式，所述污水蒸馏塔的操作条件为：塔顶操作温度为100～145℃，操作压力为121.3～191.3kpa，塔底操作温度为100～150℃，操作压力为125.3～195.3kpa；和/或所述回异塔的操作条件为：塔顶操作温度为35～75℃，操作压力为0.2～10kpa，塔底操作温度为70～130℃，操作压力为1～15kpa。

根据本发明的优选实施方式，所述污水蒸馏塔的操作条件为：塔顶操作温度为105～130℃，操作压力为131.3～181.3kpa，塔底操作温度为105～135℃，操作压力为135.3～185.3kpa；和/或所述回异塔的操作条件为：塔顶操作温度为40～70℃，操作压力为1～6kpa，塔底操作温度为80～120℃，操作压力为4～11kpa。

根据本发明的优选实施方式，所述污水蒸馏塔的操作条件为：塔顶操作温度为110～125℃，操作压力为141.3～171.3kpa，塔底操作温度为110～130℃，操作压力为145.3～175.3kpa；和/或所述回异塔的操作条件为：塔顶操作温度为45～65℃，操作压力为2～4kpa，塔底操作温度为90～110℃，操作压力为6～8kpa。

本发明通过优化过氧化二异丙苯dcp装置污水蒸馏塔和回异塔的操作条件，提出热集成换热网络优化在dcp装置中的节能应用方法，即将污水蒸馏塔塔顶气相物料用于给回异塔作塔底热源，使得dcp装置精馏系统冷凝器负荷降低35％左右，蒸汽再沸器负荷降低26％左右；本发明充分匹配利用了过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统中冷物料和热物料的热量，降低了装置能耗，为企业带来良好的经济效益和节能效果。

附图说明

图1为本发明过氧化二异丙苯dcp装置热量集成利用方法的工艺流程图；

附图标记说明：1、污水蒸馏塔(简称蒸馏塔)；2、回异塔；3、蒸馏塔顶冷凝器；4、回异塔顶冷凝器；5、蒸馏塔底蒸汽再沸器；6、回异塔底热集成再沸器；7、回异塔底蒸汽再沸器；8、蒸馏塔顶回流罐；9、回异塔顶回流罐；10、蒸馏塔顶回流泵；11、回异塔顶回流泵；12、蒸馏塔进料；13、回异塔进料；14、蒸馏塔顶液相出料；15、回异塔顶液相出料；16、蒸馏塔底液相出料；17、回异塔底液相出料；18、蒸馏塔顶气相物料；19、蒸馏塔顶送至回异塔气相物料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的工艺流程如下：

过氧化二异丙苯dcp装置中的污水(12)进入污水蒸馏塔(1)进行净化处理，塔顶气相物料(18)出塔后分为两股，第一股气相物料经污水蒸馏塔塔顶冷凝器(3)冷却后，进入污水蒸馏塔顶回流罐(8)，第二股气相物料(19)进入回异塔塔底热集成再沸器(6)，给回异塔(2)提供热量，同时该股物料经换热也得到冷却，然后返回污水蒸馏塔，与第一股物料汇合进入污水蒸馏塔顶回流罐(8)，污水蒸馏塔顶回流罐(8)中排出的物料，经污水蒸馏塔顶回流泵(10)后又分成两股，第一股作为回流液返回污水蒸馏塔(1)，第二股作为分离产物进入后续流程(14)；污水蒸馏塔(1)塔底净化水出塔后分两股，第一股经蒸馏塔底蒸汽再沸器(5)，由蒸汽加热后，返回蒸馏塔，第二股为净化水产品(16)，进入后续流程。

含异丙苯物料(13)进入回异塔(2)后，塔顶气相物料经回异塔顶冷凝器(4)冷却后，进入回异塔顶回流罐(9)，回异塔顶回流罐(9)排出的物料，经回异塔顶回流泵(11)后分成两股，第一股作为回流液返回回异塔，第二股作为异丙苯产品进入后续流程(15)；回异塔塔底为包括苄醇在内的较重组份，回异塔底物料出塔(2)后分三股，第一股进入回异塔底热集成再沸器(6)，与蒸馏塔顶气相物料(19)换热，然后返回回异塔，第二股进入回异塔底蒸汽再沸器(7)，由蒸汽加热后，返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物(17)，进入后续流程。

对比例1

以生产规模为10000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率见表1：

表1污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率

污水蒸馏塔和回异塔的塔顶用循环冷却水来冷却，而塔底用低压蒸汽提供热量，各塔冷热负荷见表2。

表2污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

实施例1

以生产规模为10000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔与回异塔的操作条件见表3：

表3污水蒸馏塔与回异塔的操作条件

另外，污水蒸馏塔塔顶气相物料分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0；污水蒸馏塔塔顶回流罐中排出的物料经污水蒸馏塔回流泵后分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0.07；回异塔底物料出塔后分三股，第一股经热集成再沸器加热后返回回异塔，第二股经蒸汽再沸器加热后返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物，进入后续流程，其中，第一股与第二股的质量流量之比为3。

将污水蒸馏塔的塔顶气相物料送至回异塔，通过回异塔底热集成再沸器给回异塔作热源，塔热量得以集成利用后，既降低了回异塔塔底蒸汽再沸器的负荷，同时，又降低了污水蒸馏塔塔顶冷凝器的负荷，实施后各塔冷凝器及再沸器负荷见表4。

表4实施后污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

综上述，本发明实施后，10000吨/年过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统塔顶冷负荷降低了304kw，冷凝器节能35％，精馏系统塔底蒸汽热负荷降低了273kw，蒸汽再沸器节能26％。

对比例2

以生产规模为15000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔和回异塔的塔顶用循环冷却水来冷却，而塔底用低压蒸汽提供热量，各塔冷热负荷见表5。

表5污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

实施例2

以生产规模为15000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔与回异塔的操作条件同实施例1中的表3。

另外，污水蒸馏塔塔顶气相物料分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0；污水蒸馏塔塔顶回流罐中排出的物料经污水蒸馏塔回流泵后分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0.098；回异塔底物料出塔后分三股，第一股经热集成再沸器加热后返回回异塔，第二股经蒸汽再沸器加热后返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物，进入后续流程，其中，第一股与第二股的质量流量之比为3。

将污水蒸馏塔的塔顶气相物料送至回异塔，通过回异塔底热集成再沸器给回异塔作热源，塔热量得以集成利用后，既降低了回异塔塔底蒸汽再沸器的负荷，同时，又降低了污水蒸馏塔塔顶冷凝器的负荷，实施后各塔冷凝器及再沸器负荷见表6。

表6实施后污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

综上述，本发明实施后，15000吨/年过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统塔顶冷负荷降低了464kw，冷凝器节能35％，精馏系统塔底蒸汽热负荷降低了429kw，蒸汽再沸器节能26％。

对比例3

以生产规模为20000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1-1，污水蒸馏塔和回异塔的塔顶用循环冷却水来冷却，而塔底用低压蒸汽提供热量，各塔冷热负荷见表7。

表7污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

实施例3

以生产规模为20000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔与回异塔的操作条件同实施例1中的表3。

另外，污水蒸馏塔塔顶气相物料分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0；污水蒸馏塔塔顶回流罐中排出的物料经污水蒸馏塔回流泵后分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0.094；回异塔底物料出塔后分三股，第一股经热集成再沸器加热后返回回异塔，第二股经蒸汽再沸器加热后返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物，进入后续流程，其中，第一股与第二股的质量流量之比为3。

将污水蒸馏塔的塔顶气相物料送至回异塔，通过回异塔底热集成再沸器给回异塔作热源，塔热量得以集成利用后，既降低了回异塔塔底蒸汽再沸器的负荷，同时，又降低了污水蒸馏塔塔顶冷凝器的负荷，实施后各塔冷凝器及再沸器负荷见表8。

表8实施后污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

综上述，本发明实施后，20000吨/年过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统塔顶冷负荷降低了616kw，冷凝器节能35％，精馏系统塔底蒸汽热负荷降低了567kw，蒸汽再沸器节能26％。

对比例4

以生产规模为25000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔和回异塔的塔顶用循环冷却水来冷却，而塔底用低压蒸汽提供热量，各塔冷热负荷见表9。

表9污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

实施例4

以生产规模为25000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔与回异塔的操作条件同实施例1中的表3。

另外，污水蒸馏塔塔顶气相物料分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0；污水蒸馏塔塔顶回流罐中排出的物料经污水蒸馏塔回流泵后分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0.089；回异塔底物料出塔后分三股，第一股经热集成再沸器加热后返回回异塔，第二股经蒸汽再沸器加热后返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物，进入后续流程，其中，第一股与第二股的质量流量之比为3。

将污水蒸馏塔的塔顶气相物料送至回异塔，通过回异塔底热集成再沸器给回异塔作热源，塔热量得以集成利用后，既降低了回异塔塔底蒸汽再沸器的负荷，同时，又降低了污水蒸馏塔塔顶冷凝器的负荷，实施后各塔冷凝器及再沸器负荷见表10。

表10实施后污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

综上述，本发明实施后，25000吨/年过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统塔顶冷负荷降低了770kw，冷凝器节能35％，精馏系统塔底蒸汽热负荷降低了704kw，蒸汽再沸器节能26％。

对比例5

以生产规模为20000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，对污水蒸馏塔与回异塔的操作条件进行改变，详见表11。

表11污水蒸馏塔与回异塔的操作条件

改变操作条件后，各塔冷热负荷见表12。

表12污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

实施例5

以生产规模为20000吨/年dcp装置为例，污水蒸馏塔与回异塔进出物料的质量分率同对比例1中的表1，污水蒸馏塔与回异塔的操作条件同对比例5中的表11。

另外，污水蒸馏塔塔顶气相物料分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0；污水蒸馏塔塔顶回流罐中排出的物料经污水蒸馏塔回流泵后分成两股，第一股与第二股的质量流量之比为0.125；回异塔底物料出塔后分三股，第一股经热集成再沸器加热后返回回异塔，第二股经蒸汽再沸器加热后返回回异塔，第三股作为回异塔底分离产物，进入后续流程，其中，第一股与第二股的质量流量之比为2.77。

将污水蒸馏塔的塔顶气相物料送至回异塔，通过回异塔底热集成再沸器给回异塔作热源，塔热量得以集成利用后，既降低了回异塔塔底蒸汽再沸器的负荷，同时，又降低了污水蒸馏塔塔顶冷凝器的负荷，实施后各塔冷凝器及再沸器负荷见表13。

表13实施后污水蒸馏塔与回异塔冷热负荷

综上述，本发明实施后，20000吨/年过氧化二异丙苯dcp装置精馏系统塔顶冷负荷降低了711kw，冷凝器节能36％，精馏系统塔底蒸汽热负荷降低了712kw，蒸汽再沸器节能29％。

通过具体实施案例，本发明通过优化过氧化二异丙苯dcp装置污水蒸馏塔和回异塔的操作条件，提出热集成换热网络优化在dcp装置中的节能应用方法，使得dcp装置精馏系统冷凝器负荷降低35％左右，蒸汽再沸器负荷降低26％左右；降低了dcp装置能耗，为企业带来良好的经济效益和节能效果。

在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。