分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法

分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法
【专利摘要】本发明涉及一种分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，主要解决现有技术中存在乙苯、苯乙烯和重组份混合物系分离流程复杂，苯乙烯二次受热聚合损失率大、分离纯度不高，投资大，能耗高的问题。本发明通过采用第一股物流进入低压分壁式精馏塔分壁段一侧，在另一侧得到第一股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第一股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第一股乙苯物流；第二股物流进入高压分壁式精馏塔分壁段一侧，在另一侧得到第二股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第二股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第二股乙苯物流的技术方案较好地解决了该问题，可用于分离乙苯、苯乙烯和重组份混合物系的工业生产中。
【专利说明】分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法。
【背景技术】
[0002]在传统的苯乙烯分离技术路线中，经过冷却的脱氢产物粗苯乙烯在苯/甲苯塔中初步分离，塔顶脱除苯和甲苯，塔底出料主要由乙苯、苯乙烯和重组份组成。重组份主要包括甲基苯乙烯、三乙苯和苯乙烯焦油。对于这部分组份的分离，传统苯乙烯路线都是采用乙苯塔、苯乙烯精馏塔和薄膜蒸发器流程。乙苯塔在塔顶分离出乙苯，乙苯塔塔釜的出料再去苯乙烯精馏塔对苯乙烯和重组份进行分离。苯乙烯精馏塔的塔釜出料含有大量的苯乙烯，进入薄膜蒸发器回收一部分苯乙烯。薄膜蒸发器采用中压蒸汽做为热源，苯乙烯组份从薄膜蒸发器顶部出料，重组份从薄膜蒸发器底部出料。
[0003]分壁精馏塔是通过在精馏塔中部设一垂直壁，将塔分成上段、下段、由隔板分开的精馏进料段和精馏采出段四部分的新型结构的完全热集成塔的一种。用分壁精馏塔将三组份混合物分离为纯净产品只需要一个塔、一个重沸器、一个冷凝器及一个回流分配器，能耗和设备投资都可以得以降低。因此，近年来分壁精馏塔的应用越来越多。UOP公司申请了多项采用分壁精馏塔的新工艺，如用于烷基苯生产的分壁精馏塔技术(US6417420)和全馏份汽油脱硫的分壁精馏技术(US6540907和US20030116474)。此外，US20050211541和US20050245037还公开了一种用于分离环氧丙烷生产中所用溶剂的分壁精馏技术；US7132038B2公开了一种采用分壁精馏塔分离从粗1，3 丁二烯混合液中提纯1，3 丁二烯的方法；江苏工业学院申请了一种分离裂解汽油中粗苯乙烯的装置与方法(CN101723793A)。目前全球共有约70座以上分壁精馏塔进行了商业运行。尚未见将分壁精馏塔用于乙苯、苯乙烯和重组份混合物系分离的报道。

【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是现有苯乙烯装置中存在的乙苯、苯乙烯和重组份混合物系分离流程复杂，苯乙烯二次受热聚合损失率大、分离纯度不高，投资大，能耗高的问题，提供一种新的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法。该方法具有流程简单，苯乙烯损失率低、分离效果好，投资少，能耗显著降低的优点。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，包括以下步骤:
[0006]a)含乙苯、苯乙烯和重组份的原料物流分为两股；
[0007]b)第一股物流进入低压分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到第一股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第一股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第一股乙苯物流；
[0008] c)第二股物流进入高压分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到第二股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第二股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第二股乙苯物流；
[0009]d)任选地，第一股苯乙烯物流和第二股苯乙烯物流合并后得到苯乙烯产品，第一股乙苯物流和第二股乙苯物流合并后得到乙苯物流，第一股重组份物流和第二股重组份物流合并后得到重组份物流。
[0010]上述技术方案中，优选地，以重量百分比计,原料物流中乙苯的含量为20~40%，苯乙烯的含量为50~70%，重组份的含量为I~10%。
[0011]上述技术方案中，优选地，进入低压分壁式精馏塔的第一股物流的进料流量为总进料流量的50~60%。
[0012]上述技术方案中，优选地，低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都有150~190块理论板；其中，分壁段有60~100块理论板，分壁段以上精馏段有40~80块理论板，分壁段以下提离段有15~30块理论板。更优选地，低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都有160~180块理论板；其中，分壁段有70~90块理论板，分壁段以上精馏段有50~70块理论板，分壁段以下提离段有20~25块理论板。
[0013]上述技术方案中，优选地，所述低压分壁式精馏塔的操作压力为4~7kPa，温度为40~60°C，回流为4.5~7。更优选地，操作压力为5~6kPa。
[0014]上述技术方案中，优选地，所述高压分壁式精馏塔的操作压力为35~40kPa，温度为90~105°C，回 流为8~10。更优选地，操作压力为35~38kPa。
[0015]上述技术方案中，优选地，低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都是填料塔。
[0016]上述技术方案中，优选地，高压分壁式精馏塔的塔顶出料进入低压分壁式精馏塔塔底串级再沸器做为热源，该塔顶出料被冷却后进入高压分壁式精馏塔塔顶回流罐，一部分做为回流，另一部分即为第二股乙苯物流。
[0017]本发明方法中所述的压力是指表压。
[0018]本发明方法中，所述重组份主要包括甲基苯乙烯、三乙苯和苯乙烯焦油。其中，以重量百分比计，甲基苯乙烯为重组份的I~10%，三乙苯为重组份的I~5%，苯乙烯焦油为重组份的85~95%。
[0019]本发明方法中，高压分壁式精馏塔的塔顶出料因含有较高的温位，去低压分壁式精馏塔塔底串级再沸器做为热源，该塔顶出料被冷却后进入高压塔塔顶回流罐，一部分做为回流，一部分和低压分壁式精馏塔的塔顶出料合并后，做为乙苯产品出料。
[0020]本发明方法中，高、低压分壁式精馏塔的侧线出料合并后，作为苯乙烯产品出料。
[0021]本发明方法中，高、低压分壁式精馏塔的塔釜出料合并后，作为重组份产品出料。
[0022]本发明方法中，低压分壁式精馏塔塔底的再沸器也是高压分壁式精馏塔的塔顶冷凝器，是一台串级式换热器。为了使该串级式换热器冷侧热侧负荷平衡，需要对两台塔的操作压力和进料流量进行设定和分配。操作压力设定为高压塔塔顶35~40千帕表压，低压塔塔顶5~6千帕表压；流量分配比例为低压分壁式精馏塔的进料流量占总进料流量的50~60%。
[0023]本发明方法中，高、低压分壁式精馏塔的配置基本相同。隔板沿塔中心线安装或偏离塔中心线安装。高、低压分壁式精馏塔都是共150~190块理论板，分壁段有60~100块理论板，分壁段以上精馏段有40~80块理论板，分壁段以下提留段有15~30块理论板。优选的分壁式精馏塔的分壁段有70~90块理论板，分壁段以上精馏段有50~70块理论板，分壁段以下提留段有20~25块理论板。含乙苯、苯乙烯和重组份的原料液从分壁精馏塔的分壁段一侧的中部进料口进入，从分壁精馏塔分壁段以上精馏段顶部得到乙苯组份；从分壁段的另一侧得到苯乙烯组份，在分壁精馏塔分壁段以下提留段底部得到重组份。苯乙烯组份的优选方案是从分壁塔的顶部向下数第90~110块塔盘处抽出。
[0024]当采用精馏的方法分离三种以上的物质组成的混合物且中间馏份的浓度较大时，无论采用常规的顺序分离流程还是逆序分离流程，都不可避免中间馏份沿塔轴向产生再混合，这在热力学上来讲是不利的，相当于一部分分离功的浪费。分壁精馏塔在热力学上等效于一座完全热集成的精馏塔，不同的是分壁精馏塔只用一个塔壳，通过中间设置绝热隔板来实现精馏过程的完全热集成。进料在隔板段的一侧，进料中的中间馏份一部分随轻组份由隔板的上端进入隔板的另一侧，另一部分则随重组份由隔板的下端进入隔板的另一侧，从而使中间馏份在隔板的另一侧得到富集，避免了中间馏份在塔中的再混合，从而实现节能和提高中间产品纯度的效果。同时，由于分壁精馏塔只采用一个塔壳而实现两座普通精馏的功能，投资也可以大大减少。
[0025]采用本发明方法，高、低压分壁式精馏塔顶采出中的乙苯组份浓度以重量计为96.64%，高于原流程乙苯塔的塔顶组份乙苯组份浓度(96.58%);高、低压分壁精馏塔隔壁一侧采出的苯乙烯组份浓度以重量计为99.97%，高于原流程苯乙烯精馏塔的塔顶苯乙烯组份出料的浓度(99.95%);高低压分壁精馏塔塔釜采出的重组份浓度以重量计为95.38%，高于原流程苯乙烯精馏塔的塔釜出料的组份浓度(94.94%);由此可见采用高低压分壁精馏技术可以更好的完成原乙苯塔和苯乙烯精馏塔的分离任务，节省了薄膜蒸发器，节约了投资；采用本发明方法，苯乙烯组份只经历一次加热，减少了聚合损失率；同时，采用高、低压分壁精馏技术与原精馏流程相比，总换热负荷可以降低20~40%。因此，采用本发明方法取得了较好的技术效果。 【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是现有的苯乙烯装置乙苯、苯乙烯、重组份混合物系精馏工艺典型流程示意图。
[0027]图2是本发明方法流程示意图。
[0028]图1中，I为含乙苯、苯乙烯和重组份的原料物流；2为乙苯塔的塔顶出料；3为乙苯塔的塔釜出料；4为苯乙烯精馏塔的塔顶出料；5为苯乙烯精馏塔的塔釜出料；6为薄膜蒸发器的顶部回收苯乙烯出料为重组份出料；8为乙苯塔；9为苯乙烯精馏塔；10为薄膜
蒸发器。
[0029]图2中，Tl为低压分壁式精馏塔；T2为高压分壁式精馏塔；E1为串级换热器；D1为回流罐；11为含乙苯、苯乙烯和重组份的原料物流，与图1中物流I组份相同；12为进入低压分壁式精馏塔的物流；13为低压分壁式精馏塔塔顶乙苯组份物流，即第一股乙苯物流；14为低压分壁式精馏塔侧线苯乙烯物流，即第一股苯乙烯物流；15为低压分壁式精馏塔塔釜重组份物流，即第一股重组份物流；16为进入高压分壁式精馏塔的物流；17为高压分壁式精馏塔塔顶乙苯组份物流，即第二股乙苯物流；18为高压分壁式精馏塔侧线苯乙烯物流，即第二股苯乙烯物流；19为高压分壁式精馏塔塔釜重组份物流，即第二股重组份物流；20为乙苯产品物流；21为苯乙烯产品物流；22为重组份物流。[0030]以下结合附图对本发明作详细说明。
[0031]图1中，含有乙苯、苯乙烯、重组份混合物系的物流I从第45块理论板进入乙苯塔，乙苯塔的理论塔板数为150块，塔顶压力为12千帕表压，回流比按重量计为5，塔顶分离出物流2乙苯组份，塔釜得到物料3 (乙苯、苯乙烯及重组份)。苯乙烯精馏塔共有40块理论板，回流比为0.44，塔顶压力为6千帕表压。物流3入苯乙烯精馏塔的第20块理论板做进一步分离，由塔顶采出物流4 (苯乙烯组份)，塔釜采出物流5 (重组份)。物流5进入薄膜蒸发器进一步分离回收苯乙烯，薄膜蒸发器采用中压蒸汽加热，操作温度控制在150°C，顶部采出回收的苯乙烯物流6，底部为重组份物流7出料。
[0032]图2中，组成与图1中物流I相同的原料液11在进料分配器中进行分配，分配后的物流12进入低压分壁式精馏塔，塔顶分离出物流13乙苯组份，物流14是侧线苯乙烯组份出料，物流15是塔釜重组份出料。低压分壁式精馏塔共有150~190块理论板；中部隔板两侧各有60~100块理论板，优选有70~90块理论板；分壁式精馏塔的隔板区以上有40~80块理论板，优选有50~70块理论板；分壁式精馏塔的隔板区以下有15~30块理论板，优选有20~25块理论板。低压分壁式精馏塔的操作压力范围为4~7千帕表压，优选为5~6千帕表压。低压分壁精馏塔的回流为4.5~7。低压分壁式精馏塔顶采出乙苯组份，其组分浓度以重量计为96.47% ;隔壁一侧采出苯乙烯组份，其浓度以重量计为99.97% ；塔釜采出重组份，其浓度以重量计为95.32%。
[0033]图2中，组成与图1中物流I相同的原料液11在进料分配器中进行分配，分配后的物流16进入高压分壁式精馏塔，塔顶分离出物流17乙苯组份，物料18是侧线苯乙烯组份出料，物料19是塔釜重组份出料。高压分壁式精馏塔共有150~190块理论板；中部隔板两侧各有60~100块理论板，优选有70~90块理论板；分壁式精馏塔的隔板区以上有40~80块理论板，优选有50~70块理论板；分壁式精馏塔的隔板区以下有15~30块理论板，优选有20~25块理论板。高压分壁式精馏塔的操作压力范围为30~45千帕表压，优选为35~40千帕表压。高压分壁式精馏塔的回流为8~10。高压分壁式精馏塔顶采出乙苯组份，其组份浓度以重量计为97.04% ;隔壁一侧采出苯乙烯组份，其浓度以重量计为99.98% ;塔釜采出重组份，其中组份浓度以重量计为95.44%。
[0034]图2中，高压分壁式精馏塔的塔顶出料因含有较高的温位，去低压分壁式精馏塔塔底串级再沸器做为热源，该塔顶出料被冷却后进入高压塔塔顶回流罐，一部分做为回流，另一部分做为塔顶出料17 (第二股乙苯物流)。
[0035]图2中，高、低压分壁式精馏塔的塔顶出料17和13合并后，作为物流20乙苯产品；侦_出料18和14合并后，作为物流21苯乙烯产品出料；塔釜出料19和15合并后，作为物流22重组份产品出料。
[0036]下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。在所有比较例和实施例中所用的原料组成如表1所示。
[0037]表1含乙苯、苯乙烯、重组分混合物系的进料组成
[0038]
【权利要求】
1.一种分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，包括以下步骤: a)含乙苯、苯乙烯和重组份的原料物流分为两股； b)第一股物流进入低压分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到第一股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第一股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第一股乙苯物流； c)第二股物流进入高压分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到第二股苯乙烯物流；在分壁段以下提留段底部得到第二股重组份物流，在分壁段以上精馏段顶部得到第二股乙苯物流； d)任选地，第一股苯乙烯物流和第二股苯乙烯物流合并后得到苯乙烯产品，第一股乙苯物流和第二股乙苯物流合并后得到乙苯物流，第一股重组份物流和第二股重组份物流合并后得到重组份物流。
2.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于以重量百分比计，原料物流中乙苯的含量为20~40%，苯乙烯的含量为50~70%，重组份的含量为I~10%。
3.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于进入低压分壁式精馏塔的第一股物流的进料流量为总进料流量的50~60%。
4.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都有150~190块理论板；其中，分壁段有60~100块理论板，分壁段以上精馏段有40~80块理论板，分壁段以下提离段有15~30块理论板。
5.根据权利要求4所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都有160~180块理论板；其中，分壁段有70~90块理论板，分壁段以上精馏段有50~70块理论板，分壁段以下提离段有20~25块理论板。
6.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于所述低压分壁式精馏塔的操作压力为4~7kPa，温度为40~60°C，回流为4.5~7。
7.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于所述高压分壁式精馏塔的操作压力为35~40kPa，温度为90~105°C，回流为8~10。
8.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于低压分壁式精馏塔和高压分壁式精馏塔都是填料塔。
9.根据权利要求1所述的分离乙苯、苯乙烯混合物系的方法，其特征在于高压分壁式精馏塔的塔顶出料进入低压分壁式精馏塔塔底串级再沸器做为热源，该塔顶出料被冷却后进入高压分壁式精馏塔塔顶回流罐，一部分做为回流，另一部分即为第二股乙苯物流。
【文档编号】C07C15/073GK104016823SQ201310066448
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年3月1日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】张永生, 徐蔚, 陈益 申请人:中石化上海工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司