[发明专利]苯乙烯精馏的节能方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯乙烯精馏节能方法，特别是关于一种从含乙苯、苯乙烯物流中分离 精制乙苯和苯乙烯并节约投资和能量的精馏方法。

背景技术

苯乙烯是最重要的烯烃之一，99％的苯乙烯都是通过乙苯脱氢生产工艺得到的。乙苯 脱氢生产苯乙烯的工艺技术主要有绝热脱氢工艺、等温脱氢工艺和脱氢选择性氧化工艺。 其中最成熟、应用最广的是负压绝热脱氢工艺。苯乙烯生产过程的能耗主要集中在反应单 元、精馏单元和公用工程部分(主要是冷却水和空冷器的能耗)。乙苯的脱氢反应是在较大 的水比(～1.3)和高温度(～600℃)下进行的吸热反应，从反应器出来的反应产物中分离出纯 的苯乙烯一般需要3～4个精馏塔。苯乙烯分离的3塔流程是先在第一精馏塔(粗苯乙烯塔) 塔顶分离出乙苯及比乙苯沸点更低的轻组份，再通过第二精馏塔将乙苯与轻组份分离，乙 苯循环回反应器作为进料，第一精馏塔釜得到的粗苯乙烯在第三精馏塔中再精馏从塔顶得 到苯乙烯产品，塔釜得到异丙苯、对二乙苯、叔丁基邻苯二酚、α-甲基苯乙烯、无硫阻 聚剂、苯乙烯低聚物及焦油等重组份。由于苯乙烯在常温下即可以聚合，且温度每升高10℃ 其聚合速度即增加一倍，所以精馏分离苯乙烯的过程需要在高真空、高理论板数的精馏塔 和大回流比条件下进行操作，能耗很大，而且需要消耗大量的冷却水。粗苯乙烯塔是能耗 最大的塔，其低压蒸汽用量占整个苯乙烯生产装置的38％，冷却水用量占整个装置的33％， 综合能耗占整个装置的30％。由于粗苯乙烯塔是在高真空下操作，所以塔顶的热品位较低， 塔顶温度仅为71℃左右，难以利用，目前均采用水冷换热的方式，不回收该部分的热量。 由于这部分低品位热量很大，如果能综合利用这部分热能，对降低苯乙烯生产过程的能耗 和增加经济效益十分有利。

针对粗苯乙烯塔顶的低温热量的回收，国内外都进行了大量的研究工作，提出了多种 技术方案，其中包括：蒸汽喷射技术、直接蒸汽压缩的热泵技术、以水为压缩工质的间接 循环热泵技术、双塔变压精馏节能技术、共沸热回收技术以及第二类溴化锂热泵技术。

Sulzer报道了采用蒸汽喷射技术、蒸汽直接压缩的热泵精馏技术和以水为压缩工质的 间接循环热泵技术进行粗苯乙烯精馏塔节能的技术(Hydrocarbon Processing，1998.12)。蒸 汽喷射节能效果不明显，但投资低；直接蒸汽压缩的热泵精馏技术节能效果好，但需要增 加压缩机。由于粗苯乙烯塔采用负压操作(塔顶绝压8～12KPa)，且回流比高达7左右，因 此蒸汽压缩机的吸入口流量极大，需要巨型的压缩机且需要至少三级压缩，才能将塔顶热 量回收。这种方案投资大，压缩机耗电高，限制了其应用价值，尤其对大型苯乙烯装置更 能应用。CN102732也公开了类似的热泵精馏技术。采用以水为工质的间接热泵精馏技术 虽然可以使压缩机的压缩比降低，但压缩机的投资仍然很大，因此该技术也未能得到广泛 的使用。US4628136和CN108625公开了一种利用粗苯乙烯塔的塔顶蒸汽汽化反应器进料 乙苯和水的共沸组成的混合物节能的技术，采用该技术时，粗苯乙烯塔顶压力需要增加到 50～170KPa以保证塔顶换热器两侧有足够的温度差，这样可以使节约90％汽化乙苯与水 的低压蒸汽。由于需要升高粗苯乙烯塔的操作压力，所以操作温度也会相应升高，若要避 免苯乙烯过度聚合损失，需要增加阻聚剂的用量，这将部份抵消节能的经济效益。 US6171449公开了一种变压精馏节能技术，其技术要点是先将来自反应器的混合物流中所 含的甲苯及比甲苯沸点低的轻组份脱除，将剩余的物流按比例分成两股分别进入两个操作 压力不同的精馏塔，用高压操作精馏塔的塔顶蒸汽作为低压操作精馏塔塔釜的热源，与普 通的精馏工艺相比可节能40％～50％，但在这种精馏工艺中苯乙烯需要受热三次，增加了 苯乙烯的聚合损失，同时增加了一个精馏塔，使流程变复杂，投资也大大增加了。

以上各种技术方案虽然在一定程度上可以使苯乙烯精馏的能耗有所降低，但均没有改 变苯乙烯需要受热2次以上的现状，而且设备台数没有减少，有些技术方案因回收热量还 要增加设备投资。