[发明专利]直接冷却结晶分离对二甲苯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接冷却结晶分离对二甲苯的方法。

背景技术

C8芳烃有邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和乙苯四种同分异构体。其中对二甲苯的需求最为广泛，大部分用于生产聚酯原料－精对苯二甲酸（PTA）。

目前已工业化分离对二甲苯的工艺流程主要有吸附分离法和结晶分离法两种。当原料混二甲苯中对二甲苯浓度较低时，采用吸附分离法有比较优势，但当原料混二甲苯中对二甲苯浓度较高时，采用结晶分离法更有优势。实际工业生产中，也可以组合使用这两种分离方法，发挥各自的优点。

结晶分离法是依据对二甲苯熔点（13.3℃）较其它组分熔点要高的特点（邻二甲苯熔点为-25.2℃，间二甲苯熔点为-47.9℃）进行分离。原料混二甲苯降温时将最先析出对二甲苯晶体。

CN200810043977.6涉及一种对二甲苯结晶分离的方法，含对二甲苯浓度为60～95%的混合二甲苯送入结晶器中进行冷却结晶，结晶出含对二甲苯晶体的浆料；浆料送入过滤纯化单元,分离得到母液、洗余液和纯对二甲苯。目前结晶分离对二甲苯工艺方案中的结晶器多为间接换热式结晶器，主要有套管结晶器和立式结晶器两类。这两类结晶器均使用低温冷却剂，通过间接换热方式冷却原料混二甲苯，使其析出对二甲苯晶体，结晶器的内部结构均较为复杂。

一方面，受限于间接换热式结晶器的工艺操作条件要求，低温冷却剂与原料混二甲苯温差不能太大；另一方面，受限于设备材料和设备制造工艺，单台间接换热式结晶器的换热面积不能无限增加，因此单台间接换热式结晶器的生产能力有限。当装置规模扩大时，由于单台间接换热式结晶器生产能力有限，工艺流程上通常需要并联若干台间接换热式结晶器方能满足生产规模扩大的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中流程复杂、设备数量多和投资费用高的问题，提供一种新的直接冷却结晶分离对二甲苯的方法。该方法用于包含结晶法分离生产对二甲苯的工业生产装置中，具有流程简单、设备数量少和投资费用低的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种直接冷却结晶分离对二甲苯的方法，在带有搅拌器的结晶罐中，将惰性低温液体通入包括混二甲苯的原料中进行直接换热，使惰性低温液体汽化而冷却包括混二甲苯的原料，所述包括混二甲苯的原料中结晶析出高纯度对二甲苯晶体，以浆料形式排出结晶罐。

上述技术方案中，优选地，所述混二甲苯主要成份为C8芳烃，也可以少量含有丙苯、C10芳烃等成分。

上述技术方案中，优选地，所述结晶罐操作温度为-47.9℃～13.3℃，更加优选地，为-15℃～10℃。

上述技术方案中，优选地，所述惰性低温液体为液氮、液体二氧化碳、液氩或液氦中的至少一种，更加优选地，为液氮或液体二氧化碳中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述结晶罐中二甲苯浆料的晶体重量含量为10～90％，更加优选地，重量含量为20～60％。

上述技术方案中，优选地，所述结晶罐中结晶程度控制方案为控制结晶器操作温度、控制二甲苯浆料的晶体含量中的至少一种；所述方法为连续操作或间歇操作。

上述技术方案中，优选地，所述从结晶罐排出的气体可以净化回收再利用。

在本发明中，在一个带有搅拌器的结晶罐中，存有一定液位的混二甲苯原料，这股混二甲苯原料初期可以全部是液体，也可以是含有部分晶体的浆料。在混二甲苯原料液中直接通入惰性低温液体，通过与原料混二甲苯的直接换热，惰性低温液体汽化而原料混二甲苯冷却，冷却的原料混二甲苯中结晶析出高纯度对二甲苯晶体。通过控制结晶罐的操作温度或者其它工艺参数（如结晶罐中二甲苯浆料的晶体含量），可以确保析出的晶体主要成份为对二甲苯。

结晶罐中的搅拌器一方面起着帮助惰性低温液体与浆料换热以及均匀混合结晶罐中浆料的作用；另一方面也对结晶罐中较大颗粒的晶体起着破碎作用。直接冷却结晶过程中，晶体是迅速形成的，容易在晶体内包裹结晶母液，搅拌器的破碎作用可以将晶体内包裹的结晶母液破碎分离出来，进一步减少结晶的包藏母液夹带量，提高晶体中对二甲苯的含量，同时，细碎的晶体也便于后续固液分离过程中的浆料输送。

结晶罐的操作压力对结晶过程的影响并不大，结晶罐一般在正压下操作。

可选的，惰性低温液体汽化后从结晶罐中排出，经回收处理后重新液化。这样可以节约惰性低温液体的耗量。在气体回收循环过程中，需不时排出少量气体和补充新鲜的惰性低温液体，防止惰性低温液体中杂质的积累。