[发明专利]一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏装置及方法

说明书

本发明提供一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏方法，将过量苯与丙烯在反应精馏塔中反应，未反应的苯和产物异丙苯、二异丙苯从反应精馏塔塔底移出，经苯回收塔塔顶回收苯至反应精馏塔循环使用，苯回收塔底物料入异丙苯提纯塔，从塔顶获得异丙苯的纯品，塔底异丙苯与二异丙苯循环至反应精馏塔；在反应精馏塔设置热泵，塔顶部分蒸汽升压升温后作为热源供给反应精馏塔塔釜使用，同时控制苯回收塔、异丙苯塔的压力，使反应精馏塔塔顶蒸汽能够同时作为两塔再沸器的热源。本发明还提供了与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏装置。本发明采用热泵、多效精馏、反应精馏相结合的手段，有效利用系统内部热量，能够显著降低高品位能量需求，节能效果显著。

技术领域：

本发明属于有机化工技术领域，具体涉及一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏装置及方法。

背景技术：

异丙苯是生产苯酚和联产丙酮的重要原料，苯酚、丙酮在材料、医药等行业具有广泛的工业用途。异丙苯还可用于生产苯乙酮以及橡胶和树脂的合成单体，也可用于生产涂料和高辛烷值航空燃料组分。

目前，异丙苯的工业制备方法主要是苯与丙烯的烷基化反应。该方法遵循亲电取代反应规律，因此，生产所得的异丙苯能够继续与丙烯反应生成多异丙苯。应用于异丙苯生产的催化剂主要有三氯化铝、固体磷酸、分子筛。其中，三氯化铝和固体磷酸法都存在腐蚀和污染的问题，已渐渐淘汰。

自上世纪90年代开始，Dow、CD Tech、Mobil-Badger、Enichem和UOP等相继开发了基于ZSM-5、Y、Beta、MCM-22等酸性沸石分子筛的生产工艺(US5434326，1995；US 5522984，1996；US 5362697，1994；US 5453554，1995；US 6034291，2000；US 6051521，2000)。除了CDTech公布的催化蒸馏工艺外，基于分子筛的异丙苯工艺大多是基于固定床反应器的先反应、后分离的串联工序，即苯和丙烯首先进行液相烷基化反应，然后再对烃化液进行分离，而多异丙苯和苯进行烷基转移反应，以提高异丙苯选择性。该先反应、后分离的常规串联工艺存在苯烯比高(2.5～10:1)、能耗大的缺点。

异丙苯的反应精馏工艺(US 5894076,1999)将反应与精馏分离耦合于同一设备，具有反应条件温和、反应选择性高、产品纯度高等优点。然而，尽管该过程反应热得到利用，但其系统能耗仍然是不可忽略的问题。在研究工作者Junqueira(《Chemical EngineeeringProcessing:Process Intensification》，2018年，第130卷，第309-325页)、代成娜(北京化工大学、博士学位论文，2013年)等发表的关于异丙苯不同工艺的结果中，我们发现与液相分子筛的固定床反应器工艺相比，反应精馏工艺的节能优势并不突出。因此，进一步降低反应精馏系统能耗、减少反应精馏塔塔釜高品位能量需求是苯与丙烯烷基化反应精馏制备异丙苯工艺的关键所在。基于此，本发明提供一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏装置及方法以解决上述问题。

发明内容：

本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏装置，可解决异丙苯的常规生产中存在的高能耗问题，能够在保持反应精馏优势的同时，结合热泵精馏、多效精馏，进一步降低系统能耗；

本发明的第二目的是提供一种与热泵相结合的多效异丙苯反应精馏方法。

本发明采用以下技术方案：