粗苯乙烯塔頂熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，主要應(yīng)用于粗苯乙烯塔頂熱回收技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]苯乙烯單體是重要的基本有機(jī)化工原料，廣泛用于生產(chǎn)聚苯乙烯(PS)、泡沫聚苯乙烯(EPS)、ABS和SAN樹脂，此外還可用于生產(chǎn)離子交換樹脂、農(nóng)用乳化劑、醫(yī)藥品、涂料等，是石油化工的主要基礎(chǔ)產(chǎn)品和重要的有機(jī)化工原料，為僅次于PE、PVC、EO的第四大乙烯衍生產(chǎn)品，產(chǎn)量在合成樹脂中僅次于PE、PVC,位居第三。
[0003]苯乙烯絕大部分都是通過乙苯脫氫生產(chǎn)工藝得到的，其工藝技術(shù)主要有絕熱脫氫工藝、等溫脫氫工藝和氧化脫氫工藝。其中最成熟且應(yīng)用最廣泛的是負(fù)壓絕熱脫氫工藝。
[0004]苯乙烯生產(chǎn)過程的能耗主要集中在反應(yīng)單元和精餾單元，反應(yīng)單元的能耗主要取決于水/烴比(0.9-1.5)的大小，精餾單元的能耗主要取決于粗苯乙烯塔的能耗。由于苯乙烯在工業(yè)苯乙烯裝置所采用的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10°C，不受抑制的苯乙烯聚合速度就會(huì)增加一倍；另由于乙苯和苯乙烯的沸點(diǎn)差很小，常壓下相差僅9°C，相對(duì)揮發(fā)度很低，為此精餾分離苯乙烯的過程需要在高真空、高理論板數(shù)的精餾塔和大回流比條件下進(jìn)行操作，因此粗苯乙烯塔的操作能耗很高，其綜合能耗占苯乙烯單元的30%。
[0005]針對(duì)粗苯乙烯塔塔頂?shù)牡蜏責(zé)崃康幕厥?，國?nèi)外都進(jìn)行了大量的研宄工作，提出了多種技術(shù)方案，其中包括:蒸汽噴射技術(shù)、直接蒸汽壓縮的熱泵技術(shù)、以水為壓縮工質(zhì)的間接循環(huán)熱泵技術(shù)、雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)、共沸熱回收技術(shù)、第二類溴化鋰熱泵技術(shù)以及分壁精餾塔技術(shù)。
[0006]目前，塔頂?shù)蜏責(zé)峄厥占夹g(shù)在工業(yè)裝置中得到實(shí)際應(yīng)用的主要有:共沸熱回收技術(shù)和雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)。共沸熱回收技術(shù)可以回收塔頂物流80-90 %的熱量，雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)可以回收塔頂物流40-50%的熱量。
[0007]共沸熱回收技術(shù):美國專利US4628136公布了一種回收粗苯乙烯塔塔頂?shù)蜏責(zé)岬姆椒?，該方法利用塔頂蒸汽來蒸發(fā)乙苯和水的共沸物。要實(shí)現(xiàn)該方法需提高粗苯乙烯塔的操作壓力在38kpaA以上，才能保證有足夠的溫差來蒸發(fā)乙苯和水的共沸物。
[0008]然而在提高粗苯乙烯塔塔頂操作壓力的同時(shí)，粗苯乙烯塔塔釜的溫度也隨之升高，溫度的升高將導(dǎo)致苯乙烯的聚合速率增加，從而帶來直接的苯乙烯收率損失。對(duì)于苯乙烯單體來說，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)介紹，苯乙烯在100攝氏度以上時(shí)，溫度每升高6?7°C，苯乙烯聚合速率約增加一倍，因此，從經(jīng)濟(jì)性考慮為避免苯乙烯聚合損失和昂貴的阻聚劑用量的大幅增加，粗苯乙烯塔塔頂操作壓力不宜過高。從目前裝置運(yùn)行情況看，阻聚劑用量是常規(guī)負(fù)壓精餾的一倍以上，且聚合損失增加較大，并發(fā)生了塔聚合堵塞需要停車處理的情況。
[0009]雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù):美國專利US6171449公開了一種變壓精餾節(jié)能技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)是先將來自反應(yīng)器的混合物流中所含甲苯及比甲苯沸點(diǎn)低的輕組分脫除，將剩余的物流按比例分成兩股分別進(jìn)入兩個(gè)操作壓力不同的精餾塔，用高壓操作的精餾塔的塔頂蒸汽作為低壓操作精餾塔塔釜的熱源，與普通的精餾工藝相比可節(jié)能40-50%，但這種精餾工藝中苯乙烯需受熱三次，增加了苯乙烯的聚合損失，同時(shí)增加了一個(gè)精餾塔，操作及流程更加復(fù)雜，投資也大大增加。
[0010]熱泵精餾技術(shù):目前，所有報(bào)道中的熱泵精餾技術(shù)，無論是直接蒸汽壓縮還是間接循環(huán)熱泵技術(shù)，壓縮后的物流均用作加熱塔釜的熱源。由于粗苯乙烯塔塔頂采用負(fù)壓操作(塔頂壓力12-24kpaA)，且回流比高達(dá)7左右，因此蒸汽壓縮機(jī)的吸入口流量極大，需要巨型壓縮機(jī)且壓縮比至少需要5-10，才能將塔頂熱量回收。這種方案投資大，壓縮機(jī)耗電高，尤其對(duì)大型苯乙烯裝置更限制了其應(yīng)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種在維持原塔壓不變或略微升高塔壓的情況下，回收塔頂熱量，可有效減少苯乙烯聚合損失，同時(shí)大大降低苯乙烯分離能耗的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置。
[0012]本實(shí)用新型所述的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，包括粗苯乙烯塔，粗苯乙烯塔頂部連接塔頂冷凝器，塔頂冷凝器頂部通過管路連接壓縮機(jī)，底部通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器，一側(cè)的下部通過管路分別連接粗苯乙烯塔的頂部和乙苯回收塔，壓縮機(jī)出口通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器上部的一側(cè)，乙苯/水共沸蒸發(fā)器頂部設(shè)置乙苯/水共沸物汽化管道，底部設(shè)置乙苯/水共沸物入料管。
[0013]所述壓縮機(jī)為螺桿壓縮機(jī)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、避免了原共沸精餾技術(shù)將精餾與反應(yīng)兩個(gè)工段緊密聯(lián)系并互受影響的缺點(diǎn)，使精餾和反應(yīng)相互獨(dú)立，操作簡單易行。
[0016]2、用水作為熱泵蒸發(fā)工質(zhì)，可有效地提高壓縮機(jī)的入口壓力，減少壓縮機(jī)流量，采用螺桿壓縮機(jī)即能滿足要求，螺桿壓縮機(jī)與離心機(jī)相比，在提供系統(tǒng)真空度和流量調(diào)節(jié)方面有無與倫比的優(yōu)勢(shì)，使熱泵技術(shù)在該系統(tǒng)應(yīng)用成為可能。對(duì)于15萬噸/年規(guī)模的苯乙烯裝置，選用一臺(tái)螺桿壓縮機(jī)即可滿足要求，大大降低了設(shè)備投資。
[0017]3、利用間接熱泵精餾技術(shù)和共沸熱回收技術(shù)相結(jié)合的方法，在維持原粗苯乙烯塔塔壓不變的情況下回收塔頂熱。避免了原共沸熱回收技術(shù)帶來的苯乙烯聚合風(fēng)險(xiǎn)和苯乙烯聚合損失增加的問題。
[0018]4、與傳統(tǒng)熱泵技術(shù)相比，加熱乙苯/水共沸物比加熱塔底物料所需的溫度要低，壓縮機(jī)的壓比要小很多，節(jié)省了投資和能耗。
[0019]5、水與其他工質(zhì)相比，更加易于得到，且價(jià)格低廉，無腐蝕性，即便產(chǎn)生泄漏也不會(huì)污染產(chǎn)品。
[0020]本實(shí)用新型徹底擺脫了傳統(tǒng)熱泵技術(shù)需大大提高壓縮機(jī)的壓縮比才能實(shí)現(xiàn)給塔底物料加熱的難題，節(jié)省了投資和能耗，使熱泵技術(shù)的應(yīng)用成為可能；又解決了原共沸精餾技術(shù)需提高塔壓，使塔釜溫度升高增加聚合物的產(chǎn)生的缺點(diǎn)，操作靈活；即使在現(xiàn)有裝置脫氫反應(yīng)系統(tǒng)不改造的情況下，應(yīng)用該技術(shù)也能將粗苯乙烯塔塔頂?shù)臒崃炕厥铡?br>【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1、乙苯脫氫反應(yīng)單元的脫氫液2、塔頂氣物流3、右側(cè)管道4、粗苯乙烯塔回流5、塔頂冷凝器6、乙苯/水共沸物入料管7、汽化后的乙苯/水共沸物8、水蒸氣9、壓縮后的水蒸氣10、水蒸氣凝液11、粗苯乙烯塔12、乙苯/水共沸蒸發(fā)器13、壓縮機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，包括粗苯乙烯塔11，粗苯乙烯塔11頂部連接塔頂冷凝器5，塔頂冷凝器5頂部通過管路連接壓縮機(jī)13，底部通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器12，一側(cè)的下部通過管路分別連接粗苯乙烯塔11的頂部和乙苯回收塔，壓縮機(jī)13出口通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器12上部的一側(cè)，乙苯/水共沸蒸發(fā)器12頂部設(shè)置乙苯/水共沸物汽化管道，底部設(shè)置乙苯/水共沸物入料管6。壓縮機(jī)13為螺桿壓縮機(jī)。
[0025]來自乙苯脫氫反應(yīng)單元的脫氫液I進(jìn)入粗苯乙烯塔11，塔頂氣物流2 (即含苯、甲苯、乙苯的氣相物流，主要為乙苯)進(jìn)入塔頂冷凝器5，將水蒸氣凝液10加熱汽化，同時(shí)粗苯乙烯塔頂氣物流2得到冷凝，一部分作為粗苯乙烯塔回流4，一部分通過右側(cè)管道3送入乙苯回收塔。汽化后的水蒸氣8經(jīng)壓縮機(jī)13升壓后為壓縮后的水蒸氣9，壓縮后的水蒸氣9進(jìn)入乙苯/水共沸蒸發(fā)器12，將乙苯/水共沸物加熱，汽化后的乙苯/水共沸物7返回反應(yīng)單元，同時(shí)水蒸氣8冷凝成水蒸氣凝液10。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，其特征在于:包括粗苯乙烯塔(11)，粗苯乙烯塔(11)頂部連接塔頂冷凝器(5)，塔頂冷凝器(5)頂部通過管路連接壓縮機(jī)(13)，底部通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器(12)，一側(cè)的下部通過管路分別連接粗苯乙烯塔(11)的頂部和乙苯回收塔，壓縮機(jī)(13)出口通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器(12)上部的一側(cè)，乙苯/水共沸蒸發(fā)器(12)頂部設(shè)置乙苯/水共沸物汽化管道，底部設(shè)置乙苯/水共沸物入料管(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，其特征在于:壓縮機(jī)(13)為螺桿壓縮機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型主要應(yīng)用于粗苯乙烯塔頂熱回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，包括粗苯乙烯塔，粗苯乙烯塔頂部連接塔頂冷凝器，塔頂冷凝器頂部通過管路連接壓縮機(jī)，底部通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器，一側(cè)的下部通過管路分別連接粗苯乙烯塔的頂部和乙苯回收塔，壓縮機(jī)出口通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器上部的一側(cè)，乙苯/水共沸蒸發(fā)器頂部設(shè)置乙苯/水共沸物汽化管道，底部設(shè)置乙苯/水共沸物入料管。徹底擺脫了傳統(tǒng)熱泵技術(shù)需大大提高壓縮機(jī)的壓縮比才能實(shí)現(xiàn)給塔底物料加熱的難題，節(jié)省了投資和能耗，使熱泵技術(shù)的應(yīng)用成為可能。
【IPC分類】C07C7/04, C07C15/46, C07C15/073
【公開號(hào)】CN204661582
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520303603
【發(fā)明人】叢林, 郭東榮, 邱若磐, 宋守剛, 劉善兵
【申請(qǐng)人】山東齊魯石化工程有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日