一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備及其分離方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備及其分離方法包括：甲苯歧化反應流出物經冷卻器降溫后進入一級閃蒸罐，閃蒸氣相再經過冷卻器降溫后進入二級閃蒸罐，二級閃蒸罐氣相作為循環(huán)氫使用，液相進入汽提塔；汽提塔頂氣相進入冷卻器降溫后，再進入回流罐，不凝氣從回流罐頂部排出，液相一部分作為回流，另一部分作為產品輕烴輸出；汽提塔底液相進入苯塔上部，一級閃蒸罐底液相進入苯塔下部，苯塔塔頂?shù)玫疆a品苯，塔底液相進入甲苯塔；甲苯塔頂?shù)玫郊妆?，塔底得到產品二甲苯。本發(fā)明使用多級閃蒸與精餾混合工藝中，降低了甲苯歧化反應流出物分離過程的能耗，顯著減少了汽提塔處理量，有利于工業(yè)化生產、擴產和節(jié)能改造。
【專利說明】一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備及其分離方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備及其分離方法。
【背景技術】
[0002]在傳統(tǒng)能源日趨枯竭和自然環(huán)境保護日益嚴格的背景下，高耗能工業(yè)的節(jié)能減排增效是社會、經濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。然而，我國許多能量密集工業(yè)過程的單位產品能耗水平比國際先進水平高30?80%。因此，如何通過技術創(chuàng)新提高工藝過程能量利用效率顯得尤為重要。
[0003]苯和二甲苯是重要的化工溶劑和基本有機化工原料，廣泛用于制取工業(yè)溶劑、塑料、橡膠、纖維、藥品、染料、殺蟲劑等。利用甲苯制取苯和二甲苯是以反應、分離等熱加工過程為主的高能耗、高物耗過程工業(yè)。甲苯歧化反應流出物包括循環(huán)氫、輕烴、苯、甲苯和二甲苯等。由于反應流出物的分離缺乏考慮能量綜合優(yōu)化的工藝創(chuàng)新設計和全局集成，存在主要問題如下:(1)為分離反應流出物中的循環(huán)氫，高溫反應流出物全部冷卻至常溫，并通過閃蒸罐實現(xiàn)氣液分離，液相再升溫進入精餾塔，反應流出物存在重復降溫、升溫的過程；
(2)反應流出物中的苯、甲苯和二甲苯均是近沸點物質，導致分離流程復雜、設備投資大、能耗高。因此，甲苯歧化反應流出物高耗能分離過程的節(jié)能型工藝創(chuàng)新對降低苯和二甲苯生產成本、減少能源和資源消耗極為重要。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有工藝技術中存在的不足，提供一種多級閃蒸、能耗小的甲苯歧化反應流出物分離設備及方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn):
[0006]一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備，包括反應流出物冷卻器、一級閃蒸罐、閃蒸冷卻器、二級閃蒸罐、汽提塔、汽提塔頂冷卻器、汽提塔頂回流罐、汽提塔重沸器、苯塔、苯塔頂冷卻器、苯塔頂回流罐、苯塔重沸器、甲苯塔、甲苯塔頂冷卻器、甲苯塔頂回流罐和甲苯塔重沸器；
[0007]其中，反應流出物冷卻器殼程入口與甲苯歧化反應流出物管道出口連接，殼程出口與一級閃蒸罐入口連接，一級閃蒸罐頂部氣相出口與閃蒸冷卻器殼程入口連接，一級閃蒸罐底部液相出口與苯塔下部入口連接，閃蒸冷卻器殼程出口與二級閃蒸罐入口連接，二級閃蒸罐頂部氣相出口與循環(huán)氫管道入口連接，二級閃蒸罐底部液相與汽提塔入口連接；汽提塔頂部氣相出口與汽提塔頂冷卻器殼程入口連接，汽提塔頂冷卻器殼程出口與汽提塔頂回流罐入口連接，汽提塔頂回流罐氣相出口與燃料氣產品管道入口連接，汽提塔頂回流罐液相出口分別與汽提塔頂回流入口和輕烴產品管道入口連接，汽提塔底液相出口分別與汽提塔重沸器殼程入口和苯塔上部入口連接，汽提塔重沸器殼程出口與汽提塔底部入口連接；苯塔頂部氣相出口與苯塔頂冷卻器殼程入口連接，苯塔頂冷卻器殼程出口與苯塔頂回流罐入口連接，苯塔頂回流罐液相出口分別與苯塔頂回流入口和苯產品管道入口連接，苯塔底液相出口分別與苯塔重沸器殼程入口和甲苯塔入口連接，苯塔重沸器殼程出口與苯塔底部入口連接；甲苯塔頂部氣相出口與甲苯塔頂冷卻器殼程入口連接，甲苯塔頂冷卻器殼程出口與甲苯塔頂回流罐入口連接，甲苯塔頂回流罐液相出口分別與甲苯塔頂回流入口和循環(huán)甲苯管道入口連接，甲苯塔底液相出口分別與甲苯塔重沸器殼程入口和二甲苯產品管道入口連接，甲苯塔重沸器殼程出口與甲苯塔底部入口連接。
[0008]利用上述設備分離甲苯歧化反應流出物的方法，包括如下步驟:
[0009](I)甲苯歧化反應流出物經冷卻器降溫至180?250°C后，進入一級閃蒸罐，一級閃蒸氣相繼續(xù)冷卻，液相進入苯塔下部；
[0010](2)—級閃蒸氣相經冷卻器降溫至35?60°C后進入二級閃蒸罐實現(xiàn)氣液分離，二級閃蒸氣相作為循環(huán)氫使用，二級閃蒸液相經加熱升溫至120?200°C后進入汽提塔；
[0011](3)汽提塔的兩股進料經汽提塔分離后，塔頂氣相經冷凝器后進入回流罐，回流罐氣相作為燃料氣產品，回流罐液相部分作為回流，至汽提塔頂部，另一部分作為輕烴產品，汽提塔底液相進入苯塔上部；
[0012](4)苯塔將來自汽提塔底和一級閃蒸罐的進料進行分離，塔頂氣相進入冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分進入苯塔頂部作為回流，另一部分作為產品苯，苯塔底液相進入甲苯塔；
[0013](5)甲苯塔將來自苯塔底的物料分離為甲苯和二甲苯，甲苯塔頂氣相經冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分作為回流返回至甲苯塔頂部，另一部分作為甲苯循環(huán)物料返回至反應器，塔底物料作為二甲苯產品。
[0014]在上述方法中，所述一級閃蒸罐壓力為0.5?1.2MPa ;二級閃蒸罐壓力為0.5?
1.0MPa ;汽提塔頂壓力為0.5?1.0MPa，塔頂溫度為35?60°C，塔底溫度為180?220°C ；苯塔頂壓力為0.1?0.2MPa，塔頂溫度為80?130°C，塔底溫度為140?180°C ;甲苯塔頂壓力為0.4?0.9MPa，塔頂溫度為150?210°C，塔底溫度為220?260°C。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016](I)本發(fā)明充分利用甲苯歧化反應流出物的高溫熱量，使用多級閃蒸與精餾分離相結合的分離方法，通過反應流出物多級閃蒸大幅度減少汽提塔的進料量，顯著降低汽提塔底再沸器和冷凝器負荷，使甲苯歧化反應流出物的熱量得到充分利用，并漸次分離，減少分離過程能量消耗和火用損，能量消耗降低11?30% ；
[0017](2)本發(fā)明方法通過多級閃蒸在減少分離過程能量消耗的同時，降低了汽提塔的處理量，可以消除甲苯歧化裝置擴產的汽提塔瓶頸，降低擴產成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備結構示意圖。
[0019]圖2為甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離方法流程圖。
[0020]其中，I反應流出物冷卻器，2 —級閃蒸罐，3閃蒸冷卻器，4 二級閃蒸罐，5汽提塔，6汽提塔頂冷卻器，7汽提塔頂回流罐，8汽提塔重沸器，9苯塔，10苯塔頂冷卻器，11苯塔頂回流罐，12苯塔重沸器，13甲苯塔，14甲苯塔頂冷卻器，15甲苯塔頂回流罐，16甲苯塔重沸器?！揪唧w實施方式】
[0021]如圖1所示，一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備，包括反應流出物冷卻器1、一級閃蒸罐2、閃蒸冷卻器3、二級閃蒸罐4、汽提塔5、汽提塔頂冷卻器6、汽提塔頂回流罐7、汽提塔重沸器8、苯塔9、苯塔頂冷卻器10、苯塔頂回流罐11、苯塔重沸器12、甲苯塔13、甲苯塔頂冷卻器14、甲苯塔頂回流罐15和甲苯塔重沸器16 ；
[0022]其中，反應流出物冷卻器I殼程入口與甲苯歧化反應流出物管道出口連接，殼程出口與一級閃蒸罐2入口連接，一級閃蒸罐2頂部氣相出口與閃蒸冷卻器3殼程入口連接，一級閃蒸罐2底部液相出口與苯塔9下部入口連接，閃蒸冷卻器3殼程出口與二級閃蒸罐4入口連接，二級閃蒸罐4頂部氣相出口與循環(huán)氫管道入口連接，二級閃蒸罐4底部液相與汽提塔5入口連接；汽提塔5頂部氣相出口與汽提塔頂冷卻器6殼程入口連接，汽提塔頂冷卻器6殼程出口與汽提塔頂回流罐7入口連接，汽提塔頂回流罐7氣相出口與燃料氣產品管道入口連接，汽提塔頂回流罐7液相出口分別與汽提塔5頂回流入口和輕烴產品管道入口連接，汽提塔5底液相出口分別與汽提塔重沸器8殼程入口和苯塔9上部入口連接，汽提塔重沸器8殼程出口與汽提塔5底部入口連接；苯塔9頂部氣相出口與苯塔頂冷卻器10殼程入口連接，苯塔頂冷卻器10殼程出口與苯塔頂回流罐11入口連接，苯塔頂回流罐11液相出口分別與苯塔9頂回流入口和苯產品管道入口連接，苯塔9底液相出口分別與苯塔重沸器12殼程入口和甲苯塔入口連接，苯塔重沸器12殼程出口與苯塔9底部入口連接；甲苯塔13頂部氣相出口與甲苯塔頂冷卻器14殼程入口連接，甲苯塔頂冷卻器14殼程出口與甲苯塔頂回流罐15入口連接，甲苯塔頂回流罐15液相出口分別與甲苯塔13頂回流入口和循環(huán)甲苯管道入口連接，甲苯塔13底液相出口分別與甲苯塔重沸器16殼程入口和二甲苯產品管道入口連接，甲苯塔重沸器16殼程出口與甲苯塔13底部入口連接。
[0023]分離方法為:(1)甲苯歧化反應流出物經冷卻器降溫至180?190°C后，進入一級閃蒸罐，一級閃蒸氣相繼續(xù)冷卻，液相進入苯塔下部；
[0024](2)—級閃蒸氣相經冷卻器降溫至38?50°C后進入二級閃蒸罐實現(xiàn)氣液分離，二級閃蒸氣相作為循環(huán)氫使用，二級閃蒸液相經加熱升溫至120?200°C后進入汽提塔；
[0025](3)汽提塔的兩股進料經汽提塔分離后，塔頂氣相經冷凝器后進入回流罐，回流罐氣相作為燃料氣產品，回流罐液相部分作為回流，至汽提塔頂部，另一部分作為輕烴產品，汽提塔底液相進入苯塔上部；
[0026](4)苯塔將來自汽提塔底和一級閃蒸罐的進料進行分離，塔頂氣相進入冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分進入苯塔頂部作為回流，另一部分作為產品苯，苯塔底液相進入甲苯塔；
[0027](5)甲苯塔將來自苯塔底的物料分離為甲苯和二甲苯，甲苯塔頂氣相經冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分作為回流返回至甲苯塔頂部，另一部分作為甲苯循環(huán)物料返回至反應器，塔底物料作為二甲苯產品。
[0028]將表I中的甲苯歧化反應流出物輸入到上述分離方法中，反應流出物壓力為
3.2?3.8MPa，溫度為470?480°C ;—級閃蒸罐壓力為1.0?1.1MPa ;二級閃蒸罐壓力為
0.9?1.0MPa ;汽提塔頂壓力為0.7?0.9MPa，塔頂溫度為35?45°C，塔底溫度為200?2200C ;苯塔頂壓力為0.10?0.12MPa，塔頂溫度為85?95°C，塔底溫度為145?160°C ；甲苯塔頂壓力為0.5?0.7MPa，塔頂溫度為165?190°C，塔底溫度為220?240°C。
[0029]運用化工流程模擬軟件ASPEN PLUS對甲苯歧化反應流出物分離全流程進行模擬計算，各物流計算結果如表I所示，二甲苯產品純度可達到96.3wt%,苯產品純度可達99.7wt%0表I數(shù)據(jù)表明，通過實施此工藝，在苯塔頂部幾乎可以得到全部的苯產品，在甲苯塔底部幾乎可以得到全部的二甲苯產品。
[0030]流程模擬得到的各分餾塔熱負荷計算結果如表2所示，與傳統(tǒng)分離流程相比，在相同的產品純度要求下，汽提塔再沸器負荷降低22?28%，主要是因為設置了二級閃蒸，汽提塔處理量顯著降低；苯塔再沸器負荷降低11?17%，是因為二級閃蒸提高了苯塔進料溫
度，使裝置內熱量得到了充分利用。
[0031]
【權利要求】
1.一種甲苯歧化反應流出物的多級閃蒸分離設備，其特征在于包括反應流出物冷卻器、一級閃蒸罐、閃蒸冷卻器、二級閃蒸罐、汽提塔、汽提塔頂冷卻器、汽提塔頂回流罐、汽提塔重沸器、苯塔、苯塔頂冷卻器、苯塔頂回流罐、苯塔重沸器、甲苯塔、甲苯塔頂冷卻器、甲苯塔頂回流罐和甲苯塔重沸器； 其中，反應流出物冷卻器殼程入口與甲苯歧化反應流出物管道出口連接，殼程出口與一級閃蒸罐入口連接，一級閃蒸罐頂部氣相出口與閃蒸冷卻器殼程入口連接，一級閃蒸罐底部液相出口與苯塔下部入口連接，閃蒸冷卻器殼程出口與二級閃蒸罐入口連接，二級閃蒸罐頂部氣相出口與循環(huán)氫管道入口連接，二級閃蒸罐底部液相與汽提塔入口連接；汽提塔頂部氣相出口與汽提塔頂冷卻器殼程入口連接，汽提塔頂冷卻器殼程出口與汽提塔頂回流罐入口連接，汽提塔頂回流罐氣相出口與燃料氣產品管道入口連接，汽提塔頂回流罐液相出口分別與汽提塔頂回流入口和輕烴產品管道入口連接，汽提塔底液相出口分別與汽提塔重沸器殼程入口和苯塔上部入口連接，汽提塔重沸器殼程出口與汽提塔底部入口連接；苯塔頂部氣相出口與苯塔頂冷卻器殼程入口連接，苯塔頂冷卻器殼程出口與苯塔頂回流罐入口連接，苯塔頂回流罐液相出口分別與苯塔頂回流入口和苯產品管道入口連接，苯塔底液相出口分別與苯塔重沸器殼程入口和甲苯塔入口連接，苯塔重沸器殼程出口與苯塔底部入口連接；甲苯塔頂部氣相出口與甲苯塔頂冷卻器殼程入口連接，甲苯塔頂冷卻器殼程出口與甲苯塔頂回流罐入口連接，甲苯塔頂回流罐液相出口分別與甲苯塔頂回流入口和循環(huán)甲苯管道入口連接，甲苯塔底液相出口分別與甲苯塔重沸器殼程入口和二甲苯產品管道入口連接，甲苯塔重沸器殼程出口與甲苯塔底部入口連接。
2.利用權利要求1所述設備分離甲苯歧化反應流出物的方法，其特征在于包括如下步驟: (l)甲苯歧化反應流出物經冷卻器降溫至180~250°C后，進入一級閃蒸罐，一級閃蒸氣相繼續(xù)冷卻，液相進入苯塔下部； (2)—級閃蒸氣相經冷卻器降溫至35~60°C后進入二級閃蒸罐實現(xiàn)氣液分離，二級閃蒸氣相作為循環(huán)氫使用，二級閃蒸液相經加熱升溫至12(T20(TC后進入汽提塔； (3)汽提塔的兩股進料經汽提塔分離后，塔頂氣相經冷凝器后進入回流罐，回流罐氣相作為燃料氣產品，回流罐液相部分作為回流，至汽提塔頂部，另一部分作為輕烴產品，汽提塔底液相進入苯塔上部； (4)苯塔將來自汽提塔底和一級閃蒸罐的進料進行分離，塔頂氣相進入冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分進入苯塔頂部作為回流，另一部分作為產品苯，苯塔底液相進入甲苯塔； (5)甲苯塔將來自苯塔底的物料分離為甲苯和二甲苯，甲苯塔頂氣相經冷卻器降溫后進入回流罐，回流罐出口物料一部分作為回流返回至甲苯塔頂部，另一部分作為甲苯循環(huán)物料返回至反應器，塔底物料作為二甲苯產品。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述一級閃蒸罐壓力為0.5^1.2MPa ;二級閃蒸罐壓力為0.5^1.0MPa ;汽提塔頂壓力為0.5^1.0MPa，塔頂溫度為35~60°C，塔底溫度為18(T220°C ;苯塔頂 壓力為0.1~0.2MPa，塔頂溫度為80~130°C，塔底溫度為140~180°C ；甲苯塔頂壓力為0.4^0.9MPa，塔頂溫度為150~210°C，塔底溫度為220~260°C。
【文檔編號】C07C7/05GK103845915SQ201410052441
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月15日 優(yōu)先權日:2014年2月15日
【發(fā)明者】張冰劍, 陳清林 申請人:中山大學