專利名稱：乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將乙苯和水混合液蒸發(fā)為氣相的方法和裝置。
背景技術(shù)：
乙苯和水是不互溶的兩種液體，在常壓下，33. 3% (質(zhì)量)的水和66. 7% (質(zhì)量) 乙苯可以形成共沸物，具有最低恒沸點(diǎn)為91. 8°C。在不同的壓力下，75KP，33.3% (質(zhì)量) 的水和66. 7% (質(zhì)量)乙苯的最低恒沸點(diǎn)為84. 3V ；80ΚΡ，最低恒沸點(diǎn)為86. 0°C ；85ΚΡ，最低恒沸點(diǎn)為87. 5 0C ；90ΚΡ，最低恒沸點(diǎn)為89. 0°C ；95ΚΡ，最低恒沸點(diǎn)為90. 4°C。水和乙苯的共沸蒸汽，是用于節(jié)能型乙苯脫氫制苯乙烯工藝的原料，首先美國(guó) LUMMUS公司在US4628136，CN86108265專利中，揭示了利用乙苯和苯乙烯分離塔，塔頂乙苯蒸汽的冷凝熱，來(lái)蒸發(fā)乙苯和水的混合物，節(jié)省乙苯蒸發(fā)蒸汽和一次配汽，從而達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)于20萬(wàn)噸/年的苯乙烯裝置，乙苯42噸/小時(shí)，可以節(jié)省蒸汽達(dá)到42/2X0. 85 = 17. 85噸/小時(shí)，年節(jié)省蒸汽14萬(wàn)噸，按噸蒸汽150元計(jì)，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到2100萬(wàn)元。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書200710047195. 5揭示了一種共沸蒸發(fā)方法，更加詳細(xì)地描述了 US46^136，CN86108265專利中描述的實(shí)施方法；中國(guó)專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書CN200910056821. 6中公開了一種乙苯/苯乙烯塔頂熱能回收的換熱器的結(jié)構(gòu)形式.并通過(guò)在下管箱中換熱管進(jìn)口處分別設(shè)置水\乙苯的分布器，獲得均勻的水\乙苯的分布，從而獲得水和乙苯的共沸蒸發(fā)。但是以上技術(shù)方案是不完備的。取相同體積的水和乙苯各200ml，倒入500ml燒瓶中，靜置，水和乙苯分成兩層，上層是乙苯，下層是水，水和乙苯的相界面清晰可見(jiàn)。燒瓶與冷凝管相聯(lián)，接通冷卻水用于冷卻蒸發(fā)出來(lái)的汽相，用燒杯接汽相凝液。在常壓下，加熱燒瓶中的液體到達(dá)沸騰，沸點(diǎn)為92°C。有趣的是沸騰的汽泡不是來(lái)自燒瓶的外表的加熱面，而是來(lái)自水和乙苯的相界面。此時(shí)水和乙苯本身都沒(méi)有到達(dá)沸點(diǎn)。此現(xiàn)象說(shuō)明在實(shí)際的共沸蒸發(fā)器中，傳熱表面并非是真正起作用的傳熱面積，只有水和乙苯充分混合后，水乙苯界面面積大于傳熱表面時(shí)， 真正的傳熱表面才起作用。所以得出技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一水和乙苯充分的混合。繼續(xù)加熱水和乙苯，處于下層的水溫會(huì)繼續(xù)上升，直到到達(dá)100°C ；上層的乙苯始終是92°C。此現(xiàn)象說(shuō)明如果水和乙苯不混合好，實(shí)際的傳熱推動(dòng)力也要大為減少，造成設(shè)計(jì)方案達(dá)不到預(yù)期的效果，導(dǎo)致蒸發(fā)過(guò)程偏離共沸組成。收集汽相凝液，分析其組成，得到水的質(zhì)量為33. 3%和乙苯質(zhì)量為66. 7%，與已知事實(shí)相符。有趣的是我們發(fā)現(xiàn)在高溫60-90°C冷凝下來(lái)的水和乙苯是完全乳化的，需經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，靜置時(shí)間超過(guò)數(shù)分鐘，才會(huì)分層。這給了我們一個(gè)啟示取相同體積的水和乙苯各150ml，倒入500ml燒瓶中，預(yù)熱至80°C，強(qiáng)烈搖晃燒瓶， 到達(dá)基本乳化，此時(shí)水乙苯基本成為一相，未見(jiàn)水乙苯相界面。加熱至92°C，沸騰；繼續(xù)加熱一直維持在92°C沸騰，直到只在燒瓶底下剩余過(guò)量的水。此時(shí)溫度會(huì)持續(xù)升高到100°C， 分析此時(shí)的汽相，基本是水。
此現(xiàn)象說(shuō)明1)可以通過(guò)確保水和乙苯的完全混合，來(lái)保證共沸蒸發(fā)；幻蒸發(fā)過(guò)程必須同時(shí)有過(guò)剩的水和乙苯，才能確保蒸汽是共沸蒸汽；對(duì)于連續(xù)蒸發(fā)過(guò)程必須同時(shí)有液相的水和乙苯存在、和共沸蒸汽一起離開蒸發(fā)器。由此可見(jiàn)，目前的技術(shù)普遍存在一個(gè)問(wèn)題在以上所有專利中，都描述了需要采用共沸蒸發(fā)技術(shù)，但是沒(méi)有任何人描述過(guò)怎樣才能在技術(shù)上保證共沸蒸發(fā)，本發(fā)明目的之一就是要解決此問(wèn)題。同時(shí)解決共沸蒸發(fā)的技術(shù)方案過(guò)于復(fù)雜、設(shè)備成本太高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法和裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，包括汽液分離器、水相輸送泵、油相輸送泵、混合器和蒸發(fā)器；所述汽液分離器內(nèi)設(shè)有隔板，隔板的底部與汽液分離器的內(nèi)底相連接，隔板一側(cè)的汽液分離器的底部設(shè)有水相出口，另一側(cè)設(shè)有油相出口，水相出口的上部設(shè)有乙苯入口、 水入口和循環(huán)物入口，汽液分離器的上部設(shè)有共沸蒸汽出口 ；水相輸送泵與所述水相出口通過(guò)管線相連接，油相輸送泵與所述油相出口通過(guò)管線相連接，水相輸送泵和油相輸送泵的出口通過(guò)管線與混合器相連接，混合器的出口與蒸發(fā)器的內(nèi)腔相連接，所述混合器可設(shè)置在蒸發(fā)器外，也可設(shè)置在蒸發(fā)器內(nèi)；蒸發(fā)器的蒸汽出口通過(guò)管線與汽液分離器的循環(huán)物入口相連接；本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明先將乙苯和水的混合乳化，然后再進(jìn)行共沸蒸發(fā)，從而使實(shí)際的傳熱推動(dòng)力大大提高，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。更為重要的是由于共沸蒸發(fā)的沸點(diǎn)大大低于水的沸點(diǎn)和乙苯的沸點(diǎn)，可以利用工藝過(guò)程95-100°C的低位能蒸汽，從而達(dá)到顯著節(jié)能的目的。


圖1是本發(fā)明的流程圖。
圖2是混合器設(shè)置在蒸發(fā)器內(nèi)時(shí)的流程圖。具體上述方式本發(fā)明的乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，包括汽液分離器1、水相輸送泵2、油相輸送泵3、混合器4和蒸發(fā)器5;所述汽液分離器1內(nèi)設(shè)有隔板103，隔板103的底部與汽液分離器1的內(nèi)底相連接，隔板103—側(cè)的汽液分離器1的底部設(shè)有水相出口 101，另一側(cè)設(shè)有油相出口 102，水相出口 101的上部設(shè)有乙苯入口 104、水入口 105和循環(huán)物入口 107，汽液分離器1的上部設(shè)有共沸蒸汽出口 106;水相輸送泵2與所述水相出口 101通過(guò)管線相連接，油相輸送泵3與所述油相出口 102通過(guò)管線相連接，水相輸送泵2和油相輸送泵3的出口通過(guò)管線與混合器4相連接， 混合器4的出口與蒸發(fā)器5的內(nèi)腔相連接，所述混合器4可設(shè)置在蒸發(fā)器5外，也可設(shè)置在蒸發(fā)器5內(nèi)，如圖2;蒸發(fā)器5的蒸汽出口 501通過(guò)管線與汽液分離器1的循環(huán)物入口 107相連接；
所述的混合器4優(yōu)選管道混合器或靜態(tài)混合器，以確保乙苯和水的乳化混合，從而實(shí)現(xiàn)共沸蒸發(fā)。所述的管道混合器或靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)《JB/T7660-1995靜態(tài)混合器》的描述。本發(fā)明的方法，包括如下步驟將乙苯和水送入汽液分離器1，水相由水相出口 101通過(guò)水相輸送泵2送入混合器4，油相由油相出口 102通過(guò)油相輸送泵3送入混合器4，水相和油相在混合器4中，乙苯和水的混合乳化，然后從底部進(jìn)入蒸發(fā)器5加熱蒸發(fā)，獲得含有過(guò)量的液態(tài)乙苯和液態(tài)水以及乙苯和水的共沸物蒸汽的混合產(chǎn)物送入汽液分離器1，進(jìn)行汽液分離，其中，液態(tài)的乙苯和液態(tài)的水再次循環(huán)使用，乙苯和水的共沸物蒸汽送往后續(xù)的工段。送入混合器4的乙苯和水的重量比為乙苯水=1 0. 5 2 ；蒸發(fā)溫度為70 95°C ；采用上述的方法，蒸發(fā)過(guò)程中，由于乙苯和水為乳化物，并有過(guò)剩的水和乙苯，從而能確保獲得的蒸發(fā)產(chǎn)物中，同時(shí)含有過(guò)量液相的水和液相乙苯以及乙苯和水的共沸物蒸汽；因?yàn)橹挥写嬖谶^(guò)量液相水和液相乙苯，才能保證汽相是共沸組成，任何一個(gè)組分缺少， 都將導(dǎo)致另一個(gè)組分在汽相中過(guò)量，從而導(dǎo)致汽相偏離共沸組成。實(shí)施例1采用圖1的流程。將乙苯和水送入汽液分離器1，水相由水相出口 101通過(guò)水相輸送泵2送入混合器 4，油相由油相出口 102通過(guò)油相輸送泵3送入混合器4，水相和油相在混合器4中，乙苯和水的混合乳化，然后從底部進(jìn)入蒸發(fā)器5加熱蒸發(fā)，獲得混合產(chǎn)物，其中，含有過(guò)量的液態(tài)乙苯和液相水以及乙苯和水的共沸物蒸汽，將上述的混合產(chǎn)物送入汽液分離器1，進(jìn)行汽液分離，其中，液態(tài)的乙苯再次循環(huán)使用，乙苯和水的共沸物蒸汽送往后續(xù)的工段。送入混合器4的乙苯和水的重量比為乙苯水=1 1 ；蒸發(fā)溫度為90°C?；旌掀?采用國(guó)營(yíng)啟東混合器有限公司的SV-5型的靜態(tài)混合器。實(shí)施例2采用圖2的流程?；旌掀?采用國(guó)營(yíng)啟東混合器有限公司的SV-5型的靜態(tài)混合器，設(shè)置在蒸發(fā)器內(nèi)。送入混合器4的乙苯和水的重量比為乙苯水=1 2 ；蒸發(fā)溫度為80°C。其他同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，其特征在于，包括汽液分離器(1)、水相輸送泵O)、油相輸送泵(3)、混合器(4)和蒸發(fā)器(5)；所述汽液分離器(1)內(nèi)設(shè)有隔板(103)，隔板(103)的底部與汽液分離器(1)的內(nèi)底相連接，隔板(10 —側(cè)的汽液分離器(1)的底部設(shè)有水相出口(101)，另一側(cè)設(shè)有油相出口(102)，水相出口(101)的上部設(shè)有乙苯入口(104)、水入口(105)和循環(huán)物入口(107)， 汽液分離器(1)的上部設(shè)有共沸蒸汽出口(106)；水相輸送泵O)與所述水相出口(101)通過(guò)管線相連接，油相輸送泵C3)與所述油相出口(102)通過(guò)管線相連接，水相輸送泵(2)和油相輸送泵(3)的出口通過(guò)管線與混合器 (4)通過(guò)管線相連接，混合器的出口與蒸發(fā)器(5)的內(nèi)腔相連接，所述混合器(4)設(shè)置在蒸發(fā)器( 外或設(shè)置在蒸發(fā)器(5)內(nèi)；蒸發(fā)器(5)的蒸汽出口(501)通過(guò)管線與汽液分離器(1)的循環(huán)物入口(107)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，其特征在于，所述的混合器(4) 為管道混合器或靜態(tài)混合器。
3.采用權(quán)利要求1或2所述的乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，進(jìn)行乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法，其特征在于，包括如下步驟將乙苯和水送入汽液分離器，水相由水相出口通過(guò)水相輸送泵送入混合器，油相由油相出口通過(guò)油相輸送泵送入混合器，水相和油相在混合器中，乙苯和水的混合乳化，然后從底部進(jìn)入蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)，獲得含有過(guò)量的液態(tài)乙苯和液態(tài)水以及乙苯和水的共沸物蒸汽的混合產(chǎn)物送入汽液分離器，進(jìn)行汽液分離，液態(tài)的乙苯和液態(tài)的水再次循環(huán)使用，乙苯和水的共沸物蒸汽送往后續(xù)的工段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，送入混合器的乙苯和水的重量比為乙苯水=1 0. 5 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)溫度為70 95°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)溫度為70 95°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法和裝置，蒸發(fā)裝置包括汽液分離器、水相輸送泵、油相輸送泵、混合器和蒸發(fā)器，汽液分離器內(nèi)設(shè)有隔板，隔板底部與汽液分離器內(nèi)底相連接，隔板一側(cè)的汽液分離器底部設(shè)有水相出口，另一側(cè)設(shè)有油相出口，水相出口上部有乙苯入口、水入口和循環(huán)物入口，汽液分離器的上部有共沸蒸汽出口，水相輸送泵與水相出口相連接，油相輸送泵與油相出口連接，水相輸送泵和油相輸送泵出口與混合器相連接，混合器的出口與蒸發(fā)器的內(nèi)腔相連接，混合器設(shè)在蒸發(fā)器外或設(shè)在蒸發(fā)器內(nèi)，蒸發(fā)器的蒸汽出口與汽液分離器的循環(huán)物入口連接。本發(fā)明使傳熱推動(dòng)力大大提高，并可以利用95-100℃的低位能蒸汽，從而達(dá)到顯著節(jié)能的目的。
文檔編號(hào)B01D1/00GK102258877SQ20111013569
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者和成剛, 徐志剛 申請(qǐng)人:常州瑞華化工工程技術(shù)有限公司, 徐志剛