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【摘要】本文主要介绍了某化工厂两套苯乙烯生产装置精馏流程:一次脱轻组分粗苯乙烯塔精馏流程;苯乙烯顺序分离热集成精馏流程。通过认真的分析、评估和模拟计算,综合比较并考虑能耗、设备投资等经济因素,苯乙烯顺序分离热集成精馏方案具有较大的优势。
【关键词】 苯乙烯 精馏 热集成
中图分类号:TQ241.21
苯乙烯是重要的有机化工原料,其单体(SM)是不饱和芳烃单体系列中结构最简单的品种,主要用于生产苯乙烯系列树脂及丁苯橡胶,也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一。此外,苯乙烯还可用于制药,染料农药等行业。
目前世界各国苯乙烯生产发展迅猛,随着我国国民经济的快速发展,对苯乙烯及其衍生物的需求量也在不断增大。预计2015年我国苯乙烯需求量将达到800万吨,产量与需求量缺口约125万吨。随着装置的大型化,能耗问题显得日益突出,选择低能高效的苯乙烯精馏流程显得十分必要,下面对某厂两套苯乙烯精馏流程做一下对比分析。
1 一次脱轻组分粗苯乙烯塔精馏流程
如图1所示,该流程是按照脱氢液中各组分沸点的差异,先在粗苯乙烯塔中将苯乙烯同乙苯之间分割,塔顶流出乙苯及苯、甲苯等轻组分进入乙苯塔,从塔底得到高纯度乙苯作为反应单元的进料;塔底则获得苯乙烯和焦油等重组分,然后在精制塔塔顶得到苯乙烯产品。
2 苯乙烯顺序分离热集成精馏流程
如图2所示,该流程是按照挥发度递增的顺序将各个组分逐一分离的过程。脱氢液先进入苯/甲苯塔将苯、甲苯与乙苯、苯乙烯等重组分分离,塔底进入乙苯回收塔。乙苯回收塔采用热集成蒸馏方式,将乙苯回收塔分成高压乙苯回收塔和低压乙苯回收塔,将高压乙苯回收塔的塔顶气相作为低压乙苯回收塔再沸器的热源,这样可以节约低压蒸汽约40%;乙苯塔塔底馏分进入精制塔,在塔顶得到高纯度的苯乙烯产品。
3 对比与分析
苯乙烯精馏的目的是将从脱氢反应系统产出的液态芳烃混合物分馏成以下产品:
1. 高纯度的苯乙烯产品。
2. 循环至脱氢反应系统的循环乙苯。
3. 适合作为EB装置进料的苯物流。
4. 甲苯副产品。
5. 苯乙烯焦油等重组分物流。
现把两套流程方案进行对比分析,为方便介绍现做出以下设定:苯—A;甲苯—B; 乙苯—C;苯乙烯—D; 焦油重组分—E
在流程(1)中,A被汽化和冷凝了3次;B被汽化和冷凝了2次;C、D各被汽化冷凝了1次;E既没被汽化也没被冷凝。
在流程(2)中,A被汽化和冷凝了2次;B、C、D、被汽化和冷凝了各一次;E既没有被汽化也没有被冷凝。
比较两流程,流程(1)中组分被汽化和冷凝的总次数较流程(2)多两次,因而加热和冷却介质消耗量大,即操作费用高;流程(1)的上升蒸汽量比流程(2)要多,因此所需的塔径、再沸器与冷凝器的传热面均积较大,即投资费用高;同时流程(1)中产品循环乙苯是从塔釜流出,由于固体杂质易存留在塔釜中,故影响该产品的纯度。
4 结论
由以上对比分析,流程(2)较流程(1)具有,低能耗、低投入、高纯度等优点,故流程(2)优于流程(1),在化工生产中具有较明显的优势。但综合能耗与国外一些节能装置相比还有很大差距,所以更加节能的苯乙烯生产工艺还有待研发。
参考文献
【1】 崔晓明,李明.苯乙烯国内外生产技术进展【J】.中国石油和化工,2004(9):40-44.
【2】 王明福,齐航.苯乙烯装置用能分析及节能措施【J】.齐鲁石油化工,2007(3)30-34.
【3】 袁孝竞,乙苯/苯乙烯精馏塔的技术改造【J】.化学工业与工程,2010,27(1):53-59.
【关键词】 苯乙烯 精馏 热集成
中图分类号:TQ241.21
苯乙烯是重要的有机化工原料,其单体(SM)是不饱和芳烃单体系列中结构最简单的品种,主要用于生产苯乙烯系列树脂及丁苯橡胶,也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一。此外,苯乙烯还可用于制药,染料农药等行业。
目前世界各国苯乙烯生产发展迅猛,随着我国国民经济的快速发展,对苯乙烯及其衍生物的需求量也在不断增大。预计2015年我国苯乙烯需求量将达到800万吨,产量与需求量缺口约125万吨。随着装置的大型化,能耗问题显得日益突出,选择低能高效的苯乙烯精馏流程显得十分必要,下面对某厂两套苯乙烯精馏流程做一下对比分析。
1 一次脱轻组分粗苯乙烯塔精馏流程
如图1所示,该流程是按照脱氢液中各组分沸点的差异,先在粗苯乙烯塔中将苯乙烯同乙苯之间分割,塔顶流出乙苯及苯、甲苯等轻组分进入乙苯塔,从塔底得到高纯度乙苯作为反应单元的进料;塔底则获得苯乙烯和焦油等重组分,然后在精制塔塔顶得到苯乙烯产品。
2 苯乙烯顺序分离热集成精馏流程
如图2所示,该流程是按照挥发度递增的顺序将各个组分逐一分离的过程。脱氢液先进入苯/甲苯塔将苯、甲苯与乙苯、苯乙烯等重组分分离,塔底进入乙苯回收塔。乙苯回收塔采用热集成蒸馏方式,将乙苯回收塔分成高压乙苯回收塔和低压乙苯回收塔,将高压乙苯回收塔的塔顶气相作为低压乙苯回收塔再沸器的热源,这样可以节约低压蒸汽约40%;乙苯塔塔底馏分进入精制塔,在塔顶得到高纯度的苯乙烯产品。
3 对比与分析
苯乙烯精馏的目的是将从脱氢反应系统产出的液态芳烃混合物分馏成以下产品:
1. 高纯度的苯乙烯产品。
2. 循环至脱氢反应系统的循环乙苯。
3. 适合作为EB装置进料的苯物流。
4. 甲苯副产品。
5. 苯乙烯焦油等重组分物流。
现把两套流程方案进行对比分析,为方便介绍现做出以下设定:苯—A;甲苯—B; 乙苯—C;苯乙烯—D; 焦油重组分—E
在流程(1)中,A被汽化和冷凝了3次;B被汽化和冷凝了2次;C、D各被汽化冷凝了1次;E既没被汽化也没被冷凝。
在流程(2)中,A被汽化和冷凝了2次;B、C、D、被汽化和冷凝了各一次;E既没有被汽化也没有被冷凝。
比较两流程,流程(1)中组分被汽化和冷凝的总次数较流程(2)多两次,因而加热和冷却介质消耗量大,即操作费用高;流程(1)的上升蒸汽量比流程(2)要多,因此所需的塔径、再沸器与冷凝器的传热面均积较大,即投资费用高;同时流程(1)中产品循环乙苯是从塔釜流出,由于固体杂质易存留在塔釜中,故影响该产品的纯度。
4 结论
由以上对比分析,流程(2)较流程(1)具有,低能耗、低投入、高纯度等优点,故流程(2)优于流程(1),在化工生产中具有较明显的优势。但综合能耗与国外一些节能装置相比还有很大差距,所以更加节能的苯乙烯生产工艺还有待研发。
参考文献
【1】 崔晓明,李明.苯乙烯国内外生产技术进展【J】.中国石油和化工,2004(9):40-44.
【2】 王明福,齐航.苯乙烯装置用能分析及节能措施【J】.齐鲁石油化工,2007(3)30-34.
【3】 袁孝竞,乙苯/苯乙烯精馏塔的技术改造【J】.化学工业与工程,2010,27(1):53-59.