一种隔壁塔热泵精馏分离碳九芳烃中偏三甲苯的工艺 |
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| 申请号 | CN201611143855.5 | 申请日 | 2016-12-05 | 公开(公告)号 | CN107056577A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 长沙博能科技股份有限公司; | 发明人 | 孙义兰; 侯亚飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种隔壁塔 热 泵 精馏分离 碳 九芳 烃 中偏三 甲苯 的工艺。采用隔壁塔对碳九芳烃中的偏三甲苯进行分离，塔顶为轻组分，侧线为偏三甲苯产品，塔釜为重组分杂质，并利用热泵技术对塔顶与塔釜进行热集成，通过 压缩机 对塔顶 蒸汽 加压升温来作为塔釜 再沸器 的热源，合理利用热量，大大降低了工艺能耗，装置结构紧凑，占地面积小。使用本发明的工艺及装置，可得到 质量 纯度为99.2％及以上的偏三甲苯产品，同时收率可达98％以上。不仅极大的提高了精馏过程的热 力 学效率，而且大大节省了资金投资与能耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种隔壁塔热泵精馏分离碳九芳烃中偏三甲苯的工艺，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种隔壁塔热泵精馏分离碳九芳烃中偏三甲苯的工艺技术领域[0001] 本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种隔壁塔热泵精馏分离碳九芳烃中偏三甲苯的工艺。 背景技术[0002] 偏三甲苯可用于合成偏苯三酸酐(偏酐)，偏酐可以合成很多高附加值的精细化工产品。目前，偏酐的消费领域主要集中在粉末涂料、树脂固化剂、偏苯三酸酐类增塑剂、聚酞亚胺绝缘漆以及改性醇树脂等方面。国内偏酐行业的快速发展，使得市场对偏三甲苯的需求迅速增长，国内偏三甲苯处于供不应求的局面。 [0003] 此外，目前国内对三甲苯胺类染料中间体的需求量正逐年递增，此类产品在国内市场上极为紧缺，有关染料厂只能依靠进口，阻碍了下游产品的开发，又花费大量的外汇。从原料来源方面看，我国石化企业每年均产生大量的重芳烃，若能对此进行有效地综合利用，以碳九芳烃中的偏三甲苯为原料，制备出符合市场需求的偏三甲苯胺，既可缓解国内市场的紧迫需求，又可进入国际市场，为国家和企业创造可观的外汇收入。 [0004] 碳九芳烃组成复杂，重芳烃混合物中包括几十种组分，且大部分组分的沸点相差极小，因此将其分离提纯是一个较为困难的过程。常规分离碳九芳烃中的偏三甲苯的方法主要是常压精馏以及减压精馏等，这些分离过程存在投资大、能耗高等缺点。且随着近年来能源价格的持续上涨，迫切需要开发新的节能工艺及设备。 [0005] 中国专利CN1557793A公开了一种偏三甲苯分离的工艺方法。整个流程包括脱轻塔进料预热器、脱轻塔、脱轻塔底再沸器、偏三甲苯塔、换热器、机泵等设备，流程比较复杂，造成资金投资较大、能耗较高等问题。 [0006] 中国专利CN1313269A公开了一种重整重芳烃分离高纯度偏三甲苯工艺，将来自炼油厂重整装置的重芳烃，经两个填料塔连续精馏分离偏三甲苯。原料先进入塔1，由塔1顶分离出小于偏三甲苯的馏份，接着进入塔2，由塔2顶分离出偏三甲苯馏份。该方法收率较低，只有80％左右。 [0007] 中国专利CN102464556A公开了一种从碳九芳烃中分离偏三甲苯的方法。首先将碳九芳烃混合物和催促剂混合后引入脱轻塔，由脱轻塔顶引出轻组分，塔釜引出重组分；接着将轻组分引入第一脱催促剂塔，第一脱催促剂塔塔顶引出催促剂，塔釜引出轻组分物流；脱轻塔塔釜的重组分和催促剂混合后引入脱重塔，将脱重塔顶引出的物流引入第二脱催促剂塔，第二脱催促剂塔塔顶引出催促剂，塔釜引出偏三甲苯产品。该流程工艺比较复杂，包含4个塔，能耗和投资均较大。 [0008] 隔壁塔(Dividing Wall Column，简称DWC)是在精馏塔中设置一垂直壁，也可将垂直壁延伸至塔顶或塔釜。隔壁塔是热力学上较理想的系统结构，在分离混合物时，采用隔壁塔和常规精馏塔相比需更小的回流比，节能最高可达到55％以上，可以节省设备投资28％左右。 [0009] 热泵精馏是一种非常有效的节能手段，通过补偿或消耗机械功，把精馏塔塔顶低温处的热量传递到塔釜高温处，将塔顶低温蒸汽用作塔釜再沸器的热源，从而达到节能的目的。 发明内容[0010] 本发明采用隔壁塔对碳九芳烃进行分离，并利用热泵技术对塔顶与塔釜进行热集成，利用压缩机对塔顶蒸汽加压升温来作为塔釜再沸器的热源，在保证高纯度偏三甲苯产品质量下，不仅极大的提高了精馏过程的热力学效率，而且显著减少了生产投资和过程能耗。 [0011] 本发明的目的在于提供一种隔壁塔热泵精馏分离碳九芳烃中偏三甲苯的工艺。包括以下步骤： [0012] (1)将原料碳九芳烃(101)从隔板(103)一侧进入隔壁塔(102)，在塔内进行轻组分、偏三甲苯以及重组分的分离，在塔顶得到轻组分蒸汽物流(104)，侧线得到偏三甲苯物流(117)从隔板(103)另一侧采出，塔釜得到重组分杂质物流(118)。 [0013] (2)将步骤(1)中得到的轻组分蒸汽物流(104)进入压缩机(105)，进行加压升温，加压后的物流进入换热器(107)，为塔釜提供热量，得到被冷却后的物流(108)。 [0014] (3)将步骤(2)中得到的被冷却后的物流(108)依次进入减压阀(109)、冷却器(111)、回流罐(113)。 [0015] (4)步骤(3)中回流罐(113)中的物流(114)分为两股，一股物流(115)回流返回隔壁塔(102)，另一股物流(120)作为轻组分采出。 [0016] (5)步骤(1)中得到的重组分杂质物流(118)分为两股，一股物流(119)作为重组分采出，另一股物流(120)进入换热器(107)，被加热后的物流(121)返回隔壁塔(102)。 [0017] 步骤(1)中原料碳九芳烃(101)中偏三甲苯质量分数为30～40％。 [0018] 步骤(1)中所述的隔壁塔(102)的操作压力为5～110kPa，塔顶温度为60～160℃，塔釜温度为83～185℃。 [0019] 步骤(1)中所述隔板(103)高度为隔壁塔(102)总高度的30～80％。 [0020] 步骤(1)中所述的隔板(103)设置成使初馏段的横截面积与侧线段的横截面积之比为1.5～4∶1。 [0021] 步骤(2)中所述压缩机(105)的压缩比为2～5。 [0022] 本发明提供的方法具有的显著优点： [0023] 1、在保证高纯度偏三甲苯产品质量下，利用热泵技术对塔顶与塔釜进行热集成，利用压缩机对塔顶蒸汽加压升温来作为塔釜再沸器的热源，极大的提高了精馏过程的热力学效率。 [0024] 2、使用本方法得到的偏三甲苯产品回收率和纯度高于常规分离流程得到的偏三甲苯产品回收率和纯度，大大节省了资金投资与能耗。 [0026] 图1为隔壁塔热泵精馏分离偏三甲苯的流程示意图。 具体实施方式[0027] 下面结合附图1对本发明做进一步的详细描述。 [0028] 如图1所示，本发明中所采用的设备有隔壁塔(102)、压缩机(105)、换热器(107)、减压阀(109)、冷却器(111)、回流罐(113)及其它辅助设备。 [0029] 本发明可以通过以下实施案例说明。 [0030] 实施例1 [0031] 采用本发明工艺及设备，隔壁塔(102)采用板式塔，碳九芳烃进料中偏三甲苯质量纯度为30％，隔壁塔(102)操作压力为5kPa，隔板(103)高度为隔壁塔(102)总高度的50％，隔板(103)设置成使初馏段的横截面积与侧线段的横截面积之比为3∶1，压缩机的(105)压缩比为2，塔顶温度60℃，塔釜温度83℃。偏三甲苯质量纯度为99.2％，收率为99.4％。与传统流程相比节能58.7％，节省年总操作费用60％。 [0032] 实施例1的进料和出料结果如表1所示。 [0033] 表1实例1进料和出料结果 [0034] [0035] 实施例2 [0036] 采用本发明工艺及设备，隔壁塔(102)采用填料塔，C9芳烃进料中偏三甲苯质量纯度为38.5％，隔壁塔(102)操作压力为110kPa，隔板(103)高度为隔壁塔(102)总高度的30％，隔板(103)设置成使初馏段的横截面积与侧线段的横截面积之比为1.5∶1，压缩机(105)压缩比为3.5，塔顶温度160℃，塔釜温度185℃。偏三甲苯质量纯度为99.5％，收率为 99.6％。与传统流程相比节能61.7％，节省年总操作费用62.9％。 [0037] 实施例2的进料和出料结果如表2所示。 [0038] 表2实例2进料和出料结果 [0039] [0040] 实施例3 [0041] 采用本发明工艺及设备，隔壁塔(102)采用板式-填料混合塔，碳九芳烃进料中偏三甲苯质量纯度为40％，隔壁塔(102)操作压力为50kPa，隔板(103)高度为隔壁塔(102)总高度的80％，隔板(103)设置成使初馏段的横截面积与侧线段的横截面积之比为4∶1，压缩机(105)压缩比为5，塔顶温度145℃，塔釜温度165℃。偏三甲苯质量纯度为99.4％，收率为99.4％。与传统流程相比节能63.2％，节省年总操作费用64.7％。 [0042] 实施例3的进料和出料结果如表3所示。 [0043] 表3实例3进料和出料结果 [0044] |
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