[发明专利]一种应用于苯乙烯分离系统的装置及方法

说明书

本发明公开了一种应用于苯乙烯分离系统的装置，选自采用蒸气压缩式热泵精馏的A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、B型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统、闭式热泵精馏乙苯/苯乙烯分离系统中的一种；本发明采用A型开式热泵乙苯/苯乙烯分离系统，再沸/冷凝器无需蒸汽作为热剂，充分利用了乙苯/苯乙烯塔塔顶蒸汽的潜热，同时减少了塔顶冷凝器，预热器也不需要额外的蒸汽，能够节约90％的能耗，节省了操作费用。

技术领域

本发明属于化工节能技术领域，具体地说，涉及一种针对现有苯乙烯的生产过程中乙苯/苯乙烯塔能耗高，公用工程消耗量大的节能技术方法，能够有效地降低能耗节省操作费用。

背景技术

苯乙烯是不饱和芳烃中最简单的成员，也是继聚乙烯、聚氯乙烯、乙二醇之后的第四大乙烯衍生品，可用于制药、建筑、燃料、汽车、电子领域、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。乙苯脱氢法是目前最为成熟的苯乙烯生产工艺。该法从反应产物中分离出纯苯乙烯一般需要乙苯/苯乙烯塔，乙苯回收塔、苯/甲苯塔和苯乙烯塔4个精馏塔进行分离。由于乙苯和苯乙烯常压下沸点仅相差9℃，苯乙烯在常温下即可以聚合，且温度每升高10℃其聚合速率即增加一倍，所以乙苯和苯乙烯需要在高真空、高理论板数(不少于80块)的精馏塔和大回流比(＞7)条件下进行。乙苯/苯乙烯塔是能耗最高的塔，其蒸汽用量占整个苯乙烯生产装置的30％，冷却水用量占整个装置的40％，综合能耗占精馏单元能耗的60％，而精馏单元能耗占总能耗的三分之一。由于乙苯/苯乙烯塔是在负压绝热条件下操作，所以塔顶的热品味较低，难以利用，目前均采用水冷换热的方式，不回收该部分的热量。由于这部分低品位热量很大，如果能综合利用这部分热能，对降低苯乙烯生产过程的能耗和增加经济效益十分有利。

针对上述问题，国内外都进行了大量的研究工作，已有一些专利提出了不同的改进方法。公开号为CN101602640A的专利申请公开了一种乙苯/苯乙烯的节能分离工艺，将乙苯/苯乙烯塔由单塔分为两塔操作，其中乙苯/苯乙烯A塔塔顶蒸汽的一部分或全部导入压缩机，压缩后的工艺气体作为乙苯/苯乙烯B塔底再沸器的热源。该工艺能使苯乙烯的聚合损失减小，装置能耗降低。存在的问题是流程复杂，设备增多，设备投资费用增加。

公开号为CN107540510A的专利申请公开了一种苯乙烯分离系统的节能方法，通过在乙苯苯乙烯精馏分离塔塔顶的恒沸换热器之后增设一台脱氢液预热器，恒沸换热器中未冷凝的气相物料进入脱氢液预热器与脱氢液换热，使得进入脱氢液预热器的脱氢液被加热至泡点进料。存在的问题是苯乙烯在分离的过程中经过了4次加热，会加剧苯乙烯的聚合程度。整个过程中苯乙烯在管路中反复运输，聚合生成的聚苯乙烯会影响造成管路堵塞。

公开号为CN101348412A的专利申请公开了一种将乙苯/苯乙烯塔设计成分壁精馏塔的技术路线，与三塔分离的技术方法相比，塔釜热负荷和塔顶冷负荷都可以降低15％以上，且可大大减少投资费用。存在的问题是隔壁塔模拟操作点与实际操作点的差异、操作点可优化方向差异均较大，参数的扰动对隔壁塔动态模型的影响无法真实反映实际过程，即隔壁塔的稳态模型和动态模型与实际过程均存在偏差，限制了隔壁塔的大范围工业应用。

热泵是一种利用少量的电力或燃料将无用的品位相对较低的热能转化为有用的品位相对较高的热能的加热装置。热泵的基础是热力学第二定律，通过对系统施加一定的机械功，利用工质来回收系统中的热量并被系统本身所使用。随着人们越来越注重节能和环保，热泵技术正在受到广泛的关注，因为其具有能够高效生产高温热能的突出优势。许多研究表明，热泵的增加不会改变塔内蒸气和液相流量，即不会改变精馏塔内平衡。热泵精馏是目前有效的、值得被广泛关注的节能方法之一。形式分为：蒸气压缩式热泵精馏、喷射式热泵精馏和吸收式热泵精馏。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种应用于苯乙烯分离系统的装置。

本发明的第二目的是提供一种采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法，现有苯乙烯的生产过程中乙苯/苯乙烯塔能耗高，公用工程消耗量大的节能技术方法，采用应用于苯乙烯分离系统的装置对乙苯/苯乙烯分离的方法具有能耗低、中压蒸汽和冷却水用量大幅减少的优点。