粗苯乙烯塔頂熱回收方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粗苯乙烯塔頂熱回收方法及裝置，主要應(yīng)用于粗苯乙烯塔頂熱回收技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]苯乙烯單體是重要的基本有機化工原料，廣泛用于生產(chǎn)聚苯乙烯(PS)、泡沫聚苯乙烯(EPS)、ABS和SAN樹脂，此外還可用于生產(chǎn)離子交換樹脂、農(nóng)用乳化劑、醫(yī)藥品、涂料等，是石油化工的主要基礎(chǔ)產(chǎn)品和重要的有機化工原料，為僅次于PE、PVC、EO的第四大乙烯衍生產(chǎn)品，產(chǎn)量在合成樹脂中僅次于PE、PVC,位居第三。
[0003]苯乙烯絕大部分都是通過乙苯脫氫生產(chǎn)工藝得到的，其工藝技術(shù)主要有絕熱脫氫工藝、等溫脫氫工藝和氧化脫氫工藝。其中最成熟且應(yīng)用最廣泛的是負(fù)壓絕熱脫氫工藝。
[0004]苯乙烯生產(chǎn)過程的能耗主要集中在反應(yīng)單元和精餾單元，反應(yīng)單元的能耗主要取決于水/烴比(0.9-1.5)的大小，精餾單元的能耗主要取決于粗苯乙烯塔的能耗。由于苯乙烯在工業(yè)苯乙烯裝置所采用的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10°C，不受抑制的苯乙烯聚合速度就會增加一倍；另由于乙苯和苯乙烯的沸點差很小，常壓下相差僅9°C，相對揮發(fā)度很低，為此精餾分離苯乙烯的過程需要在高真空、高理論板數(shù)的精餾塔和大回流比條件下進行操作，因此粗苯乙烯塔的操作能耗很高，其綜合能耗占苯乙烯單元的30%。
[0005]針對粗苯乙烯塔塔頂?shù)牡蜏責(zé)崃康幕厥眨瑖鴥?nèi)外都進行了大量的研宄工作，提出了多種技術(shù)方案，其中包括:蒸汽噴射技術(shù)、直接蒸汽壓縮的熱泵技術(shù)、以水為壓縮工質(zhì)的間接循環(huán)熱泵技術(shù)、雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)、共沸熱回收技術(shù)、第二類溴化鋰熱泵技術(shù)以及分壁精餾塔技術(shù)。
[0006]目前，塔頂?shù)蜏責(zé)峄厥占夹g(shù)在工業(yè)裝置中得到實際應(yīng)用的主要有:共沸熱回收技術(shù)和雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)。共沸熱回收技術(shù)可以回收塔頂物流80-90 %的熱量，雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù)可以回收塔頂物流40-50%的熱量。
[0007]共沸熱回收技術(shù):美國專利US4628136公布了一種回收粗苯乙烯塔塔頂?shù)蜏責(zé)岬姆椒ǎ摲椒ɡ盟斦羝麃碚舭l(fā)乙苯和水的共沸物。要實現(xiàn)該方法需提高粗苯乙烯塔的操作壓力在38kpaA以上，才能保證有足夠的溫差來蒸發(fā)乙苯和水的共沸物。
[0008]然而在提高粗苯乙烯塔塔頂操作壓力的同時，粗苯乙烯塔塔釜的溫度也隨之升高，溫度的升高將導(dǎo)致苯乙烯的聚合速率增加，從而帶來直接的苯乙烯收率損失。對于苯乙烯單體來說，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)及文獻介紹，苯乙烯在100攝氏度以上時，溫度每升高6?7°C，苯乙烯聚合速率約增加一倍，因此，從經(jīng)濟性考慮為避免苯乙烯聚合損失和昂貴的阻聚劑用量的大幅增加，粗苯乙烯塔塔頂操作壓力不宜過高。從目前裝置運行情況看，阻聚劑用量是常規(guī)負(fù)壓精餾的一倍以上，且聚合損失增加較大，并發(fā)生了塔聚合堵塞需要停車處理的情況。
[0009]雙塔變壓精餾節(jié)能技術(shù):美國專利US6171449公開了一種變壓精餾節(jié)能技術(shù)，其技術(shù)要點是先將來自反應(yīng)器的混合物流中所含甲苯及比甲苯沸點低的輕組分脫除，將剩余的物流按比例分成兩股分別進入兩個操作壓力不同的精餾塔，用高壓操作的精餾塔的塔頂蒸汽作為低壓操作精餾塔塔釜的熱源，與普通的精餾工藝相比可節(jié)能40-50%，但這種精餾工藝中苯乙烯需受熱三次，增加了苯乙烯的聚合損失，同時增加了一個精餾塔，操作及流程更加復(fù)雜，投資也大大增加。
[0010]熱泵精餾技術(shù):目前，所有報道中的熱泵精餾技術(shù)，無論是直接蒸汽壓縮還是間接循環(huán)熱泵技術(shù)，壓縮后的物流均用作加熱塔釜的熱源。由于粗苯乙烯塔塔頂采用負(fù)壓操作(塔頂壓力12-24kpaA)，且回流比高達(dá)7左右，因此蒸汽壓縮機的吸入口流量極大，需要巨型壓縮機且壓縮比至少需要5-10，才能將塔頂熱量回收。這種方案投資大，壓縮機耗電高，尤其對大型苯乙烯裝置更限制了其應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種在維持原塔壓不變或略微升高塔壓的情況下，回收塔頂熱量，可有效減少苯乙烯聚合損失，同時大大降低苯乙烯分離能耗的粗苯乙烯塔頂熱回收方法，及結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置。
[0012]本發(fā)明所述的粗苯乙烯塔頂熱回收方法，包括如下步驟:
[0013]a.脫氫液進入粗苯乙烯塔，塔頂?shù)玫胶?、甲苯和乙苯的氣相物流，該氣相物流進入塔頂冷凝器，加熱熱泵工質(zhì)物流后，氣相物流大部分冷凝，未冷凝的部分氣相物流經(jīng)后冷器進一步冷卻，氣相物流冷凝液一部分作為粗苯乙烯塔頂回流，一部分送入乙苯回收塔；
[0014]b.汽化后的工質(zhì)物流進入壓縮機，經(jīng)壓縮升溫后，用于加熱乙苯/水共沸物；
[0015]c.乙苯/水共沸物汽化后進入乙苯過熱器，同時水蒸氣冷凝成水蒸氣凝液。
[0016]上述步驟的操作條件為:粗苯乙烯塔塔頂操作壓力為12kpaA?24kpaA，操作溫度為:70°C?84°C;壓縮機入口壓力在24kpaA?40kpaA ;壓縮機的壓縮比為3?5，壓縮機出口壓力在10kpaA?150kpaA，溫度在100°C?150°C。壓縮機出口溫度保證與乙苯/水共沸物的溫差在6?15°C，優(yōu)選10?12°C。
[0017]所述水作為熱泵工質(zhì)，步驟b中的壓縮機為螺桿壓縮機。
[0018]本發(fā)明所述的粗苯乙烯塔頂熱回收裝置，包括粗苯乙烯塔，粗苯乙烯塔頂部連接塔頂冷凝器，塔頂冷凝器頂部通過管路連接壓縮機，底部通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器，一側(cè)的下部通過管路分別連接粗苯乙烯塔的頂部和乙苯回收塔，壓縮機出口通過管路連接乙苯/水共沸蒸發(fā)器上部的一側(cè)，乙苯/水共沸蒸發(fā)器頂部設(shè)置乙苯/水共沸物汽化管道，底部設(shè)置乙苯/水共沸物入料管。
[0019]所述壓縮機為螺桿壓縮機。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、避免了原共沸精餾技術(shù)將精餾與反應(yīng)兩個工段緊密聯(lián)系并互受影響的缺點，使精餾和反應(yīng)相互獨立，操作簡單易行。
[0022]2、用水作為熱泵蒸發(fā)工質(zhì)，可有效地提高壓縮機的入口壓力，減少壓縮機流量，采用螺桿壓縮機即能滿足要求，螺桿壓縮機與離心機相比，在提供系統(tǒng)真空度和流量調(diào)節(jié)方面有無與倫比的優(yōu)勢，使熱泵技術(shù)在該系統(tǒng)應(yīng)用成為可能。對于15萬噸/年規(guī)模的苯乙烯裝置，選用一臺螺桿壓縮機即可滿足要求，大大降低了設(shè)備投資。<