用于在凈化苯乙烯單體的過程中減少能量消耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在凈化苯乙烯單體的過程中的能量消耗改進。
【背景技術(shù)】
[0002] 商業(yè)生產(chǎn)的大部分苯乙烯單體通過乙苯在蒸氣相、固定催化劑床反應(yīng)器中脫氫制 得。每次通過反應(yīng)器將約60至75%的乙苯進料轉(zhuǎn)化成苯乙烯。乙苯的脫氫反應(yīng)產(chǎn)生未加 工的苯乙烯流，其為包含大部分苯乙烯和乙苯以及少量反應(yīng)副產(chǎn)物和雜質(zhì)（例如苯、甲苯、 α-甲基苯乙烯（AMS)和重質(zhì)物）的混合物。為了生產(chǎn)可銷售的苯乙烯單體產(chǎn)物，必須通 過蒸餾從苯乙烯產(chǎn)物中分離非苯乙烯組分。在可以用于下游聚合物過程之前，苯乙烯單體 必須被凈化至至少99重量％的濃度。在凈化過程中待從苯乙烯中分離的主要組分為苯、甲 苯、未反應(yīng)的乙苯、AMS和被稱為殘余物的重質(zhì)物（即在C ltl至C 14+范圍內(nèi)的化合物）。
[0003] 工業(yè)中目前的實踐是使用最少三個蒸餾塔從而獲得上述水平的苯乙烯產(chǎn)物純度。 蒸餾塔的功能是回收苯/甲苯副產(chǎn)物、未反應(yīng)的乙苯，并且從苯乙稀產(chǎn)物中分離AMS和重質(zhì) 殘留化合物。蒸餾過程整體需要大量的能量（蒸汽）從而凈化苯乙烯產(chǎn)物。
[0004] 此外，主要由于苯乙烯單體（SM)和未反應(yīng)的乙苯（EB)非常相似的揮發(fā)性，通過蒸 餾分離苯乙烯單體（SM)和未反應(yīng)的乙苯（EB)存在巨大的困難。就此而言，乙苯和苯乙烯 在760mm Hg下的沸點彼此相差約KTC以內(nèi)，這使得通過分餾進行分離困難并且昂貴。常規(guī) 地，該EB/SM分離已經(jīng)通過在真空條件下在由于實現(xiàn)良好分離需要較大數(shù)目的理論塔板而 造成的大型復雜且昂貴的蒸餾塔中完成。在常規(guī)蒸餾過程中，在單個蒸餾塔中分離來自脫 氫反應(yīng)工段的未反應(yīng)的乙苯和苯乙烯。在典型的設(shè)計中，需要較大數(shù)目的理論級（在85和 115之間）從而以經(jīng)濟有效的方式實現(xiàn)所需的分離。該單個單元操作占整個蒸餾工段熱輸 入的70%和80%之間。在典型的苯乙烯制造工藝車間中，未反應(yīng)的乙苯和苯乙烯產(chǎn)物的分 離占整個車間蒸汽消耗的約20-30%。
[0005] 與苯乙烯單體的蒸餾相關(guān)的其它問題涉及苯乙烯單體固有的反應(yīng)性。由于苯乙烯 單體即使在環(huán)境溫度下也聚合形成不溶固體，該不希望的反應(yīng)性使得苯乙烯單體的蒸餾具 有挑戰(zhàn)性。由于苯乙烯聚合的速率隨著溫度的增加而增加，常規(guī)的實踐在于在低壓下操作 商業(yè)苯乙烯車間的蒸餾塔從而降低沸騰溫度并且因此降低不利聚合的程度。
[0006] 由于這些各種工藝困難，并且特別是由于相關(guān)的較大的能量消耗需求和成本，多 年來存在巨大動機來開發(fā)實現(xiàn)該分離過程的替代性手段，所述替代性手段從經(jīng)濟和易操作 性觀點來看更為可行。多個專利嘗試以各種方式解決這些問題。
[0007] 美國專利No. 6, 171，449教導了通過使用級聯(lián)再沸器方案回收至少一部分包含在 EB/SM分流器塔頂物流中的熱從而改進能量消耗的方法，其中在兩個并聯(lián)的以不同壓力操 作的蒸餾塔中進行乙苯和苯乙烯的分離，高壓塔的塔頂提供使低壓塔再沸所需的熱。美國 專利No. 4, 628, 136教導了通過使用該流使乙苯和水的共沸混合物沸騰從而回收EB/SM分 流器的塔頂物中包含的熱的方法，所述共沸混合物一旦蒸發(fā)隨后則被轉(zhuǎn)移至反應(yīng)系統(tǒng)，在 所述反應(yīng)系統(tǒng)處乙苯進行脫氫形成苯乙烯。然而，美國專利No. 4, 628, 136中描述的方法要 求EB/SM分流器在足夠高的壓力下操作從而能夠?qū)⒁冶胶退魵獾墓卜谢旌衔镛D(zhuǎn)移至反 應(yīng)器系統(tǒng)而無需使用壓縮器。該專利還指明冷凝的EB/SM分流器塔頂物流和沸騰的乙苯和 水的共沸混合物之間的溫差應(yīng)當在2和KTC之間的范圍內(nèi)?？紤]到該溫度限制，可以得到 進行共沸蒸發(fā)的壓力和所需的EB/SM分流器的塔頂物壓力之間的關(guān)系。
[0008] 出于經(jīng)濟原因，希望降低凈化苯乙烯單體的過程中的蒸汽量（即能量）要求。因 此，鑒于以上情況，有利的是提供減少蒸汽用量同時還能夠獨立地向過程中加入熱的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的實施方案
[0010] 因此，本發(fā)明的一個實施方案涉及在乙苯生產(chǎn)未加工的苯乙烯的脫氫反應(yīng)之后通 過蒸餾凈化苯乙烯單體的改進方法。
[0011] 根據(jù)另一個實施方案，本發(fā)明涉及用于顯著降低與乙苯和苯乙烯的蒸餾分離的正 常能量密集型單元操作相關(guān)的效用成本的方法。
[0012] 根據(jù)又一個實施方案，本發(fā)明涉及通過使用另一個蒸餾塔的塔頂蒸氣代替蒸汽減 少加熱一個蒸餾塔所需的蒸汽量從而分離來自乙苯脫氫反應(yīng)的未加工的苯乙烯流的苯乙 烯產(chǎn)物和其它組分的有效和經(jīng)濟的途徑。
[0013] 根據(jù)又一個實施方案，本發(fā)明涉及用于現(xiàn)有苯乙烯車間的相對容易和低成本的改 動從而增加操作效率并且降低能量消耗。
[0014] 本發(fā)明的其它主題和優(yōu)點部分是顯而易見的并且部分在下文顯現(xiàn)。本發(fā)明因此包 括但不限于包括多個步驟和各個組件的方法和相關(guān)裝置，以及一個或多個所述步驟和組件 相對于彼此的關(guān)系和順序，正如通過如下說明書和附圖所描述。本文描述的方法和裝置的 各個修改形式和變體形式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然的，并且所有這些修改形式和變 體形式被認為是落入本發(fā)明的范圍。
[0015] 本發(fā)明的概要
[0016] 一般而言，本發(fā)明包括兩個蒸餾過程的級聯(lián)布置，其中使用一個蒸餾過程的塔頂 蒸氣流中包含的熱從而使第二蒸餾過程的全部塔底物液體或一部分塔底物液體再沸。更具 體地，本發(fā)明涉及一種方法，所述方法用于在一個蒸餾過程中從乙苯中蒸餾苯和甲苯并且 在另一個蒸餾過程中從AMS和殘余物中蒸餾苯乙烯單體，并且使用一個蒸餾過程的塔頂蒸 氣流中包含的熱從而全部或部分地使第二蒸餾過程的塔底物液體再沸。工藝整合和熱效率 的所得的協(xié)同作用造成顯著更低的能量成本以及其它相關(guān)的節(jié)約。
[0017] 本發(fā)明涉及用于減少凈化來自包含乙苯的原料的苯乙烯單體所需的能量的方法。 所述方法包括：i)使所述原料脫氫從而提供未加工的苯乙烯流，所述苯乙烯流包含苯乙 稀、乙苯、苯、甲苯、α -甲基苯乙稀和重質(zhì)物；ii)在一系列蒸餾過程中凈化未加工的苯乙 烯流，其中第一蒸餾過程提供包含苯和甲苯的第一蒸餾塔頂物流以及包含乙苯的第一蒸餾 塔底物流，并且使用至少一個再沸器的第二蒸餾過程提供包含經(jīng)凈化的苯乙烯單體的第二 蒸餾塔頂物流和包含α -甲基苯乙烯和重質(zhì)物的第二蒸餾塔底物流；iii)從第二蒸餾塔底 物流中取出至少一個再沸器流并且在再沸器中使再沸器流再沸；和iv)通過與第一蒸餾塔 頂物流間接接觸從而向再沸器提供熱，其中所述再沸器流以等于或小于第一蒸餾塔頂物流 離開所述再沸器的溫度的溫度進入再沸器。
[0018] 用于減少凈化來自包含乙苯的原料的苯乙烯單體所需的能量的方法。所述方法包 括：i)使所述原料脫氫從而提供未加工的苯乙烯流，所述苯乙烯流包含苯乙烯、乙苯、苯、 甲苯、α-甲基苯乙烯和重質(zhì)物；ii)在一系列蒸餾過程中凈化未加工的苯乙烯流，其中第 一蒸餾過程提供包含苯和甲苯的第一蒸餾塔頂物流以及包含乙苯的第一蒸餾塔底物流，并 且使用至少第一再沸器和第二再沸器的第二蒸餾過程提供包含經(jīng)凈化的苯乙烯單體的第 二蒸餾塔頂物流和包含α -甲基苯乙烯和重質(zhì)物的第二蒸餾塔底物流；iii)從第二蒸餾塔 底物流中取出至少第一再沸器流和第二再沸器流，并且使第一再沸器流在第一再沸器中再 沸，使第二再沸器流在第二再沸器中再沸；和iv)通過與第一蒸餾塔頂物流間接接觸從而 向第一再沸器提供熱，通過與除第一蒸餾塔頂物流之外的熱源間接接觸從而向第二再沸器 提供熱，其中第一再沸器流以等于或小于第一蒸餾塔頂物流離開所述再沸器的溫度的溫度 進入第一再沸器。
[0019] 本文公開的改進主要在于其經(jīng)濟影響，即通過標準苯乙烯精整塔底物換熱器（即 再沸器）進行的再沸負荷的量的20%至100%的減少。同樣重要地，這些改進不需要對方 法進行根本性改變。因此，