專利名稱：分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱耦合精餾系統(tǒng)。特別是涉及一種利用特殊溶劑實現(xiàn)壓力不敏感最高共沸物的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
苯酚和環(huán)己酮是重要化工原料。環(huán)己酮是制造尼龍、己內(nèi)酰胺和己二酸的主要中間體，同時也是重要的工業(yè)溶劑，如用于油漆，特別是那些含有硝化纖維、氯乙烯聚合物及其共聚物或甲基丙烯酸酯聚合物油漆。苯酚可作殺菌劑、麻醉劑、防腐劑，用于制造酚醛樹月旨，雙酚A及己內(nèi)酰胺，其中約有50%以上的苯酚用于生產(chǎn)酚醛樹脂。苯在經(jīng)過還原烷基化反應(yīng)得到環(huán)乙基苯后被一步氧化裂解同時生產(chǎn)環(huán)己酮和苯酚的研究取得了很大的進展，該工藝具有原子經(jīng)濟性和綠色化學(xué)的特點，應(yīng)用前景良好。緊隨之后的問題則是如何將環(huán)己酮和苯酚分離而獲得高純度的產(chǎn)品。環(huán)己酮與苯酚在常壓下形成苯酚含量為72wt%的最高共沸物，但其共沸組成對壓力變化不敏感，因而不能通過普通變壓精餾將二者完全分離。美國專利US2762760以水為夾帶劑來實現(xiàn)環(huán)己酮和苯酚的精餾分離，但此工藝會產(chǎn)生大量的水/苯酚最低共沸物，因而不能實現(xiàn)苯酚的高效回收，且此過程中大量的含酚廢水將給廢水處理帶來極大的困難。環(huán)己酮和苯酚是高附加值的產(chǎn)品，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。因此，找到一種新的精餾分離方法具有重要的意義。另外，由于環(huán)己酮與苯酚形成對壓力變化不敏感的最高共沸物，本分離方法對此類壓力不敏感的最高共沸物系的分離具有一定的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種操作簡單、成本低、能耗少、可工業(yè)化生產(chǎn)的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，包括有第一低壓精餾塔和高壓精餾塔，所述的第一低壓精餾塔的進料口連接環(huán)己酮和苯酚混合溶液原料，所述的第一低壓精餾塔頂端的低壓蒸汽出口通過管路貫穿低壓精餾塔冷凝器后分兩路，一路通過管路連接第一低壓精餾塔的液相回流口，另一路為環(huán)己酮產(chǎn)品出口，所述的第一低壓精餾塔的低壓塔釜出口通過管路分別連接高壓精餾塔的第一進料口和第一低壓精餾塔再沸器的入口，所述第一低壓精餾塔再沸器的出口連接第一低壓精餾塔的蒸汽入口，所述的高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過管路貫穿一冷凝機構(gòu)后分兩路，一路通過管路連接高壓精餾塔的液相回流口，另一路為苯酚產(chǎn)品的出口，所述的高壓精餾塔的高壓塔釜出口通過管路分別連接第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口和高壓精餾塔再沸器的入口，所述高壓精餾塔再沸器的出口連接高壓精餾塔的蒸汽入口。所述的高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器。
所述的高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器。所述的第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口所流入的溶劑滿足下述條件I)所述的溶劑與苯酚形成最高共沸物，且環(huán)己酮、苯酚和溶劑三者不形成三元共沸物；2)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的沸點高于苯酚和環(huán)己酮共沸物的沸點；3)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的共沸組成隨壓力的變化而變化的幅度達到5%以上。所述的第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口所流入的溶劑是苯甲醛或苯乙酮。連接所述的高壓精餾塔的高壓塔釜出口與所述的第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口之間的管路上還設(shè)置有第二低壓精餾塔，其中，所述高壓精餾塔的高壓塔釜出口通過管路連接第二低壓精餾塔的進料口，所述第二低壓精餾塔的頂端的低壓蒸汽出口通過管路貫穿第二低壓精餾塔冷凝器后分兩路 ，一路通過管路連接第二低壓精餾塔的液相回流口，另一路為溶劑連接第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口，所述的第二低壓精餾塔的低壓塔釜出口通過管路分別連接高壓精餾塔的第二進料口和第二低壓精餾塔再沸器的入口，所述第二低壓精餾塔再沸器的出口連接第二低壓精餾塔的蒸汽入口。高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過管路貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器。高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器和第二低壓精餾塔再沸器。在精餾過程中第一低壓精餾塔和第二低壓精餾塔的操作壓力控制在I 40kPa，優(yōu)選I IOkPa ;所述的高壓精餾塔的操作壓力控制在100 300kPa，優(yōu)選180 260kPa。所述的第一低壓精餾塔、第二低壓精餾塔和高壓精餾塔選用板式塔或規(guī)整填料塔，優(yōu)選規(guī)整填料塔。本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，采用連續(xù)精餾手段，技術(shù)成熟可靠；不產(chǎn)生含酚廢水，有利于環(huán)境保護；精餾塔在不同的壓力下操作，具有利用熱耦合技術(shù)改變壓精餾過程，可實現(xiàn)節(jié)能降耗及大幅降低設(shè)備投資的目的，整體節(jié)能可高達30-50%。本發(fā)明可以解決環(huán)己酮與苯酚形成最高共沸物而難以分離的問題，實現(xiàn)環(huán)己酮/苯酚混合物的連續(xù)精餾分離操作。


圖1是分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾工藝的兩塔工藝流程圖；圖2是分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾工藝的三塔工藝流程圖；圖3是分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾雙塔工藝的熱耦合工藝流程圖；圖4是分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾三塔工藝的熱耦合工藝流程圖。圖中1:第一低壓精餾塔2 :高壓精餾塔3:進料口4:低壓蒸汽出口
5:低壓精餾塔冷凝器6:液相回流口7 :低壓塔釜出口8 :第一低壓精餾塔再沸器9:蒸汽入口10:第一進料口11 :高壓蒸汽出口12 :高壓精餾冷凝器13:液相回流口14:高壓塔釜出口15:高壓精餾塔再沸器16:蒸汽入口17:溶劑循環(huán)進料口18:第二低壓精餾塔19:進料口20:低壓蒸汽出口21 :第二低壓精餾塔冷凝器22 :液相回流口23 :低壓塔釜出口24 :第二低壓精餾塔再沸器25:蒸汽入口26:第二進料口
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對 本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)做出詳細說明。本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系，以環(huán)己酮/苯酚混合溶液為原料，加入一種特殊的溶劑，送入一個減壓精餾塔，塔頂采出高純度的環(huán)己酮產(chǎn)品，塔釜采出該壓力下苯酚與溶劑形成的最高共沸物。苯酚與溶劑的分離在后續(xù)的一個或雙塔中完成，回收的溶劑循環(huán)使用。該特殊溶劑可為苯甲醛、苯乙酮等。如圖1、圖3所示，本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，包括有第一低壓精餾塔I和高壓精餾塔2，所述的第一低壓精餾塔I的進料口 3連接環(huán)己酮/苯酚混合溶液原料F，所述的第一低壓精餾塔I頂端的低壓蒸汽出口 4通過管路貫穿低壓精餾塔冷凝器5后分兩路，一路通過管路連接第一低壓精餾塔I的液相回流口 6，另一路為高純度的環(huán)己酮產(chǎn)品Dl出口，所述的第一低壓精餾塔I的低壓塔釜出口 7通過管路分別連接高壓精餾塔2的第一進料口 10和第一低壓精餾塔再沸器8的入口，所述第一低壓精餾塔再沸器8的出口連接第一低壓精餾塔I的蒸汽入口 9，所述的高壓精餾塔2頂端的高壓蒸汽出口 11通過管路貫穿一冷凝機構(gòu)后分兩路，一路通過管路連接高壓精餾塔2的液相回流口 13，另一路為高純度的苯酚產(chǎn)品D2的出口，所述的高壓精餾塔2頂端的高壓蒸汽出口 11通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器12 (圖1所示)，或者所述的高壓精餾塔2頂端的高壓蒸汽出口 11通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器8 (圖3所示)。所述的高壓精餾塔2的高壓塔釜出口 14通過管路分別連接第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17和高壓精餾塔再沸器15的入口。所述高壓精餾塔再沸器15的出口連接高壓精餾塔2的蒸汽入口 16。所述的第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17所流入的溶劑滿足下述條件I)所述的溶劑與苯酚形成最高共沸物，且環(huán)己酮、苯酚和溶劑三者不形成三元共沸物；2)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的沸點高于苯酚和環(huán)己酮共沸物的沸點；3)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的共沸組成隨壓力的變化而變化的幅度達到5%以上。
因此，所述的第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17所流入的溶劑或以是苯甲醛
或苯乙酮。若以苯酚含量小于50wt%的環(huán)己酮/苯酚混合溶液F為原料，與含有特殊溶劑苯甲醛或苯乙酮的流股B2同時送入第一低壓精餾塔進行分離時，可優(yōu)先選用上述的雙塔精餾系統(tǒng)。第一低壓精餾塔塔頂采出高純度環(huán)己酮產(chǎn)品D1，塔釜產(chǎn)品為該壓力下苯酚與溶劑形成的最高共沸物，將此共沸物送入高壓精餾塔進行分離。當(dāng)壓力升高時，苯酚和溶劑共沸物中的苯酚含量將明顯降低，則高壓精餾塔塔頂采出高純度的苯酚產(chǎn)品D2，塔釜為該高壓下苯酚與溶劑的最高共沸物流股B2，此共沸物流股B2循環(huán)至第一低壓精餾塔繼續(xù)參與循環(huán)。如圖2、圖4所示，連接所述的高壓精餾塔2的高壓塔釜出口 14與所述的第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17之間的管路上還可設(shè)置有第二低壓精餾塔18，其中，所述高壓精餾塔2的高壓塔釜出口 14通過管路連接第二低壓精餾塔18的進料口 19，所述第二低壓精餾塔18的頂端的低壓蒸汽出口 20通過管路貫穿第二低壓精餾塔冷凝器21后分兩路，一路通過管路連接第二低壓精餾塔18的液相回流口 22，另一路為較高純度的溶劑D3連接第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17，所述的第二低壓精餾塔18的低壓塔釜出口 23通過管路分別連接高壓精餾塔2的第二進料口 26和第二低壓精餾塔再沸器24的入口，所述第二低壓精餾塔再沸器24的出口連接第二低壓精餾塔18的蒸汽入口 25。在此三塔結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，所述的高壓精餾塔2頂端的高壓蒸汽出口 11通過管路貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器12 (圖2所示)，或者高壓精餾塔2頂端的高壓蒸汽出口 11通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器8和第二低壓精餾塔再沸器24 (圖4所示)。所述的第一低壓精餾塔I的溶劑循環(huán)進料口 17所流入的溶劑D3是苯甲醛或苯乙酮。若以苯酚含量高于50wt%的環(huán)己酮/苯酚混合溶液F為原料，與含有特殊溶劑苯甲醛或苯乙酮的流股B2同時送入第一低壓精餾塔進行分離時，則優(yōu)先選用三塔精餾系統(tǒng)。第一低壓精餾塔塔頂采出高純度環(huán)己酮產(chǎn)品D1，塔釜產(chǎn)品為該壓力下苯酚和溶劑的最高共沸物BI。苯酚和溶劑最高共沸物流股BI送入下一個塔進行分離，該塔為高壓精餾塔，由于苯酚和溶劑共沸組成具有很強的壓力敏感性，其共沸物中的苯酚含量隨壓力升高而顯著降低，因而此塔塔頂采出高純度苯酚產(chǎn)品D2，塔釜為該壓力下苯酚和溶劑共沸物B2。高壓下的苯酚和溶劑共沸物流股B2送入第二低壓精餾塔進行分離，當(dāng)壓力再次降低時，苯酚和溶劑共沸物中的苯酚含量又會升高，該第二低壓精餾塔塔頂采出較高純度的苯甲醛或苯乙酮溶劑D3，流股D3循環(huán)至第一低壓精餾塔使用，塔釜為該第二低壓精餾塔低壓下的苯酚和溶劑共沸物B3，流股B3將循環(huán)至高壓精餾塔。本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)的精餾過程為變壓操作，具有利用熱耦合技術(shù)，即利用高壓塔塔頂蒸汽為熱源對低壓塔塔釜進行供熱，實現(xiàn)節(jié)能降耗及大幅降低設(shè)備投資的目的。下面給出使用本發(fā)明的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)的實例。實例I采用如圖1所示的雙塔工藝流程為例苯酚含量為30wt%的環(huán)己酮/苯酚原料溶液F，其流量為3kg/h，循環(huán)流股B2流量為3. 9kg/h，兩流股同時送入操作壓力為3kPa的第一低壓精餾塔I進行分離，塔頂?shù)玫郊兌葹?9. 9wt%的環(huán)己酮產(chǎn)品Dl ;第一低壓精餾塔塔釜出口流股BI為3kPa下的苯酚和溶劑共沸物，BI流股將送入操作壓力為260kPa的高壓精餾塔2分離。由于苯酚和溶劑共沸組成壓力敏感，260kPa下苯酚和溶劑共沸物中的苯酚含量明顯低于3kPa時苯酚含量，此時高壓精餾塔2塔頂?shù)玫郊兌葹?9. 9wt%的苯酚產(chǎn)品D2，塔釜產(chǎn)品流股B2為260kPa下的苯酚和溶劑共沸物，其將循環(huán)至第一低壓精餾塔I使用。實例I中各塔條件如表I所示
權(quán)利要求
1.一種分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，包括有第一低壓精餾塔(1)和高壓精餾塔(2)，其特征在于，所述的第一低壓精餾塔(I)的進料口(3)連接環(huán)己酮和苯酚混合溶液原料(F)，所述的第一低壓精餾塔(I)頂端的低壓蒸汽出口(4)通過管路貫穿低壓精餾塔冷凝器(5)后分兩路，一路通過管路連接第一低壓精餾塔(I)的液相回流口(6)，另一路為環(huán)己酮產(chǎn)品(Dl)出口，所述的第一低壓精餾塔(I)的低壓塔釜出口(7)通過管路分別連接高壓精餾塔(2)的第一進料口(10)和第一低壓精餾塔再沸器(8)的入口，所述第一低壓精餾塔再沸器(8)的出口連接第一低壓精餾塔(I)的蒸汽入口(9)，所述的高壓精餾塔(2)頂端的高壓蒸汽出口(11)通過管路貫穿一冷凝機構(gòu)后分兩路，一路通過管路連接高壓精餾塔(2)的液相回流口(13)，另一路為苯酚產(chǎn)品(D2)的出口，所述的高壓精餾塔(2)的高壓塔釜出口(14)通過管路分別連接第一低壓精餾塔(I)的溶劑循環(huán)進料口( 17)和高壓精餾塔再沸器(15)的入口，所述高壓精餾塔再沸器(15)的出口連接高壓精餾塔(2)的蒸汽入口( 16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述的高壓精餾塔(2)頂端的高壓蒸汽出口(11)通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述的高壓精餾塔(2)頂端的高壓蒸汽出口(11)通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一低壓精餾塔(I)的溶劑循環(huán)進料口(17)所流入的溶劑滿足下述條件 1)所述的溶劑與苯酚形成最高共沸物，且環(huán)己酮、苯酚和溶劑三者不形成三元共沸物； 2)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的沸點高于苯酚和環(huán)己酮共沸物的沸點； 3)所述的溶劑與苯酚最高共沸物的共沸組成隨壓力的變化而變化的幅度達到5%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一低壓精餾塔(I)的溶劑循環(huán)進料口( 17)所流入的溶劑是苯甲醛或苯乙酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，連接所述的高壓精餾塔(2)的高壓塔釜出口(14)與所述的第一低壓精餾塔(I)的溶劑循環(huán)進料口(17)之間的管路上還設(shè)置有第二低壓精餾塔(18)，其中，所述高壓精餾塔(2)的高壓塔釜出口(14)通過管路連接第二低壓精餾塔(18)的進料口(19)，所述第二低壓精餾塔(18)的頂端的低壓蒸汽出口(20)通過管路貫穿第二低壓精餾塔冷凝器(21)后分兩路，一路通過管路連接第二低壓精餾塔(18)的液相回流口(22)，另一路為溶劑(D3)連接第一低壓精餾塔(I)的溶劑循環(huán)進料口(17)，所述的第二低壓精餾塔(18)的低壓塔釜出口(23)通過管路分別連接高壓精餾塔(2)的第二進料口(26)和第二低壓精餾塔再沸器(24)的入口，所述第二低壓精餾塔再沸器(24)的出口連接第二低壓精餾塔(18)的蒸汽入口(25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，高壓精餾塔(2)頂端的高壓蒸汽出口( 11)通過管路貫穿的冷凝機構(gòu)是高壓精餾冷凝器(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，高壓精餾塔(2)頂端的高壓蒸汽出口(11)通過管路所貫穿的冷凝機構(gòu)是第一低壓精餾塔再沸器(8)和第二低壓精餾塔再沸器(24)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，在精餾過程中第一低壓精餾塔(I)和第二低壓精餾塔(18)的操作壓力控制在I 40kPa，優(yōu)選I IOkPa ;所述的高壓精餾塔(2)的操作壓力控制在100 300kPa，優(yōu)選180 260kPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一低壓精餾塔(I )、第二低壓精餾塔(18)和高壓精餾塔(2)選用板式塔或規(guī)整填料塔，優(yōu)選規(guī)整填料塔。
全文摘要
一種分離環(huán)己酮和苯酚的溶劑強化變壓熱耦合精餾系統(tǒng)，第一低壓精餾塔的進料口連接環(huán)己酮和苯酚混合溶液原料，第一低壓精餾塔的低壓蒸汽出口經(jīng)低壓精餾塔冷凝器后一路連接第一低壓精餾塔的液相回流口，另一路為環(huán)己酮出口，第一低壓精餾塔的低壓塔釜出口分別連接高壓精餾塔的第一進料口和第一低壓精餾塔再沸器的入口，第一低壓精餾塔再沸器的出口連接第一低壓精餾塔的蒸汽入口，高壓精餾塔的高壓蒸汽出口經(jīng)一冷凝機構(gòu)后一路通過管路連接高壓精餾塔的液相回流口，另一路為苯酚出口，高壓精餾塔的高壓塔釜出口分別連接第一低壓精餾塔的溶劑循環(huán)進料口和高壓精餾塔再沸器的入口，高壓精餾塔再沸器的出口連接高壓精餾塔的蒸汽入口。本發(fā)明整體節(jié)能可高達30-50%。
文檔編號C07C49/403GK103055530SQ20121059409
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者許春建, 李偉松, 石蕾, 焦紅普 申請人:天津大學(xué)