專利名稱：一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及碳五分離領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔。
背景技術(shù)：
[0002]以輕烴、石腦油、柴油甚至減壓蠟油為原料，在水蒸汽存在下高溫裂解制取乙烯的過程中，生成多種烴類，其中以碳五為主的餾分段稱為裂解碳五，由于此種裂解產(chǎn)物中含有 40-60%的異戊二烯、環(huán)戊二烯以及間戊二烯等雙烯烴，這些雙烯烴化學(xué)性質(zhì)活潑，是很多精細(xì)化工產(chǎn)品的重要原料。[0003]目前，裂解碳五分離工藝主要包括以分離異戊二烯(IP)為主的全分離工藝和以分離環(huán)戊二烯(CPD)為主的簡單分離工藝。全分離工藝一般采用乙腈(ACN)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等溶劑通過萃取精餾來 分離IP、CPD和間戊二烯(PD)等； 簡單分離工藝一般采用熱二聚法分離出雙環(huán)戊二烯(DCPD)。[0004]上述的C5分離工藝流程在目前的碳五分離裝置中發(fā)揮著重要作用，但是存在以下問題①采用兩段萃取精餾，流程較長，操作復(fù)雜；②萃取劑消耗量較大，需要進(jìn)行氣提回收，能耗高；③萃取精餾塔汽液相負(fù)荷較大，所需理論板數(shù)較多，使得萃取精餾塔設(shè)備高大， 設(shè)備投資大，操作費(fèi)用高ACN法和DMF法均需要龐大的熱二聚反應(yīng)器，設(shè)備投資大； 主產(chǎn)品IP損失量大，在熱二聚反應(yīng)和后續(xù)分離過程中的IP損失率就在2. 6%左右。[0005]C5餾分中的雙烯烴存在以下3類反應(yīng)①自二聚反應(yīng)包括CPD、PD、IP等雙烯烴自二聚成二聚體，其中CPD自二聚反應(yīng)是主反應(yīng)，ro和ip的自二聚反應(yīng)是不希望進(jìn)行的副反應(yīng)[0006]2CPDDCPD(I)[0007][0008]2PDXZ(3)[0009]②共二聚反應(yīng)CPD，PD和IP之間的共二聚反應(yīng)是不希望發(fā)生的副反應(yīng)；[0010]IP + LPDX3 (4)[0011]PD + CPDX) (5)[0012]③多聚反應(yīng)自二聚、共二聚反應(yīng)生成的二聚體和共二聚體進(jìn)一步和雙烯烴反應(yīng)生成兩個以上的多聚體，直至生成分子量較大的多聚物，這是最不希望的，因為多聚物生成不但影響過程收率及產(chǎn)品純度，而且會堵塞設(shè)備及管道，不能連續(xù)操作。[0013]但是多聚反應(yīng)和前兩類反應(yīng)的速度相比是極慢的。[0014]根據(jù)對自二聚反應(yīng)和共二聚反應(yīng)及多聚反應(yīng)的研究，要獲得高DCPD的收率，應(yīng)盡可能在預(yù)分離系統(tǒng)提高CPD的自二聚反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。[0015]國內(nèi)碳五分離技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用時間已經(jīng)有二十多年了，CPD的分離都是靠反應(yīng)系統(tǒng)和分離系統(tǒng)獨立進(jìn)行，沒有反應(yīng)和分離一體化的流程。目前已公開的現(xiàn)有技術(shù)鮮有涉及實現(xiàn)反應(yīng)精餾的工業(yè)化流程的。[0016]中國專利CN101397232A與CN101508624A中公開了反應(yīng)精餾在碳五裝置中的潛在應(yīng)用，但僅僅停留在理論層面，沒有具體化設(shè)備設(shè)計及流程的組織與設(shè)定。[0017]在《一種裂解碳五的分離方法》一文中公開了裂解碳五餾分原料在熱二聚反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行熱二聚，使C5餾分中的大部分環(huán)戊二烯二聚生成雙環(huán)戊二烯。該技術(shù)以獨立反應(yīng)器設(shè)置來解決環(huán)戊二烯的二聚。[0018]目前碳五裝置塔板基本為常規(guī)浮閥或篩板結(jié)構(gòu)，由于常規(guī)塔板液體停留時間較短，所以二聚反應(yīng)進(jìn)行緩慢，原料需首先進(jìn)入二聚反應(yīng)器進(jìn)行熱二聚后才能進(jìn)入精餾塔。實用新型內(nèi)容[0019]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔，將垂直篩板類塔板應(yīng)用于碳五裝置，增加了塔板上液體停留時間，即促進(jìn)了環(huán)戊二烯的二聚反應(yīng)的進(jìn)行，同時利用沸點差將雙環(huán)戊二烯與其他碳五組分迅速分離，從而實現(xiàn)反應(yīng)和分離同時進(jìn)行的目的。[0020]本實用新型的目的是提供一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔。·[0021 ] 所述反應(yīng)精餾塔內(nèi)部分或全部塔板采用垂直篩板類塔板。[0022]所述垂直篩板類塔板包括開孔的塔板和側(cè)壁開孔的帽罩；[0023]所述帽罩由平板狀的側(cè)壁和設(shè)置在側(cè)壁上部的帽狀結(jié)構(gòu)組成，所述帽罩垂直設(shè)置于塔板上。[0024]所述塔板結(jié)構(gòu)可采用現(xiàn)有技術(shù)中通常的結(jié)構(gòu)，如圓形、梯形等；帽罩形狀與塔板結(jié)構(gòu)相同，罩側(cè)壁開孔形狀為圓形、方形或者百葉窗形等。一個塔板上可以有多個罩，罩孔數(shù)量由塔板汽液相負(fù)荷而定。[0025]所述反應(yīng)精餾塔包括預(yù)脫重塔和預(yù)脫輕塔。[0026]垂直篩板類塔板是一種大處理能力塔板，開孔的塔板和側(cè)壁開孔的帽罩構(gòu)成，其操作原理為氣體通過板孔噴射，產(chǎn)生伯努利效應(yīng)，在板孔附近形成低壓區(qū)，將塔板上的液體卷吸、提升到帽罩中，實現(xiàn)汽液分散、傳質(zhì)過程，然后氣體攜帶著被分散的液相由管壁的開孔水平噴出，實現(xiàn)相分離。[0027]本實用新型發(fā)明主要應(yīng)用于碳五預(yù)分離系統(tǒng)的預(yù)脫輕塔和預(yù)脫重塔。預(yù)脫輕塔的目的是脫除C4和炔烴等碳五輕組分，該塔塔板數(shù)為70 150，塔操作壓力O. 2 O. 3MPa, 塔頂溫度為40 60°C，塔釜溫度80-120°C，回流比15 30。該塔下部溫度75°C以上區(qū)域可以采用垂直篩板類塔板，具體根據(jù)原料及板數(shù)設(shè)定，即部分塔段具有反應(yīng)精餾的功能。從預(yù)脫輕塔釜出來的物料進(jìn)入預(yù)脫重塔。[0028]預(yù)脫重塔采用兩種塔內(nèi)件，塔的精餾段采用普通浮閥、篩板塔盤或垂直篩板類塔板的一種，塔的提餾段采用垂直篩板類塔板，具體普通塔盤和垂直篩板類塔板的設(shè)置數(shù)量由進(jìn)料組成及塔板數(shù)而定。依據(jù)原料組成及狀況，調(diào)整塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制液相在塔內(nèi)的停留時間在I 4小時。[0029]所采用的垂直篩板類塔板是一種傳質(zhì)構(gòu)件，由開孔的塔板和側(cè)壁開孔的帽罩構(gòu)成，其操作原理為氣體通過板孔噴射，產(chǎn)生伯努利效應(yīng)，在板孔附件形成低壓區(qū)，將塔板上的液體卷吸、提升到帽罩中，實現(xiàn)汽液分散、傳質(zhì)過程，然后氣體攜帶著被分散的液相由管壁上的開孔水平噴出，實現(xiàn)汽液相分離。其中塔板結(jié)構(gòu)為圓形、梯形等，帽罩形狀與塔板結(jié)構(gòu)相同，罩側(cè)壁開孔形狀為圓形、方形或者百葉窗形等。一個塔板上可以有多個開孔和帽罩，帽罩上孔的數(shù)量由塔板汽液相負(fù)荷而定，一般20 100個。[0030]預(yù)脫重塔塔盤數(shù)70 150，塔操作壓力O. 02 O. 15MPa,塔頂溫度為40 60°C， 塔釜溫度80-120°C，回流比I 10。[0031]由預(yù)脫重塔頂采出的物料進(jìn)入萃取系統(tǒng)進(jìn)一步精餾分離得到聚合級異戊二烯產(chǎn)品；由預(yù)脫重塔釜采出的物料進(jìn)入間戊二烯、雙環(huán)戊二烯分離單元，進(jìn)一步提純分別得到間戊二烯和雙環(huán)戊二烯產(chǎn)品。[0032]萃取精餾塔中的溶劑選自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈、N-甲基吡咯烷酮和乙腈水溶液中的至少一種。[0033]預(yù)脫輕塔和預(yù)脫重塔在阻聚劑存在下精餾，其中所述阻聚劑選自鄰-硝基苯酚、 叔丁基鄰苯二酚、二乙 羥胺或二羥基二氫肉桂酸中的至少一種。[0034]將垂直篩板塔板技術(shù)進(jìn)入引入本裝置后，就可以在預(yù)脫輕塔的部分塔板和預(yù)脫重塔實現(xiàn)反應(yīng)精餾的效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面[0035]I)取消熱二聚反應(yīng)器。為了達(dá)到熱二聚反應(yīng)要求的轉(zhuǎn)化率，得到所需的雙環(huán)戊二烯產(chǎn)品，傳統(tǒng)碳五裝置中的二聚反應(yīng)器器以及進(jìn)料和段間的冷卻器，占地大。取消熱二聚反應(yīng)器及換熱器可縮小裝置占地和節(jié)省投資。[0036]2)熱二聚反應(yīng)在塔內(nèi)受控制的操作溫度和操作壓力下進(jìn)行緩慢的放熱反應(yīng)，所放出的熱量被分離過程及時吸收，有利于輕重組分的氣液分離，同時有利于減少再沸器蒸汽用量和塔頂冷凝器的冷卻水用量，對降低裝置能耗起到積極作用。反應(yīng)精餾的應(yīng)用可使預(yù)分離系統(tǒng)的能耗下降3 4%。[0037]3)提高雙環(huán)戊二烯產(chǎn)品收率大約3 5%。[0038]熱二聚反應(yīng)選擇性提高，降低了共二聚體副產(chǎn)物的生成量，提高異戊二烯收率2% 以上。


[0039]圖I現(xiàn)有技術(shù)碳五分離裝置傳統(tǒng)預(yù)分離系統(tǒng)示意圖[0040]圖2本實用新型的碳五分離裝置預(yù)分離系統(tǒng)示意圖[0041]圖3垂直篩板結(jié)構(gòu)示意圖[0042]附圖標(biāo)記說明[0043]I預(yù)脫輕塔；2第一二聚反應(yīng)進(jìn)料冷卻器；3第一二聚反應(yīng)器；[0044]4第二二聚反應(yīng)進(jìn)料冷卻器；5第二二聚反應(yīng)器；6預(yù)脫重塔；[0045]7塔板；8板孔；9罩體底隙；10帽罩；11罩孔具體實施方式
[0046]下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本實用新型。[0047]實施例[0048]如圖2，3所示，一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔。[0049]所述反應(yīng)精餾塔內(nèi)部分或全部塔板采用垂直篩板類塔板。[0050]所述垂直篩板類塔板包括開孔的塔板7和側(cè)壁開孔的帽罩10 ;所述帽罩10由平板狀的側(cè)壁和設(shè)置在側(cè)壁上部的帽狀結(jié)構(gòu)組成，所述罩帽10垂直設(shè)置于塔板7上。[0051]所述反應(yīng)精餾塔包括預(yù)脫重塔和預(yù)脫輕塔。[0052]預(yù)脫輕塔自進(jìn)料板以下全部采用垂直篩板類塔板，預(yù)脫重塔全部采用垂直篩板類塔板。塔板開孔為梯形，帽罩形狀為梯形，側(cè)壁開Φ 12mm的圓孔，孔數(shù)為50。[0053]裂解碳五首先進(jìn)入預(yù)脫輕塔，該塔塔板數(shù)為75，塔操作壓力O. 2 O. 3MPa,塔頂溫度為55，塔釜溫度87，回流比25。該塔精餾段采用常規(guī)浮閥，提餾段全部采用垂直篩板類塔板，具有反應(yīng)精餾功能。從預(yù)脫輕塔釜出來的物料進(jìn)入預(yù)脫重塔。預(yù)脫重塔全部塔采用垂直篩板類塔板。[0054]預(yù)脫重塔塔盤數(shù)110，塔操作壓力O. 05 O. IMPaG,塔頂溫度為45°C，塔釜溫度 80°C，回流比4。[0055]根據(jù)原料組成及狀況，調(diào)整塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制液相在塔內(nèi)的停留時間在2. 5 3小時。[0056]由預(yù)脫重塔頂采出的物料進(jìn)入萃取系統(tǒng)進(jìn)一步精餾分離得到聚合級異戊二烯產(chǎn)品；由預(yù)脫重塔釜采出的物料進(jìn)入間戊二烯、雙環(huán)戊二烯分離單元，進(jìn)一步提純分別得到間戊二烯和雙環(huán)戊二烯產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述反應(yīng)精餾塔內(nèi)部分或全部塔板采用垂直篩板類塔板。
2.如權(quán)利要求I所述的反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述垂直篩板類塔板包括開孔的塔板和側(cè)壁開孔的帽罩；所述帽罩由平板狀的側(cè)壁和設(shè)置在側(cè)壁上部的帽狀結(jié)構(gòu)組成，所述帽罩垂直設(shè)置于塔板上。
3.如權(quán)利要求I所述的反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述塔板為圓形或梯形；所述帽罩為圓形或梯形。
4.如權(quán)利要求I所述反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述帽罩側(cè)壁開孔形狀為圓形、方形或者百葉窗形。
5.如權(quán)利要求f4之一所述的反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述反應(yīng)精餾塔包括預(yù)脫重塔和預(yù)脫輕塔。
專利摘要本實用新型公開了一種應(yīng)用于碳五分離的反應(yīng)精餾塔，所述反應(yīng)精餾塔內(nèi)部分或全部塔板采用垂直篩板類塔板。所述垂直篩板類塔板包括開孔的塔板和側(cè)壁開孔的帽罩，所述帽罩由平板狀的側(cè)壁和設(shè)置在側(cè)壁上部的帽狀結(jié)構(gòu)組成，所述帽罩垂直設(shè)置于塔板上。本實用新型將垂直篩板類塔板應(yīng)用于碳五裝置，增加了塔板上液體停留時間，即促進(jìn)了環(huán)戊二烯的二聚反應(yīng)的進(jìn)行，同時利用沸點差將雙環(huán)戊二烯與其他碳五組分迅速分離，從而實現(xiàn)反應(yīng)和分離同時進(jìn)行的目的。
文檔編號C07C11/20GK202740805SQ20122029207
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者馬立國, 利梅, 孫希瑾, 高聳, 王鑫泉 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石化工程建設(shè)有限公司