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生產(chǎn)對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法與流程

文檔序號:12638076閱讀:646來源:國知局
本發(fā)明涉及一種分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。技術(shù)背景對二甲苯(PX)是一種重要的有機(jī)化工原料,主要用作制取精對苯二甲酸(PTA)和對苯二甲酸二甲酯(DMT)的原料,PTA則用來制造聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯產(chǎn)品。近年來,我國聚酯工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,盡管中國已經(jīng)成為全球PX生產(chǎn)第一大國,但是國內(nèi)PX產(chǎn)能遠(yuǎn)不能滿足市場需求,每年需要大量進(jìn)口。未來幾年,我國PX消費將繼續(xù)保持良好的增長勢頭,而PX供應(yīng)的短缺局面還會一直存在,因此,當(dāng)前所面臨的PX增產(chǎn)與節(jié)能任務(wù)十分緊迫。分離混合二甲苯是對二甲苯的主要生產(chǎn)方法。混合二甲苯主要由對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和乙苯組成,各組分之間的沸點相差很小,使用精餾方法幾乎不能得到高純度的PX產(chǎn)品,但是這些組分之間熔點相差卻較大,可采用結(jié)晶法分離得到高純度對二甲苯。事實上,結(jié)晶法是模擬移動床吸附分離技術(shù)出現(xiàn)之前工業(yè)上生產(chǎn)對二甲苯的唯一方法。專利US5498822公開了一種生產(chǎn)對二甲苯的結(jié)晶方法,該方法通過單級結(jié)晶生產(chǎn)對二甲苯晶體,并利用液態(tài)對二甲苯產(chǎn)品作為洗滌液對晶體進(jìn)行洗滌,以提高產(chǎn)品純度。該方案的不足是:當(dāng)結(jié)晶溫度較低時,洗滌液與晶體之間的溫差較大,洗滌過程中對二甲苯容易析出,難以取得良好的洗滌效果。中國專利“對二甲苯的生產(chǎn)方法”(專利申請?zhí)枺?01210325110.6)對單級結(jié)晶過程進(jìn)行了改進(jìn),通過采用老化釜,利用溫度和濃度都較高的原料對低溫晶體進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化,使升溫后的對二甲苯晶體便于洗滌和固液分離,從而保障了產(chǎn)品純度。但是該技術(shù)方案也存在一些不足:1)原料全部進(jìn)入老化釜中,易引起晶體熔化,從而使操作不穩(wěn)定,引起產(chǎn)品純度和產(chǎn)量下降。為防止預(yù) 冷器中原料的結(jié)晶析出,預(yù)冷后的原料溫度必須設(shè)置在原料的飽和結(jié)晶溫度之上,一般不低于15℃,這部分較高溫度的原料全部進(jìn)入老化釜中,當(dāng)進(jìn)入老化釜中的低溫晶體量發(fā)生波動時,即原料量與低溫晶體量不匹配時,高溫的原料會將大量低溫晶體熔化,引起產(chǎn)品純度和產(chǎn)量的下降。2)采用單級結(jié)晶操作,所有的結(jié)晶物料全部要降溫至最低的結(jié)晶溫度,能耗較大。中國專利“對二甲苯的多級結(jié)晶方法”(專利申請?zhí)枺?01210553939.1)對單級結(jié)晶過程又作了進(jìn)一步改進(jìn),對老化母液進(jìn)行二級結(jié)晶,降低了分離能耗,但仍存在一些不足:1)所有原料仍然全部進(jìn)入老化釜中,高溫原料容易使低溫晶體熔化,出現(xiàn)操作不穩(wěn)定,引起產(chǎn)品產(chǎn)量和純度下降;2)采用固液增稠設(shè)備對晶漿進(jìn)行增稠,提高了后續(xù)固液分離設(shè)備的處理能力,但是增加了能耗。中國專利“懸浮結(jié)晶生產(chǎn)對二甲苯的方法”(專利申請?zhí)枺?01310236914.3)和中國專利“懸浮結(jié)晶分離對二甲苯的方法”(專利申請?zhí)枺?01310236980.0)對原料進(jìn)行分流操作,使得進(jìn)入老化釜的原料量和溫度可以單獨調(diào)節(jié),從而使老化釜的操作較穩(wěn)定。但是該方案也存在不足:結(jié)晶過程的對二甲苯晶體粒度仍然較小,為減少晶體損失,需要利用旋流器對結(jié)晶母液中的細(xì)晶進(jìn)行回收,從而使流程變得復(fù)雜,且增加了生產(chǎn)能耗。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有對二甲苯結(jié)晶生產(chǎn)中存在的老化釜操作不穩(wěn)定、生產(chǎn)能耗高的問題,提供一種新穎的生產(chǎn)對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用技術(shù)方案如下:含對二甲苯濃度為70~97%的原料經(jīng)母液換熱器和預(yù)冷器冷卻后分為兩股,一部分原料Ⅰ進(jìn)入一級結(jié)晶器中進(jìn)行結(jié)晶,一部分原料Ⅱ進(jìn)入老化釜中對對二甲苯晶體Ⅲ進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化;一級結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固液分離器Ⅰ分離得到對二甲苯晶體Ⅰ和一級結(jié)晶母液,一級結(jié)晶母液分為兩股,第一股占0~95%重量的一級結(jié)晶母液Ⅰ返回一級結(jié)晶器中,第二股占5~100%重量的一級結(jié)晶母液Ⅱ進(jìn)入老化釜中;對二甲苯晶體Ⅰ在固液分離器Ⅰ中經(jīng)洗滌液洗滌后進(jìn)入熔融罐Ⅰ中,洗滌過程的濾液至少有一部分返回到一級結(jié)晶器或老化釜中;熔融罐Ⅰ中的對二甲苯晶體Ⅰ經(jīng)加熱后熔化,5~30%重量的對二甲苯作為洗滌液返回到固液分離器Ⅰ中,70~95%重量的對二甲苯作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);老化釜中的晶漿經(jīng)固液分離器Ⅱ分離后 得到對二甲苯晶體Ⅱ和老化母液,老化母液分為兩股,第一股占0~95%重量的老化母液Ⅰ返回老化釜中,第二股占5~100%重量的老化母液Ⅱ進(jìn)入二級結(jié)晶器中;對二甲苯晶體Ⅱ在固液分離器Ⅱ中經(jīng)洗滌液洗滌后進(jìn)入熔融罐Ⅱ中,洗滌過程的濾液至少有一部分返回到老化釜或一級結(jié)晶器中;熔融罐Ⅱ中的對二甲苯晶體Ⅱ經(jīng)加熱后熔化,5~30%重量的對二甲苯作為洗滌液返回到固液分離器Ⅰ中,70~95%重量的對二甲苯作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);二級結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固液分離器Ⅲ分離得到對二甲苯晶體Ⅲ和二級結(jié)晶母液,二級結(jié)晶母液分為兩股,第一股占0~95%重量的二級結(jié)晶母液Ⅰ返回二級結(jié)晶器中,第二股占5~100%重量的二級結(jié)晶母液Ⅱ與原料換熱后離開結(jié)晶系統(tǒng),對二甲苯晶體Ⅲ進(jìn)入老化釜中進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化。上述技術(shù)方案中,原料Ⅰ與原料的重量之比優(yōu)選為0.1:1~0.9:1,更優(yōu)選為0.2:1~0.8:1。上述技術(shù)方案中,優(yōu)選至少有一部分一級結(jié)晶母液進(jìn)入二級結(jié)晶器中。上述技術(shù)方案中,老化釜的操作溫度優(yōu)選為0℃~10℃,更優(yōu)選為0℃~5.5℃,晶漿中優(yōu)選含20~50%重量的對二甲苯晶體,更優(yōu)選含30~45%重量的對二甲苯晶體。上述技術(shù)方案中,一級結(jié)晶器和二級結(jié)晶器的操作溫度優(yōu)選為-35℃~10℃,晶漿中含20~50%重量的對二甲苯晶體,更優(yōu)選含30~45%重量的對二甲苯晶體,一級結(jié)晶器的操作溫度更優(yōu)選為-20℃~10℃,二級結(jié)晶器的操作溫度更優(yōu)選為-35℃~-10℃。上述技術(shù)方案中,優(yōu)選至少有一部分對二甲苯晶體Ⅲ進(jìn)入一級結(jié)晶器中。上述技術(shù)方案中,對二甲苯晶體在老化釜、一級結(jié)晶器和二級結(jié)晶器中的停留時間優(yōu)選至少為20分鐘,更優(yōu)選至少為30分鐘。上述技術(shù)方案中,老化釜中對二甲苯晶體的重量與對二甲苯晶體Ⅲ的重量優(yōu)選不相等,更優(yōu)選為老化釜中對二甲苯晶體的重量不小于對二甲苯晶體Ⅲ的重量。上述技術(shù)方案中,對二甲苯產(chǎn)品純度優(yōu)選不低于99.8%,更優(yōu)選為對二甲苯產(chǎn)品純度不低于99.9%。上述技術(shù)方案中,對原料進(jìn)行分流操作,對一部分原料進(jìn)行結(jié)晶,先得到一部分對二甲苯產(chǎn)品,只有一部分原料需要在低溫操作的二級結(jié)晶器中進(jìn)行結(jié)晶, 節(jié)約了能耗;利用一級結(jié)晶母液和剩余的原料在老化釜中對低溫晶體進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化,得到剩余的對二甲苯產(chǎn)品,由于一級結(jié)晶母液已經(jīng)作為打漿液體,故進(jìn)入老化釜的原料量可以減少,更多的原料進(jìn)入一級結(jié)晶器中直接得到對二甲苯產(chǎn)品,從而能耗節(jié)約更多。通過調(diào)節(jié)進(jìn)入老化釜的原料量和溫度,以及一級結(jié)晶器的操作溫度,確保老化釜穩(wěn)定操作,進(jìn)而保障產(chǎn)品純度及產(chǎn)量的穩(wěn)定。另外,對老化釜、一級結(jié)晶器和二級結(jié)晶器的操作溫度、晶體停留時間、晶漿固含量進(jìn)行優(yōu)化,提高了晶體的平均粒度,無需對晶漿進(jìn)行增稠便能提高固液分離過程的效率和處理能力,也無需利用旋流器進(jìn)行細(xì)晶回收,簡化了流程,節(jié)約了能耗。使用本發(fā)明的生產(chǎn)對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法進(jìn)行對二甲苯的結(jié)晶生產(chǎn),對原料進(jìn)行分流操作,對一部分原料進(jìn)行一級結(jié)晶,先得到一部分對二甲苯產(chǎn)品,然后利用一級結(jié)晶母液和剩余的原料在老化釜中對二級結(jié)晶的低溫晶體進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化,得到剩余的對二甲苯產(chǎn)品,通過對操作溫度、晶體停留時間、晶漿固含量等工藝參數(shù)的優(yōu)化,提高了晶體的平均粒度,保障了產(chǎn)品純度,晶體平均粒度達(dá)到350~450μm,產(chǎn)品純度達(dá)到99.92%,取消了晶漿增稠和細(xì)晶回收步驟,簡化了流程,使能耗降低了約3%;通過調(diào)節(jié)進(jìn)入老化釜的原料量及溫度,確保了老化釜操作的穩(wěn)定,實現(xiàn)了產(chǎn)品純度及產(chǎn)量的穩(wěn)定,在連續(xù)生產(chǎn)過程中,產(chǎn)品產(chǎn)量的波動幅度降為±2%,取得了良好的技術(shù)效果。附圖說明圖1是本發(fā)明所述分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法的流程示意圖。A—母液換熱器,B—預(yù)冷器,C—一級結(jié)晶器,D—老化釜,E—固液分離器Ⅰ,F(xiàn)—熔融罐Ⅰ,G—固液分離器Ⅱ,H—二級結(jié)晶器,I—熔融罐Ⅱ,J—固液分離器Ⅲ。如圖1所述,含對二甲苯濃度為70~97%的原料1經(jīng)母液換熱器A和預(yù)冷器B冷卻后分為兩股,一部分原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器C中進(jìn)行結(jié)晶,一部分原料3進(jìn)入老化釜D中對對二甲苯晶體21進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化;一級結(jié)晶器C中的晶漿4經(jīng)固液分離器E分離得到對二甲苯晶體5和一級結(jié)晶母液6,一級結(jié)晶母液6分為兩股,第一股占0~95%重量的一級結(jié)晶母液7返回一級結(jié)晶器C中,第二股占5~100%重量的一級結(jié)晶母液8進(jìn)入老化釜D中;對二甲苯晶體5在固液分離器E中經(jīng)洗滌液9洗滌后進(jìn)入熔融罐F中,洗滌過程的濾液11至少有一部分返回到一級結(jié)晶器C或老化釜D中;熔融罐F中的對二甲苯晶體 5經(jīng)加熱后熔化,5~30%重量的對二甲苯9作為洗滌液返回到固液分離器E中,70~95%重量的對二甲苯10作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);老化釜D中的晶漿12經(jīng)固液分離器G分離后得到對二甲苯晶體13和老化母液14,老化母液14分為兩股,第一股占0~95%重量的老化母液15返回老化釜D中,第二股占5~100%重量的老化母液16進(jìn)入二級結(jié)晶器H中;對二甲苯晶體13在固液分離器G中經(jīng)洗滌液17洗滌后進(jìn)入熔融罐I中,洗滌過程的濾液19至少有一部分返回到老化釜D或一級結(jié)晶器C中;熔融罐I中的對二甲苯晶體13經(jīng)加熱后熔化,5~30%重量的對二甲苯17作為洗滌液返回到固液分離器G中,70~95%重量的對二甲苯18作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);二級結(jié)晶器H中的晶漿20經(jīng)固液分離器J分離得到對二甲苯晶體21和二級結(jié)晶母液22,二級結(jié)晶母液22分為兩股,第一股占0~95%重量的二級結(jié)晶母液23返回二級結(jié)晶器H中,第二股占5~100%重量的二級結(jié)晶母液24與原料1換熱后離開結(jié)晶系統(tǒng),對二甲苯晶體21進(jìn)入老化釜D中進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化。下面通過實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。具體實施方式【實施例1】本發(fā)明所述的生產(chǎn)對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。如圖1所述,含對二甲苯濃度為95%的原料1,流量為1075kg/h,經(jīng)母液換熱器A和預(yù)冷器B冷卻后分為兩股,一部分原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器C中進(jìn)行結(jié)晶,結(jié)晶溫度為5℃,一部分原料3進(jìn)入老化釜D中對對二甲苯晶體21進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化,老化溫度為7℃;一級結(jié)晶器C中的晶漿4停留時間為30分鐘,含30%對二甲苯晶體,經(jīng)固液分離器E分離得到對二甲苯晶體5和一級結(jié)晶母液6,一級結(jié)晶母液6分為兩股,第一股占55%重量的一級結(jié)晶母液7返回一級結(jié)晶器C中,第二股占45%重量的一級結(jié)晶母液8進(jìn)入老化釜D中;對二甲苯晶體5在固液分離器E中經(jīng)洗滌液9洗滌后進(jìn)入熔融罐F中,洗滌過程的濾液11全部返回到一級結(jié)晶器C中;熔融罐F中的對二甲苯晶體5經(jīng)加熱后熔化,20%重量的對二甲苯9作為洗滌液返回到固液分離器E中,80%重量的對二甲苯10作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);老化釜D中的晶漿12,停留時間為40分鐘,含40%對二甲苯晶體,經(jīng)固液分離器G分離后得到對二甲苯晶體13和老化母液14,老化母液14分為兩股,第一股占50%重量的老化母液15返回老化釜D中, 第二股占50%重量的老化母液16進(jìn)入二級結(jié)晶器H中,結(jié)晶溫度為-13℃;對二甲苯晶體13在固液分離器G中經(jīng)洗滌液17洗滌后進(jìn)入熔融罐I中,洗滌過程的濾液19全部返回到老化釜D中;熔融罐I中的對二甲苯晶體13經(jīng)加熱后熔化,20%重量的對二甲苯17作為洗滌液返回到固液分離器G中,80%重量的對二甲苯18作為產(chǎn)品離開結(jié)晶系統(tǒng);二級結(jié)晶器H中的晶漿20停留時間為60分鐘,含35%對二甲苯晶體,經(jīng)固液分離器J分離得到對二甲苯晶體21和二級結(jié)晶母液22,二級結(jié)晶母液22分為兩股,第一股占45%重量的二級結(jié)晶母液23返回二級結(jié)晶器H中,第二股占55%重量的二級結(jié)晶母液24與原料1換熱后離開結(jié)晶系統(tǒng),對二甲苯晶體21進(jìn)入老化釜D中進(jìn)行打漿洗滌和升溫老化?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的生產(chǎn)對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例1的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為575kg/h,其結(jié)果列于表1中?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例1的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為775kg/h,其結(jié)果列于表1中?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例1的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為1075kg/h,其結(jié)果列于表1中。【比較例1】專利“對二甲苯的多級結(jié)晶方法”(申請?zhí)?201210553939.1)所述生產(chǎn)對二甲苯的結(jié)晶方法。按照實施例1的操作條件,采用專利“對二甲苯的多級結(jié)晶方法”所述生產(chǎn)對二甲苯的結(jié)晶方法,其結(jié)果列于表1中。【實施例5】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例1的操作條件,其中,原料的對二甲苯濃度為82%,一級結(jié)晶溫度為5℃,二級結(jié)晶溫度為-30℃,其結(jié)果列于表2中?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例5的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為575kg/h,其結(jié)果列于表2中?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例5的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為775kg/h,一級結(jié)晶溫度為3℃,其結(jié)果列于表2中?!緦嵤├?】本發(fā)明所述的分離對二甲苯的多級懸浮熔融結(jié)晶方法。按照實施例5的操作條件,其中,原料2進(jìn)入一級結(jié)晶器的流量為1075kg/h,一級結(jié)晶溫度為3℃,其結(jié)果列于表2中。表1比較例1實施例1實施例2實施例3實施例4原料濃度(%)9595959595原料流量(kg/h)10751075107510751075去老化釜原料(kg/h)107510755003000去結(jié)晶器原料(kg/h)005757751075老化溫度(℃)117777老化晶體平均粒度(μm)250450450450450一級結(jié)晶溫度(℃)45555二級結(jié)晶溫度(℃)-13-13-13-13-13產(chǎn)品純度(%)99.999.9299.9299.9299.92產(chǎn)品產(chǎn)量(kg/h)970972972972972產(chǎn)量的波動幅度(%)±5±2±2±2±2單位產(chǎn)品能耗基準(zhǔn)-3%-3%-3%-3%表2實施例5實施例6實施例7實施例8原料濃度(%)82828282原料流量(kg/h)1075107510751075去老化釜原料(kg/h)10755003000去結(jié)晶器原料(kg/h)05757751075老化溫度(℃)4444老化晶體平均粒度(μm)350350350350一級結(jié)晶溫度(℃)5533二級結(jié)晶溫度(℃)-30-30-30-30產(chǎn)品純度(%)99.9299.9299.9299.92產(chǎn)品產(chǎn)量(kg/h)793793793793產(chǎn)量的波動幅度(%)±2±2±2±2當(dāng)前第1頁1 2 3 
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