一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置和方法与流程

1.本发明属于苯乙烯精制领域，更具体地，涉及一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置和方法。


背景技术：

2.苯乙醇脱水是一种苯乙烯生产的重要工艺，是环氧丙烷联产苯乙烯(po/sm)工艺的重要组成部分。
3.po/sm工艺中，苯乙醇脱水反应器出口的产物经过多级精制、去除多种杂质，才能得到纯度较高的苯乙烯产品。其中有一类杂质为小分子醛类，属于需要脱除的轻组分。
4.苯乙烯在较高温度下易发生聚合反应，进而引发设备、管道堵塞等问题，因此苯乙烯脱除轻组分的过程一般在负压的精馏塔中进行，被分离出的轻组分会进入该塔的真空系统。
5.常规的真空设备有两种：蒸汽喷射器和液环真空泵，应用在苯乙烯脱轻精馏塔中，两种真空系统的优缺点如表1所示。
6.表1 两种真空系统在苯乙烯脱轻精馏塔应用中的优缺点
[0007][0008]
在实际应用中，蒸汽喷射器最大的问题是苯乙烯的聚合，因为尾气中的苯乙烯被蒸汽加热到80～100℃时，苯乙烯聚合加速，需经常清理相关管线和设备，并且存在安全风险。
[0009]
液环真空泵在实际应用中最大的问题是工作液的选择。液环真空泵的工作液一般选择无毒无害的惰性液体，比如水；或者与系统介质相同或相似的物质，苯乙醇脱水工艺中，往往选择苯乙醇或者乙苯作为液环真空泵的工作液。并且工作液一般是闭式循环流动于液环真空泵和气液分离罐之间，仅有少量外排和补充溶解于工作液中的尾气物质。
[0010]
在苯乙烯脱轻精馏塔系统中，水或者乙苯作为工作液的问题是真空度不够，不能达到脱轻精馏塔的要求；苯乙醇作为工作液的问题是部分轻组分会在精馏系统内大量累积，因为外排的苯乙醇不能随便丢弃，需要返回精馏塔，这样就会导致部分轻组分短期无法排出，在塔系统中富集。
[0011]
因此，亟待提出一种脱除苯乙烯单体中轻组分的方法，既能有效降低苯乙烯的聚
合、又能达到高的真空度，同时还能解决轻组分排放的问题。


技术实现要素：

[0012]
本发明的第一个目的是提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置，该装置解决了现有技术中苯乙烯脱轻精馏塔的苯乙烯聚合、真空度不够等技术问题。
[0013]
为了实现上述目的，本发明提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置，所述装置包括苯乙烯脱轻精馏塔、塔顶冷凝器、塔顶回流罐、喷射器、中间换热器、液环真空泵、气液分离罐；其中，
[0014]
所述苯乙烯脱轻精馏塔包括苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口、苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口和位于顶部的苯乙烯脱轻精馏塔的出口，所述苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口用于将苯乙醇脱水反应的产物输送至所述苯乙烯脱轻精馏塔内；所述苯乙烯脱轻精馏塔的出口与所述塔顶冷凝器的入口连接；
[0015]
所述塔顶回流罐包括塔顶回流罐的入口、位于底部的塔顶回流罐的第一出口和位于顶部的塔顶回流罐的第二出口，所述塔顶回流罐的入口与所述塔顶冷凝器的出口连接，所述塔顶回流罐的第一出口与所述苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口连接，所述塔顶回流罐的第二出口与所述喷射器的第一入口连接；
[0016]
所述喷射器的出口通过所述中间换热器与所述液环真空泵的第一入口连接，所述液环真空泵的出口与所述气液分离罐的入口连接；所述液环真空泵还包括液环真空泵的第二入口，用于输入液环工作液；
[0017]
所述气液分离罐包括位于顶部的气液分离罐的第一出口和位于底部的气液分离罐的第二出口。
[0018]
根据本发明的一种优选实施方式，所述气液分离罐还包括位于底部的气液分离罐的第三出口。
[0019]
根据本发明的一种优选实施方式，所述装置还包括工作液冷却器，所述工作液冷却器的入口与所述气液分离罐的第三出口连接，所述工作液冷却器的出口与所述液环真空泵的第二入口连接。
[0020]
根据本发明的一种优选实施方式，所述中间换热器为立式管壳式换热器。
[0021]
本发明的第二个目的是提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的方法，该方法既能有效地降低苯乙烯的聚合，又能达到很高的真空度，同时还解决了轻组分排放的问题。
[0022]
为了实现上述目的，本发明提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的方法，该方法在上述装置中进行，包括如下步骤：
[0023]
(1)苯乙醇脱水反应的产物由苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口进入苯乙烯脱轻精馏塔；
[0024]
(2)含轻组分和少量苯乙烯的塔顶尾气由苯乙烯脱轻精馏塔的出口进入塔顶冷凝器，大部分尾气被冷凝为液体，轻组分仍为气体；
[0025]
(3)塔顶冷凝器出口的液体和气体进入塔顶回流罐，液体从塔顶回流罐的第一出口经苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口返回苯乙烯脱轻精馏塔，气体从塔顶回流罐的第二出口排出；
[0026]
(4)从塔顶回流罐的第二出口排出的轻组分气体作为引射气体，经喷射器的第一
入口被抽入喷射器内；
[0027]
(5)喷射器工作气体经喷射器的第二入口进入喷射器内，喷射器工作气体和轻组分气体一并进入中间换热器，进行冷却降温，然后经液环真空泵的第一入口被吸进液环真空泵中，并与经液环真空泵的第二入口进入液环真空泵的液环工作液混合；
[0028]
(6)从液环真空泵的出口流出的物流进入气液分离罐，排放尾气从气液分离罐的第一出口排出，排放工作液从气液分离罐的第二出口排出。气液分离罐中，部分轻组分溶解于排放工作液中，跟随排放工作液排出装置，剩余轻组分从排放尾气排出装置。
[0029]
根据本发明的一种优选实施方式，所述喷射器工作气体为蒸汽。
[0030]
根据本发明的一种优选实施方式，所述液环工作液为水。
[0031]
根据本发明的一种优选实施方式，所述中间换热器为立式管壳式换热器，所述喷射器的出口气体进入中间换热器的管侧，且管侧为单程。
[0032]
根据本发明的一种优选实施方式，还包括如下步骤：在所述气液分离罐中，排放尾气从气液分离罐的第一出口排出，部分排放工作液从气液分离罐的第二出口排出，另一部分排放工作液作为循环工作液从气液分离罐位于底部的第三出口排出并返回至液环真空泵。
[0033]
根据本发明的一种优选实施方式，所述循环工作液从气液分离罐位于底部的第三出口经工作液冷却器返回至液环真空泵。
[0034]
本发明提供的一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置和方法，将喷射器和液环真空泵串联起来，组成全新的苯乙烯脱轻精馏塔的真空系统，具有以下优点：
[0035]
1)液环真空泵选用水作为液环工作液，整个真空系统也可以达到足够的真空度；
[0036]
2)轻组分较易溶于水，通过连续排放工作液、补充新鲜水的方法，可以达到脱出轻组分的目的，不会造成轻组分的累积；
[0037]
3)单级喷射器的引入，可降低液环真空泵的负荷，降低了总体投资成本；
[0038]
4)相对多级喷射器系统，本发明的方法具有能耗低、废水量低的优点；
[0039]
5)中间换热器采用单程管壳式换热设计，可有效降低苯乙烯的聚合。
[0040]
本发明提供的脱除苯乙烯单体中轻组分的装置和方法能有效解决轻组分脱除和排放的问题，还能降低苯乙烯的聚合。相对单一的液环真空泵系统，具有真空度高、设备投资低、无轻组分富集等优点；相对多级喷射器系统，具有操作费用低、能耗低、废水量低、工作温度低等优点。
[0041]
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0042]
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0043]
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置的示意图。
[0044]
图2示出了根据本发明的另一个实施例的一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置的示意图。
[0045]
图中：
[0046]
1-苯乙烯脱轻精馏塔，2-塔顶冷凝器，3-塔顶回流罐，4-喷射器，5-中间换热器，6-液环真空泵，7-气液分离罐，8-工作液冷却器；
[0047]
11-苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口，12-苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口，41-喷射器的第一入口，42-喷射器的第二入口，61-液环真空泵的第一入口，62-液环真空泵的第二入口，71-气液分离罐的第一出口，72-气液分离罐的第二出口、73-气液分离罐的第三出口；
[0048]
a-苯乙醇脱水反应的产物，b-塔顶尾气，c-轻组分气体，d-喷射器工作气体，e-中间冷却器出口的物流，f-从液环真空泵出口流出的物流，g-排放尾气，h-排放工作液，j-循环工作液，k-液环工作液。
具体实施方式
[0049]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0050]
实施例1
[0051]
如图1所示，本实施例提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置，所述装置包括苯乙烯脱轻精馏塔1、塔顶冷凝器2、塔顶回流罐3、喷射器4、中间换热器5、液环真空泵6、气液分离罐7；其中，
[0052]
所述苯乙烯脱轻精馏塔1包括苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口11、苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口12和位于顶部的苯乙烯脱轻精馏塔的出口，所述苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口11用于将苯乙醇脱水反应的产物输送至所述苯乙烯脱轻精馏塔1内；所述苯乙烯脱轻精馏塔的出口与所述塔顶冷凝器2的入口连接；
[0053]
所述塔顶回流罐3包括塔顶回流罐3的入口、位于底部的塔顶回流罐3的第一出口和位于顶部的塔顶回流罐3的第二出口，所述塔顶回流罐3的入口与所述塔顶冷凝器2的出口连接，所述塔顶回流罐3的第一出口与所述苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口12连接，所述塔顶回流罐3的第二出口与所述喷射器的第一入口41连接；
[0054]
所述喷射器4的出口通过所述中间换热器5(立式管壳式换热器)与所述液环真空泵的第一入口61连接，所述液环真空泵6的出口与所述气液分离罐7的入口连接；所述液环真空泵6还包括液环真空泵的第二入口62，用于输入液环工作液；
[0055]
所述气液分离罐7包括位于顶部的气液分离罐的第一出口71和位于底部的气液分离罐的第二出口72。
[0056]
如图1所示，本实施例提供一种脱除苯乙烯单体中轻组分的方法，该方法在上述装置中进行，所述方法包括如下步骤：
[0057]
(1)苯乙醇脱水反应的产物a由苯乙烯脱轻精馏塔的第一入口11进入苯乙烯脱轻精馏塔1；
[0058]
(2)含轻组分和少量苯乙烯的塔顶尾气b由苯乙烯脱轻精馏塔1的出口进入塔顶冷凝器2，大部分尾气被冷凝为液体，轻组分仍为气体；
[0059]
(3)塔顶冷凝器2出口的液体和气体进入塔顶回流罐3，液体从塔顶回流罐3的第一出口经苯乙烯脱轻精馏塔的第二入口12返回苯乙烯脱轻精馏塔1，气体从塔顶回流罐3的第二出口排出；
[0060]
(4)从塔顶回流罐3的第二出口排出的轻组分气体c作为引射气体，经喷射器的第一入口41被抽入喷射器4内；
[0061]
(5)喷射器工作气体d经喷射器的第二入口42进入喷射器4内，喷射器工作气体d(蒸汽)和轻组分气体c一并进入中间换热器5的管侧(单程)，进行冷却降温，然后，中间冷却器出口的物流e经液环真空泵的第一入口61被吸进液环真空泵6中，并与经液环真空泵的第二入口62进入液环真空泵6的液环工作液k(水)混合；
[0062]
(6)从液环真空泵出口流出的物流f进入气液分离罐7，排放尾气g从气液分离罐的第一出口71排出，排放工作液h从气液分离罐的第二出口72排出。
[0063]
实施例2
[0064]
如图2所示，与实施例1的装置不同的是，本实施例提供的一种脱除苯乙烯单体中轻组分的装置，在液环真空泵6和气液分离罐7之间设置工作液冷却器8，所述工作液冷却器8的入口与所述气液分离罐的第三出口73连接，所述工作液冷却器8的出口与所述液环真空泵的第二入口62连接。
[0065]
与实施例2的方法不同的是，本实施例提供的一种脱除苯乙烯单体中轻组分的方法还包括如下步骤：在所述气液分离罐7中，排放尾气g从气液分离罐的第一出口71排出，部分排放工作液h从气液分离罐的第二出口72排出，另一部分排放工作液h作为循环工作液j从气液分离罐的第三出口73排出，经工作液冷却器8冷却后，经由液环真空泵的第二入口62返回至液环真空泵6。
[0066]
性能参数对比
[0067]
实施例1、实施例2的苯乙烯脱轻精馏塔系统的轻组分脱出率、系统的真空度和系统中苯乙烯是否发生聚合与对比例1(单一的液环真空泵系统)、对比例2(单一的蒸汽喷射器系统)的对比数据如下表2。
[0068]
表2
[0069] 实施例1实施例2对比例1对比例2轻组分脱出率优优差优真空度优优差优能耗优优优差废水量多少-多工作温度低低低高苯乙烯的聚合少少少多
[0070]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。