CN101602641B - 一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法，它包括以下步骤：原料粗戊烷依次通过冷凝预热器、其顶部连接有冷凝器和回流罐、底部连接有再沸器的脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔进行精馏分离处理，其中所述的异戊烷塔的塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热所述的原料粗戊烷，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液。采用本发明方法产品纯度高、能耗、水耗低、产品可以根据要求灵活控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工产品纯化技术领域，特别涉及戊烷同分异构体精细分离的双效精馏节能节水***及工艺。
背景技术
戊烷是一种非常重要的化工产品，可作为可发性聚苯乙烯(EPS)、可发性聚乙烯(EPE)的发泡剂和线性低密度聚乙烯催化剂的载溶剂，此外，还可以作为戊烷燃料用于陶瓷等行业，从消费结构来看，其在发泡剂领域消费量最大。戊烷的主要生产原料为油田轻烃、原油预处理装置的拔头油、加氢装置的轻石脑油、重整加氢后的混合烃、炼厂气分装置的C5及乙烯装置裂解副产的C5馏分。目前，国内戊烷总体来说供大于求，但高品质产品却严重供应不足，存在很大的市场缺口。精馏是戊烷生产中一个非常重要的化工单元操作，直接关系到产品的质量、环境保护、能耗和生产成本等问题，所以先进的精馏工艺是推动戊烷生产进一步发展的重要技术环节，越来越引起人们的重视。
如图1所示我国现有的戊烷同分异构体分离装置都是采用单效的四塔连续精馏流程，粗戊烷依次通过冷凝预热器5、其顶部连接有冷凝器7-1和回流罐6-1、底部连接有再沸器8-1的脱轻塔1、其顶部连接有冷凝器7-2和回流罐6-2、底部连接有再沸器8-2的异戊烷塔2、其顶部连接有冷凝器7-3和回流罐6-3、底部连接有再沸器8-3的正戊烷塔3、其顶部连接有冷凝器7-4和回流罐6-4、底部连接有再沸器8-4的环戊烷塔4进行精馏分离处理。所述的脱轻塔1顶部采出轻组分(富含碳四馏分)，合格的塔底馏分进入异戊烷塔2中部。所述的异戊烷塔顶采出异戊烷产品，塔底取出富含正戊烷和环戊烷的馏分送入所述的正戊烷塔3。所述的正戊烷塔3塔顶部采出正戊烷，底部取出的富含环戊烷的馏分送入所述的环戊烷塔4，所述的环戊烷塔塔顶采出环戊烷，塔底取出中组份杂质，该工艺方法虽然具有流程简单、操作方便、运行稳定等优点，但能量消耗大，产品质量不高。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种产品纯度高、能耗、水耗低、产品可以根据要求灵活控制的一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法及其***。
本发明的一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法，它包括以下步骤：
原料粗戊烷依次通过冷凝预热器、脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔进行精馏分离处理，所述的脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔中每一座塔的顶部均连接有冷凝器和回流罐、底部均连接有再沸器，其中所述的异戊烷塔的塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热所述的原料粗戊烷，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，所述的异戊烷塔的塔顶操作压力为630kPa-650kPa，塔顶蒸汽温度为95℃-100℃，经过正戊烷塔再沸器后温度为95℃-100℃，经过共沸塔的再沸器后温度为55℃-86℃，经过冷凝预热器后温度为50℃-80℃，经预热后的原料的温度为45℃-75℃；所述的共沸塔的理论级数为70-80，操作压力160kPa-180kPa，回流比为90-100，塔顶温度63℃-66℃，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.21～1∶2.23，所述的正戊烷塔底再沸器的汽化率为0.25。
本发明的一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏的***，它包括出料口和进料口通过管线依次相连的冷凝预热器、脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔，所述的脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔中每一座塔的顶部均连接有冷凝器和回流罐、底部均连接有再沸器，所述的正戊烷塔的塔底通过第一出口管线与所述的共沸塔中部的入料口相连，所述的共沸塔底部的出料口通过第二出口管线与所述的环戊烷塔的中部的入料口相连，所述的异戊烷塔的塔顶通过第三出口管线与正戊烷塔的再沸器、共沸塔的再沸器、冷凝预热器、异戊烷塔的塔顶冷凝器依次相连。
本发明具有如下优点：
1.将异戊烷塔塔顶的低温冷凝热依次作为正戊烷塔再沸器、共沸塔再沸器和原料预热器的热源，从而形成“双效精馏”，实现能量的梯级回收和利用；在正戊烷分离塔和环戊烷分离塔之间增加共沸塔提高环戊烷产品质量。经分析发现，粗戊烷原料中通常含有新己烷等杂质，其沸点与环戊烷非常接近，使用单塔不易实现精细分离，是影响环戊烷产品质量的主要因素，所以本工艺增加共沸塔，经计算发现94％以上的新己烷在共沸塔塔顶富集，因此可将其从共沸塔塔顶抽出，从而使合格的塔底馏分进入环戊烷塔分离出高品质的环戊烷产品，抽出的馏分可以出***或返回原料缓冲罐。
2.本发明的过程设计合理，可以灵活控制产品采出形式，充分合理的利用了过程中难以利用的低温冷凝热，使整个装置的蒸汽消耗量较现有流程能降25％-30％，冷却水消耗量减少25％-30％，真正做到节能节水，并且脱除了新己烷等关键性杂质，进一步提高了环戊烷产品质量。
附图说明
图1是现有的戊烷同分异构体精馏工艺流程示意图；
图2是本发明的一种戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图2所示的本发明的一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法，它包括以下步骤：原料粗戊烷依次通过冷凝预热器10、其顶部连接有冷凝器7-1和回流罐6-1、底部连接有再沸器8-1的脱轻塔1、其顶部连接有第二冷凝器7-2和回流罐6-2、底部连接有再沸器8-2的异戊烷塔2、其顶部连接有冷凝器7-3和回流罐6-3、底部连接有再沸器8-3的正戊烷塔3、其顶部连接有冷凝器7-5和回流罐6-5、底部连接有再沸器8-5的共沸塔5、其顶部连接有冷凝器7-4和回流罐6-4、底部连接有再沸器8-4的环戊烷塔4进行精馏分离处理，其中所述的异戊烷塔2的塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器8-3作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器8-5进行换热，换热后的余热再预热所述的原料粗戊烷，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，所述的异戊烷塔的塔顶操作压力为630kPa-650kPa，塔顶蒸汽温度为95℃-100℃，经过正戊烷塔再沸器8-3后温度为95℃-100℃，经过共沸塔的再沸器8-5后温度为55℃-86℃，经过冷凝预热器10换热后温度为50℃-80℃，经预热后的原料的温度为45℃-75℃；所述的共沸塔的理论级数为70-80，塔顶操作压力160kPa-180kPa，回流比为90-100，塔顶温度63℃-66℃，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.21～1∶2.23，所述的正戊烷塔底再沸器8-3的汽化率为0.25。整套工艺除了可以生产高纯度的异戊烷、正戊烷和环戊烷产品，还可实现“以销定产”，直接生产一定比例混合正异戊烷发泡剂，也就是在整个装置不变的情况下，通过调整工艺参数(如温度、压力、回流比)可以直接从异戊烷塔塔顶采出一定比例(比如异戊烷∶正戊烷＝7∶3或异戊烷∶正戊烷＝5∶5)的混合戊烷发泡剂作为产品销售。本工艺方法中的脱轻塔、正戊烷塔和环戊烷塔采用已有的工艺流程中的常规的工艺参数控制即可。
本发明的混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法的***，它包括出料口和进料口通过管线依次相连的冷凝预热器10、其顶部连接有冷凝器7-1和回流罐6-1、底部连接有再沸器8-1的脱轻塔1、其顶部连接有冷凝器7-2和回流罐6-2、底部连接有再沸器8-2的异戊烷塔2、其顶部连接有冷凝器7-3和回流罐6-3、底部连接有再沸器8-3的正戊烷塔3、连接在所述的正戊烷塔3、环戊烷塔4之间并且其顶部连接有冷凝器7-5和回流罐6-5、底部连接有再沸器8-5的共沸塔5，所述的正戊烷塔3的塔底通过第一出口管线与所述的共沸塔5中部的入料口相连，所述的共沸塔5底部的出料口通过第二出口管线与所述的环戊烷塔4的中部的入料口相连，所述的异戊烷塔2的塔顶通过第三出口管线与正戊烷塔和共沸塔的再沸器8-3、8-5、冷凝预热器10、异戊烷塔的塔顶冷凝器7-2依次相连。
实施例1
碳五原料的年处理量为4×104公斤，异戊烷含量35％(wt％，以下同)，正戊烷含量50％，环戊烷含量5％，异戊烷塔采出99％异戊烷产品，原料预热后温度为72℃，脱轻塔塔顶压力540kPa，塔顶温度54℃，异戊烷塔塔顶压力650kPa，塔顶温度95℃，回流比11，正戊烷塔塔顶压力195kPa，塔顶温度57℃，回流比3.8，所述的正戊烷塔底再沸器8-3的的汽化率为0.25。共沸塔塔顶压力175kPa，塔顶温度66℃，理论级数为70，回流比为100，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.23，环戊烷塔塔顶压力185kPa，塔顶温度69℃，异戊烷塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热原料，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，异戊烷分离塔操作压力为630kPa，塔顶蒸汽温度为95℃，经过正戊烷再沸器后温度为95℃，经过共沸塔再沸器后温度为86℃，经过冷凝预热器后温度为80℃。
经过上述过程后，主要产品异戊烷纯度为99％，回收率为99.5％；正戊烷纯度为99.3％、回收率为99.3％；环戊烷纯度为98.4％，回收率为81％，整个流程较单效精馏流程节省蒸汽约27％，循环冷凝水约27％。
实施例2
碳五原料的年处理量为4×104公斤，异戊烷含量35％(wt％，以下同)，正戊烷含量50％，环戊烷含量5％，异戊烷塔采出质量比5∶5正异戊烷混合发泡剂产品，原料预热后温度为45℃，脱氢塔塔顶压力540kPa，塔顶温度54℃，异戊烷塔塔顶压力650kPa，温度100℃，回流比1.7，正戊烷塔塔顶压力195kPa，塔顶温度57℃，回流比4.5，所述的正戊烷塔底再沸器的汽化率为0.25。共沸塔塔顶压力180kPa，塔顶温度63℃，理论级数为75，回流比为95，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.21，环戊烷塔塔顶压力185kPa，塔顶温度69℃，异戊烷塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热原料，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，异戊烷分离塔塔顶操作压力为650kPa，塔顶蒸汽温度为100℃，经过正戊烷再沸器后温度为99.5℃，经过共沸塔再沸器后温度为55℃，经过冷凝预热器后温度为50℃。
经过上述过程后，主要产品正异戊烷混合发泡剂纯度为99％，异戊烷回收率为99.8％；正戊烷产品纯度为99.2％，正戊烷整体回收率为99.9％；环戊烷纯度为98.4％，回收率为80％，整个流程较异戊烷塔单物质采出的单效精馏流程节省蒸汽约50％，循环冷凝水约50％。
实施例3
碳五原料的年处理量为4×104公斤，异戊烷含量35％(wt％，以下同)，正戊烷含量50％，环戊烷含量5％，异戊烷塔采出质量比3∶7正异戊烷混合发泡剂产品，原料预热后温度为45℃，脱氢塔塔顶压力540kPa，塔顶温度54℃，异戊烷塔塔顶压力650kPa，温度100℃，回流比1.7，正戊烷塔塔顶压力195kPa，塔顶温度57℃，回流比4.5，所述的正戊烷塔底再沸器8-3的汽化率比为0.25。共沸塔塔顶压力160kPa，塔顶温度65℃，理论级数为80，回流比为90，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.22，环戊烷塔塔顶压力185kPa，塔顶温度69℃，异戊烷塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热原料，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，异戊烷分离塔操作压力为640kPa，塔顶蒸汽温度为98℃，经过正戊烷再沸器后温度为97℃，经过共沸塔再沸器后温度为70℃，经过冷凝预热器后温度为60℃。
经过上述过程后，主要产品正异戊烷混合发泡剂纯度为99％，异戊烷回收率为99.8％；正戊烷产品纯度为99.2％，正戊烷整体回收率为99.9％；环戊烷纯度为98.4％，回收率为80％，整个流程较异戊烷塔单物质采出的单效精馏流程节省蒸汽约50％，循环冷凝水约50％。
Claims (2)
1.一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法，其特征在于它包括以下步骤：
原料粗戊烷依次通过冷凝预热器、脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔进行精馏分离处理，所述的脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔中每一座塔的顶部均连接有冷凝器和回流罐、底部均连接有再沸器，其中所述的异戊烷塔的塔顶的全部蒸汽送入正戊烷塔再沸器作为其热源，换热后冷凝为气液两相混合物，将其送入共沸塔再沸器进行换热，换热后的余热再预热所述的原料粗戊烷，最后由异戊烷塔回流泵打回作为异戊烷塔回流液，所述的异戊烷塔的塔顶操作压力为630kPa-650kPa，塔顶蒸汽温度为95℃-100℃，经过正戊烷塔再沸器后温度为95℃-100℃，经过共沸塔的再沸器后温度为55℃-86℃，经过冷凝预热器后温度为50℃-80℃，经预热后的原料的温度为45℃-75℃；所述的共沸塔的理论级数为70-80，操作压力160kPa-180kPa，回流比为90-100，塔顶温度63℃-66℃，并且其塔顶新己烷和环己烷取出的质量比为1∶2.21～1∶2.23，所述的正戊烷塔底再沸器的汽化率为0.25。
2.一种实现权利要求1所述的混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法的***，其特征在于：它包括出料口和进料口通过管线依次相连的冷凝预热器、脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔，所述的脱轻塔、异戊烷塔、正戊烷塔、共沸塔、环戊烷塔中每一座塔的顶部均连接有冷凝器和回流罐、底部均连接有再沸器，所述的正戊烷塔的塔底通过第一出口管线与所述的共沸塔中部的入料口相连，所述的共沸塔底部的出料口通过第二出口管线与所述的环戊烷塔的中部的入料口相连，所述的异戊烷塔的塔顶通过第三出口管线与正戊烷塔的再沸器、共沸塔的再沸器、冷凝预热器、异戊烷塔的塔顶冷凝器依次相连。
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