二乙苯制二乙烯苯精馏过程的改进

化I进展134●CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ;2002年增刊二乙苯制二乙烯苯精馏过程的改进杨霞孔令启毕荣山李玉刚韩方煜(青岛科技大学，青岛，266042)摘要首先依据二乙烯苯精馏过程的流程叙述建立了三塔精馏数学模型，并依据该数学模型用通用化工过程模拟与优化软件ECSS进行了流程模拟。根据流程模拟结果对其进行改进:一改进是将塔顶冷凝器放在塔上成为卧式分凝回流，之后再全凝，此改进可降低管路和冷凝器的压降;二是将精馏塔由板式塔改为填料塔，降低了塔板压降，有利于二乙烯苯的精馏分离。并选择了一种最能降低该精馏过程塔压降的填料。关键词二乙烯苯， 精馏，流程模拟，填料中图分类号TQ 028.1文献标识码A引言,CHsCH二乙烯苯常温下呈无色或淡黄色液体，有刺激CH3性气味，分子结构中苯环上存在两个不饱和乙烯运用精馏技术将二乙烯苯从二乙苯脱氢后的产基，与空气接触或阳光照射易氧化，色泽加深。在物中分离提纯。在二乙烯苯的分子结构中，苯环上工业上是制造离子交换树脂等高分子材料的重要化存在两个不饱和乙烯基，温度过高时易自聚。另工原料1。工业上，二乙烯苯的制取主要是通过二乙苯催外，该物质沸点高，分离难度大，所需理论板数较化脱氢后精馏制得。由于二乙烯苯在温度超过多，对其进行浓缩时，由于板数多,塔的压降大,105~115C时，会产生强烈自聚，因此，必须尽可塔顶釜温差大，也容易引起本品的自聚，导致设备能地降低精馏塔塔釜温度,同时，领考虑到经济因堵塞，所以分离时需加入阻聚剂。同时，二乙烯苯素，在控制聚合度的前提下，使全塔热负荷也.的三种同分异构体的分离也很重要。较低。1.2 目前工业上采用的流程及改进目前工业上采用板式精馏塔，由于其压降较工业上采用的二乙烯苯精馏的工艺流程如下:大，造成塔釜温度较高，不利于生产，本文尝试选蒸气与汽化后的二乙苯形成的混合料气，在触媒催用真空精馏填料塔，以最大限度地降低全塔压降，化作用下，二乙苯脱氢生成二乙烯苯。反应后的产从而降低塔釜温度,同时还须选择一个适 当的塔压物经三塔负压精馏流程，最后得到成品二乙烯苯。和最能降低该精馏过程塔压降的填料。与板式塔相比，新型填料塔具有生产能力大、在二乙烯苯精馏过程中，由于二乙烯苯形成的分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等聚合物的堵塞，精馏塔釜再沸器往往被迫停车清特点。填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两理。其原因是在保持塔-定真空度的情况下， 由于相接触传质与换热的表面，与塔内件-起决定了填冷凝器及塔板压降过大而造成塔釜温度过高所致。料塔的性能。目前，填料的开发和应用仍是沿着散为减少冷凝器，管路及塔板压降，本文提出两装填料与规整填料两个方向进行。点改进。其一是将塔顶冷凝器放在塔上成为卧式分为此，必须首先对该精馏过程作- -个模拟， 建凝回流，之后再全凝，此改进可降低管路和冷凝器立一个与实际情况基本符合的流程模型，然后利用的压降;其二是将精馏塔由板式塔改为填料塔,因它，对精馏过程进行分析,最终对原流程作出一-定为填料塔降低了塔板乐路有利于二乙烯苯的精馏的改进。中国煤化工1二乙烯苯工艺流程简述MHCNMHG1.1 二乙烯苯的制备及提纯分离[2-6]第一作者简介杨霞， 女，30岁，硕士，助理研究员。二乙烯苯是由二乙苯催化脱氢制得E- mail yangxia@ ess. com. cn。2002年增刊杨霞等:二乙苯制二乙烯苯精馏过程的改进135Table 3 The comparison of T1 of old and new flowsheets2二乙烯苯精馏过程的模拟及改进原流程新流程2.1流程的简化与建模塔顶压力/atm0.0200根据原流程的工艺流程简图，将该流程简化成塔釜压力/atm0.48000.038 0塔顶温度心10.535 611.523 7三个复杂精馏塔。同时，为降低流程模拟的难度,塔底温度心C164.397690.985 3假定这三个复杂精馏塔均为- -股进料，两股出料,塔顶冷凝器压力/atm1.0406 30.96102无侧线采出，塔顶均采用全凝器。由于乙基乙烯苯和高沸物性质不详，故用苯来代替乙基乙烯苯，联Table 4 The comparison of T2 of old and new flowsheets苯来代替高沸物。流程模型如图1所示。其中，进料的状态参数和精馏塔的操作参数如表1和表20.020所示。0.4800.038塔顶温度心C10.54-5.85塔底温度/心C164.4083.521.041 .0.299[2Table 5 The comparison of T3 of old and new flowsheets0.020 0塔釜压力/atm .塔顶温度心.73.03972.8043塔底温度/C189.810110.949塔頂冷凝器压力/atm1.0600.983 07结果证明，改进流程比原来的流程塔压降降低rig.1 Schematic diagram of the flowsheet modelT1-the first column; T2- -the low - boiling column;0.4 atm,塔釜温度大约降低70 C,其优越性显而T3-the retfication columm易见。Table 1 The value of the feed parameters3填料的选择进料摩尔组成进料状态温度/C进料流量为保证建议流程的实现，填料的选择成为关苯二乙苯二乙烯苯联苯/kmol+h~ I0.1 0.50.30.1液相50100键。由于该分离物系属热敏性非极性物系的精馏,且须采用真空精馏，故考虑采用效率较高，阻力较Table 2 The value of three columns operation parameters小，持液量较低，通量较大的规整填料精馏塔[7]。T1T2T3以下几种填料可用于真空精馏:金属丝网波纹填塔顶操作压力/atm0.02料，金属孔板波坟填料和网孔栅格填料。这三种填塔底操作压力/atm0.48料的共同特点是:沿程阻力较低，通量大;效率较进料板板号高;适用于要求压降较低的真空精馏系统。理论板数0105同时，考虑到在该物系的分离过程中，可能有回流比0.80塔顶出料Amol.h- 140.015.0相当数量的二乙烯苯，乙基乙烯苯会发生聚合,因塔底出料/kmol:h-125.0而，所选填料还必须具备抗污染能力强的特点。相注: TI代表粗馏塔, T2代表低沸塔，T3代表精馏塔。比较而言，余属孔.析波纹埴料在这方面优势明显,而且中国煤化工要求低，可采用简2.2原流程 与新流程的比较单的YHCNMHQ低，这些特点使它对新旧流程进行过程模拟，并将二者的数据进更适合大规模的工业应用。行比较，得到表3~5。各塔的填料计算结果比较见表6。136●化工进畏2002年增刊Table 6 The comparison of calculation results of器安装在塔顶部，以降低塔的压力降，从而降低塔various packings釜温度，结果证明，新流程比原来的流程塔压降降T1T3低0.4 atm,塔釜温度大约降低70 C ;液泛气速/m+s~12.1213.2313.40(3)通过对二乙烯苯精馏过程特点和各种填料实际气速/m's~ 18.4847.9388.710计算塔径/m3.4001.2002.000特点的分析,将250型金属孔板波纹填料确定为最F因子0.7952.0612.625能降低该精馏过程塔压降的填料。填料层高度/m3.0303.4503.920文中部分内容参考《ECSS 用户手册》。全塔压降/mmHg_0.5456.240注: F因子计算公式平(k/m).s。ReferenceslDictionary of Organic Compounds. British Library Cataloguing in4结论Publication Data. I， Buckingham， J. 547. 003. QD246.(1) 本文分析了工业上实际应用的二乙苯制二ISBN-O-412- 17000-0乙烯苯的精馏过程，通过应用ECSS化工过程模拟2何炳利， 苏振兰. [J]. 离子交换与吸附，1988Divinylbenzene and Ethylvinylbenzene from Diethylbenzene. CA,软件对二乙烯苯精馏分离过程进行了模拟。首先建82: 17727立了精馏塔模型，并在此基础上建立了二乙烯苯精Disillation of Viniylbenzenes. CA, 79: 193712馏分离流程模型，计算结果较好地反映了实际生产5 Manufacture of Divinylbenzene from Diethyl - benzene. CA, 120:301580g的状况;) Preparation of High - concentration Divinyl - benzene from Diethyl-(2)通过流程模拟，提出了一种新的改进的流benzene. CA, 120; 191304f程，即用填料塔代替原来的板式塔，并将塔顶冷凝7王树楹.现代填料塔技术指南[M].北京:中国石化出版社Improvement of Divinylbenzene Distillation by DiethylbenzeneYang Xia，Kong Lingqi, Bi Rongshan，Li Yugang， Han Fangyu(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, 266042)Abstract The paper first establishes the three - columns distillation maths model depending on the flowsheet ofthe divinylbenzene distillation process. Then two improvements are prompted: one is that the horizontal partialcondenser takes place of the total condenser, so that the pressure drop of the pump and the condenser isreduced; the other is that the packed columns takes place of the rectification column, so the pressure drop ofthe tray is reduced. And the optimum packing is selected.Keywords divinylbenzene, distillation simulation, packing中国煤化工MYHCNMHG