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CN105194899A - 一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法 - Google Patents

一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法 Download PDF

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CN105194899A
CN105194899A CN201510677224.0A CN201510677224A CN105194899A CN 105194899 A CN105194899 A CN 105194899A CN 201510677224 A CN201510677224 A CN 201510677224A CN 105194899 A CN105194899 A CN 105194899A
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isobutylbenzene
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toluene
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Pending
Application number
CN201510677224.0A
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English (en)
Inventor
王英龙
曹玉娟
徐东芳
朱兆友
刘薇
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Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法，属于化工分离纯化领。变径塔塔体采用板式塔机构，根据最大气体流速分为塔径不同的上下两段，上段为精馏段，内部塔板间设置两个圆形降液管，下段为提馏段，内部塔板间设置两个弓形降液管，精馏段塔径小于提馏段塔径。甲苯-异丁苯原料液经变径精馏装置分离后，塔顶得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。本发明优点是单塔操作灵活，采用不同塔径节省了设备费用，大幅度降低成本；设置两个降液管易于对精馏分离过程中各种扰动进行有效控制。

Description

一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法
【技术领域】
本发明涉及一种甲苯和异丁苯混合物的分离，特别是一种变径精馏分离装置和使用该装置分离甲苯和异丁苯混合物的方法，属于化工分离纯化领域。
【背景技术】
异丁苯主要用于有机合成，是生产布洛芬的主要原料。异丁苯的主要合成方法是以甲苯和丙烯为原料的烷基化法，甲苯和丙烯在酸性催化剂存在下发生苯环烷基化反应生成甲基异丙苯，然后在碱性催化剂存在下发生侧链烷基化反应生成异丁苯。考虑丙烯价格相对甲苯比价昂贵且难回收利用，故一般甲苯的投料比例过量。合成过程中存在部分副反应，产物中含有杂质，其中主要为异丁苯与甲苯的混合物。
异丁苯和甲苯之间本不形成共沸，蒸馏过程原则上可以实现分离，但存在蒸气耗量大、冷却水用量大、自动化水平低、人力消耗多等问题，所以一般采用连续精馏分离工艺对异丁苯合成工序产生的合成液进行分离。
精馏塔塔径主要根据气相的空塔气速决定，当全塔各部分的气相负荷相差不大时，可以用等径的精馏塔实现混合物的分离。但当加料板上下气相负荷相差很大时，如冷液进料，普通的精馏塔设备成本较高，可采用变径塔，增强塔的可操作性，降低设备费用。
专利(104258687A)提出了一种甲苯回收装置，包括若干吸收塔、蒸气发生器、若干冷凝器、分离箱和储气罐，其回收利用率达99％。该装置能得到较高纯度的甲苯，但设备相对复杂，步骤繁琐。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置。
本发明的另一目的是提供一种使用所述装置分离甲苯-异丁苯混合物的方法。
本发明克服现有技术的不足，提出了一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置和方法。针对进料板出气液相负荷相差较大的情况，采用变径精馏的方法实现混合物的有效分离。
本发明通过如下技术方案实现：一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置，塔体采用板式塔机构，分为上下两段，上段为精馏段，内部塔板间设置两个圆形降液管，下段为提馏段，内部塔板间设置两个弓形降液管，精馏段塔径小于提馏段塔径；
采用该变径精馏装置分离甲苯-异丁苯混合物的方法包括如下步骤：
(1)甲苯和异丁苯混合物的原料液从变径塔变径处进料；
(2)进料温度为20-50℃，原料液经变径塔分离后高纯度甲苯产品从塔顶经冷凝器冷凝后按一定回流比采出，再经冷凝系统冷凝后作为合成异丁苯的原料循环利用；
(3)高纯度的异丁苯产品经塔釜再沸器加热后部分气相进入塔内继续分离，液相作为产品采出。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：变径塔的操作压力为1atm；回流比为0.1-0.5；精馏段塔板数为8-16块，塔径200-400mm；提馏段塔板数为12-18块，塔径300-600mm。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：精馏后塔顶温度110-121℃，得到质量分数为99.9％的高纯度甲苯；塔釜温度177-180℃，得到质量分数为99％的异丁苯。
本发明一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法的具体描述如下：
甲苯和异丁苯原料液从变径塔变径处进料，进料的那层板称为加料板，加料板上方为精馏段，加料板下方(包括加料板)称为提馏段；进料温度为20-50℃。冷液进料，为将原料液加热到板上温度，必然会有一部分比提馏段的蒸气量要少，故精馏段塔径比提馏段塔径小；液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸气多次部分冷凝，因异丁苯和甲苯的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，甲苯沸点相对较低易于汽化，故气相中甲苯浓度较高，而液相中由于异丁苯沸点相对较高故异丁苯浓度较气相高；最终甲苯从塔顶采出，经冷凝系统冷凝后作为合成异丁苯的原料循环利用，异丁苯作为最终产品从塔釜采出。
本发明的优点在于，与传统的精馏塔相比，采用变径塔精馏分离甲苯-异丁苯混合物，单塔操作灵活，分离得到高纯度异丁苯和甲苯；变径塔根据气体流速采用不同的塔径，节省了设备费用，大幅度降低了成本；装置采用两个降液管，易于对精馏分离过程中出现的各种扰动进行控制。
【附图说明】
图1为利用变径塔精馏分离异丁苯-甲苯的流程图，图2为塔局部细节图，其中：
T-变径塔；D-冷凝器；C-冷凝系统；R-再沸器；a-精馏段；b-圆形降液管；e-提馏段；f-弓形降液管。
数字表示各物流。
【具体实施方式】
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：异丁苯生产过程中产生5t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为1t/h，5小时完成处理。进料温度为25℃，回流比为0.25，精馏段10块塔板，塔径为200mm，提馏段13块塔板，塔径为350mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。
实施例2：异丁苯生产过程中产生5t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为1t/h，5小时完成处理。进料温度为40℃，回流比为0.2，精馏段9块塔板，塔径为200mm，提馏段11块塔板，塔径为330mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。
实施例3：异丁苯生产过程中产生10t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为2t/h，5小时完成处理。进料温度为25℃，回流比为0.3，精馏段12块塔板，塔径为300mm，提馏段13块塔板，塔径为500mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。
实施例4：异丁苯生产过程中产生10t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为2t/h，5小时完成处理。进料温度为40℃，回流比为0.4，精馏段13块塔板，塔径为300mm，提馏段14块塔板，塔径为500mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。
实施例5：异丁苯生产过程中产生30t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为3t/h，10小时完成处理。进料温度为25℃，回流比为0.42，精馏段15块塔板，塔径为350mm，提馏段17块塔板，塔径为600mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。
实施例6：异丁苯生产过程中产生30t含异丁苯和甲苯的混合物，进料量为3t/h，10小时完成处理。进料温度为40℃，回流比为0.38，精馏段14块塔板，塔径为400mm，提馏段16块塔板，塔径为550mm。混合物经变径精馏分离，塔顶冷凝后得到浓度为99.9％(质量分数)的甲苯，塔底得到浓度为99％(质量分数)的异丁苯。

Claims (3)

1.一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法，其特征在于：所用装置为变径精馏塔，塔体采用板式塔机构，分为上下两段，上段为精馏段，内部塔板间设置两个圆形降液管，下段为提馏段，内部塔板间设置两个弓形降液管，精馏段塔径小于提馏段塔径；
该精馏分离甲苯和异丁苯混合物的方法包括如下步骤：
(1)甲苯和异丁苯混合物原料液从变径塔变径处进料：
(2)进料温度为20-50℃，原料液经变径塔分离后高纯度甲苯产品从塔顶经冷凝器冷凝后按一定回流比采出；
(3)高纯度的异丁苯产品经塔釜再沸器加热后部分气相进入塔内继续分离，液相作为产品采出。
2.根据权利要求1所述的一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法，其特征在于：变径塔操作压力为1atm；回流比为0.1-0.5；精馏段塔板数为8-16块，塔径200-400mm；提馏段塔板数为12-18块，塔径300-600mm。
3.根据权利要求1所述的一种分离甲苯-异丁苯混合物的变径精馏装置及方法，其特征在于：精馏后塔顶温度110-121℃，得到质量分数为99.9的高纯度甲苯；塔釜温度177-180℃，得到质量分数为99％的异丁苯。
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