一種環己烯法制環己酮副產環己烷高效精製的方法與流程
2023-12-05 10:29:31 1
本發明屬於化工技術領域，涉及一種環己烯法制環己酮副產環己烷高效精製的方法。
背景技術：
目前，生產環己酮工藝主要有環己烷氧化法和環己烯水合法。採用環己烯水合技術生產環己酮，是一種綠色經濟的生產路線，循環利用原料、節省資源和無汙染的工藝，資源綜合利用率高、屬於綠色環保型項目，是清潔生產的典範，符合國家產業政策。而中間產品環己醇作為一種重要的化工原料，可以用來生產己內醯胺和己二酸等產品，具有很大的市場需求。
環己烯法製備環己酮過程參見附圖3。
首先，苯在催化劑作用下部分加氫制環己烯，再經過環己烯水合制環己醇，並副產環己烷，精製的環己醇經催化脫氫製備環己酮產品。在環己醇的生產過程中，副產大量的環己烷，自環己烷精製反應器來的物料在環己烷精製塔中脫除輕組分後作為產品送至罐區。其中工業級優等品環己烷要求質量分數≥99.90wt％，但副產環己烷中雜質成分複雜且多為甲基環戊烷等環己烷的同分異構體，沸點差較小，因此對於環己烷精製塔的設計參數和能耗都比較高，且在精製過程中會使大量環己烷損失進入廢油中。因此對環己烷分離工藝進行研究，開發新的分離工藝，降低分離能耗，減少環己烷損失具有重大意義。多效精餾是將精餾塔分成能位不同的多塔，能位較高塔的塔頂蒸汽向能位較低塔的再沸器供熱，同時自身也被冷凝，具有明顯的節能效果，可以用於環己烷精製過程。
本發明將環己烯水合法制環己酮副產的環己烷採用雙效混流精餾的形式進行精製分離，有效降低了環己醇分離系統的綜合能耗，而且能使產品純度提高，減少環己烷的損失，提高環己烷產品的收率。因此，從節能和經濟上都很有意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種環己烯法制環己酮副產環己烷高效精製的方法，達到環己烷分離精製的目的，降低能量消耗，減少環己烷損失量，降低裝置運行成本費用。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種環己烯法制環己酮副產環己烷高效精製的方法，採用兩個精餾塔組合成一個雙效精餾系統，所述雙效精餾塔包括一效精餾塔和二效精餾塔，所述一效精餾塔和二效精餾塔的操作壓力和溫度均不相同，利用雙效混流流程將環己烷精製反應器來的物料進行分離；
所述雙效混流流程工藝是指：從環己烷精製反應器來的物料，經進料泵送入所述一效精餾塔，所述一效精餾塔塔頂氣相被冷凝，冷凝液部分回流至所述一效精餾塔塔頂，其餘部分作為二效精餾塔的進料，所述一效精餾塔塔釜得到環己烷產品；所述二效精餾塔採用常壓或者加壓操作，所述一效精餾塔的塔頂部分冷凝液作為所述二效精餾塔的進料，所述二效精餾塔塔釜得到環己烷產品，所述二效精餾塔塔頂冷凝液部分作為回流返回所述二效精餾塔，其餘部分作為輕質油外送。
進一步的，所述一效精餾塔塔頂氣相進入所述二效精餾塔塔釜再沸器殼程，作為所述二效精餾塔塔釜再沸器的熱源被冷凝，所述二效精餾塔塔釜再沸器採用一效精餾塔塔頂氣相冷凝熱作為熱源。
進一步的，所述一效精餾塔的操作壓力為0.3～0.5MPa，塔頂溫度為122～145℃。為使二效精餾塔塔釜換熱器的傳熱溫差控制在合理範圍內，優選操作壓力為0.3～0.5MPa，壓力過高使得一效精餾塔所需蒸汽熱源壓力和消耗量都增高，壓力過低時一效精餾塔頂氣相溫度過低，不足以作為二效精餾塔熱源。
進一步的，所述二效精餾塔操作壓力為0.1～0.15MPa，塔釜溫度為80～94℃。操作壓力與一效精餾塔匹配，使一效精餾塔頂氣相和二效精餾塔釜液存在適宜的傳熱溫差，同時塔頂溫度不能太低，否則對冷凝介質要求提高。
進一步的，所述一效精餾塔採用板式塔或規整填料塔，所述一效精餾塔理論塔板數N為10≤N≤50。
進一步的，所述二效精餾塔採用板式塔或規整填料塔，所述二效精餾塔理論塔板數N為10≤N≤50。
粗環己烷加氫產品中輕組分多為環己烷的同分異構體，如甲基環戊烷等，與環己烷的相對揮發度較小，因此分離難度較大。如果所述一效精餾塔和所述二效精餾塔的理論塔板數過小，所需回流比和能耗會很大，甚至無法實現輕組分的分離，環己烷產品純度達不到要求；塔板數過大會增加精餾塔高度，裝置投資增大，因此優選理論板數為10～50。
進一步的，所述一效精餾塔塔釜再沸器採用蒸汽作為熱源.
進一步的，所述一效精餾塔塔釜為質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品，所述二效精餾塔塔釜為質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品。
進一步的，按照環己烷進料組成、優選理論塔板數及產品純度要求計算對應回流比為，所述一效精餾塔塔頂的回流比為8-15，二效精餾塔塔頂的回流比為180-220；進一步的，所述一效精餾塔優選回流比為8～12，二效精餾塔優選回流比為180～200。
若所述一效精餾塔和所述二效精餾塔塔頂的回流比過小，則不能滿足產品純度的要求，若回流比過大，則生產效率低，能耗大。
進一步的，所述一效精餾塔塔釜的再沸比為9-12；所述二效精餾塔塔釜的再沸比為0.9-1.2。
進一步的，所述一效精餾塔的進料位置為自上向下數第13-16塊理論板上；所述二效精餾塔的進料位置為自上向下數第9-11塊理論板上。
本發明所述的操作壓力均為絕對壓力。
上述過程的工藝流程如圖1所示，以下對該工藝流程做進一步說明：
本發明所述的雙效混流流程工藝是:從環己烷精製反應器來的反應物料，環己烷以及輕組分通過環己烷進料泵送入一效精餾塔T-101中部，一效精餾塔操作壓力為0.3～0.5MPaA，塔釜一效精餾塔再沸器E-101採用蒸汽作為熱源，塔頂氣相進入二效精餾塔的塔釜再沸器E-102殼程，作為其熱源被冷凝進入一效精餾塔回流罐V-101，凝液經一效精餾塔回流泵P-102大部分回流至一效精餾塔T-101，其餘部分作為二效精餾塔T-102的進料，一效精餾塔塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品。
所述的來自一效精餾塔的凝液作為進料經泵P-102送入二效精餾塔T-102中部，二效精餾塔操作壓力為0.1～0.15MPaA，二效精餾塔塔釜再沸器E-102採用一效精餾塔塔頂氣相冷凝熱作為熱源，塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品。塔頂氣相經二效精餾塔冷凝器T-103冷凝後進入二效精餾塔回流罐V-102，然後經過二效精餾塔回流泵P-104大部分以回流形式返回二效精餾塔T-102，其餘部分作為輕質油送至罐區。
實用新型CN203079882U公開了一種醇酮裝置雙效精餾系統，通過順流雙效精餾分離環己基過氧化氫在脫過氧化反應的產物，實現環己烷和醇酮組分的分離，可降低醇酮生產過程中的能耗，但此實用新型不適用於本專利所述環己烷精製過程。環己烯法制環己酮副產的環己烷需分離精製，主要目的是除去環己烷中的輕組分雜質，在精餾塔塔釜得到滿足純度要求的環己烷產品，同時應儘量減少塔頂環己烷損失。
本發明的優點是採用混流雙效精餾系統進行環己烷產品精製，可使環己烷精製過程中的能耗降低30％以上，同時減少了環己烷損失量，提高裝置的經濟效益。
相對於現有技術，本發明具有以下優勢：針對環己烯法制環己酮生產工藝的中其副產環己烷中雜質成分複雜且多為甲基環戊烷等環己烷的同分異構體，沸點差較小的特點，開發雙效精餾系統，具體優勢如下：
1.將精餾塔分成能位不同的多塔，能位較高塔的塔頂蒸汽向能位較低塔的再沸器供熱，同時自身也被冷凝，蒸汽消耗量降低30％，具有明顯的節能效果。
2.理論塔板數的設置能夠既滿足分離純度的要求，又節省操作費用。
3.回流比的設置滿足產品等級要求且能耗較低。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明的工藝流程圖。
圖中：T-101—一效精餾塔；T-102—二效精餾塔；E-101—一效精餾塔再沸器；E-102—二效精餾塔再沸器；E-103—二效精餾塔冷凝器；V-101—一效精餾塔回流罐；V-102—二效精餾塔回流罐；P-101—一效精餾塔釜泵；P-102—一效精餾塔回流泵；P-103—二效精餾塔釜泵；P-104—二效精餾塔回流泵。
圖2為原環己烷精製工藝流程圖。
圖中：T-103—環己烷精餾塔；E-104—環己烷精製塔再沸器；E-105—環己烷精製塔冷凝器；V-103—環己烷精製塔回流罐；P-105—環己烷精製塔釜泵；P-106—環己烷精製塔回流泵。
圖3：環己烯法製備環己酮過程流程示意圖。
具體實施方式
除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規理解的含義，為了便於理解本發明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。
所有的數字標識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括範圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數字標識之前都加上術語「約」。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。
下面結合實施例來詳細說明本發明。
實施例1：
年產20萬噸環己酮裝置的環己烯法制環己酮工藝，採用環己烷分離雙效混流精餾流程，精餾塔採用規整填料，如圖1所示。
從環己烷精製反應器來的物料，通過環己烷進料泵送入一效精餾塔T-101中部，進料量為6.98t/h，進料中含環己烷質量濃度為98.0wt％，其餘為輕組分。一效精餾塔操作壓力為0.3MPaA，塔頂溫度為121℃，塔釜溫度為122℃，塔釜一效精餾塔再沸器E-101採用中壓蒸汽作為熱源，塔頂氣相進入二效精餾塔的塔釜再沸器E-102殼程，作為其熱源被冷凝進入一效精餾塔回流罐V-101，凝液經一效精餾塔回流泵P-102大部分回流至一效精餾塔T-101，其餘部分作為二效精餾塔T-102的進料，回流比為11，一效精餾塔塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品3.78t/h。一效精餾塔的理論塔板數為40，進料位置為第10塊理論板，塔釜再沸比為0.92。
所述的來自一效精餾塔的凝液作為進料經泵P-102送入二效精餾塔T-102中部，進料量為3.2t/h，進料中含環己烷質量濃度為95.6wt％。二效精餾塔操作壓力為0.15MPaA，塔頂溫度為53℃，塔釜溫度為94℃，二效精餾塔塔釜再沸器E-102採用一效精餾塔塔頂氣相冷凝熱作為熱源，塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品3.05t/h。塔頂氣相經二效精餾塔冷凝器T-103冷凝後進入二效精餾塔回流罐V-102，然後經過二效精餾塔回流泵P-104大部分以回流形式返回二效精餾塔T-102，回流比為200，其餘部分為輕質油0.15t/h，其中含環己烷6.85wt％。二效精餾塔的理論塔板數為40。
採用本發明所述工藝消耗蒸汽量為7.2t/h。如採用圖2所示單塔精餾工藝流程則塔頂採出輕質油量為0.30t/h，其中含環己烷54.62wt％，消耗中壓蒸汽量為10.3t/h。
實施例2：
年產20萬噸環己酮裝置的環己烯法制環己酮工藝，採用環己烷分離雙效混流精餾流程，精餾塔採用規整填料，如圖1所示。
從環己烷精製反應器來的物料，通過環己烷進料泵送入一效精餾塔T-101中部，進料量為6.50t/h，進料中含環己烷質量濃度為95.0wt％，其餘為輕組分。一效精餾塔操作壓力為0.3MPaA，塔頂溫度為118℃，塔釜溫度為122℃，塔釜一效精餾塔再沸器E-101採用中壓蒸汽作為熱源，塔頂氣相進入二效精餾塔的塔釜再沸器E-102殼程，作為其熱源被冷凝進入一效精餾塔回流罐V-101，凝液經一效精餾塔回流泵P-102大部分回流至一效精餾塔T-101，其餘部分作為二效精餾塔T-102的進料，回流比為12，一效精餾塔塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品3.22t/h。一效精餾塔的理論塔板數為40，進料位置為第15塊理論板，塔釜再沸比為10.8。
所述的來自一效精餾塔的凝液作為進料經泵P-102送入二效精餾塔T-102中部，進料量為3.28t/h，進料中含環己烷質量濃度為90.1wt％。二效精餾塔操作壓力為0.15MPaA，塔頂溫度為50℃，塔釜溫度為94℃，二效精餾塔塔釜再沸器E-102採用一效精餾塔塔頂氣相冷凝熱作為熱源，塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品2.93t/h。塔頂氣相經二效精餾塔冷凝器T-103冷凝後進入二效精餾塔回流罐V-102，然後經過二效精餾塔回流泵P-104大部分以回流形式返回二效精餾塔T-102，回流比為207，其餘部分為輕質油0.35t/h，其中含環己烷9.28wt％。二效精餾塔的理論塔板數為40。
採用本發明所述工藝消耗蒸汽量為6.95t/h。如採用圖2所示單塔精餾工藝流程則塔頂採出輕質油量為0.78t/h，其中含環己烷58.52wt％，消耗中壓蒸汽量為10.0t/h。
實施例3：
年產20萬噸環己酮裝置的環己烯法制環己酮工藝，採用環己烷分離雙效混流精餾流程，精餾塔採用規整填料，如圖1所示。
從環己烷精製反應器來的物料，通過環己烷進料泵送入一效精餾塔T-101中部，進料量為7.05t/h，進料中含環己烷質量濃度為90.2wt％，其餘為輕組分。一效精餾塔操作壓力為0.3MPaA，塔頂溫度為115℃，塔釜溫度為121℃，塔釜一效精餾塔再沸器E-101採用中壓蒸汽作為熱源，塔頂氣相進入二效精餾塔的塔釜再沸器E-102殼程，作為其熱源被冷凝進入一效精餾塔回流罐V-101，凝液經一效精餾塔回流泵P-102大部分回流至一效精餾塔T-101，其餘部分作為二效精餾塔T-102的進料，回流比為12，一效精餾塔塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品3.50t/h。一效精餾塔的理論塔板數為40，進料位置為第10塊理論板，塔釜再沸比為0.95。
所述的來自一效精餾塔的凝液作為進料經泵P-102送入二效精餾塔T-102中部，進料量為3.55t/h，進料中含環己烷質量濃度為80.5wt％。二效精餾塔操作壓力為0.15MPaA，塔頂溫度為48℃，塔釜溫度為94℃，二效精餾塔塔釜再沸器E-102採用一效精餾塔塔頂氣相冷凝熱作為熱源，塔釜得到質量分數≥99.90wt％的優等品級環己烷產品2.77t/h。塔頂氣相經二效精餾塔冷凝器T-103冷凝後進入二效精餾塔回流罐V-102，然後經過二效精餾塔回流泵P-104大部分以回流形式返回二效精餾塔T-102，回流比為210，其餘部分為輕質油0.78t/h，其中含環己烷11.54wt％。二效精餾塔的理論塔板數為40。
採用本發明所述工藝消耗蒸汽量為7.4t/h。如採用圖2所示單塔精餾工藝流程則塔頂採出輕質油量為1.63t/h，其中含環己烷57.73wt％，消耗中壓蒸汽量為10.4t/h。
環己烷雙效分離工藝相對於單塔流程能耗降低30％左右，冷源能耗較單塔精餾工藝降低40％左右，同時可減少環己烷損失。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。