氯化苄生产甲苯精制流程的优化.pdf

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1、·28·王福明氯化苄生产甲苯精制流程的优化研究与开发氯化苄生产甲苯精制流程的优化王福明(上海华谊工程有限公司，上海200235)摘要针对甲苯含水不利于反应生成氯化苄的情况．对氯化苄生产的甲苯精制流程优化的设计过程进行了优化分析。优化后流程表明。通过对粗甲苯原料和精甲苯的换热．可降低甲苯精制流程中循环水和蒸汽用量；通过对粗甲苯进料位置的调整，可进一步降低精制后甲苯中水分含量。关键词氯化苄；甲苯；水；流程优化中图分类号TQ242．1文献标识码ADOI10．3969／j．issn．1006—6829．2014．06．009氯化苄是氯碱企业配套的

2、重要氯产品，其生产料温度110℃，从精制塔塔顶往下第1段填料下方原料为甲苯和氯气。笔者参与了某30kt／a氯化苄项进入，塔顶气相出口的甲苯和水经塔顶冷凝器冷凝目中甲苯精制流程的优化工作，由于该项目业主方后通过气液分离器，液相进入到甲苯分水罐，由于甲之前已有1套类似装置的运行经验，因此最初建议苯和水不互溶，且水的密度大于甲苯密度，因此甲苯照原有装置中的流程重新设计。但业主希望能进一和水在分水罐中分层，上层为甲苯，通过分水罐上溢步降低精馏后精甲苯中含水量及精馏系统的能耗等流口回流至塔顶；下层水通过分水罐上界面计间歇技术问题。本文就该项目流程优

3、化思路以及优化前排放，塔顶温度约1l0．8℃，操作压力0．102MPa，接后工艺流程、设备和能耗等变化做逐一分析和总结。1工艺流程及其优化思路1．1基本反应甲苯和氯气在光催化条件下。发生如下主反应：C6H5CH3+C12C6H5CH2Cl+HCI；同时还伴有副反应：-C6H5CH3+2C12C6H5CHCl2+2HCl，C6H5CHCl2+H2O．÷C6H5CHO+2HC1。从副反应中可以看出．原料甲苯中若含有水．二氯苄中的Cl原子易被反应条件下形成的一OH取代生成苯甲醛。生成苯甲醛的量一般与甲苯中的含水量成正比1．2原工艺流程甲苯储罐来

4、的粗甲苯原料中含水质量分数约0．02％。粗甲苯经甲苯预热器预图1原工艺流程热后送入甲苯精制塔，预热后粗甲苯进Fig1Theoriginalprocessflow收稿日期：2014—09—282014年第2l卷第6期化工生产与技术ChemicalProductionandTechnology·29·近常压：塔釜温度约112。【=，压力0．105。塔釜精制后m2)；壳程粗甲苯冷介质流速为0．14m／s，传热系数1的精甲苯通过塔底冷却器进入精甲苯中间罐，再经294MJ／(h·m2)。实际和需求的换热面积比为1．277。精甲苯泵送去氯化反应器。精

5、制塔塔釜采出物料冷却后未能达到4O℃。其对应管道及仪表流程详见图1所示。从以上分析计算结果可知．若要实现既节约能1．3流程优化过程分析量，同时又能满足冷热介质出口温度的要求，初步考1．3．1甲苯预热器热源虑有以下2种整改方案：从工艺流程中可看出，甲苯预热器采用蒸汽预11使用单个换热器，先将精甲苯热介质冷却至热，蒸汽规格为0．4MPa(表)饱和水蒸汽，塔底冷却4O℃．此时粗甲苯冷介质出口温度可达到约100器采用循环水冷却。循环水上水温度32℃，回水温cI=，但此时粗甲苯和精甲苯换热用换热器面积将会度37℃，塔底冷却后精甲苯温度40℃，因此考

6、虑将由于对数温差和传热系数极低而非常不经济。甲苯预热器热源由饱和蒸汽改为利用塔底112℃的21使用2个换热器，保持原塔底冷却器外型不精甲苯，同时还可降低塔底冷却器所需循环水用量。变．改为单管程。换热面积和换热管数量分别调整为塔底冷却器采用循环水冷却和采用粗甲苯进料22m2和63根．先将精甲苯冷却至65℃，其出口再冷却的比较如下：增加1个采用循环水冷却的换热器，将精甲苯由65l1采用循环水冷却时，原换热器外形尺寸为℃再冷却至4O℃，粗甲苯加热至76．7℃后直接进甲6325mm~4500mm，四管程，管程走精甲苯液体，苯精制塔，该方案对甲苯精

7、制塔的影响需要结合对进出口温度分别为112℃和40℃，壳程走循环冷却精制塔所做的优化后才可判断。水，进出13温度分别为32℃和37℃，换热面积191．3．2精制塔进料位置m。该精制塔塔内件为散堆填料．原流程中粗甲苯，换热管54根，热负荷约368GJ／h，对数温差△为28．3℃，传热系数872MJ／(h·Ⅱ。其中管程精甲进料位置在精制塔塔顶第一段填料下方位置，其上苯液体流速0．21m／s，传热系数1151MJ／(h·Hl2)；壳方还有相当于2块理论板高度的填料床层，考虑到程循环水流速O．53m／s，传热系数16．77GJ／(h·m2)。该精

8、制塔的目的在于尽可能脱除甲苯中的水，从而实际和需求换热面积比1．266。在塔釜获得尽可能纯的甲苯，而塔顶出料中的水通21采用进料粗甲苯与采出的精甲苯互为换热，过分层后采出。因此对塔顶馏出液纯度