對二甲苯的結晶分離方法

對二甲苯的結晶分離方法
【專利摘要】本發明涉及一種對二甲苯的結晶分離方法，主要解決現有技術中存在的能耗大、預冷器結垢嚴重、結晶器結垢嚴重的問題，本發明通過采用混合二甲苯原料進入原料中間罐中，一部分原料I經母液換熱器與預冷器冷卻后返回到原料中間罐中，一部分原料II進入釜式結晶器中進行結晶；釜式結晶器中的晶漿分兩部分流出，晶漿I經套管式結晶器換熱后返回到釜式結晶器中，晶漿II經增稠設備濃縮后得到預分離母液和濃縮晶漿，其中晶漿I與晶漿II的重量之比為1～100:1；濃縮晶漿經固液分離器分離得到對二甲苯晶體和結晶過濾母液的技術方案，較好地解決了該問題，可用于對二甲苯生產中。
【專利說明】對二甲苯的結晶分離方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分離對二甲苯的結晶方法。
【背景技術】
[0002]對二甲苯是聚酯工業的重要原料，主要用于生產精對苯二甲酸(PTA)或精對苯二甲酸二甲酯(DMT )，進而由PTA和DMT去生產聚酯(PET )，分離混合二甲苯是對二甲苯的主要生產方法。混合二甲苯主要由對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和乙苯組成，各組分間的沸點相差很小，但是熔點相差較大，可采用結晶法分離對二甲苯。
[0003]專利US5498822公開了一種分離對二甲苯的結晶方法，該方法先通過預冷器對混合二甲苯原料進行預冷卻，然后通過單級結晶過程分離得到高純度的對二甲苯產品。在實際的結晶生產過程中，制冷劑溫度與混合二甲苯原料的溫度相差很大，原料中的對二甲苯容易在預冷器的換熱面結晶析出，從而降低預冷器的換熱效果，嚴重時會堵塞預冷器，使后續結晶過程無法正常進行，因而需要經常對預冷器進行清洗。對于釜式結晶器，攪拌槳難以做到刮壁攪拌，釜壁將不可避免地會形成晶體垢層，從而大大影響傳熱效率，雖可通過提高攪拌轉速的方法來減少釜壁上的晶體結垢現象，但是攪拌轉速過快，會使晶粒粒徑大大降低，影響后續的過濾洗滌操作，因而，也需要定期對釜式結晶器進行清洗。頻繁的進行預冷器和結晶器的清洗將會增加結晶生產過程的操作成本，也不利于生產過程的連續穩定運行。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是現有分離對二甲苯的結晶方法中存在的能耗大、預冷器結垢嚴重、結晶器結垢嚴重的問題，提供一種新分離對二甲苯的結晶方法，該方法分離對二甲苯具有能耗小、預冷器和結晶器結垢輕的優點。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用技術方案如下:一種分離對二甲苯的結晶方法，包括以下步驟:
a)混合二甲苯原料進入原料中間罐中，一部分原料I經母液換熱器與預冷器冷卻后返回到原料中間罐中，另一部分原料II進入結晶器I中進行結晶，其中原料I與原料II的重量之比為I~100:1 ；
b)結晶器I中的晶漿分兩部分流出，晶漿I經結晶器II換熱后返回到結晶器I中，晶漿II經濃縮后得到預分離母液和濃縮晶漿，其中晶漿I與晶漿II的重量之比為I~100:1 ；
C)濃縮晶漿經固液分離器分離得到對二甲苯晶體和結晶過濾母液；
d)對二甲苯晶體在熔融罐中經加熱后熔化，5~30%重量的對二甲苯返回固液分離器作為洗滌液，70~95%重量的對二甲苯作為產品進入產品罐；
e)預分離母液與結晶過濾母液混合后，分為含O~100%重量的結晶母液I和含O~100%重量的結晶母液II，結晶母液I返回結晶器I或結晶器II中，結晶母液II經母液換熱器對混合二甲苯原料進行冷卻后進入母液罐，其中，預分離母液與結晶過濾母液的重量之比為0.1~10:1。
[0006]上述技術方案中，結晶器I為釜式結晶器，采用絕熱操作；結晶器II為套管式結晶器；結晶器第一股占O~100%重量的結晶母液I返回到套管結晶器I中；步驟e)中占10~80%重量的結晶母液I返回到結晶器II中。原料II進入套管結晶器II中；增稠設備為重力沉降槽或固液旋流器；固液分離器為離心機、過濾機或晶體洗滌塔；a)步驟中原料I與原料II的重量之比為I~50:1。e)步驟中預分離母液與結晶過濾母液的重量之比為0.5~5:1。
[0007]上述技術方案中，混合二甲苯原料進入結晶器之前，利用結晶母液對混合二甲苯原料進行冷卻，回收了結晶母液的冷量，減少了預冷過程的能耗。預冷后的混合二甲苯原料不直接進入結晶器中，而是返回到原料中間罐中，再從原料中間罐中單獨引一股原料進入結晶器中進行結晶，其好處在于:進入預冷器的混合二甲苯原料的流量可以很大，不受后續結晶器的進料流量限制，從而可以提高原料在預冷器中的流速，以強化預冷器的換熱效果，同時能防止對二甲苯在預冷過程中結晶析出形成晶垢。釜式結晶器中的晶漿不通過釜式結晶器進行制冷，而是引出一部分晶漿進入套管結晶器中進行制冷，其好處在于:釜式結晶器絕熱操作，無需夾套制冷，能防止對二甲苯在釜式結晶器壁面形成晶疤；晶漿在套管結晶器中進行制冷，結晶析出的對二甲苯晶體可以及時被刮刀刮下，從而確保套管結晶器的換熱效率；套管結晶器中的晶體可以在釜式結晶器中繼續生長，大顆粒的晶體有利于后續的固液分離過程；晶漿的循環量可以設置很大，從而提高套管結晶器中的晶漿流速以強化套管結晶器的換熱效果。為確保晶漿在套管結晶器中具有良好的流動性，一般控制晶漿中的固含量在35%以下，因而將一部分結晶母液返回到結晶器中以調節結晶器中晶漿的固含量。對于后續的離心分離設備而言，為確保達到最佳操作工況，一般要求進料晶漿中的固含量為50~60%，因此使用增稠設備對晶漿進行預分離，使濃縮后的晶漿滿足離心機的進料要求。結晶母液和原料不直接進入釜式結晶器，而是先經套管結晶器冷卻后再返回到釜式結晶器中，則可以減少進入套管結晶器的晶漿循環量，減少晶體在輸送過程中的破碎與磨損。
[0008]使用本發明的分離對二甲苯的結晶方法進行對二甲苯的結晶生產，原料預冷過程的制冷能耗節約了 31.8%，預冷器和套管結晶器的清洗周期由90天最大能延長到240天，有效解決了預冷器和套管結晶器結垢嚴重的問題，對二甲苯產品的純度達到99.9%，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發明所述分離對二甲苯的結晶方法的流程示意圖。
[0010]圖2是本發明所述分離對二甲苯的結晶方法的另一種流程示意圖。
[0011]圖3是本發明所述分離對二甲苯的結晶方法的另一種流程示意圖。
[0012]圖4是現有分離對二甲苯的結晶方法的流程示意圖。
[0013]如圖1所述，混合二甲苯原料a進入原料中間罐I中，一部分原料b經母液換熱器2與預冷器3冷卻后返回到原料中間罐I中，一部分原料c進入釜式結晶器4中進行結晶。釜式結晶器4中的晶漿分兩部分流出，晶漿d經套管式結晶器5換熱后返回到釜式結晶器4中，晶漿e經增稠設備6濃縮后得到預分離母液f和濃縮晶漿g。濃縮晶漿g經固液分離器7分離得到對二甲苯晶體h和結晶過濾母液i。對二甲苯晶體h在熔融罐8中熔化，一部作為洗滌液j對固液分離器7中的晶體進行洗滌，一部分作為產品k進入產品罐9。預分離母液f與結晶過濾母液i混合后分為兩股，第一股結晶母液I返回釜式結晶器4中，第二股結晶母液m通過母液換熱器2對混合二甲苯原料b進行冷卻后進入母液罐10中。
[0014]如圖2所述，混合二甲苯原料a進入原料中間罐I中，一部分原料b經母液換熱器2與預冷器3冷卻后返回到原料中間罐I中，一部分原料c進入釜式結晶器4中進行結晶。釜式結晶器4中的晶漿分兩部分流出，晶漿d經套管式結晶器5換熱后返回到釜式結晶器4中，晶漿e經增稠設備6濃縮后得到預分離母液f和濃縮晶漿g。濃縮晶漿g經固液分離器7分離得到對二甲苯晶體h和結晶過濾母液i。對二甲苯晶體h在熔融罐8中熔化，一部作為洗滌液j對固液分離器7中的晶體進行洗滌，一部分作為產品k進入產品罐9。預分離母液f與結晶過濾母液i混合后分為兩股，第一股結晶母液I返回套管結晶器5中，第二股結晶母液m通過母液換熱器2對混合二甲苯原料b進行冷卻后進入母液罐10中。
[0015]如圖3所述，混合二甲苯原料a進入原料中間罐I中，一部分原料b經母液換熱器2與預冷器3冷卻后返回到原料中間罐I中，一部分原料c進入套管結晶器5中進行結晶。釜式結晶器4中的晶漿分兩部分流出，晶漿d經套管式結晶器5換熱后返回到釜式結晶器4中，晶漿e經增稠設備6濃縮后得到預分離母液f和濃縮晶漿g。濃縮晶漿g經固液分離器7分離得到對二甲苯晶體h和結晶過濾母液i。對二甲苯晶體h在熔融罐8中熔化，一部作為洗滌液j對固液分離器7中的晶體進行洗滌，一部分作為產品k進入產品罐9。預分離母液f與結晶過濾母液i混合后分為兩股，第一股結晶母液I返回套管結晶器5中，第二股結晶母液m通過母液換熱器2對混合二甲苯原料b進行冷卻后進入母液罐10中。
[0016]如圖4所述，來自原料罐I的混合二甲苯原料a經預冷器2預冷卻后，在結晶器3中進行結晶，結晶器3中的晶漿b經固液分離器4固液分離后得到對二甲苯晶體c和結晶過濾母液d。對二甲苯晶體c在熔融罐5中熔化，一部作為洗滌液e對固液分離器4中的晶體進行洗滌，一部分作為產品f進入產品罐6。結晶過濾母液d分為兩股，第一股結晶過濾母液g返回結晶器3中，第二股結晶過濾母液h進入母液罐7。
[0017]下面通過實施例來對本發明作進一步闡述。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]【實施例1】
本發明所述的分離對二甲苯的結晶方法。
[0020]如圖1所述，混合二甲苯原料a進入原料中間罐I中，溫度為30°C，流量為1075kg/h，對二甲苯含量為80wt%，一部分混合二甲苯原料b經母液換熱器2和預冷器3冷卻后返回到原料中間罐I中，流量為5375 kg/h，一部分混合二甲苯原料c進入結晶器4中進行結晶，流量為1075kg/h，溫度為15°C，結晶溫度為-17°C。釜式結晶器4中的晶漿分兩部分流出，晶漿d經套管式結晶器5換熱后返回到釜式結晶器4中，其流量為57m3/h，晶漿e經增稠設備6濃縮后得到預分離母液 f和濃縮晶漿g，其流量為2.7m3/h。濃縮晶漿g經固液分離器7分離得到對二甲苯晶體h和結晶過濾母液i。對二甲苯晶體h在熔融罐8中熔化，熔化溫度為20°C，20%重量的對二甲苯作為洗滌液j對固液分離器7中的晶體進行洗滌，80%重量的對二甲苯作為產品k進入產品罐9。預分離母液f與結晶過濾母液i混合后分為兩股，第一股占80%重量的結晶母液I返回釜式結晶器4中，第二股占20%重量的結晶母液m通過母液換熱器2對混合二甲苯原料b進行冷卻后進入母液罐10中。其中，預分離母液f與結晶過濾母液i的重量之比為0.7:1。具體結果見表1。
[0021]【實施例2】
本發明所述的分離對二甲苯的結晶方法
按照實施例1的操作條件，采用如圖2所述的分離對二甲苯的結晶方法，其中，預分離母液f與結晶過濾母液i的重量之比為0.87:1。具體結果見表1。
[0022]【實施例3】
本發明所述的分離對二甲苯的結晶方法。
[0023]按照實施例1的操作條件，采用如圖3所述的分離對二甲苯的結晶方法，其中，預分離母液f與結晶過濾母液i的重量之比為1:1。具體結果見表1。
[0024]【比較例I】
現有的分離對二甲苯的結晶方法。
[0025]按照實施例1的操作條件，采用如圖4所述的分離對二甲苯的結晶方法，其結果列于表1中。
[0026]表1
【權利要求】
1.一種分離對二甲苯的結晶方法，包括以下步驟:a)混合二甲苯原料進入原料中間罐中，一部分原料I經母液換熱器與預冷器冷卻后返回到原料中間罐中，另一部分原料II進入結晶器I中進行結晶，其中原料I與原料II的重量之比為I~100:1 ；b)結晶器I中的晶漿分兩部分流出，晶漿I經結晶器II換熱后返回到結晶器I中，晶漿II經濃縮后得到預分離母液和濃縮晶漿，其中晶漿I與晶漿II的重量之比為I~100:1 ；C)濃縮晶漿經固液分離器分離得到對二甲苯晶體和結晶過濾母液；d)對二甲苯晶體在熔融罐中經加熱后熔化，5~30%重量的對二甲苯返回固液分離器作為洗滌液，70~95%重量的對二甲苯作為產品進入產品罐；e)預分離母液與結晶過濾母液混合后，分為含O~100%重量的結晶母液I和含O~100%重量的結晶母液II，結晶母液I返回結晶器I或結晶器II中，結晶母液II經母液換熱器對混合二甲苯原料進行冷卻后進入母液罐，其中，預分離母液與結晶過濾母液的重量之比為0.1~10:1。
2.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于結晶器I為釜式結晶器，采用絕熱操作；結晶器II為套管式結晶器。
3.根據權利要求1或2所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于步驟e)中第一股占10~80%重量的結晶母液I返回到結晶器II中。
4.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于原料II進入套管結晶器II中。
5.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于b)步驟中濃縮采用選自重力沉降槽或固液旋流器的增稠設備。
6.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于固液分離器為離心機、過濾機或晶體洗滌塔。
7.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于a)步驟中原料I與原料II的重量之比為I~50:1。
8.根據權利要求1所述的分離對二甲苯的結晶方法，其特征在于e)步驟中預分離母液與結晶過濾母液的重量之比為 0.5~5:1。
【文檔編號】C07C7/14GK103880583SQ201210553091
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】陳亮, 肖劍, 顧軍民, 鐘思青, 張鴻翔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院