多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)二甲苯（PX)是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用作制取精對(duì)苯二甲酸（PTA)和 對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT)的原料，PTA則用來(lái)制造聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)和聚對(duì)苯二 甲酸丁二醇酯（PBT)等聚酯產(chǎn)品。目前，中國(guó)已經(jīng)成為全球PX生產(chǎn)第一大國(guó)，總產(chǎn)量占全 球產(chǎn)量的10%以上，截至2011年底，我國(guó)已擁有13套PX生產(chǎn)裝置，總產(chǎn)能達(dá)到811萬(wàn)t/a。 近年來(lái)，我國(guó)聚酯工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，受聚酯行業(yè)的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)PTA生產(chǎn)能力也迅速擴(kuò)張， PX供應(yīng)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足PTA產(chǎn)能擴(kuò)張的需求，未來(lái)幾年我國(guó)PX消費(fèi)將保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭，PX 供應(yīng)的短缺局面一直會(huì)存在，從而不得不增加進(jìn)口，2011年我國(guó)進(jìn)口 PX已達(dá)到498. 2萬(wàn)t， 預(yù)計(jì)到2015年將超過(guò)700萬(wàn)t。
[0003] 分離混合二甲苯是對(duì)二甲苯的主要生產(chǎn)方法?；旌隙妆街饕蓪?duì)二甲苯、間二 甲苯、鄰二甲苯和乙苯組成，各組分之間的沸點(diǎn)相差很小，使用精餾方法幾乎不能得到高純 度的PX產(chǎn)品，但是這些組分之間熔點(diǎn)相差卻較大，可采用結(jié)晶法分離得到高純度對(duì)二甲 苯。
[0004] 專(zhuān)利US3177265公開(kāi)了一種多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法，首先通過(guò)一級(jí)結(jié) 晶獲得對(duì)二甲苯晶體，一級(jí)結(jié)晶過(guò)程為提高對(duì)二甲苯回收率，結(jié)晶溫度較低，且由于原料中 對(duì)二甲苯濃度很低，因此所得對(duì)二甲苯晶體粒度很小，固液分離效果差，最終對(duì)二甲苯晶體 純度僅為85%?90%。為提高產(chǎn)品純度，該工藝中將一級(jí)結(jié)晶所得晶體全部熔化，然后再送 入溫度較高的二級(jí)結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行重結(jié)晶，以獲得高純度的對(duì)二甲苯產(chǎn)品。這種對(duì)一級(jí)結(jié)晶 的晶體進(jìn)行完全熔化后再重結(jié)晶的方法雖然保障了產(chǎn)品純度，但是從能量利用的角度來(lái)看 并不是最優(yōu)的方案，先制冷獲得晶體，然后加熱熔化，最后再制冷重結(jié)晶會(huì)增大結(jié)晶過(guò)程的 能耗。僅依靠固液分離通常并不能獲得高純度的對(duì)二甲苯產(chǎn)品，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品純度，通 常還需要對(duì)晶體進(jìn)行洗滌。洗滌液通常是甲苯或純的液態(tài)對(duì)二甲苯產(chǎn)品，若使用甲苯作洗 滌液，則需要進(jìn)行對(duì)二甲苯和甲苯的分離才能得到最終的產(chǎn)品。若使用純的液態(tài)對(duì)二甲苯 產(chǎn)品作洗滌液，其好處是可以直接得到對(duì)二甲苯產(chǎn)品，但是可能存在的風(fēng)險(xiǎn)是純的液態(tài)對(duì) 二甲苯產(chǎn)品在洗滌過(guò)程中遇到冷的對(duì)二甲苯晶體會(huì)重結(jié)晶析出，進(jìn)而堵塞過(guò)濾通道，使洗 滌過(guò)程難以進(jìn)行，難以取得良好的洗滌效果，影響產(chǎn)品純度。對(duì)二甲苯結(jié)晶過(guò)程中為保障結(jié) 晶器的換熱效果，需要使用刮刀不間斷地將換熱面上的晶體刮下，從而不可避免地會(huì)產(chǎn)生 大量的細(xì)晶，在進(jìn)行后續(xù)固液分離時(shí)，細(xì)晶的存在會(huì)降低固液分離效果，并且也會(huì)有部分細(xì) 晶進(jìn)入到母液中，從而造成對(duì)二甲苯產(chǎn)品的損失。
[0005] 中國(guó)專(zhuān)利"由混合二甲苯結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法"（專(zhuān)利【申請(qǐng)?zhí)枴?200910057546. X)通過(guò)結(jié)晶母液溢流將一級(jí)結(jié)晶器中的細(xì)晶移出，從而延長(zhǎng)晶體在結(jié)晶器 中的停留時(shí)間以促進(jìn)晶體長(zhǎng)大。這種方法雖然能夠生產(chǎn)大粒度的對(duì)二甲苯晶體，但是溢流 的母液中非常容易攜帶細(xì)晶，這些細(xì)晶會(huì)進(jìn)入漿化槽中，由于漿化槽沒(méi)有進(jìn)行細(xì)晶消除，因 此從一級(jí)結(jié)晶器和二級(jí)結(jié)晶器中帶入的細(xì)晶并不能保證完全消除，這些細(xì)晶的存在會(huì)影響 到后續(xù)的固液分離。第二級(jí)結(jié)晶器同樣采用母液溢流，溢流液直接離開(kāi)結(jié)晶單元，溢流液將 會(huì)攜帶部分細(xì)晶，從而造成產(chǎn)品的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有對(duì)二甲苯結(jié)晶生產(chǎn)中存在的能耗大的問(wèn)題，提 供一種新穎的多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：混合二甲苯原料經(jīng)母液換熱器 和預(yù)冷器冷卻后進(jìn)入一級(jí)結(jié)晶器中進(jìn)行結(jié)晶；一級(jí)結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固液分離器I分離得 到對(duì)二甲苯晶體I和一級(jí)結(jié)晶母液，對(duì)二甲苯晶體I進(jìn)入晶漿槽中，一級(jí)結(jié)晶母液分為兩 股，第一股占0?95%重量的一級(jí)結(jié)晶母液I返回一級(jí)結(jié)晶器中，第二股占5?100%重量的 一級(jí)結(jié)晶母液II經(jīng)母液換熱器對(duì)原料進(jìn)行冷卻后離開(kāi)結(jié)晶單元；二級(jí)結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固 液分離器II分離得到對(duì)二甲苯晶體II和二級(jí)結(jié)晶母液，對(duì)二甲苯晶體II進(jìn)入到晶漿槽中， 二級(jí)結(jié)晶母液分為兩股，第一股占5?95%重量的二級(jí)結(jié)晶母液I返回到二級(jí)結(jié)晶器中，第 二股占5?95%重量的二級(jí)結(jié)晶母液II返回到一級(jí)結(jié)晶器中；晶漿槽中的上層母液從頂部 流出后經(jīng)套管式換熱器換熱后再返回到晶漿槽的底部，晶漿槽中的晶漿經(jīng)增稠后從底部排 出，經(jīng)固液分離器III分離后得到對(duì)二甲苯晶體III和過(guò)濾母液，對(duì)二甲苯晶體III在固液分離 器III中經(jīng)洗滌液洗滌后進(jìn)入熔融罐中，過(guò)濾母液分為兩股，第一股占5?95%重量的過(guò)濾母 液I返回晶漿槽中，第二股占5?95%重量的過(guò)濾母液II進(jìn)入二級(jí)結(jié)晶器中；熔融罐中的對(duì) 二甲苯晶體III經(jīng)加熱后熔化，5?30%重量的對(duì)二甲苯IV經(jīng)洗滌液冷卻器冷卻后作為洗滌 液返回到固液分離器III中，70?95%重量的對(duì)二甲苯V作為產(chǎn)品離開(kāi)結(jié)晶單元。
[0008] 上述技術(shù)方案中，晶漿槽的底部為錐形；結(jié)晶器為立式刮壁結(jié)晶器，其底部為錐 形；結(jié)晶器為套管結(jié)晶器；固液分離器為離心機(jī)、過(guò)濾機(jī)或晶體洗滌塔；套管式換熱器內(nèi)部 安裝有轉(zhuǎn)軸和刮刀等內(nèi)構(gòu)件；對(duì)二甲苯晶體III在固液分離器III中經(jīng)洗滌液洗滌后進(jìn)入熔融 罐中，洗滌過(guò)程的濾液?jiǎn)为?dú)收集并返回到晶漿槽中；一級(jí)結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固液分離器I 分離得到對(duì)二甲苯晶體I和一級(jí)結(jié)晶母液，對(duì)二甲苯晶體I經(jīng)加熱熔化后進(jìn)入晶漿槽中； 一級(jí)結(jié)晶器中的晶漿經(jīng)固液分離器I分離得到對(duì)二甲苯晶體I和一級(jí)結(jié)晶母液，對(duì)二甲苯 晶體I經(jīng)加熱熔化后部分或全部進(jìn)入二級(jí)結(jié)晶器中。
[0009] 上述技術(shù)方案中，一級(jí)結(jié)晶過(guò)程和二級(jí)結(jié)晶過(guò)程的晶體無(wú)需完全熔化，直接送入 晶漿槽中進(jìn)行部分熔化后得到對(duì)二甲苯產(chǎn)品，節(jié)約了結(jié)晶過(guò)程的能耗。晶漿槽為絕熱操作， 通過(guò)控制套管換熱器的溫度來(lái)控制晶漿槽中晶體部分熔化的效果，晶體部分熔化后形成高 溫的晶楽，高溫的晶漿由于液相粘度的降低更利于固液分離；晶漿升溫過(guò)程中，由于小粒度 的晶體具有更大的溶解度，因而細(xì)晶會(huì)最先熔化，細(xì)晶熔化后提高了液相的過(guò)飽和度，有利 于其它大粒度晶體繼續(xù)長(zhǎng)大，從而有利于后續(xù)的固液分離；晶漿升溫后所得晶體與洗滌液 之間的溫差縮小，能有效防止洗滌液在洗滌過(guò)程中的重結(jié)晶現(xiàn)象，從而確保洗滌效果和產(chǎn) 品純度。晶漿槽底部具有增稠效果，對(duì)晶漿進(jìn)行濃縮，可以提高后續(xù)固液分離設(shè)備的處理能 力和穩(wěn)定性。晶漿槽中上層母液攜帶的細(xì)晶經(jīng)套管換熱器加熱消除后返回到晶漿槽底部， 既防止晶漿槽底部晶體的沉積，又能促進(jìn)晶漿槽中其它晶體的長(zhǎng)大，熔化后的對(duì)二甲苯最 終會(huì)進(jìn)入二級(jí)結(jié)晶器中進(jìn)行重結(jié)晶，不會(huì)造成產(chǎn)品損失。
[0010] 使用本發(fā)明的多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法進(jìn)行對(duì)二甲苯的結(jié)晶生產(chǎn)，通過(guò) 設(shè)置晶漿槽對(duì)一級(jí)結(jié)晶和二級(jí)結(jié)晶的晶體進(jìn)行部分熔化而不是完全熔化，大大節(jié)約了結(jié)晶 過(guò)程的能耗，且仍能保障產(chǎn)品純度，結(jié)晶過(guò)程的制冷可減少17%左右，對(duì)二甲苯產(chǎn)品的純度 可達(dá)到了 99. 9%以上，取得了較好的技術(shù)效果。
[0011]
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明所述多級(jí)懸浮結(jié)晶分離對(duì)二甲苯的方法的流程示意圖。
[0013] 圖2是現(xiàn)有的分離對(duì)二甲苯的結(jié)晶方法（US3177265)的流程示意圖。
[0014] 如圖1所述，混合二甲苯原料1經(jīng)母液換熱器A和預(yù)冷器B冷卻后進(jìn)入一級(jí)結(jié)晶 器C中進(jìn)行結(jié)晶；一級(jí)結(jié)晶器C中的晶漿2經(jīng)固液分離器D分離得到對(duì)二甲苯晶體3和一 級(jí)結(jié)晶母液4,對(duì)二甲苯晶體3進(jìn)入晶漿槽E中，一級(jí)結(jié)晶母液4分為兩股，第一股占0? 95%重量的一級(jí)結(jié)晶母液5返回一級(jí)結(jié)晶器C中，第二股占5?100%重量的一級(jí)結(jié)晶母液 6經(jīng)母液換熱器A對(duì)原料1進(jìn)行冷卻后離開(kāi)結(jié)晶單元；二級(jí)結(jié)晶器F中的晶漿7經(jīng)固液分 離器G分離得到對(duì)二甲苯晶體8和二級(jí)結(jié)晶母液9,對(duì)二甲苯晶體8進(jìn)入到晶漿槽E中，二 級(jí)結(jié)晶母液9分為兩股，第一股占5?95%重量的二級(jí)結(jié)晶母