[发明专利]一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置及热能利用方法

说明书

本发明涉及一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置及热能利用方法，该装置包括：溶聚丁苯橡胶用丁二烯精馏塔、正己烷溶剂脱水塔、凝水罐、溶剂回流罐、热交换器；溶剂脱水塔的塔顶采出线和塔身侧向采出线分别通过热交换器先后传热给凝水罐输出的低温凝水，得到高温凝水；低压高温蒸汽向溶剂脱水塔传热后转为蒸汽凝水；该高温凝水和蒸汽凝水传热丁二烯精馏塔再沸器，使精馏塔再沸器向丁二烯精馏塔供应高温蒸汽，且塔内蒸汽凝液回流精馏塔再沸器；高温凝水和蒸汽凝水降温回流凝水罐。本发明将塔顶采出线和塔身侧向采出线、高温凝水和蒸汽凝水相结合，利用热源能极差，显著降低热量消耗，且利用可控热源有效防止丁二烯因不饱和双键发生自聚。

技术领域

本发明属于溶聚丁苯橡胶SSBR精馏技术领域，涉及包括正己烷溶剂精制和丁二烯精馏的精馏全系统的热能利用装置，及相应的热能利用方法。

背景技术

溶聚丁苯橡胶原料精馏工艺主要包含丁二烯精馏系统和溶剂脱水系统，上述工艺中使用的蒸汽热量较多，每小时的蒸汽消耗最高能够达到20t/h以上，属于是高耗能的产业。按照国家加强节能减排的工作要求，加快落实系统节能和废物综合利用措施，提高能源利用效率，降低能耗，缓解溶聚丁苯橡胶生产对环境造成的污染等，是目前的主流研发方向和技术趋势。但现有的工艺及系统较为成熟也相对老旧，溶剂脱水塔无法通过更换塔盘继续放大产能，低温精馏塔塔釜需使用凝水加热，此部分工艺节点存在产能受限和热量浪费的技术瓶颈，导致整个精馏系统生产负荷小，能量损失大，蒸汽消耗量大。

从技术角度看，丁二烯沸点低，丁二烯精馏系统使用的热源(凝水)温度范围为65-80℃，此部分凝水经丁二烯精馏塔釜换热后，凝水温度降至45℃左右，需要使用高温蒸汽补充热量；并且因丁二烯含有双键，容易自聚，而现有技术对再沸器通常采用低压蒸汽作为热源进行加热，热源温度较高，丁二烯在再沸器的换热管线中被部分汽化成气液混合物时，即容易发生共聚反应生成共聚物，降低了丁二烯的收率，还形成了过多无法利用的丁二烯共聚物，造成的大量原材料的浪费和能源消耗。另一方面，溶剂脱水塔的塔顶采出气相温度高，需要使用循环水作为冷媒进行冷却，换热后的循环水还需要送至凉水塔再冷却。对比可见，丁二烯精馏系统换热后的凝水温度低，需要使用高温蒸汽升温；而溶剂脱水系统气相温度相对较高，需要使用低温循环水降温。此外，在丁二烯精馏工艺及相关工艺过程中，类似上述两系统的温度差和热能需求的运行不仅导致热量浪费，还增加了高温蒸汽用量和凉水塔的负荷，不期望的提高了生产运行成本。

专利CN210765075U公开了一种丁二烯抽提单元凝液利用系统，将丁二烯精馏塔内物料与第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔换热后的高温凝液进行换热，由于丁二烯精馏塔塔底物料要求温度较低，第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔换热后产生的高温凝液完全可以满足丁二烯精馏塔的换热要求，解决了传统丁二烯抽提单元中丁二烯精馏塔用高温蒸汽换热导致的蒸汽消耗量大的问题。此外，将高温凝液与注水混合，调整两者流量比例使水温保持在40℃，进入粗丁二烯水洗塔内进行水洗作业，不仅解决了传统丁二烯抽提单元水洗塔注水加热后水洗时，用水量大的问题。该专利充分利用了换热后的高温凝液，减少了能量消耗，也减少了高温凝液的产生量。然而，该专利在充分利用热源部分能量的基础上，并未涉及对采出物料的高温热能的利用，这部分高温热能存在浪费。

专利CN111333480A公开了一种精制丁二烯的方法及精制装置，该方法在丁二烯隔壁塔的塔顶采出气相，经冷凝分相后，水相采出，油相全回流；在隔壁塔主分馏塔侧线采出精制丁二烯，该丁二烯通过丁二烯成品泵加压通过第一原料预热器的热介质通道，用于对将要进入该丁二烯隔壁塔的原料进行预热，之后该丁二烯经过冷却器的热介质通道，得到冷却至20℃的精制丁二烯。该专利涉及采出物料，特别是侧线采出物料热能的利用，但其热能利用的范围有限、对象单一，主要是针对丁二烯隔壁塔原料的预热，且对塔顶采出高温气相的热能未合理利用，整套热能利用体系设计简单但利用率不高。

如何更为有效的将热源能量和采出物料的能量充分利用，降低供热和冷却负荷，且精准调控丁二烯精馏温度防止其自聚，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容