[發(fā)明專利]乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110135696.5
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102258877A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐志剛;和成剛
• 申請（專利權(quán)）人: 徐志剛;常州瑞華化工工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: B01D1/00
• 分類號: B01D1/00;B01D1/30
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將乙苯和水混合液蒸發(fā)為氣相的方法和裝置。?

背景技術(shù)

乙苯和水是不互溶的兩種液體，在常壓下，33.3％(質(zhì)量)的水和66.7％(質(zhì)量)乙苯可以形成共沸物，具有最低恒沸點(diǎn)為91.8℃。在不同的壓力下，75KP，33.3％(質(zhì)量)的水和66.7％(質(zhì)量)乙苯的最低恒沸點(diǎn)為84.3℃；80KP，最低恒沸點(diǎn)為86.0℃；85KP，最低恒沸點(diǎn)為87.5℃；90KP，最低恒沸點(diǎn)為89.0℃；95KP，最低恒沸點(diǎn)為90.4℃。?

水和乙苯的共沸蒸汽，是用于節(jié)能型乙苯脫氫制苯乙烯工藝的原料，首先美國LUMMUS公司在US4628136，CN86108265專利中，揭示了利用乙苯和苯乙烯分離塔，塔頂乙苯蒸汽的冷凝熱，來蒸發(fā)乙苯和水的混合物，節(jié)省乙苯蒸發(fā)蒸汽和一次配汽，從而達(dá)到節(jié)能的目的。對于20萬噸/年的苯乙烯裝置，乙苯42噸/小時(shí)，可以節(jié)省蒸汽達(dá)到42/2X0.85＝17.85噸/小時(shí)，年節(jié)省蒸汽14萬噸，按噸蒸汽150元計(jì)，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到2100萬元。?

中國發(fā)明專利申請公布說明書200710047195.5揭示了一種共沸蒸發(fā)方法，更加詳細(xì)地描述了US4628136，CN86108265專利中描述的實(shí)施方法；?

中國專利申請公開說明書CN200910056821.6中公開了一種乙苯/苯乙烯塔頂熱能回收的換熱器的結(jié)構(gòu)形式.并通過在下管箱中換熱管進(jìn)口處分別設(shè)置水/乙苯的分布器，獲得均勻的水/乙苯的分布，從而獲得水和乙苯的共沸蒸發(fā)。?

但是以上技術(shù)方案是不完備的。取相同體積的水和乙苯各200ml，倒入?500ml燒瓶中，靜置，水和乙苯分成兩層，上層是乙苯，下層是水，水和乙苯的相界面清晰可見。燒瓶與冷凝管相聯(lián)，接通冷卻水用于冷卻蒸發(fā)出來的汽相，用燒杯接汽相凝液。在常壓下，加熱燒瓶中的液體到達(dá)沸騰，沸點(diǎn)為92℃。?

有趣的是沸騰的汽泡不是來自燒瓶的外表的加熱面，而是來自水和乙苯的相界面。此時(shí)水和乙苯本身都沒有到達(dá)沸點(diǎn)。此現(xiàn)象說明在實(shí)際的共沸蒸發(fā)器中，傳熱表面并非是真正起作用的傳熱面積，只有水和乙苯充分混合后，水乙苯界面面積大于傳熱表面時(shí)，真正的傳熱表面才起作用。所以得出技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一水和乙苯充分的混合。?

繼續(xù)加熱水和乙苯，處于下層的水溫會(huì)繼續(xù)上升，直到到達(dá)100℃；上層的乙苯始終是92℃。此現(xiàn)象說明如果水和乙苯不混合好，實(shí)際的傳熱推動(dòng)力也要大為減少，造成設(shè)計(jì)方案達(dá)不到預(yù)期的效果，導(dǎo)致蒸發(fā)過程偏離共沸組成。?

收集汽相凝液，分析其組成，得到水的質(zhì)量為33.3％和乙苯質(zhì)量為66.7％，與已知事實(shí)相符。有趣的是我們發(fā)現(xiàn)在高溫60-90℃冷凝下來的水和乙苯是完全乳化的，需經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間，靜置時(shí)間超過數(shù)分鐘，才會(huì)分層。這給了我們一個(gè)啟示：?

取相同體積的水和乙苯各150ml，倒入500ml燒瓶中，預(yù)熱至80℃，強(qiáng)烈搖晃燒瓶，到達(dá)基本乳化，此時(shí)水乙苯基本成為一相，未見水乙苯相界面。加熱至92℃，沸騰；繼續(xù)加熱一直維持在92℃沸騰，直到只在燒瓶底下剩余過量的水。此時(shí)溫度會(huì)持續(xù)升高到100℃，分析此時(shí)的汽相，基本是水。?

此現(xiàn)象說明1)可以通過確保水和乙苯的完全混合，來保證共沸蒸發(fā)；?2)蒸發(fā)過程必須同時(shí)有過剩的水和乙苯，才能確保蒸汽是共沸蒸汽；對于連續(xù)蒸發(fā)過程必須同時(shí)有液相的水和乙苯存在、和共沸蒸汽一起離開蒸發(fā)器。?

由此可見，目前的技術(shù)普遍存在一個(gè)問題：在以上所有專利中，都描述了需要采用共沸蒸發(fā)技術(shù)，但是沒有任何人描述過怎樣才能在技術(shù)上保證共沸蒸發(fā)，本發(fā)明目的之一就是要解決此問題。同時(shí)解決共沸蒸發(fā)的技術(shù)方案過于復(fù)雜、設(shè)備成本太高的缺點(diǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種乙苯和水共沸物的蒸發(fā)方法和裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。?

本發(fā)明的乙苯和水共沸物的蒸發(fā)裝置，包括汽液分離器、水相輸送泵、油相輸送泵、混合器和蒸發(fā)器；?

所述汽液分離器內(nèi)設(shè)有隔板，隔板的底部與汽液分離器的內(nèi)底相連接，隔板一側(cè)的汽液分離器的底部設(shè)有水相出口，另一側(cè)設(shè)有油相出口，水相出口的上部設(shè)有乙苯入口、水入口和循環(huán)物入口，汽液分離器的上部設(shè)有共沸蒸汽出口；?

水相輸送泵與所述水相出口通過管線相連接，油相輸送泵與所述油相出口通過管線相連接，水相輸送泵和油相輸送泵的出口通過管線與混合器相連接，混合器的出口與蒸發(fā)器的內(nèi)腔相連接，所述混合器可設(shè)置在蒸發(fā)器外，也可設(shè)置在蒸發(fā)器內(nèi)；?

蒸發(fā)器的蒸汽出口通過管線與汽液分離器的循環(huán)物入口相連接；?