技术领域
本发明涉及一种分离对二甲苯的结晶方法。
背景技术
对二甲苯是聚酯工业的重要原料，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA）或精对苯二甲酸二甲酯（DMT），进而由PTA和DMT去生产聚酯（PET），分离混合二甲苯是对二甲苯的主要生产方法。混合二甲苯主要由对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和乙苯组成，各组分间的沸点相差很小，但是熔点相差较大，可采用结晶法分离对二甲苯。
专利US5498822公开了一种分离对二甲苯的结晶方法，该方法先通过预冷器对混合二甲苯原料进行预冷却，然后通过单级结晶过程分离得到高纯度的对二甲苯产品。在实际的结晶生产过程中，制冷剂温度与混合二甲苯原料的温度相差很大，原料中的对二甲苯容易在预冷器的换热面结晶析出，从而降低预冷器的换热效果，严重时会堵塞预冷器，使后续结晶过程无法正常进行，因而需要经常对预冷器进行清洗。频繁的进行预冷器清洗将会增加结晶生产过程的操作成本，也不利于后续结晶过程的连续稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有分离对二甲苯的结晶方法中存在的能耗大、预冷器结垢严重的问题，提供一种新的分离对二甲苯的结晶方法。采用该方法分离对二甲苯具有能耗低、预冷器结垢轻的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：一种分离对二甲苯的结晶方法，包括以下步骤：
a) 混合二甲苯原料进入原料中间罐中，一部分原料I经母液换热器与预冷器冷却后返回到原料中间罐中，另一部分原料II进入结晶器中进行结晶，其中原料I与原料II的重量之比为1～100:1；
b）结晶器中的晶浆经固液分离器分离后得到对二甲苯晶体和结晶过滤母液；
c) 对二甲苯晶体在熔融罐中经加热后熔化，5～30%重量的对二甲苯返回固液分离器作为洗涤液，70～95%重量的对二甲苯作为产品进入产品罐；
d) 结晶过滤母液以其重量百分比计，分为含0～100%重量母液I和含0～100%重量母液II，母液I返回结晶器中，母液II经母液换热器对混合二甲苯原料I进行冷却后进入母液罐。
上述技术方案中，优选的技术方案，结晶器为立式刮壁结晶器，其底部为锥形；占0～100%重量的结晶过滤母I液返回到立式刮壁结晶器的锥形部分；固液分离器为离心机、过滤机或晶体洗涤塔。，优选的技术方案，a）步骤中原料I与原料II的重量之比为1～50:1；d）步骤中母液Ⅰ与母液Ⅱ的重量之比为0.5～5:1；c）步骤中10～20%重量的对二甲苯返回固液分离器作为洗涤液，80～90%重量的对二甲苯作为产品进入产品罐。
混合二甲苯原料进入结晶器之前，利用结晶过滤母液对混合二甲苯原料进行冷却，回收了结晶过滤母液的冷量，减少了预冷过程的能耗。预冷后的混合二甲苯原料不直接进入结晶器中，而是返回到原料中间罐中，再从原料中间罐中单独引一股原料进入结晶器中进行结晶，其好处在于：进入预冷器的混合二甲苯原料的流量可以很大，不受后续结晶器的进料流量限制，从而可以提高原料在预冷器中的流速，以强化预冷器的换热效果，同时能防止对二甲苯在预冷过程中结晶析出形成晶垢。立式刮壁结晶器能有效防止晶体的结壁现象，且锥形底部能对晶浆进行部分浓缩，使晶浆中的固含量能满足后续离心机的进料要求，保证离心机在最佳工况下运行。为防止浓缩后的晶浆堵塞下料口，部分结晶过滤母液从结晶器的锥形部分返回到结晶器中用来冲刷下料口，并调节结晶器中的晶浆固含量，以确保结晶过程连续进行。使用本发明的分离对二甲苯的结晶方法进行对二甲苯的结晶生产，原料预冷过程的制冷能耗节约了31.8%，预冷器的清洗周期由90天最大能延长到240天，有效地解决了预冷器结垢严重的问题，对二甲苯产品的纯度达到99.9%，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1是本发明所述分离对二甲苯的结晶方法的流程示意图。
图2是现有分离对二甲苯的结晶方法的流程示意图。
如图1所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，一部分混合二甲苯原料b经母液换热器2和预冷器3冷却后返回到原料中间罐1中，一部分混合二甲苯原料c进入结晶器4中进行结晶。结晶器4中晶浆d经固液分离器5分离后得到对二甲苯晶体e和结晶过滤母液f。对二甲苯晶体e在熔融罐6中熔化，一部分作为洗涤液g对固液分离器5中的晶体进行洗涤，一部分作为产品h进入产品罐7。结晶过滤母液f分为两股，第一股结晶过滤母液i返回结晶器4中，第二股结晶过滤母液j通过母液换热器2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐8中。
如图2所述，来自原料罐1的混合二甲苯原料a经预冷器2预冷却后，在结晶器3中进行结晶，结晶器3中的晶浆b经固液分离器4固液分离后得到对二甲苯晶体c和结晶过滤母液d。对二甲苯晶体c在熔融罐5中熔化，一部作为洗涤液e对固液分离器4中的晶体进行洗涤，一部分作为产品f进入产品罐6。结晶过滤母液d分为两股，第一股结晶过滤母液g返回结晶器3中，第二股结晶过滤母液h进入母液罐7。
下面通过具体实施例来对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，温度为30℃，流量为1075kg/h，对二甲苯含量为80wt%，一部分混合二甲苯原料b经母液换热器2和预冷器3冷却后返回到原料中间罐1中，流量为5375 kg/h，一部分混合二甲苯原料c进入结晶器4中进行结晶，流量为1075kg/h，温度为15℃，结晶温度为-17℃。结晶器4中晶浆d经固液分离器5分离后得到对二甲苯晶体e和结晶过滤母液f。对二甲苯晶体e在熔融罐6中熔化，熔化温度为20℃，20%重量的对二甲苯作为洗涤液g对固液分离器5中的晶体进行洗涤，80%重量的对二甲苯作为产品h进入产品罐7。结晶过滤母液f分为两股，第一股占54%重量的结晶过滤母液i返回结晶器4中，第二股占46%重量的结晶过滤母液j通过母液换热器2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐8中。具体结果见表1。
【实施例2】
按照实施例1的操作条件，采用如图1所述的分离对二甲苯的结晶方法，其中，混合二甲苯原料b的流量为10750kg/h。具体结果见表1。
【实施例3】
按照实施例1的操作条件，采用如图1所述的分离对二甲苯的结晶方法，其中，混合二甲苯原料b的流量为16125kg/h。具体结果见表1。
【比较例1】
现有的分离对二甲苯的结晶方法。
按照实施例1的操作条件，采用如图2所述的分离对二甲苯的结晶方法，其结果列于表1中。
表 1
对比项 实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 对二甲苯回收率（%） 83 83 83 83 对二甲苯纯度（%） 99.9 99.9 99.9 99.7 母液换热所节约的预冷制冷能耗（%） 31.8 31.8 31.8 0 预冷器清洗周期（天） 120 180 240 90
通过对比例可以看出，本发明所述的分离对二甲苯的结晶方法有效地降低了分离过程的能耗，原料预冷过程的制冷能耗节约了1/3左右；利用原料在预冷器中的大流量循环有效地防止了预冷器中的结垢现象，延长了预冷器的清洗周期。