專利名稱：一種萃取精餾分離芳烴的方法及萃取精餾裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明為一種利用萃取精餾從烴類混合物中分離芳烴的方法和一種使用該方法的萃取精餾裝置。
背景技術：
目前，利用萃取精餾從烴類混合物中分離芳烴的工藝在工業(yè)上已廣泛應用。該方法利用選擇性溶劑對烴類各組分相對揮發(fā)度影響的不同，通過精餾操作實現芳烴與非芳烴分離。操作時原料從萃取精餾塔中部加入，選擇性溶劑從塔的上部加入，非芳烴從塔頂脫除，塔底得到芳烴與溶劑的混合物，塔底含芳烴的溶劑再進入溶劑回收塔進行精餾，分離得到芳烴和溶劑，溶劑經過換熱后返回萃取精餾塔循環(huán)使用。所用的選擇性溶劑有甘醇類、環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N-甲?；鶈徇?NFM)等。
采用不同的選擇性溶劑及萃取精餾條件，人們已提出了許多萃取精餾分離芳烴的工藝。CN109143A公開了一種萃取精餾分離烴類混合物的方法，采用環(huán)丁砜或N-甲?；鶈徇騼烧叩幕旌衔镒鳛檫x擇性溶劑，選擇萃取精餾操作條件，使得萃取精餾塔在汽-液-液三相操作，并借助塔內設置的構件和填料，確保在汽-液-液三相之間可進行良好的傳質。CN1085646C亦公開了一種萃取精餾分離芳烴的方法，采用環(huán)丁砜作為選擇性溶劑，控制萃取精餾的操作條件，使得萃取精餾塔操作在臨界互溶狀態(tài)，即操作保持一個液相，將要達到而未達到兩個液相的狀態(tài)。CN1393507A提出了一種萃取精餾分離芳烴的方法及使用的復合溶劑，復合溶劑包括主溶劑、助溶劑和改性劑，主溶劑和改性劑分別選自環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮或N-甲?；鶈徇?，但酸堿性相反；助溶劑選自C8～C11芳烴。助溶劑的作用是增加溶解能力，使萃取精餾塔操作在一個液相狀態(tài)進行。
上述方法在萃取精餾塔操作條件下有單一液相和兩個液相之分。萃取精餾塔操作處在一個液相狀態(tài)時，可以采用常規(guī)板式塔結構，操作過程穩(wěn)定，板式塔可長周期運行。萃取精餾塔操作在兩個液相狀態(tài)時，則可以選擇溶劑選擇性高、能耗低的操作條件，但設備上要求采用填料并設置特殊構件，以保證塔內汽-液-液三相之間良好的接觸、傳質，否則分離效果會很差，而且操作不穩(wěn)定，嚴重時會出現暴沸沖塔，此外溶劑結焦及其他雜質在填料層的累積也會使分離效果變差，不能保證長周期運行。在實際生產中，裝置穩(wěn)定、長周期運行往往是決定其經濟效益的關鍵因素，因而目前工業(yè)上的萃取精餾過程大多是在一個液相狀態(tài)下操作。無論萃取精餾塔在何種狀態(tài)下操作，萃取精餾塔頂非芳烴回流都是影響萃取精餾效果的不利因素。非芳烴回流的作用僅是回收其中的微量溶劑，但隨著非芳烴回流增大，萃取精餾段溶劑濃度下降，對芳烴與非芳烴的選擇性分離作用也隨之下降，同時萃取精餾段更趨向于兩個液相狀態(tài)，加大了操作的不穩(wěn)定性。
US5,310,480提出了一種非芳烴不回流的萃取精餾分離芳烴的方法，該法僅采用一臺帶再沸器的萃取精餾塔將原料中的芳烴與非芳烴分離，塔頂蒸出的氣相首先經過旋風分離器離析出所夾帶的溶劑液滴，氣相再進入冷凝冷卻器得到非芳烴液相產品，從萃取精餾塔中間側線采出含芳烴、水和微量溶劑的氣相與一股循環(huán)水一起進入旋風分離器，經過水洗和離心離析后的氣相再進入冷凝冷卻器得到芳烴液相產品。所用的溶劑為含水的環(huán)丁砜或甘醇類溶劑。該方法對于氣相中的溶劑和非芳烴僅進行了一級汽液相平衡，因此非芳烴產品中溶劑含量偏高，不僅溶劑損失加大，而且影響非芳烴產品質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種通過萃取精餾從烴類混合物中回收分離芳烴的方法，該方法可有效提高萃取精餾的選擇性和操作穩(wěn)定性。
本發(fā)明所述的利用萃取精餾從烴類混合物中回收芳烴的方法，包括將烴類混合物從萃取精餾塔的中部引入，萃取精餾溶劑從萃取精餾塔的上部引入，并在該塔非芳烴回流段的底部設置熱源進行加熱，控制萃取精餾塔在萃取精餾條件下操作，塔頂非芳烴一部分回流，其余排出系統(tǒng)，塔底得到芳烴與溶劑的混合物進入溶劑回收塔進行精餾，分離得到芳烴和萃取精餾溶劑，再將分離后得到的溶劑引入萃取精餾塔循環(huán)使用。
本發(fā)明方法通過采用在萃取精餾塔非芳烴回流段底部適當加熱的方法，使得進入萃取精餾段的液相基本是萃取精餾溶劑，從而有效避免塔頂的非芳烴回流進入萃取精餾段，最大限度地發(fā)揮萃取精餾段選擇性溶劑分離芳烴和非芳烴的作用，提高萃取精餾溶劑的選擇性和操作穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明方法中萃取精餾塔溶劑入口至塔頂部分為萃取精餾塔的非芳烴回流段，溶劑入口以下為萃取精餾段。在非芳烴回流段，通過塔頂回流的非芳烴來使其中含有的少量溶劑與非芳烴分離，非芳烴在此段中蒸發(fā)并由于沸點低而自塔頂排出，萃取精餾溶劑則流入溶劑入口下的萃取精餾段。本發(fā)明方法在萃取精餾塔非芳烴回流段底部設置熱源，適當提高回流段底部的溫度，使得塔頂回流非芳烴僅存在于非芳烴回流段，基本避免了回流非芳烴流入萃取精餾段，提高了萃取精餾段溶劑濃度，從而增強了萃取精餾段選擇性分離芳烴與非芳烴的作用，并可使萃取精餾段操作更穩(wěn)定。
本發(fā)明方法中所述的萃取精餾溶劑選自環(huán)丁砜、二甘醇、三甘醇、四甘醇、N-甲酰基嗎啉或N-甲基吡咯烷酮，也可以是包含主溶劑和助溶劑的復合溶劑，其中主溶劑選自環(huán)丁砜、二甘醇、三甘醇、四甘醇、N-甲酰基嗎啉或N-甲基吡咯烷酮，助溶劑選自C8～C11芳烴中的任意一種或兩種，此處的一種芳烴指具有同一碳數的芳烴，如C8芳烴既可是單一的C8芳烴，如乙苯、鄰二甲苯，也可以是混合的C8芳烴，如含有不同異構體的混合二甲苯。所述復合溶劑中助溶劑的含量為5～30質量％。
所述萃取精餾塔的操作壓力為0.1～0.35MPa，溶劑入塔溫度為60～130℃，非芳烴回流段底部溫度為100～160℃，優(yōu)選120～150℃，塔底溫度為140～180℃，理論塔板數為20～50，溶劑與原料質量流量之比(即溶劑比)為2.0～7.0。塔頂回流比為0.1～3.0。溶劑回收塔的塔頂壓力為0.03～0.08MPa，塔底溫度為170～180℃，理論塔板數為10～20，塔頂回流比為0.5～3.0。
所述非芳烴回流段底部流出的液體中溶劑含量大于60質量％，優(yōu)選大于80質量％。
所述用于加熱萃取精餾塔非芳烴回流段的熱源可為來自萃取精餾系統(tǒng)外部的工程熱源或利用萃取精餾系統(tǒng)循環(huán)溶劑的余熱，優(yōu)選使用再沸器進行加熱。
本發(fā)明所述的利用萃取精餾從烴類混合物中回收芳烴的裝置，包括彼此串連的萃取精餾塔和溶劑回收塔，所述萃取精餾塔的中部設有溶劑入口管，萃取精餾塔內溶劑入口管上方非芳烴回流段底部設有再沸器，萃取精餾塔的頂部設有非芳烴流出管和回流管，底部設有再沸器和芳烴流出管，芳烴流出管與溶劑回收塔的中部相連。
所述裝置中，萃取精餾塔內的非芳烴回流段設有1～10級汽液接觸塔板，使該段處的非芳烴與少量溶劑充分分離，以保證塔頂非芳烴中不含溶劑。
本發(fā)明所述的烴類混合物為含有5～10個碳原子的烴類，其中芳烴含量大于15質量％，優(yōu)選大于30質量％。
下面結合圖1說明本發(fā)明方法。含有芳烴的烴類混合物由管線1進入換熱器3，換熱后進入萃取精餾塔4中部，萃取精餾溶劑經管線2從上部進入萃取精餾塔4。萃取精餾塔在溶劑入口以上為非芳烴回流段，該段設有1～10級汽液接觸塔板，其底部設有再沸器5，用于汽化回流非芳烴。萃取精餾塔底設置的再沸器提供熱量，在塔內形成汽液逆流接觸，烴類混合物中的非芳烴由塔頂管線6排出，進入冷凝器7冷凝、冷卻后進入凝液罐8，其中一部分經管線9回流入萃取精餾塔4，其余部分作為非芳烴產品經管線10送出系統(tǒng)。塔底富集芳烴的溶劑經管線12進入溶劑回收塔13中部，塔底設再沸器20，在減壓條件下進行蒸餾分離芳烴和溶劑，凝液罐17頂接真空系統(tǒng)16，維持溶劑回收塔在減壓下操作。溶劑中含有的芳烴由塔頂經管線14排出，進入冷凝器15經冷凝、冷卻進入凝液罐17，其中一部分經管線18回流入溶劑回收塔13，其余經管線19排出系統(tǒng)，溶劑由塔底管線21排出，經換熱后由管線2循環(huán)回萃取精餾塔4。
下面通過實例進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。
實例1以C6餾分為萃取精餾原料，其組成見表1，按圖1的流程分離其中的苯和非芳烴，所用的萃取精餾溶劑為環(huán)丁砜和鄰二甲苯，各塔操作條件見表2，回收產品質量指標見表3。
對比例1按CN1393507A的方法分離C6餾分中的苯和非芳烴，即按實例1的方法分離苯和非芳烴，但萃取精餾塔非芳烴回流段底部不設再沸器，各塔操作條件見表2，回收產品質量指標見表3。
由表2實例1與對比例1的數據可看出，在萃取精餾塔非芳烴回流段采用中間再沸器后，非芳烴回流段底部溫度由對比例1的102℃提高到135℃，使非芳烴回流段流入萃取精餾段的液相主要為溶劑，基本避免了非芳烴回流進入萃取精餾段，提高了萃取精餾段的選擇性和操作穩(wěn)定性，同時允許塔頂采用更多的非芳烴回流來提高溶劑回收效果，即回流比增加。表3數據顯示，與對比例1相比，實例1所得芳烴產品純度更高，收率更高，而且非芳烴產品中的溶劑含量大大降低，減少了溶劑損失。
實例2以C6～C8餾分為萃取精餾原料，其組成見表1，按圖1的流程將其中的苯和甲苯與非芳烴分離，所用的萃取精餾溶劑為環(huán)丁砜，并加入1質量％的水。各塔操作條件見表2，回收產品質量指標見表3。
對比例2取實例2的原料，按US5,310,480的方法分離其中的混合芳烴(苯、甲苯)和非芳烴，所用萃取精餾溶劑及各塔操作條件見表2，回收產品質量指標見表3。
由表2、表3數據可知，實例2采用非芳烴回流來回收非芳烴氣相中的溶劑，并通過中間再沸器加熱，基本避免了非芳烴回流對萃取精餾段造成的不利影響。對比例2非芳烴不回流，塔頂非芳烴蒸氣首先經過旋風分離器除掉夾帶的溶劑液滴，然后再進行冷凝冷卻得到非芳烴產品，由于僅進行了一次熱力學相平衡，非芳烴產品中溶劑含量高達170μg/kg，不僅損失溶劑，而且增大了產品的硫含量，嚴重影響非芳產品質量，而實例2的非芳產品中溶劑含量極低，基本不損失溶劑。
表1

表2

表3

權利要求
1.一種利用萃取精餾從烴類混合物中回收芳烴的方法，包括將烴類混合物從萃取精餾塔的中部引入，萃取精餾溶劑從萃取精餾塔的上部引入，并在該塔非芳烴回流段的底部設置熱源進行加熱，控制萃取精餾塔在萃取精餾條件下操作，塔頂非芳烴一部分回流，其余排出系統(tǒng)，塔底得到芳烴與溶劑的混合物進入溶劑回收塔進行精餾，分離得到芳烴和萃取精餾溶劑，再將分離后得到的溶劑引入萃取精餾塔循環(huán)使用。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的萃取精餾溶劑選自環(huán)丁砜、二甘醇、三甘醇、四甘醇、N-甲?；鶈徇騈-甲基吡咯烷酮。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的萃取精餾溶劑為包含主溶劑和助溶劑的復合溶劑，其中主溶劑選自環(huán)丁砜、二甘醇、三甘醇、四甘醇、N-甲?；鶈徇騈-甲基吡咯烷酮，助溶劑選自C8～C11芳烴中的任意一種或兩種。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于復合溶劑中助溶劑的含量為5～30質量％。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述萃取精餾塔的壓力為0.1～0.35MPa，溶劑入塔溫度為60～130℃，非芳烴回流段底部溫度為100～160℃，塔底溫度為140～180℃，理論塔板數為20～50，溶劑與原料質量流量之比為2.0～7.0，塔頂回流比為0.1～3.0；溶劑回收塔的塔頂壓力為0.03～0.08MPa，塔底溫度為170～180℃，理論塔板數為10～20，塔頂回流比為0.5～3.0。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于所述非芳烴回流段底部的溫度為120～150℃。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于非芳烴回流段底部流出的液體中溶劑含量大于60質量％。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的熱源選自再沸器、來自萃取精餾系統(tǒng)外部的工程熱源或利用萃取精餾系統(tǒng)循環(huán)溶劑的余熱。
9.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的烴類混合物為含有5～10個碳原子的烴類，其中芳烴含量大于15質量％。
10.一種利用萃取精餾從烴類混合物中回收芳烴的裝置，包括彼此串連的萃取精餾塔和溶劑回收塔，所述萃取精餾塔的中部設有溶劑入口管，萃取精餾塔內溶劑入口管上方非芳烴回流段底部設有再沸器，萃取精餾塔的頂部設有非芳烴流出管和回流管，底部設有再沸器和芳烴流出管，芳烴流出管與溶劑回收塔的中部相連。
11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于所述萃取精餾塔內非芳烴回流段設有1～10級汽液接觸塔板。
全文摘要
一種利用萃取精餾從烴類混合物中回收芳烴的方法，包括將烴類混合物從萃取精餾塔的中部引入，萃取精餾溶劑從萃取精餾塔的上部引入，并在該塔非芳烴回流段的底部設置熱源進行加熱，控制萃取精餾塔在萃取精餾條件下操作，塔頂非芳烴一部分回流，其余排出系統(tǒng)，塔底得到芳烴與溶劑的混合物進入溶劑回收塔進行精餾，分離得到芳烴和萃取精餾溶劑，再將分離后得到的溶劑引入萃取精餾塔循環(huán)使用。該方法可有效提高溶劑的選擇性和操作穩(wěn)定性。
文檔編號C07C7/08GK1923772SQ20051009377
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權日2005年8月31日
發(fā)明者唐文成, 田龍勝, 趙明 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石油化工科學研究院