用于制備所需二甲苯異構(gòu)體的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于制備所需二甲苯異構(gòu)體的系統(tǒng)和方法
[0001 ]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請要求2013年9月27日提交的美國申請N0.14/040,391的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容全部并入本文中。
技術領域
[0003]本公開內(nèi)容一般性地涉及用于制備所需二甲苯異構(gòu)體的系統(tǒng)和方法，更特別地涉及用于在二甲苯異構(gòu)體回收過程中回收二甲苯異構(gòu)體分餾期間的熱的系統(tǒng)和方法。
[0004]背景
[0005]二甲苯異構(gòu)體是化學合成中的重要中間體，并且具體的二甲苯異構(gòu)體是不同方法所需的。對二甲苯是對苯二甲酸的原料，且對苯二甲酸用于生產(chǎn)合成纖維和樹脂。間二甲苯用于生產(chǎn)某些增塑劑、偶氮染料和木材防腐劑。鄰二甲苯為生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐的原料，且鄰苯二甲酸酐用于生產(chǎn)某些增塑劑、染料和藥物產(chǎn)品。
[0006]所需二甲苯異構(gòu)體通常通過使用對所需異構(gòu)體具有選擇性的吸附劑而與混合二甲苯料流分離。所需異構(gòu)體被吸附，且其余異構(gòu)體在混合萃余液料流中排出。然后使用解吸劑將所需二甲苯異構(gòu)體解吸，收集解吸劑和所需二甲苯異構(gòu)體并通過蒸餾(也稱為分餾)分離。解吸劑通常稱為重或輕的，其中重解吸劑具有比二甲苯更高的分子量和更高的沸點，且輕解吸劑具有比二甲苯更低的分子量和更低的沸點。用重解吸劑的二甲苯異構(gòu)體回收系統(tǒng)傾向于使用比用輕解吸劑的系統(tǒng)更少的能量，因為解吸劑不需要在分餾步驟中重復地蒸發(fā)和提升。然而，重解吸劑系統(tǒng)要求嚴格的進料純度以控制不想要的化合物在再循環(huán)解吸劑中累積。不想要的化合物為降低解吸劑效力和產(chǎn)物純度的雜質(zhì)。需要另外的設備以在解吸劑再循環(huán)過程期間保持重解吸劑純度。重解吸劑系統(tǒng)中的蒸餾塔具有較高的再沸器溫度，這導致較高的操作壓力。較高的操作壓力要求涉及的設備的較高壓力等級，這提高設備資本成本。
[0007]輕解吸劑系統(tǒng)容許相對于重解吸劑系統(tǒng)不嚴格的進料規(guī)格。這幫助抵消與作為蒸餾塔頂部料流回收輕解吸劑有關的高能量成本。輕解吸劑系統(tǒng)還提供由于二甲苯回收系統(tǒng)造成的總設備的實質(zhì)性節(jié)約，因為不需要用于提純和儲存解吸劑的另外設備。輕解吸劑二甲苯回收系統(tǒng)還具有較低的蒸餾塔操作壓力，所以可使用較薄的外殼厚度和較低的壓力等級進一步降低安裝新系統(tǒng)的資本成本。甲苯是可使用的輕解吸劑的一個實例，且甲苯比可得到的許多重解吸劑更便宜。
[0008]在蒸餾期間需要能量將輕解吸劑蒸發(fā)。通常使燃料燃燒以提供用于操作蒸餾塔的熱能，但在一些實施方案中，電力被通過燃料燃燒產(chǎn)生的熱更便宜。電能可用于通過使用熱栗從頂部料流中回收熱而在蒸餾再沸器中將輕解吸劑蒸發(fā)。熱栗將用于蒸餾的一些能量從燃料燃燒轉(zhuǎn)移至電力的使用。
[0009]因此，理想的是開發(fā)使用熱栗從蒸餾塔頂部產(chǎn)物中回收能量的由混合二甲苯料流制備所需二甲苯異構(gòu)體的方法和系統(tǒng)。另外，理想的是開發(fā)制備所需二甲苯異構(gòu)體，同時使用于能量的燃料燃燒最小化的方法和系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的其它理想特征和特性從隨后的詳細描述和所附權(quán)利要求書，連同附圖和該背景中獲悉。
[0010]簡述
[0011]提供制備所需二甲苯異構(gòu)體的方法。該方法包括在吸附室中從混合二甲苯料流中吸附所需二甲苯異構(gòu)體。將所需二甲苯異構(gòu)體用解吸劑解吸以產(chǎn)生具有所需二甲苯異構(gòu)體和解吸劑的萃取物料流，其中解吸劑具有比所需二甲苯異構(gòu)體更低的沸點。將萃取物料流在萃取物分餾器中分餾以產(chǎn)生具有氣態(tài)解吸劑的低壓萃取物頂部料流。將低壓萃取物頂部料流加壓以產(chǎn)生溫度大于萃取物再沸器溫度的高壓萃取物頂部料流。將高壓萃取物頂部料流在萃取物工藝再沸器(extract process reboiler)中冷凝并產(chǎn)生液體萃取物頂部料流。
[0012]還提供制備所需二甲苯異構(gòu)體的另一方法。該方法包括將混合萃余液料流在萃余液分餾器中分餾以產(chǎn)生包含氣態(tài)解吸劑的低壓萃余液頂部料流和包含不同于所需異構(gòu)體的萃余液二甲苯異構(gòu)體的萃余液二甲苯異構(gòu)體料流。將低壓萃余液頂部料流加壓以產(chǎn)生具有在萃余液再沸器溫度以上的溫度的高壓萃余液頂部料流。將高壓萃余液頂部料流在萃余液工藝再沸器(raffinate process reboiler)中冷凝以產(chǎn)生液體萃余液頂部料流。將異構(gòu)化料流在異構(gòu)化裝置中異構(gòu)化以產(chǎn)生所需二甲苯異構(gòu)體。
[0013]還提供用于制備所需二甲苯異構(gòu)體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含適于包含選擇性吸附劑的吸附室，其中選擇性吸附劑對所需二甲苯異構(gòu)體具有選擇性。萃取物分餾器與吸附室連接，其中萃取物分餾器包含萃取物工藝再沸器和萃取物頂部接收器。萃取物壓縮機與萃取物頂部接收器和萃取物工藝再沸器連接，并配置用于提高萃取物頂部接收器與萃取物工藝再沸器之間氣體的壓力和溫度。
[0014]附圖簡述
[0015]下文連同以下附圖描述本發(fā)明實施方案，其中類似的數(shù)字表示類似的元件，且其中:
[0016]圖1為二甲苯異構(gòu)體生產(chǎn)系統(tǒng)和制備二甲苯異構(gòu)體的方法的示例實施方案的示意圖；和
[0017]圖2為圖1的二甲苯異構(gòu)體生產(chǎn)系統(tǒng)的異構(gòu)體回收裝置的示意圖。
[0018]詳述
[0019]以下詳細描述在性質(zhì)上僅為示例的，且不意欲限制所述實施方案的應用和用途。此外，不意欲受先前背景或以下詳細描述中呈現(xiàn)的任何理論束縛。
[0020]本文所述各個實施方案涉及用于由混合二甲苯原料制備所需二甲苯異構(gòu)體的系統(tǒng)和方法。將進料流在進料分餾器中分餾以產(chǎn)生具有包含8個碳的烴(在本文中稱為C8化合物)的混合二甲苯料流。將混合二甲苯料流供入具有優(yōu)先吸附所需二甲苯異構(gòu)體的選擇性吸附劑的吸附室中。將解吸劑供入吸附室中以置換在萃取物料流中離開吸附室的所需二甲苯異構(gòu)體。其它二甲苯異構(gòu)體在包含萃余液二甲苯異構(gòu)體和解吸劑的混合萃余液料流中離開吸附室。解吸劑在萃取物分餾器中與所需二甲苯異構(gòu)體分離，并使用熱栗從萃取物頂部料流中回收能量以將萃取物塔底產(chǎn)物在萃取物工藝再沸器中蒸發(fā)。將頂部料流加壓，這使溫度提高至萃取物工藝再沸器中的溫度以上，然后在萃取物工藝再沸器中冷凝。也可使用類似的熱栗從混合萃余液料流中回收解吸劑。
[0021]現(xiàn)在參考圖1中的二甲苯異構(gòu)體生產(chǎn)系統(tǒng)的示例實施方案。將進料流10供入進料分餾器12中以產(chǎn)生進料分餾器頂部料流14、進料分餾器底部料流16和混合二甲苯料流20。進料分餾器頂部料流14包含具有7個或更少碳的烴(C7-)，進料分餾器底部料流16包含具有9個或更多碳的烴(C9+)，且混合二甲苯料流20包含具有8個碳的烴(Cs)。不同的餾分(例如Ct-、C8和C9+)基于存在的化合物的相對沸點分離。進料分餾器12可在5千帕斯卡絕對壓力(kPa)至l，800kPa(0.7鎊/平方英寸絕對壓力(PSIA)至260PSIA)的壓力和35攝氏度(°C)至360°C(65華氏度(? )至680 cF )的溫度下操作。進料流10具有較高的芳族化合物濃度，例如40-100 質(zhì)量 ％。
[0022]用于制備所需二甲苯異構(gòu)體的合適進料流10可由許多來源得到。例如，流化催化裂化(FCC)裝置和以高嚴苛模式運行的分餾器可產(chǎn)生具有7-10個碳的烴(Cm)的餾分，其中60質(zhì)量％的烴為芳族的。某些煤液化方法產(chǎn)生富含芳族化合物的烴料流，且這些烴料流適用作進料流10。其它可能的來源包括各種石油精煉方法、烴的熱或催化裂化，或者石油化學轉(zhuǎn)化方法，包括在重整器中使用設計用于制備芳族化合物的催化劑加工的烴料流。在一些實施方案中，可使用其它加工步驟(未闡述)從進料流10或混合二甲苯料流20中除去非芳族化合物，例如液液萃取、萃取結(jié)晶、粘土處理或另一分餾。
[0023]將混合二甲苯料流20引入異構(gòu)體回收裝置22，所述異構(gòu)體回收裝置22產(chǎn)生所需二甲苯異構(gòu)體料流24和萃余液二甲苯異構(gòu)體料流26，如下文更完整地描述。將萃余液二甲苯異構(gòu)體料流26引入異構(gòu)化裝置28中，在那里將為不同于所需二甲苯異構(gòu)體的二甲苯異構(gòu)體的萃余液