專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的模擬移動(dòng)床分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離難于通過(guò)蒸餾來(lái)分離的天然或化學(xué)產(chǎn)品。所使用的一類(lèi)工藝和相 關(guān)的裝置被稱(chēng)為“色譜”或“模擬移動(dòng)床”或“模擬逆流”或“模擬并流”分離裝置或工藝，下 面稱(chēng)之為“SMB”。
所涉及的領(lǐng)域的非限制性清單如下
·在一方面是正鏈烷烴，另一方面是支鏈烷烴、環(huán)烷和芳香族化合物之間的分離；
·烯烴/烷烴的分離；
·從其他芳香族C8異構(gòu)體中分離對(duì)位二甲苯；
·從其他芳香族C8異構(gòu)體中分離間二甲苯；
·從其他芳香族C8異構(gòu)體中分離乙苯。
在精煉廠和石油化工聯(lián)合工廠之外，還有許多其他應(yīng)用，例如葡萄糖/果糖的分 離，甲酚的位置異構(gòu)體、光學(xué)異構(gòu)體的分離，等等。
背景技術(shù)：
在專(zhuān)利US-2985589和US-3214247中可以找到對(duì)于SMB型單元的完整描述。本發(fā) 明致力于解決與這種單元中所存在的非選擇性容積(即不包含固體吸附劑的容積)有關(guān)的 問(wèn)題，其可在構(gòu)成所考慮的SMB柱或單元的環(huán)路中以非均勻方式分布。
這種非選擇性容積的典型示例是將一柱連接到另一柱的管路，或者當(dāng)吸附劑被充 入單個(gè)柱時(shí)用于從柱的底部向該柱頂部再循環(huán)的管路，所有設(shè)備與該一個(gè)或多個(gè)管路關(guān) 聯(lián)，尤其是泵、采樣或測(cè)量裝置、提取環(huán)路(boucle de pWlSvement)，等等。
專(zhuān)利FR-2721527、FR-2721528、FR-2721529 和 US-6896812 解釋了以下事實(shí)循 環(huán)環(huán)路中的非選擇性容積，尤其是再循環(huán)泵，以及用于采樣或分析的各種裝置，可能造成擾 動(dòng)。
專(zhuān)利FR-2721527提出在提取物抽取點(diǎn)(如果提取物是包含待分離產(chǎn)物的流的話) 處于床n-1的出口與床η的出口之間的時(shí)刻之間，通過(guò)提高再循環(huán)泵的流率來(lái)補(bǔ)償非選擇 性死容積，所述床η是包含的死容積高于其他床的那個(gè)。實(shí)踐中，當(dāng)從第η個(gè)床抽取提取物 時(shí)，使泵的流率提高。這種流率的提高引起在那段時(shí)間針對(duì)所有床提高流率，如所引用的專(zhuān) 利中示例IB所示的。這導(dǎo)致如下問(wèn)題在篩和吸附器上的較高且非最優(yōu)的液壓負(fù)載的問(wèn) 題，以及單元中的濃度分布曲線中的擾動(dòng)的問(wèn)題，這導(dǎo)致非最優(yōu)的工作，即使純度相對(duì)于沒(méi) 有補(bǔ)償?shù)那闆r得到了改善。
專(zhuān)利US-6896812也通過(guò)對(duì)非選擇性容積所在區(qū)域中的流率進(jìn)行改變而解決了由 該非選擇性容積引起的擾動(dòng)問(wèn)題。專(zhuān)利US-6896812和FR-2721527中推薦的解決方案主要 的不同在于，F(xiàn)R-2721527提高再循環(huán)泵因而提高整個(gè)吸附器中的流率，而US-6896812提高 (給料或解吸劑)的注入流率但同時(shí)等量地降低抽取(提取物或精制物)的流率，使得僅僅 吸附器的一部分經(jīng)歷流率的提高。因此，盡管在US-6896812中，流率的提高被限制于工藝 的一部分，但在循環(huán)的一部分期間它仍然繼續(xù)存在，從而引起與實(shí)施FR-2721527時(shí)所帶來(lái)的問(wèn)題同樣的問(wèn)題。還應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，US-6896812沒(méi)有建議任何具體的裝置來(lái)實(shí)施該發(fā)明并且 沒(méi)有提供任何信息有關(guān)于注入流和抽取流所必須經(jīng)歷的大流率變化所導(dǎo)致問(wèn)題的實(shí)際影 響。
FR-2721528提出，在注入流(給料或解吸劑)或抽取流(提取物或精制物)每次 經(jīng)過(guò)再循環(huán)泵(因而經(jīng)過(guò)分散的非選擇性部分的容積)時(shí)增大稱(chēng)之為切換時(shí)間段的時(shí)間 段。但該專(zhuān)利強(qiáng)加了兩個(gè)條件以便該專(zhuān)利能夠?qū)嵤?br> ·每個(gè)回路必須能夠被獨(dú)立地切換。這意味著必須使用η位置閥或者使用η個(gè)開(kāi) 關(guān)閥來(lái)管理每個(gè)被引入或提取的流，而這意味著在模擬移動(dòng)床(其中，使用一個(gè)或多個(gè)旋 轉(zhuǎn)閥來(lái)確保供應(yīng))的情況下，排除了所述補(bǔ)償模式。
·每個(gè)區(qū)域必須具有至少兩個(gè)床，因?yàn)樵谀承┨囟〞r(shí)刻，即當(dāng)一個(gè)區(qū)域的出口轉(zhuǎn)為 各向異性(其影響是將要被校正的)時(shí)，該區(qū)域縮短了一個(gè)床。此條件可能是高度限制性 的，在床的數(shù)量減少(例如4到12個(gè))的情況下尤其如此。
此外，該工藝的控制變得更加復(fù)雜，如同具有或不具有補(bǔ)償?shù)摹扒袚Q時(shí)間”表所示 的，從而使得該工藝難以實(shí)施。
專(zhuān)利FR-27215^提出，將床η的容積減少，減少量等于非選擇性離散部分的容積， 使得在總體上，該床的容積等于其他床的容積。這允許消除大部分的擾動(dòng)。
SMB單元中所使用的固體吸附劑取決于所實(shí)施的分離。在從包含8個(gè)碳原子的芳 香族餾分中分離對(duì)位二甲苯或間二甲苯的情況下，通常使用沸石吸附劑。
這種吸附劑被用作液相或氣相工藝中的吸附劑，所述工藝優(yōu)選為與US-2985589 中所描述的那些類(lèi)似的模擬逆流類(lèi)型，其尤其適用于C8芳香族餾分(包括具有8個(gè)碳原子 的芳香烴的餾分)。
在上面列出的參考文獻(xiàn)中，沸石吸附劑是粉末形式的或者是結(jié)塊物形式的，主要 由沸石以及重量比高達(dá)15%到20%的惰性黏合劑組成。
通常優(yōu)選的是結(jié)塊物形式、各種形式的小顆?；蛭⒘＃?yàn)樗鼈儾痪哂蟹勰┎牧?固有的缺點(diǎn)。
這些結(jié)塊物，無(wú)論是板狀物、珠狀物還是擠出物的形式，都通常由沸石粉末和黏合 劑組成，沸石粉末構(gòu)成活性成分(在吸附的含義下)，黏合劑旨在確保微粒形式的晶體的黏 合，以給微粒提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)抵抗在使用時(shí)它們所經(jīng)受的振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)。
例如通過(guò)給沸石粉末涂以黏土膏來(lái)制備這種結(jié)塊物。獲得的沸石顆粒，其粒度從 十分之幾毫米到幾毫米，并且具有一組令人滿意的性質(zhì)，尤其是孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度以及抗磨 損性。
在本文的其余部分中，將要討論構(gòu)成固體吸附劑的顆粒的“平均直徑”。
由于固體吸附劑常常具有粒度分布，所以對(duì)于所考慮的分布的平均直徑，通常采 用在累積分布圖中對(duì)應(yīng)于50%重量的直徑。
當(dāng)顆粒的形狀不是球形時(shí)，如在形狀為柱形的擠出物的情況下，則使用術(shù)語(yǔ)“等 效直徑”，通常為沙得直徑(diamStre de Sauter)，其定義為與所考慮顆粒具有相同表面 積-體積比的球形顆粒的直徑。
由具有平均直徑dp的顆粒組成的固體吸附劑床的一個(gè)重要特性在于壓力降，該 壓力降阻礙由表觀流速Vs 1表征的、經(jīng)過(guò)固體吸附劑床的流體流動(dòng)。5
壓力降通過(guò)Ergim關(guān)系與固體dp的粒度直接相關(guān)，Ergim關(guān)系允許將每單位長(zhǎng)度 的壓力降計(jì)算為線速度(Vsl)和經(jīng)過(guò)其的流體的粘度(μ )、床的孔隙率(ε )和固體dp的 平均粒度的函數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)模擬移動(dòng)床吸附來(lái)分離給料F的裝置，包括多個(gè)串聯(lián)的稱(chēng)之為普通區(qū)域的 基礎(chǔ)吸附區(qū)域&，所述多個(gè)基礎(chǔ)吸附區(qū)域&閉環(huán)工作，每個(gè)所述區(qū)域在用于順序注入給料 或洗脫液或用于順序提取提取物或精制物的兩個(gè)相繼點(diǎn)之間包括唯一的固體吸附劑床Li, 所述床Li具有容積VAi和稱(chēng)之為非選擇性空容積Vi的、沒(méi)有吸附劑的、用于環(huán)路中循環(huán)的 容積，所述裝置還包括至少一個(gè)稱(chēng)之為特殊基礎(chǔ)區(qū)域的基礎(chǔ)區(qū)域、該至少一個(gè)基礎(chǔ)區(qū)域 Z0包括大于普通基礎(chǔ)區(qū)域\的死容積Vi的總體死容積Vtl和/或具有容積VAtl的唯一的固 體吸附劑床Ltl，容積VAtl小于容積VA，其中，相同的固體吸附劑S用于各普通區(qū)域的床，而平 均固體吸附劑&用于所述特殊基礎(chǔ)區(qū)域A的床，固體吸附劑&的顆粒平均直徑Clptl小于普 通基礎(chǔ)區(qū)域中固體吸附劑S的顆粒平均直徑dp并且通過(guò)下述不等式與dp關(guān)聯(lián)
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，dp0被選擇成使得所述具有長(zhǎng)度LAtl的特殊 基礎(chǔ)區(qū)域中的壓力降，在加減8 %的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在加減5 %的范圍內(nèi)，等于床長(zhǎng)度為L(zhǎng)A 的普通基礎(chǔ)區(qū)域中的壓力降。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，特殊區(qū)域中使用的固體的平均直徑dP(l在加 減5%的范圍內(nèi)滿足下面的關(guān)系
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，固體吸附劑&是至少兩種固 體吸附劑S1和&的混合物，固體吸附劑S1和&的平均顆粒直徑分別為Clp1和dp2，其中，Clp1 < dp2，特殊基礎(chǔ)區(qū)域的每個(gè)床中的固體S1的百分比嚴(yán)格地大于普通基礎(chǔ)區(qū)域中的固體S1 的百分比。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，普通基礎(chǔ)區(qū)域的每個(gè)床中的固體S1的百分 比為零。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，普通基礎(chǔ)區(qū)域的每個(gè)床中的固 體吸附劑由平均顆粒直徑為dp的唯一固體吸附劑S構(gòu)成，其中，特殊基礎(chǔ)區(qū)域的平均固體 吸附劑&包括至少一種其他固體吸附劑S1，所述至少一種其他固體吸附劑S1的平均顆粒直 徑Clp1嚴(yán)格小于dp (即，Clp1 < dp)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，顆粒直徑Clp1嚴(yán)格小于普通區(qū)域固體吸附劑 的顆粒直徑dp的固體吸附劑S1是通過(guò)選擇具有較小直徑的固體吸附劑批次而獲得的。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置的用途，用于從包含8個(gè)碳原子的芳香烴餾 分中分離二甲苯。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置的用途，用于從包含8個(gè)碳原子的芳香烴餾 分中分離對(duì)位二甲苯。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置的用途，用于從混合包含烯烴和其他烴的餾 分中分離所述烯烴，所述其他烴中的至少一些是非烯烴。
11.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置的用途，用于從混合包含一種或多種直鏈烷烴和其他烴的餾分中分離至少一種所述直鏈烷烴，所述其他烴不是直鏈烷烴。
全文摘要
一種通過(guò)模擬移動(dòng)床吸附來(lái)進(jìn)行分離的裝置(SMB)，包括多個(gè)串聯(lián)的基礎(chǔ)吸附區(qū)域Z，所述多個(gè)基礎(chǔ)吸附區(qū)域Zi閉環(huán)工作，所述裝置還包括至少一個(gè)特殊吸附區(qū)域，該至少一個(gè)特殊吸附區(qū)域的死容積大于吸附區(qū)域Z1，所述特殊吸附區(qū)域的固體吸附劑的粒度小于普通吸附區(qū)域的固體吸附劑的粒度。
文檔編號(hào)B01D15/18GK102036728SQ200980113445
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者D·萊尼庫(kù)格勒科克, G·奧捷, P·勒弗萊夫, T·弗里辛 申請(qǐng)人:Ifp新能源公司