CN101844022B - 分离系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种示例性实施方式可以是分离系统。该分离系统可以包括吸附区、回转阀、过渡区、和一个或多个管。通常，该过渡区包括一个或多个将回转阀与吸附区连通的管线。该回转阀替换性地可以在管线中将进料或解吸剂输入分配到吸附区或者替换性地可以接收来自吸附区的提余物或提取物输出，且来自先前输入或输出的残余物可以保留在管线中。与回转阀连通的过渡区之外的一个或多个管可以形成接收用于逐出残留物的输入的或者用于接收来自管线的残留物的至少一个管容积。该残留物可以不同于输入或输出。
Description
发明领域
本发明一般地涉及用于将物流中期望的组分与一种或多种其它组分分开的分离系统。
相关技术的描述
吸附分离可以用于通过将物流中单一化合物与一种或多种其它化合物进行选择来纯化烃物流。通常，期望获得最大可能纯度的被吸附化合物。由此，经常优选使产品的污染最小化。
在诸如模拟移动床的技术中，典型地将两个物流提供到该床上，即进料和解吸剂，且从该床中回收两个物流，即提余物和提取物。在供给和移除该床的这些各种物流时可能发生杂质，因为利用相同管线来提供该进料和解吸剂以及回收提余物和提取物。由此，串联中的下一个物流可能含有来自先前物流的残留物，且由此恶化操作和/或产品纯度。由此，期望提供使污染物最小化且增强操作和产品纯度的吸附分离系统。
发明概述
一种示例性实施方式可以是分离系统。该分离系统可以包括吸附区、回转阀、过渡区、和一个或多个管。通常，该过渡区包括一个或多个使回转阀与吸附区连通的管线。该回转阀替换性地可以将进料或解吸剂输入分配到吸附区，或者替换性地可以在管线中接收来自吸附区的提余物或提取物输出，且来自先前输入或输出的残余物可以保留在管线中。与回转阀连通的过渡区之外的一个或多个管可以形成接收用于逐出残留物的输入的或者用于接收来自管线的残留物的至少一个管容积。该残留物可以不同于输入或输出。
另一示例性实施方式可以是用于将物流中期望的组分与一种或多种其它组分分开的分离系统。该分离系统可以包括吸附区、回转阀、和过渡区。该过渡区可以包括使回转阀与吸附区连通的多个管线。该多个管线可以配成对，其中一个管线适合于将输入带到吸附区，且另一个管线适合于接收来自吸附区的输出，且该对的每个管线含有各自的止回阀。
另一示例性实施方式可以包括使模拟移动床中流体的交叉污染最小化的方法。该方法可以包括填充阀一侧上的置换容积，其对应于该阀另一侧上管线的容积，由此逐出管线中来自先前输入的残留物、或是接收管线中来自先前输出的残留物。通常，该先前输入或输出不同于当前输入或输出。
如本文中所公开的那样，实施方式可以提供用于使从吸附床送出和接收的各种物流的污染最小化的系统和方法。特别地，本文中所公开的实施方式特别地适用于模拟移动床技术，其中可以避免各种物流的污染。作为示例，避免污染可以改进从进料中提取所期望的组分，以及使最终产物的污染最小化。提供作为用于提余物或提取物输出、或者可以置换管线中的进料或解吸剂残留物的输入的容器的至少一个管容积，可以促进提供到吸附区的物流的纯度和/或增强输出如提余物和提取物的纯度。由此，本文中公开的实施方式可以提供更高纯度的产品和更高的产品回收率。
定义
本文中使用的术语“物流”可以是包括各种烃分子诸如直链、支化、或环状烷烃、链烯烃、链二烯、和炔烃，以及任选地其它物质诸如气体(例如氢气)、或杂质诸如重金属、以及硫和氮化合物的物流。该物流也可以包括芳族和非芳族烃。另外，该烃分子可以是缩写的C1、C2、C3…Cn，其中“n”表示一个或多个烃分子中碳原子的数目。
本文中使用的术语“区”可以表示包括一个或多个设备项目和/或一个或多个子区的区域。设备项目可以包括一个或多个反应器或反应器容器、加热器、交换器、管、泵、压缩机、和控制器。另外，设备项目诸如反应器、干燥器、或容器可以进一步包括一个或多个区或子区。
如图示，附图中的工艺流程线可以表示管线、管或物流。特别地，管线或管可以含有一个或多个物流，且一个或多个物流可以被管线或管所包含。为了利于理解，管线可以表示吸附区与回转阀之间的过渡区中的导管，且管可以表示过渡区和/或回转阀之外的导管。
本文中使用的术语“管容积”可以表示一部分管，其直径可以大于周围部分，由此含有来自过渡区的管线中相应容积。
本文中使用的术语“吸附”可以包括吸附和/或吸收。
本文中使用的术语“吸附剂”可以包括吸附剂和/或吸收剂，且涉及、但并非限定于吸附和/或吸收。
附图说明
图1是示例性分离系统的示意图。
详细说明
本文中公开的实施方式可以用于许多吸附分离工艺。作为示例，这些实施方式可以用于从C8芳族异构体混合物中分离对二甲苯、从C8芳族异构体混合物中分离间二甲苯、从支化和环状烃中分离线性烷烃、从链烷烃中分离烯烃、从其它甲苯酚异构体中分离对-甲苯酚或间-甲苯酚、从其它甲基异丙基苯异构体中分离对-甲基异丙基苯或间-甲基异丙基苯、和从混合的糖中分离果糖。其它应用可以包括从一种或多种其它化合物之中单独地提取一种或多种下列化合物：单甲基链烷烃、2，6-二甲基萘、乙基苯、1-丁烯、乙基甲苯、甲苯胺、萜烯、氯和硝基芳烃、α和β萘酚、烷基萘、α烯烃、和妥尔油。由此，本文中公开的实施方式可以用于将一种烃从一种或多种其它烃中分离。
典型地，该吸附剂可以是多孔固体。通常，吸附剂在液体混合物中吸附时，孔隙填充液体，但是孔隙内组分的分布平衡不同于周围大量液体中的分布。吸附剂可以是对于任意组分(其可以在孔隙内比大量液体周围更大地浓缩)具有选择性的。
通常，吸附剂可以分类为极性和非极性的。极性或亲水性吸附剂可以包括硅胶、活化铝、氧化硅氧化铝吸附剂、分子筛和粘土中的至少一种。一种示例性分子筛可以是合成结晶沸石。在这种分子筛中可以通过改变氧化硅-氧化铝比例、晶体结构、和晶格中的阳离子获得多种选择性。非极性吸附剂可以包括活性碳和源于煤的碳中的至少一种。通常，在将除去的组分比大量工艺液体极性更大时使用极性吸附剂，同时在目标组分极性更小时使用非极性吸附剂。
本文中公开的实施方式可以与采用回转阀的模拟移动床一起利用。典型地，回转阀分步切换以促进流体到达和离开吸附床的转移。如前所述，可以使过渡区之外区域中的阀与回转阀的运动同步。这种示例性模拟移动床公开于例如US 3 392 113、US 3 617 504、US 4 434 051和US 6 407 301B1。
这些模拟床中，典型地可以与排出提取物和提余物一起在床中不同位置施用进料和解吸剂。循环中的吸附剂室流体可以通过改变吸附剂周围液体的组分来模拟移动床。改变液体可以导致不同化学物质在吸附剂上被吸附和从吸附剂中解吸。作为示例，首先将进料施用到吸附剂可以导致期望的化合物或提取物在吸附剂上被吸附，且随后施用解吸剂可以导致提取物解吸和解吸剂吸附。这样，可以从进料中提取各种材料。
参照图1，描述了示例性分离系统100。该分离系统100可以包括吸附区200、回转阀300、过渡区400、和区域600。该吸附区200可以包括吸收器210，和可以容许吸附剂室流体循环以模拟移动床的管线220。通常，该吸收器210可以包括四个床，即第一床230、第二床240、第三床250、和第四床260。虽然公开了四个床，应当理解可以使用任意数目的床，诸如8、12、16、19、22、25个或更多。
另外，描述了回转阀300。应当指出，该回转阀300是以示意性形式描述以简化各种物流流动的描述。该回转阀可以是四路(four-track)回转阀，但是可以采用其它回转阀。另外，应当理解虽然描述了回转阀300，但是也可以使用其它适宜设备如歧管排列。
过渡区400可以包括一个或多个管线诸如多个管线404。通常，一个或多个管线404可以包括第一对管线410、第二对管线420、第三对管线430、和第四对管线440。参照第一对管线410，通常，该第一对管线410可以包括具有止回阀414的第一管线412和具有止回阀418的第二管线416。相应地，该第二对管线420可以包括具有止回阀424的第一管线422和具有止回阀428的第二管线426。另外，该第三对管线430可以包括具有止回阀434的第一管线432和具有止回阀438的第二管线436。另外，该第四对管线440可以包括具有止回阀444的第一管线442和具有止回阀448的第二管线446。通常，止回阀414、418、424、428、434、438、444、和448容许仅在一个方向上的流体，即朝向或离开吸附区200。虽然公开了止回阀，但是也可以使用其他单向流动设备。特别地，各对管线410、420、430、和440的第一管线412、422、432、和442可以引导在朝向各个床230、240、250、和260的单一方向上的流体。类似地，第二管线416、426、436、和446可以引导离开各个床230、240、250、和260的单一方向上的流体。
区域600可以包括在回转阀300和/或过渡区400之外的一个或多个管604和一个或多个阀606。该一个或多个管604可以包括对应于如前所述的过渡区400中一个或多个管线404的容积的至少一个管容积608。该至少一个管容积608可以包括第一管容积610、第二管容积630、第三管容积650、和第四管容积670。通常，进料和解吸剂流504和508可以经过该一个或多个管604，即管612、和管632来提供，且提余物流和提取物流524和528可以经过管652和管672离开该分离系统100。通常，吸附区200可以接收进料流504和解吸剂流508中至少一个的输入500，且提供提余物流524和提取物流528中至少一个的输出520。
另外，该一个或多个阀606可以控制经过该区域600的流体流动。第一控制阀614和第二控制阀616可以节流以调节在第一管容积610中和管612中的流体流动，且第一控制阀634和第二控制阀636可以节流以调节在第二管容积630中和管632中的流体流动。另外，第一控制阀654和第二控制阀656可以节流以调节在第三管容积650中和管652中的流体流动，且第一控制阀674和第二控制阀676可以节流以调节在第四管容积670中和管672中的流体流动。这些控制阀可以是流动控制阀，或者可以采用其它工艺参数如流体组成产生作用的。
除了控制阀之外，可以利用其它阀的组合620、640、660、和680来控制流体流动。这些组合620、640、660、和680可以是控制阀或球阀，且这种示例性实施方式中它们可以是球阀。特别地，第一阀组合620可以包括第一阀622和第二阀624，用于调节在第一管容积610和管612中的流体流动；第二阀组合640可以包括第一阀642和第二阀644，用于调节在第二管容积630和管632中的流体流动；第三阀组合660可以包括第一阀662和第二阀664，用于调节在第三管容积650和管652中的流体流动；第四阀组合680可以包括第一阀682和第二阀684，用于调节在第四管容积670和管672中的流体流动。
在稳态操作期间，管容积610和630用来预加载管线412、422、432、或442之一，用于进入该管线的下一输入500。作为示例，在进料循环末端，将解吸剂预加载插入将在下一解吸剂循环中推入吸附区200的管线412、422、432、或442之一中。
特别地，可以将管612中的进料和管632中的提余物顺序地提供到回转阀300以及每对管线410、420、430、和440中。由此，作为示例，进料可以通过回转阀300经过第一管线412和止回阀414到吸附区200中的吸收床230。在本文中公开的实施方式之前，第一管线412可以含有来自并非进料的先前循环的残留物。通常，优选地逐出这种残留物以防止其在床230中与进料混合。由此，第二控制阀616可以节流以容许解吸剂填充第一管容积610(其最初可以含有进料)，且将第一管容积610中的进料置换到管612。这种置换期间，第二阀624可以关闭且第一阀622可以开启。可以调节到管612的流体流动速率以容许解吸剂缓慢地将处在在第一管容积610中的进料推到管612内。此时，一旦第一管容积610被填充且第二控制阀616可以关闭，该进料可以通过第一管线412。
在进料循环的末端附近，进料可以通过关闭第一阀622并开启第二阀624而通过第一管容积610。这推动第一管容积610中的解吸剂经过第二阀624且进入第一管线412，在进料流504之前推动解吸剂。由此，在解吸剂循环开始时，该解吸剂可以在第一管线412中推动预加载的解吸剂(而不是进料残留物)进入第一床230。由此，可以使解吸剂循环的进料污染最小化。
类似地，解吸剂流508可以通过管632且进入回转阀300。随后，解吸剂可以通到第一管线422，通过单向止回阀424，且进入第二床240。在该循环期间，进料可以通过第二控制阀636且用进料填充第二管容积630。在第二管容积630被填充的同时，解吸剂可以被置换并推入管632。第一控制阀634可以控制管632中的解吸剂的正常流动。一旦第二管容积630填充了进料，在解吸循环末端附近可以开启第二阀644且关闭第一阀642。解吸剂可以将第二管容积630中的进料推到回转阀300，且置换第一管线422中的解吸剂。由此，在下一进料循环开始时进入第一管线422的进料可以将预加载的进料推到第二床240。由此，第二管容积630随后可以填充解吸剂且在解吸循环再次启动时，随后可以使进料返回到第二管容积630以置换解吸剂到管632之中。
关于输出520，提余物流524和提取物流528可以用来在循环开始时各自填充第三和第四管容积650和670。作为示例，如果提余物离开第一床230，该提余物可以通过第二管线416，通过止回阀418到回转阀300。但是在循环开始时，第二管线416可以填充有来自先前循环的提取物。由此，可以关闭第一阀662且可以开启第二阀664，容许该提余物将第二管线416中的提取物残留物经过回转阀300经过管652推到第三管容积650内。首先，第三管容积650可以填充有来自先前循环的提余物。进入第三管容积650的提取物可以将该提余物推到阀662下游的管652内。一旦第三管容积650填充有提取物，第一阀662可以开启且第二阀664可以关闭。此时，第一和第二控制阀654和656可以节流以容许管652中的提余物推动第三管容积650中的提取物残留物通过第二控制阀656，此处可以将提取物排出并与提取物流528混合。一旦第三管容积650无提取物且填充有提余物，第二控制阀656可以关闭，且第一控制阀654可以开启并且提余物可以进入到提余物流524。由此，在下一提余物循环开始时第三管容积650填充有提余物。
类似地，如果从第三床250中排出提取物，先前循环将在第二管线436中具有提余物。从第三床250中排出提取物可以逐出第二管线436(其通过止回阀438和回转阀300)中的提余物。第一阀682可以关闭且第二阀684可以开启以推动第二管线436中的提余物通到第四管容积670(其可以填充有来自先前循环的提取物)内。接着，第二阀684和第一控制阀674可以开启且第一阀682和第二控制阀676可以关闭，由此提余物将逐出第四管容积670中的提取物，且将其推到第二阀684之后并推出到提取物流528。一旦第四管容积670填充有来自第二管线436的提余物，第一阀682可以开启且第二阀684可以关闭。第一和第二控制阀674和676可以节流以容许现在通过管线672的提取物推动第四管容积670中的提余物到第二控制阀676之后，直到提余物流524。一旦第四管容积670无提余物，第二控制阀676可以关闭且第一控制阀674可以保持开启，使得提取物可以经过管672离开该系统并通过提取物流528离开。由此，第四管容积670可以填充有用于下一循环的提取物。
虽然无进一步详细阐述，但是认为本领域技术人员，利用前述说明，可以在最大程度上利用本发明。由此，前述优选的具体实施方式应当认为仅是示例性的，且并非是以任意方式限定本公开内容的其它部分。
由前述说明，本领域技术人员可以容易地确定本发明的基本特征，且可以在并不背离其精神和范围下对本发明进行各种改变和改进以使其适应于各种应用和条件。
Claims (10)
1.一种分离系统(100)，其包括：
A)吸附区(200)；
B)回转阀(300)；
C)过渡区(400)，其包括多个将回转阀(300)与吸附区(200)连通的管线(404)，所述管线(404)包括第一管线(412)或第二管线(416)，其中该回转阀(300)将进料或解吸剂输入(500)分配到吸附区(200)或者替换性地接收来自吸附区(200)的提余物或提取物输出(520)在第一管线(412)或第二管线(416)中，且来自先前输入(500)或输出(520)的残余物保留在第一管线(412)或第二管线(416)中；和
D)与回转阀(300)连通的过渡区(400)之外的一个或多个管(604)形成接收用于逐出残留物的输入(500)的或者用于接收来自第二管线(416)的残留物的至少一个管容积(608)，其中该残留物不同于输入(500)或输出(520)。
2.权利要求1的分离系统(100)，其中该吸附区(200)选择地保留一种或多种正链烷烃或二甲苯。
3.权利要求1或2的分离系统(100)，其中该吸附区(200)包括极性或非极性吸附剂。
4.权利要求1的分离系统(100)，其中管线(404)包括至少八个分成对(410，420，430，440)的管线(412，416，422，426，432，436，442，446)，其中该对(410)的一个管线(412)容许流到分离区(200)且该对(410)的另一个管线(416)容许流出吸附区(200)。
5.权利要求1的分离系统(100)，其中该对(410)的每个管线(412，416)包括单向流动装置(414，418)以确保单向流动。
6.权利要求1的分离系统(100)，其中该输入(500)是进料且残留物是解吸剂。
7.权利要求1的分离系统(100)，其中该输出(520)是提余物且残留物是提取物。
8.权利要求1的分离系统(100)，其进一步包括至少八个管线(412，416，422，426，432，436，442，446)和四个管容积(610，630，650，670)，其中每个管容积(610，630，650，670)对应于接收进料、解吸剂、提余物、或提取物。
9.权利要求8的分离系统(100)，其进一步包括控制阀(614，634)以节流进入相应管容积(610，630)的进料或解吸剂。
10.权利要求8或9的分离系统(100)，其进一步包括控制阀(656，676)以节流离开相应管容积(650，670)用于下游处理的提余物或提取物。
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