CN102372577B - 一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法 - Google Patents

一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，精馏过程中加入催促剂，催促剂为丁腈和异丁腈中的一种。包含以下步骤：(1)将碳九芳烃混合物和催促剂混合后送入脱轻塔，碳九芳烃混合物与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5；(2)将分离出的轻组分送入第一脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂；(3)将脱轻塔塔釜的重组分和催促剂经混合后送入脱重塔，重组分与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5；(4)脱重塔塔顶引出的的物流送入第二脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂，由塔釜引出均三甲苯富集液。采用本发明所述方法，具有均三甲苯收率高、且均三甲苯富集液中杂质含量少的优点。

Description

一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法
技术领域
本发明涉及有机化学领域，进一步地说，是涉及一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法。
背景技术
碳九芳烃深加工工艺的开发和各种组分的利用，一直是人们关心的问题。不同化工流程副产碳九芳烃馏分的组成有所不同，其基本组分如均三甲苯、偏三甲苯、甲乙苯等，都是重要的化工资源。分离利用日益增加的碳九芳烃馏分，对于提高相关装置经济效益、综合利用石油资源均具有深远的意义。
目前，生产均三甲苯的主要工艺路线有偏三甲苯异构化法、萃取精馏法、分子筛吸附分离法、络合/分离法、烷基化-分离法等多种工艺，以上工艺所采用的原料均来源于碳九芳烃馏分。在上述的方法中，萃取精馏法和烷基化-分离法(石油化工设计，2006，23(1)，50-51)是最有前途的方法。由于碳九芳烃混合物中各组分的沸点十分接近，特别是均三甲苯和邻甲乙苯沸点仅差0.5℃，相对挥发度为1.009，用普通精馏分离难度较大。因此，进行均三甲苯的分离，首先需要对碳九芳烃馏分进行预分馏，得到均三甲苯和邻甲乙苯混合浓度较高的富集馏分，然后再采用各种不同的工艺路线将邻甲乙苯和均三甲苯分离，得到均三甲苯产品。
中国专利CN1958538A公开了一种双溶剂萃取分离碳九芳烃的方法，包括将碳九芳烃混合物进行预分馏，截取含均三甲苯和邻甲乙苯的富集馏分；将含均三甲苯和邻甲乙苯的富集馏分引入双溶剂萃取精馏塔，在双溶剂协同萃取作用下，得到均三甲苯产品和邻甲乙苯产品。其中所述的预分馏步骤可采用精密精馏或萃取精馏，与精密精馏法相比，萃取精馏法具有单塔负荷低、能耗小的优点，但富集液纯度和目标产品收率不及精密精馏法。由于所获得的均三甲苯和邻甲基乙苯产品纯度和收率受预分馏产品的浓度影响较大，因此尽量控制富集液中杂质含量，特别是低沸点杂质的含量至关重要。
中国专利200810225605.5公开了一种从碳九芳烃馏分中分离富集均三甲苯的方法。该发明的方法包括脱重塔和脱轻塔，脱重塔加压操作，脱轻塔常压操作，由脱重塔塔顶引出的物流作为脱轻塔再沸器的热源。该发明的方法在几乎不变动现有工艺基础上，仅提高脱重塔操作压力，不仅可节约能耗，可降低富集均三甲苯中低沸点杂质的含量，而且均三甲苯的收率和现有工艺相当。由于中国专利5200810225605.5中富集均三甲苯采用精密精馏法，分离所需的精馏塔塔板数仍然较多(脱轻塔180块)，回流比高(脱轻塔40)，能耗仍然相当高，收率较低，而且均三甲苯富集液中高沸点杂质(偏三甲苯)含量较高。
因此，为了解决现有从碳九芳烃原料中得到富集均三甲苯馏分技术中存在的问题，提供一种经济的、均三甲苯收率高、且杂质含量少的均三甲苯富集液是十分必要的。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，具有均三甲苯收率高、且均三甲苯富集液中杂质含量少的优点。
本发明的目的是提供一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法。
当采用精馏法分离混合物时，精馏塔内物系的汽液界面很大，精馏过程中汽、液两相的传质在汽液界面进行，分离物系的效果的好坏，不仅取决于物系的汽相、液相的热力学性质和汽液相平衡的规律，而且还取决于液体的表面性质和各种组分从液体表面脱离到汽相的速度快慢的不同，因此，可以使用既能增加欲分离目的组分的相对挥发度，又能够使目的组分更快脱离滚体表面而转移到汽相的特殊精馏方法来实现沸点很相接近的物系的分离。为了达到上述目的，向精馏塔中加入一种特殊的溶剂，这种特殊溶剂的加入不仅增大了欲分离目的组份分的相对挥发度，而且又能使目的组分较其它组分更快地从液相向汽相转移，上述特殊精馏方法取名为催促精馏法，所用的特殊溶剂称催促剂。
一般来讲，催促剂的选择主要从以下几个方面进行综合考虑：
(1)催促剂与欲分离目的组分有较大的似亲合力和较大的表面活性；
(2)催促剂不与原料中任何一组分发生化学反应，也不形成共沸物；
(3)催促剂沸点较原料中各组分沸点低，可通过普通精馏回收利用；
(4)催促剂与被分离组分相溶性较好，避免发生分层现象；
(5)催促剂要无毒或低毒性、无腐蚀性、热稳定性好且价格低廉，容易得到。
本发明采用的就是以上所述的催促精馏法，在精馏过程中加入催促剂，所述催促剂为丁腈和异丁腈中的一种，优选异丁腈。
所述方法包含以下步骤：
(1)将碳九芳烃混合物和催促剂混合后送入脱轻塔，由塔顶引出包含正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯和催促剂的轻组分，由塔釜引出包含均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的重组分，
其中所述碳九芳烃混合物与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5，优选1∶0.05～0.3，更优选1∶0.05～0.1；
(2)将所述轻组分送入第一脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂，由塔釜引出含有正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯的轻组分物流；
(3)将所述步骤(1)中的重组分和催促剂经混合后送入脱重塔，由塔顶引出包含均三甲苯、邻甲乙苯和催促剂的物流，由塔釜引出包含偏三甲苯和连三甲苯的组分，
其中所述重组分与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5，优选1∶0.05～0.3，更优选1∶0.05～0.1；
(4)将所述步骤(3)中塔顶引出的的包含均三甲苯、邻甲乙苯和催促剂的物流送入第二脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂并再次使用，由塔釜引出均三甲苯富集液。
本发明所述方法中用的设备，如脱轻塔、脱重塔均为碳九芳烃精馏中通常采用的设备。
具体操作中，可按以下条件实施：
所述脱轻塔的塔板数为30～200，塔顶温度为80～170℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为170～210℃，塔釜压力为0.12～0.8MPa，回流比为5～20；优选：脱轻塔的塔板数为50～100，塔顶温度为90～160℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为175～190℃，塔釜压力为0.12～0.4MPa，回流比为7～14；
所述第一脱催促剂塔的塔板数为5～20，塔顶温度为80～160℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为150～190℃，塔釜压力为0.11～0.8MPa，回流比为2～15；优选：第一脱催促剂塔的塔板数为8～15，塔顶温度为80～120℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为155～170℃，塔釜压力为0.11～0.4MPa，回流比为2～5；
所述脱重塔的塔板数为20～60，塔顶温度为80～200℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为170～210℃，塔釜压力为0.12～0.8MPa，回流比为2～20；优选：脱重塔的塔板数为30～50板，塔顶温度为90～160℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为175～190℃，塔釜压力为0.12～0.4MPa，回流比为5～10；
所述第二脱催促剂塔的塔板数为5～20，塔顶温度为80～140℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为150～190℃，塔釜压力为0.11～0.8MPa，回流比为2～15；优选：第二脱催促剂塔的塔板数为8～15板，塔顶温度为80～120℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为155～178℃，塔釜压力为0.11～0.4MPa，回流比为2～5。
在本发明的方法中，脱轻塔顶的轻组分主要是沸点低于均三甲苯的组分，脱重塔釜的重组分主要是沸点高于邻甲乙苯的组分。
在第二脱催促剂塔塔釜得到的均三甲苯富集液的物流中，沸点低于均三甲苯的轻组分＜0.1重量％，沸点高于邻甲乙苯的重组分＜2重量％。
本发明所述的碳九芳烃混合物可以来自铂重整塔底油、二甲苯异构化副产、催化裂化油或裂解石脑油，优选其中均三甲苯的含量3～50重量％。不同来源的碳九芳烃组成稍有不同，本领域的技术人员，可根据实际情况调节操作工艺条件。
本发明的方法具有以下优点：
1，采用本发明的从碳九芳烃中提取均三甲苯富集液的方法所需的精馏塔塔板数大概是精馏法分离所需塔的塔板数的1/2，从回流比一栏的数据比较可知，本发明的从碳九芳烃中分离均三甲苯富集液的生产率(产量/小时)约为精馏法的2.5倍，扣除馏出液中的催促剂部分，而以馏出的均三甲苯富集液计算，其生产率约是精馏法的生产率的2倍(见表7)，可达到投资少，高产的目的。
2，采用本发明的方法，得到的均三甲苯收率有明显的提高，同时提取的均三甲苯富集液中三甲苯含量提高，重组分含量显著减低，致使获得均三甲苯产品的后续处理工艺的操作费用减少，提高了从碳九芳烃中获取均三甲苯产品的经济效益。
附图说明
图1是本发明所述从碳九芳烃中富集均三甲苯的流程示意图。
附图标记说明
A1第一混合器，A2第二混合器，B1脱轻塔，B2脱重塔，C1第一脱催促剂塔，C2第二脱催促剂塔，D1第一冷凝器，D2第二冷凝器，D3第三冷凝器，D4第四冷凝器，E1第一回流罐，E2第二回流罐，E3第三回流罐，E4第四回流罐，F1第一再沸器，F2第二再沸器，F3第三再沸器，F4第四再沸器；
1碳九芳烃原料，2补充新鲜催促剂，3循环催促剂，4含催促剂和碳九芳烃原料，5轻组分物料(含正丙苯、异丙苯和催促剂)，6含有间甲乙苯、对甲乙苯、均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的组分，7含有正丙苯、异丙苯的轻组分，8，含有间甲乙苯、对甲乙苯、均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的组分，9间甲乙苯、对甲乙苯混合物，10包含间甲乙苯、对甲乙苯和催促剂，11含有催促剂和间甲乙苯、对甲乙苯、均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的组分
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
下面结合图1进一步描述本发明的从碳九芳烃中富集均三甲苯馏分的方法。
在第一混合器A1中，催促剂和碳九芳烃原料1混合后进入脱轻塔B1的中下部，塔顶馏出主要包含正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯和催促剂的轻组分物流5，经第一冷却器D1冷却后进入塔顶第一回流罐E1，一部分经作为回流流入脱轻塔B1的塔顶，一部分进入第一脱催促剂塔C1的中下部，在该塔塔顶馏出循环催促剂3，经第二冷却器D2冷却后进入塔顶第二回流罐E2，一部分作为回流流入第一脱催促剂塔C1的塔顶，一部分进入第一混合器A1循环使用，而第一脱催促剂塔C1塔釜流出部分主要含有正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯的轻组分的物流7，部分7经塔釜第二再沸器F2再沸后，返回第一脱催促剂塔C1；从脱轻塔B1塔釜流出的物流6，主要含有均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯组分的物流，部分6经塔釜第一再沸器F1再沸后，返回脱轻塔B1，部分6引入第二混合器A2，和来自循环催促剂混合后进入脱重塔B2的中下部，塔顶馏出蒸汽10，10主要包含间均三甲苯、邻甲乙苯和催促剂的物流，经第三冷却器D3冷却后进入塔顶第三回流罐E3，一部分作为回流流入脱重塔B2的塔顶，一部分进入第二脱催促剂塔C2的中下部，在该塔塔顶馏出循环使用的催促剂，经第四冷却器D4冷却后进入塔顶第四回流罐E4，一部分经作为回流流入第二脱催促剂塔C2的塔顶，一部分进入第二混合器A2循环使用，而第二脱催促剂塔C2塔釜分离出均三甲苯、邻甲乙苯富集液物流9，部分9经塔釜第四再沸器F4再沸后，返回第二脱催促剂塔C2；从脱重塔B2塔釜流出的物流8，主要含有偏三甲苯和连三甲苯组分的物流8，部分8经塔釜第一再沸器F3再沸后，返回脱重塔B2，部分被引出。
在本发明的实施例中所用的碳九C9芳烃混合物是重整碳九芳烃馏分，其中含6.81重量％的均三甲苯，其具体组分及含量见表1。
表1碳九芳烃原料的组成及沸点
组分名称 含量(重量％) 沸点(℃)
对二甲苯 0.30 138.4
异丙苯 0.46 152.2
正丙苯 4.54 159.20
间甲乙苯 16.80 161.33
对甲乙苯 6.13 162.01
均三甲苯 6.81 164.74
邻甲乙苯 7.61 165.18
偏三甲苯 45.20 169.38
连三甲苯 12.15 176.08
碳九芳烃原料经分离得到的均三甲苯的收率是通过下式计算的：
实施例1～6
按以上所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法进行实施，具体的工艺条件、参数及所用催促剂见表2和表3，分离结果见表4。
Figure GDA00003219104500081
表4实施例1-6的分离结果
Figure GDA00003219104500091
从以上结果可以看出：根据所选的催促剂种类不同，进料量不同，回流比不同，采用本发明的方法得到的均三甲苯富集液的物流中，均三甲苯含量＞45％，沸点低于均三甲苯的轻组分＜0.1重量％，沸点高于邻甲乙苯的重组分＜2重量％，而且均三甲苯收率＞85％，本发明的分离效果显著。
对比例
首先，将1000克碳九芳烃原料(组分及其含量见表1)从脱轻塔的中部引入，从塔顶引出主要含有正丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯的轻组分，从塔釜引出主要含有均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的重组分；
然后，由脱轻塔塔釜引出的组分从脱重塔的中部引入脱重塔，从脱重塔塔顶引出富集均三甲苯组分的物料，主要含有偏三甲苯和连三甲苯的重组分从塔釜引出。
表5给出了脱轻塔和脱重塔的具体操作参数及相关结果，表6给出了脱轻塔和脱重塔的塔顶和塔釜物料的组成(重量％)，脱重塔塔釜物料即为富集均三甲苯物料。
使用该方法，由碳九芳烃中分离得到的富集均三甲苯的物料的收率为73.8％，均三甲苯的重量含量为33.5％。
表5对比例脱重塔和脱轻塔的操作参数
项目 脱轻塔 脱重塔
塔板数/块 180 80
塔顶温度℃ 160 165
塔釜温度℃ 178 187
塔顶压力/MPa 0.1 0.1
塔釜压力/MPa 0.16 0.13
回流比 40 12
表6对比例脱重塔和脱轻塔塔顶塔釜物流的组成(重量％)
物流名称 脱轻塔顶 脱轻塔釜 脱重塔顶 脱重塔釜
对二甲苯 1.00 - - -
异丙苯 1.53 - - -
正丙苯 15.1 - - -
间甲乙苯 56.0 - - -
对甲乙苯 20.43 0.04 0.2 -
均三甲苯 1.80 8.96 33.5 2.2
邻甲乙苯 2.25 9.91 34.2 3.3
偏三甲苯 1.89 63.76 32.1 72.4
连三甲苯 - 17.33 - 22.1
出料量(g) 300 700 150 550
表7实施例和对比例提取均三甲苯富集液的比较
Figure GDA00003219104500111
从表7的回流比一栏的数据比较可知，比较例精馏法中脱重塔回流比是12，即，脱轻塔的最大通量为13吨时，可得到1吨产品，而在同样的塔中，实施例4采用催促精馏法可得到2.16吨的产品加催促剂，扣除5％的催促剂，可得到2.052吨产品，因此，采用本发明的方法，得到的均三甲苯收率有明显的提高，同时提取的均三甲苯富集液中三甲苯含量提高，重组分含量显著减低，致使获得均三甲苯产品的后续处理工艺的操作费用减少，提高了从碳九芳烃中获取均三甲苯产品的经济效益。

Claims (8)

1.一种从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，采用精馏，其特征在于：
在精馏过程中加入催促剂，所述催促剂为丁腈和异丁腈中的一种。
2.如权利要求1所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述催促剂为异丁腈。
3.如权利要求1或2所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)将碳九芳烃混合物和催促剂混合后送入脱轻塔，由塔顶引出包含正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯和催促剂的轻组分，由塔釜引出包含均三甲苯、邻甲乙苯、偏三甲苯和连三甲苯的重组分，
其中所述碳九芳烃混合物与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5；
(2)将所述轻组分送入第一脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂，由塔釜引出含有正丙苯、异丙苯、间甲乙苯、对甲乙苯的轻组分物流；
(3)将所述步骤(1)中的重组分和催促剂经混合后送入脱重塔，由塔顶引出包含均三甲苯、邻甲乙苯和催促剂的物流，由塔釜引出包含偏三甲苯和连三甲苯的组分，
其中所述重组分与催促剂的重量比为1∶0.05～0.5；
(4)将所述步骤(3)中塔顶引出的包含均三甲苯、邻甲乙苯和催促剂的物流送入第二脱催促剂塔，由塔顶引出催促剂，由塔釜引出均三甲苯富集液。
4.如权利要求3所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述碳九芳烃混合物与催促剂的重量比为1∶0.05～0.3；
所述重组分与催促剂的重量比为1∶0.05～0.3。
5.如权利要求4所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述碳九芳烃混合物与催促剂的重量比为1∶0.05～0.1；
所述重组分与催促剂的重量比为1∶0.05～0.1。
6.如权利要求3所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述脱轻塔的塔板数为30～200，塔顶温度为80～170℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为170～210℃，塔釜压力为0.12～0.8MPa，回流比为5～20；
所述第一脱催促剂塔的塔板数为5～20，塔顶温度为80～160℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为150～190℃，塔釜压力为0.11～0.8MPa，回流比为2～15；
所述脱重塔的塔板数为20～60，塔顶温度为80～200℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为170～210℃，塔釜压力为0.12～0.8MPa，回流比为2～20；
所述第二脱催促剂塔的塔板数为5～20，塔顶温度为80～140℃，塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔釜温度为150～190℃，塔釜压力为0.11～0.8MPa，回流比为2～15。
7.如权利要求6所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述脱轻塔的塔板数为50～100，塔顶温度为90～160℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为175～190℃，塔釜压力为0.12～0.4MPa，回流比为7～14；
所述第一脱催促剂塔的塔板数为8～15，塔顶温度为80～120℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为155～170℃，塔釜压力为0.11～0.4MPa，回流比为2～5；
所述脱重塔的塔板数为30～50板，塔顶温度为90～160℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为175～190℃，塔釜压力为0.12～0.4MPa，回流比为5～10；
所述第二脱催促剂塔的塔板数为8～15板，塔顶温度为80～120℃，塔顶压力为0.1～0.3MPa，塔釜温度为155～178℃，塔釜压力为0.11～0.4MPa，回流比为2～5。
8.如权利要求3所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法，其特征在于：
所述碳九芳烃混合物来自铂重整塔底油、二甲苯异构化副产品，其中均三甲苯的含量3～50重量％。
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