CN103260724A - 从进料中消除残余输送管线萃余液以提高正链烷烃分离装置能力 - Google Patents

Abstract

本发明提出在正链烷烃吸附分离系统中提高吸附剂的能力的方法。使用第三冲洗料流以通过冲洗来自进料输送管线的残余萃余液而改进模拟移动床系统的能力。冲洗除去含有解吸剂的残余萃余液，其与从进料流中吸附正链烷烃竞争。冲洗料流为会置换塔中的流体，但不会进入吸附剂的孔中的材料。

Description

从进料中消除残余输送管线萃余液以提高正链烷烃分离装置能力

优先权陈述

本申请要求2010年12月20日提交的美国申请No.12/972,953的优先权。

发明领域

本发明的领域涉及吸附分离方法。特别地，本发明涉及用于分离烃的连续模拟移动床吸附分离方法。

发明背景

相近沸点组分的分离或有机异构体的分离对多种石油化学方法而言是重要的。吸附分离方法的使用能够实现混合物中组分通常非常困难的分离。用于大规模方法的吸附分离方法使用模拟移动床设计以连续分离混合物中的组分。模拟移动床方法由Broughton等人描述于US2,985,589中。模拟移动床方法使用吸附剂与待分离流体混合物的模拟逆流移动。

该方法使用建立的商业技术进行，其中将吸附剂置于多个吸附剂床中且在每对吸附剂床之间存在可达口以接纳和从系统中取出流体。当进行该方法时，方法中涉及的料流从一个吸附剂床移至下一相邻吸附剂床。通常，存在四种料流：包含待分离混合物的进料流、包含优先吸附组分的萃取物料流、用于置换吸附组分的解吸剂料流，和包含进料流混合物的其余组分的萃余液料流。各料流沿着吸附剂床同时并以相同方向移动。随着位置的各自移动，流体从不同的床释放或除去。以此进程，将优先吸附组分与混合物分离。

必须考虑吸附分离方法的许多方面。对于给定的分离，方法可以为分子筛分离方法，或在其它情况下，方法可以为由于静电力而导致的分离。一般方法依赖混合物中不同组分的微分吸附。一种或多种组分优先被吸附，并在流体继续流过吸附剂时掠过其余组分。具体分离还需要考虑所用吸附剂材料的类型和操作条件，以及可使用的合适解吸剂。

吸附分离使用昂贵的设备，且设备不容易置换以提高产物流的生产。随着提高的对吸附分离方法产物的需求，理想的是提高产量、能力和产物的回收而不必置换设备。

发明概述

本发明是对使用模拟移动床方法的吸附分离方法的改进。模拟移动床系统包含多口吸附塔，其中口顺序地用于导入和取出流体进料。该方法用于从烃混合物中分离所选择组分，其中所选择组分优先吸附于吸附剂上，而将其余组分从吸附塔中清除。该方法包括使包含烃混合物的进料流进入吸附塔的第一口中。使解吸剂料流进入吸附塔的第二口中，并将包含优先所选择组分的萃取物料流从第三口中取出。将包含来自进料流的未吸附组分的萃余液料流从第四口中取出。模拟移动床系统中的无效由这一事实产生：用于将萃余液料流从第四口中取出的输送管线顺序地用于容许进料流进入第一口中。该方法进一步包括使第三冲洗料流通过在相对于第一口下游的第五口，并将材料从吸附塔内部取出以置换输送管线内部的萃余液材料。将从输送管线中冲洗的萃余液材料与从吸附塔中取出的萃余液料流结合。第三冲洗料流具有与萃余液材料相比更低量的解吸剂并提高用于分离方法的吸附剂的能力。

在第二实施方案中，本发明类似于第一实施方案，不同之处在于第五口的位置，且第三冲洗料流包含不进入吸附剂孔中的分馏解吸剂材料。第五口在相对于第二口或萃余液取出口的上游。第三冲洗料流在萃余液取出口移至邻近口以后清洗萃余液材料的输送管线，并将材料从塔中除去。冲洗料流的取出可包括在萃余液料流取出的提高。与第一实施方案相比甚至更进一步地，冲洗料流不包含可进入吸附剂选择性孔中的解吸剂材料以提高用于分离方法的吸附剂的能力。

本发明的其它目的、优点和应用会由本领域技术人员从以下详述和附图获悉。

附图简述

图1为显示该方法的本发明第一实施方案；和

图2为本发明的第二实施方案。

发明详述

用于产物提纯的吸附分离技术的使用包括烃加工中的许多领域。吸附分离方法基于模拟移动床技术，如Broughton等人在US2,985,589中提出的并通过引用将其全部并入本文中。该方法依赖在吸附床内产生不同的区。存在吸附区，在那里当进料流通过吸附床时，将优先吸附组分从进料流中除去。还存在解吸区，在那里解吸剂通过吸附剂床以置换来自进料流的优先吸附组分。吸附区和解吸区由缓冲区隔开以赋予显著的优先吸附组分富集。

将优先吸附组分在萃取物料流中随解吸剂除去，在那里将解吸剂与优先吸附组分的混合物在蒸馏塔中分离。选择解吸剂以使其具有与吸附组分显著不同的沸点，这样通过蒸馏能获得较便宜的分离。将除去吸附组分的进料流以萃余液料流取出。加工萃余液料流以回收解吸剂，其已用萃余液料流进行并使任何解吸剂再循环。吸附能力和纯度为提高较高纯度产物的产量而不增加现有吸附分离系统的尺寸的重要方面。

就本发明而言，当关于模拟移动床设计中输送管线连接的口的渐增移动使用时，术语上游和下游，上游指口已处于的方向，下游指口移动的方向。

本发明改进吸附分离系统中吸附床或吸附区的吸附能力。这也称为模拟移动床系统，其中吸附分离模拟进料流与吸附剂的逆流接触。在模拟方面中，流体沿着床的塔向下流动，且固体吸附剂沿着床的塔移动通过方法中的4个区。实际上，当将不同的料流加入或从塔中取出时，区沿着塔向下移动，且进入和离开塔的料流的位置也移动以与区的移动相符。各个吸附区或各个吸附剂床具有流体入口和流体出口，且吸附区通过流体连接而串联连接。

该方法具有室的吸附区或区1，在那里进料流接触吸附剂并选择性地吸附所需组分。这将所选择组分从流动液体中除去，其变成萃余液料流。将萃余液料流区I的底部除去，在那里想要的组分吸附于吸附剂上，将不想要组分留在萃余液料流中。当该方法为连续方法时，萃余液料流还包含当工艺料流流过塔时保留在塔中的任何残余解吸剂。

在吸附区床通过提纯区以后，将液体解吸剂加入脱吸区或区III中，在那里解吸剂置换被吸附剂吸附的所选择组分。区III通过提纯区II与区I分隔开。包含解吸剂和所选择组分的料流构成萃取物料流，将其从塔中取出。选择解吸剂以容易地置换所选择组分，但还选择以在蒸馏方法中容易地与所选择组分分离。

区I和区III还通过缓冲区IV分隔，以防止来自区III的液体被来自区I的液体污染。关于该方法的更多信息可在大量专利和参考文献中得到，包括US5,912,395，通过引用将其全部并入本文中。

在一些吸附方法中，吸附通过物理筛分，其中孔按大小排列以容许在孔范围内的分子。在一个方法中，正链烷烃与混合物的分离使用小孔吸附剂并仅容许正链烷烃进入孔中以吸附。本发明旨在通过在含有脱吸剂的萃余液料流另外通过进料流涌过输送管线进入吸附剂床以后用第三冲洗料流置换随着萃余液料流包含在输送管线中的占据孔的解吸剂而提高用于所选择烃的吸附剂的能力。来自输送管线的解吸剂在吸附步骤期间进入孔中，并就孔隙而言与所选择烃竞争。通过在进料流进入吸附剂床中以前置换一些或所有解吸剂，提高吸附剂床的能力。

如图1所示，本发明包括在吸附塔10中使包含烃，特别是链烷烃的混合物的进料流通过第一口22进入吸附区20中。为了描述和附图简便，吸附塔显示为两个塔10，并可以为单一或多个塔，但通常的实践是关于两个含有吸附剂床的塔。在该图中，来自左手塔的底部床的流体可通过压力或泵送转移至右手塔的顶部，并将来自右手塔的底部床的流体泵送至左手塔的顶部，使得用于连续串的吸附剂床。用于将来自左手塔的底部床的流体转移至右手塔的顶部的通常实践是通过压力输送。吸附剂床的数目是至少8，优选的数目为至少20，更优选的数目为至少24个吸附剂床。吸附剂床的数目取决于所需的正链烷烃的纯度和回收率，对一些方法而言可以为12个吸附剂床。优选区I、II和III各自具有至少6个床。混合物中的正链烷烃优先被吸附剂吸附，且非正链烷烃保留在液相中。非正链烷烃在萃余液料流中，将其通过第二口14从吸附塔10中取出。当该方法进行时，解吸剂料流通过第三口16以置换吸附的直链烃。被解吸剂置换的直链烃产生萃取物料流，将其通过第四口18取出。该系统进一步包含入口管线冲洗12。

该方法进一步包括通过第五口24加入第三冲洗料流，和将第三冲洗料流通过回转阀40中的额外通道取出并与离开回转阀40的萃余液料流结合以提高萃余液料流。第五口24优选为在第一口22或进料流入口下游的一个或两个口。第三冲洗料流置换随着萃余液料流包含在输送管线中的解吸剂，将其另外通过进料流冲洗至吸附塔10中，由此打开更多的孔以吸附所需直链烃。用于该实施例的第三冲洗料流含有与萃余液料流相比更低浓度的解吸剂。本发明通过改进回转阀40而得到。第三冲洗料流使用回转阀40中的额外通道以将来自回转阀40的第三冲洗净工艺流管线加入萃余液净工艺流管线中。回转阀40中额外通道的可选实施方案是将另一管线，第三冲洗料流管线通过回转阀40在一端加入附近各输送管线中的每一个中，并将各个第三冲洗料流管线的另一端连接在从回转阀40中取出的萃余液净工艺流上。对回转阀40或其它管线的这些改进适用于所有实施方案。

方法还包括分馏的解吸剂料流，其用于区冲洗32和12中的管线冲洗。通过调整流量，区冲洗32将不想要的进料组分向下冲洗通过提纯区II并离开解吸区III，同时通过提纯区II并进入吸附区I中而防止来自解吸区III的解吸正链烷烃的损失。这促进保持解吸步骤期间萃取物的纯度。口12中的管线冲洗在进料口22的上游并从输送管线中除去进料流材料以防止萃取物被进料污染，产生较低的浓度。管线冲洗出口34在解吸剂口16的下游并冲洗输送管线中的萃取物料流至萃取塔以改进正链烷烃回收率。

就C10-C14正链烷烃的分离而言，典型的解吸剂为与其它烃如异辛烷或者异辛烷与芳族组分如对二甲苯的混合物混合的正戊烷。通常将解吸剂分馏以除去正戊烷，留下包含异辛烷或异辛烷与对二甲苯的混合物的优选冲洗料流。对于该系统，优选的第三冲洗料流与包含异辛烷或异辛烷与对二甲苯的混合物的冲洗料流相同。

对于该实例，将第三冲洗料流以回转阀40与塔10之间最长输送管线的容积的50-300%的量，优选以100-200%的量从吸附塔10中取出。更优选的第三冲洗料流的量为回转阀40与塔10之间最长输送管线的容积的80-120%。第三冲洗料流的量应清洗输送管线以置换解吸剂，但不应太过多而导致从吸附塔10至萃余液料流的链烷烃损失。

进料流输送管线以前的输送管线含有萃余液材料。萃余液可具有含有20-30%正戊烷的解吸剂材料。来自吸附塔10的第三冲洗料流含有5-15%正戊烷。对于吸附剂的孔中的空间，解吸剂的正戊烷部分与进料流中的正链烷烃竞争。通过用第三冲洗料流置换残余萃余液而除去输送管线中解吸剂的至少一部分正戊烷部分，吸附剂的能力提高。能力的这一提高通过回转阀和第三冲洗料流的外部管道接头的改进得到，产生现有吸附分离系统的快速回报。

在本发明的一个实施方案中，方法用于从烃混合物中回收正链烷烃，其中正链烷烃具有6-30个碳原子，优选范围为6-20个碳原子。解吸剂的选择取决于待在本方法中回收的正链烷烃的范围。解吸剂包含沸点不同于与进料流分离的选择性吸附正链烷烃的沸点的正链烷烃。对于C10-C13范围的选择性吸附正链烷烃，解吸剂可以为正戊烷，或正戊烷与较轻烃如异辛烷的混合物。对于较重选择性吸附正链烷烃，例如C10-C20范围的，正己烷或正己烷与异辛烷的混合物可用于解吸剂。

当本方法用于回收轻质正链烷烃，例如C6-C10范围的正链烷烃时，所用解吸剂包含较重正链烷烃。较重正链烷烃的一个实例为n-C12。

在如图2所示的第二实施方案中，方法使用与用于区冲洗的冲洗料流相同的材料和第三冲洗料流的料流管线冲洗，并使第三冲洗料流流过不同的位置。第三冲洗料流用于置换输送管线中的解吸剂和萃余液材料，但可更大量地降低残余正戊烷的量，因为冲洗为不含正戊烷的分馏解吸剂材料。该方法可与第一实施方案相比甚至进一步提高能力，但需要更高体积的冲洗材料。

方法包括使包含正和非正链烷烃的混合物的进料流通过第一口22至吸附剂床中，在那里选择性吸附正链烷烃。非正链烷烃优先保留在流体相中并形成萃余液料流。将萃余液料流从第二口14中取出。使解吸剂通过第三口16进入塔中并置换吸附于吸附剂上的正链烷烃。被一些解吸剂置换的正链烷烃形成萃取物料流，将其从第四口18中取出。

方法进一步包括使第三冲洗料流通过第五口26进入塔中，其中第五口26位于萃余液取出口或第二口14的上游。优选，使第三冲洗料流通过在第二口14上游的一个或两个口进入塔中。第三冲洗料流由未占据吸附剂的孔的材料组成。在第二实施方案中，优选的第三冲洗材料为异辛烷或异辛烷与对二甲苯的混合物。

在第二实施方案中，冲洗料流还将萃余液从它通过的管线中冲洗出。在第二实施方案中，冲洗料流的量为回转阀与塔之间最长输送管线的容积的50-300%。优选量为回转阀与塔之间最长输送管线的容积的100-200%。

方法可进一步包括顶部和底部头冲洗30。该塔具有在顶部床以上的上部头区域36和在底部床以下的下部头区域38。将头区域用冲洗料流冲洗以防止当方法通过塔循环时整个头上吸附塔区的交叉污染。冲洗料流可包含用于第三冲洗中的相同材料，并根据将冲洗料流组分与萃余液材料或萃取物材料分离的能力而选择。优选，冲洗料流为不会占据吸附剂中的孔的材料。优选用于回收C10-C13范围的正链烷烃的方法的冲洗材料为异辛烷。使冲洗材料进入吸附塔10中，将残余萃余液推入塔10中并提高萃余液从吸附塔10中的取出。这通过将残余萃余液用第三冲洗料流置换并提高床容量而从输送管线中除去解吸剂的显著部分或所有正戊烷部分。

除置换来自吸附剂的孔的解吸剂外，第一实施方案降低与萃余液料流分离的解吸剂的量。使萃余液料流进入分离装置中以从萃余液料流中回收解吸剂和其它材料。通常的分离装置为蒸馏塔，其中解吸剂和冲洗料流材料的沸点不同于萃余液组分且容易分离并再循环以用于吸附分离系统中。

尽管已参考目前认为的优选实施方案描述了本发明，但应当理解本发明不限于所公开的实施方案，而是意欲涵盖包括在所附权利要求书范围内的各种改进和等效配置。

Claims (10)

1.一种在吸附分离系统中提高正链烷烃收率的方法，其包括：

使包含链烷烃混合物的进料流通过第一口，其中混合物中的正链烷烃优先被吸附剂吸附，且其中非正链烷烃保留在流体相中，且其中将吸附剂分成多个吸附剂床区，所述吸附剂床区通过流体连接而串联连接，且其中各个吸附剂床具有流体入口和流体出口；

将包含非正链烷烃的萃余液料流通过第二口取出；

使包含解吸剂的解吸剂料流通过第三口；

将包含正链烷烃的萃取物料流通过第四口取出；

使第三冲洗料流通过第五口；和

将第三冲洗料流通过第六口取出；

其中使各个料流通过与口流体连通的不同输送管线并输送通过回转阀中的通道。

2.根据权利要求1的方法，其中第五口在相对于进料流的下游位置。

3.根据权利要求2的方法，其中第五口为在进料流口下游的一个或两个口。

4.根据权利要求1的方法，其中入口冲洗料流包含不会占据吸附剂中的孔的冲洗材料。

5.根据权利要求4的方法，其中第三冲洗料流包含区I材料，其包含进料流组分和解吸剂材料。

6.根据权利要求1的方法，其中第三冲洗料流的量为足以置换口与回转阀通道之间最长输送管线中流体的50-300%流体。

7.根据权利要求6的方法，其中第三冲洗料流的量为足以置换口与回转阀通道之间最长输送管线中流体的80-120%流体。

8.根据权利要求1的方法，其中吸附剂床区的数目为至少12。

9.根据权利要求1的方法，其中进料流包含具有6-30个碳原子的烃的混合物。

10.根据权利要求1的方法，其中解吸剂包含沸点不同于从进料流中分离的正链烷烃的沸点的正链烷烃。

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