CN103562355A - 用于制备基本线性链烷烃产物的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于由包含直链烃、非直链烃和污染物的进料制备正链烷烃产物或基本线性链烷烃产物的方法和设备。将污染物通过与离子液体料流接触以形成干净烃料流而从进料中萃取出。将所需烃用分子筛从干净烃料流中选择性地吸附以从非所需烃中除去所需烃。脱吸剂从分子筛中回收所需烃。然后将所需烃与脱吸剂分离以得到正链烷烃产物。

Description

用于制备基本线性链烷烃产物的方法和设备
优先权陈述
本申请要求2011年5月27日提交的美国申请No.13/117,930的优先权。
发明领域
本发明一般性地涉及用于由进料制备基本线性链烷烃产物的方法和设备，更特别地涉及在基本线性链烷烃产物制备期间用离子液体将煤油进料去污染的方法和设备。
发明背景
煤油通常用作制备正链烷烃的原料。未处理的煤油原料包含直链和非直链烃以及污染物如含有氮、硫和氧合物的杂原子。因此，需要直链和非直链烃的分离。在该分离方法期间，可使用吸附单元和分子筛。然而，吸附单元中和分子筛上污染物的存在破坏分离方法。事实上，吸附单元中污染物的存在可使整个正链烷烃制备方法不经济。
目前，为避免吸附单元的污染，将煤油预处理以消除污染物。在典型预处理方法期间，将煤油进料在苛刻条件下加氢处理以除去含有氮、硫和氧合物的杂原子。加氢处理涉及在催化剂的存在下用氢气处理煤油。例如，对于硫污染物，加氢处理导致它们转化成硫化氢，将其分离，然后转化成元素硫。不幸的是，这类加工通常非常昂贵，因为它需要氢气来源、高压加工设备、昂贵的加氢处理催化剂和用于将所得硫化氢转化成元素硫的硫回收装置。
因此，理想的是提供由煤油进料制备基本线性链烷烃产物而不需要在苛刻条件下加氢处理的方法和设备。另外，理想的是提供由煤油进料制备基本线性链烷烃产物的方法和设备，其中方法和设备使用离子液体以从煤油进料中除去污染物。此外，本发明的其它理想特征和特性会从随后的发明详述和所附权利要求书连同附图和该发明背景一起而获悉。
发明概述
本发明提供用于由包含直链烃、轻微支化非直链烃、较重支化非直链烃和污染物的进料制备基本线性链烷烃产物的方法和设备。如本文所用，“基本线性链烷烃产物”包括直链烃和轻微支化非直链烃。另外，如本文所用，“轻微支化非直链烃”包括具有不多于两个甲基且不具有其它支链的异链烷烃。另外，如本文所用，“较重支化非直链烃”包括芳族化合物、具有多于两个甲基的异链烷烃和具有至少一个比甲基更长的支链的异链烷烃。
根据一个实施方案，由包含直链烃、轻微支化非直链烃、较重支化非直链烃和污染物的进料生产基本线性链烷烃产物的方法包括使进料与离子液体料流接触并萃取污染物以形成干净烃料流。然后，该方法用于将直链烃和轻微支化非直链烃用分子筛从干净烃料流中选择性吸附以从较重支化非直链烃中除去直链烃和轻微支化非直链烃。其后，将直链烃和轻微支化非直链烃用脱吸剂从分子筛中回收。另外，将直链烃和轻微支化非直链烃与脱吸剂分离以得到基本线性链烷烃产物。
在另一实施方案中，提供由包含直链烃、非直链烃和污染物的进料制备正链烷烃产物的方法。在该方法中，使进料与离子液体料流接触以将污染物从进料萃取到离子液体料流中以产生干净烃料流和脏离子液体料流。另外，将干净烃料流供入分子筛中，所述分子筛从干净烃料流中选择性吸附直链烃。将直链烃用脱吸剂从分子筛中回收。其后，将直链烃与脱吸剂分离以得到正链烷烃产物。
根据另一实施方案配置的用于由包含直链烃、轻微支化非直链烃、较重支化非直链烃和污染物的进料制备基本线性链烷烃产物的设备包含萃取塔，配置所述萃取塔以使进料与离子液体料流接触以将污染物从进料萃取到离子液体料流以形成干净烃料流和脏离子液体料流。另外，该设备包含配置用于接收干净烃料流的吸附剂室。另外，分子筛位于吸附剂室中并配置用于从干净烃料流中选择性吸附直链烃和轻微支化非直链烃以从较重支化非直链烃中除去直链烃和轻微支化非直链烃以产生萃余液。另外，设备包含脱吸剂，配置所述脱吸剂以从分子筛中回收直链烃和轻微支化非直链烃以产生萃取物。配置萃取塔以接收萃取物并将直链烃和轻微支化非直链烃与脱吸剂分离以得到基本线性链烷烃产物。该设备还提供配置用于接收萃余液并将较重支化非直链烃与脱吸剂分离的萃余液塔。另外，配置回转阀以控制干净烃料流和脱吸剂进入吸附剂室中并控制萃取物和萃余液从吸附剂室中的脱除。配置萃取阶段以用溶剂料流(如水)处理干净烃料流以从干净烃料流中萃取任何离子液体并产生溶剂和离子液体料流。另外，配置分离器以接收溶剂和离子液体料流，将溶剂与脏离子液体料流混合以从脏离子液体中除去污染物，并形成干净离子液体料流。最后，配置蒸发器以将溶剂从干净离子液体料流中除去用于形成再生离子液体料流以再循环至离子液体料流中，和再生溶剂料流用于再循环至萃取阶段中。
附图简述
下文中连同以下附图一起描述本发明的实施方案，其中：
图1示意性地阐述根据典型实施方案用于制备正链烷烃产物的设备。
发明详述
以下详述在性质上仅为示例性的且不意欲限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不意欲受前述发明背景或以下发明详述中提出的任何理论束缚。
本文提供用于由煤油进料制备直链或基本线性链烷烃产物的方法和设备。根据一个典型方法，首先将煤油进料分馏以得到煤油的中心馏分，其含有C5-C10烃、C10-C13烃、C10-C18烃或其它范围的所需烃。(如本文所用，具有X个碳的碳链的分子指定为CX。)具体而言，将轻质烃(比所需烃更轻)和重质烃(比所需烃更重)从进料中除去，留下煤油的中心馏分。
然后使煤油中心馏分在容器(如逆流萃取设备)中与离子液体料流接触。由于该接触，将煤油中心馏分内的污染物，包括例如含有氮、硫和氧合物的杂原子从煤油中萃取出。
由于将污染物萃取到离子液体中，产生基本干净烃料流和脏离子液体料流。
在某些实施方案中，可使用离子液体料流除去实质量的污染物，但可能需要后续加工进料以除去基本所有污染物。具体而言，可使基本干净烃料流在温和加氢加工条件，即显著降低的氢分压、较高液时空速(LHSV)和较低温度下经受进一步加工。
在某些实施方案中，离子液体可携带或者俘获在干净烃料流中。为从干净烃料流中除去离子液体，方法可用于使干净烃料流与溶剂料流(如水)在一个或多个阶段中接触。在该处理期间，将离子液体从干净烃料流萃取到溶剂料流中。
其后，干净烃料流中的直链烃或直链烃和轻微支化非直链烃被分子筛如沸石选择性吸附。然后将吸附的烃通过脱吸剂从分子筛中回收。为得到直链或基本线性链烷烃产物，将回收的烃与脱吸剂分离。
参考图1，显示根据一个典型实施方案用于制备直链或基本线性链烷烃产物的设备并一般性地指定为10。就该典型实施方案而言，设备10加工包含直链烃、非直链烃(轻微支化和较重支化的)和污染物的煤油进料12以除去所需链烷烃以产生所需链烷烃产物14，例如正链烷烃产物或基本线性链烷烃产物。如所示，认为设备10包含三个部分：第一，用于除去轻煤油18和重煤油20的分馏段16；第二，用于除去污染物24如含有氮、硫和氧合物的杂原子的去污染段22；以及第三，用于将非所需烃28与所需烃分离，从而产生所需链烷烃产物14的分离段26。
首先提及分馏段16，可以看出设备10提供第一分馏塔30和第二分馏塔32。进料12首先进入第一分馏塔30中，在那里除去包含分子量小于所需分子量的烃的轻煤油18。进料12然后进入第二分馏塔32中，在那里除去包含分子量大于所需分子量的烃的重煤油20。因此，分馏段16产生含有具有所需分子量范围的烃的煤油34中心馏分，将其供入去污染段22中。尽管分馏段16用第一分馏塔30和第二分馏塔32阐述，应当理解由于必须除去轻煤油18和重煤油20，分馏段12可具有更多分馏塔。
煤油34中心馏分进入去污染段22的萃取设备36(如逆流萃取塔)中以萃取污染物24。萃取设备36接收离子液体料流38，例如作为顶部料流，其接触煤油34中心馏分以导致污染物24通过相分离萃取。具体而言，将煤油34中心馏分内的污染物24从其中萃取到离子液体38中以产生含有脏离子液体料流40的相和含有干净烃料流42的相。脏离子液体料流40含有离子液体和从煤油中萃取的污染物。就该实施方案而言，特定离子流体基于它萃取煤油进料中存在的氮、硫和氧合物的形式的能力而选择使用。离子流体可例如为咪唑
Figure BDA0000422593520000051
离子液体、
Figure BDA0000422593520000052
离子液体或其它离子液体。
在一个典型实施方案中，干净烃料流42进入一个或多个萃取阶段44中以除去干净烃料流42中夹带的任何离子液体。如所示，将溶剂料流46如水引入萃取阶段44中。为除去保留在干净料流42中的任何离子液体，干净料流42接触溶剂料流46，且在该接触期间，将干净料流42中夹带的任何离子液体溶于溶剂料流46中以形成溶剂和离子液体料流48。随着离子液体的脱除，干净烃料流，现在的干净烃料流43即用于分离段26中的进一步烃加工，如下文进一步详细讨论的。然而，在某些实施方案中，干净烃料流43首先可在温和加氢加工条件下通过在加氢加工器(未显示)加工以除去任何残余污染物。
在一个典型实施方案中，脏离子液体料流40以及溶剂和离子液体料流48进入分离器50中。如所示，分离器50包含两个单元，上游汽提器52和下游沉降器54。由于在分离器50中加工，将污染物24从离子液体和溶剂中除去。具体而言，溶剂，其可以为水，用于将污染物24从离子液体中除去。干净离子液体和溶剂的料流56离开分离器50并供入蒸发器58中。
在蒸发器58中，将干净离子液体和溶剂的料流56分离成再生离子液体料流60和再生溶剂料流62。再生离子液体料流60可再循环至萃取设备36中以减少系统对离子液体的需求。同样，再生溶剂料流62可再循环至萃取阶段44中以减少系统对溶剂的需求。
转向分离段26，可以看出将干净烃料流43经由回转阀66输送至吸附剂室64中。分子筛68(如沸石)包含在吸附剂室64中。典型的沸石包括Linde A型沸石以萃取正链烷烃，以及硅沸石(silicalite)以萃取轻微支化链烷烃。干净烃料流43内的所需烃(无论是仅正链烷烃还是正链烷烃和轻微支化链烷烃)比非所需烃(无论是非正链烷烃还是仅较重支化链烷烃)更容易被分子筛68吸附。因此，随时间过去而保持干净烃料流43与分子筛68之间的接触区导致所需烃与非所需烃在吸附剂室64内分离。为提供延长的接触，吸附剂室64提供再循环管线69以使流体从室的底部循环至顶部。
在该分离方法期间，将脱吸剂70引入吸附剂室64中以将烃与分子筛68分离。在该方法中，回转阀66控制干净烃料流43和脱吸剂70输入吸附剂室64中以及含有脱吸剂70和所需烃的萃取物72以及含有脱吸剂70和非所需烃的萃余液74从室64中除去。
萃取物72从回转阀中进入萃取塔76中。在萃取塔76中，将形成所需链烷烃产物14的所需烃与脱吸剂70分离，其再循环回到吸附剂室64中。
萃余液74也从回转阀中进入萃余液塔78中。在萃余液塔78中，将脱吸剂70与非所需烃28分离并返回吸附剂室64中。非所需烃28，无论都是非直链烃，还是仅较重支化非直链烃，可用于大量其它工业目的。
因此，根据从设备10的讨论可以理解，本文提供由包含直链烃、非直链烃和污染物的煤油进料制备直链或基本线性链烷烃产物的方法。考虑流过该方法的烃，可以看出，首先将煤油进料分馏以得到含有具有所需分子量的烃的煤油中心馏分。其后使煤油中心馏分与离子液体料流接触以将污染物萃取到离子液体料流中以形成干净烃料流。如果离子液体保留在干净烃料流中，则可将干净中心馏分在单阶段或多阶段中用溶剂料流处理以萃取任何离子液体。温和加氢加工然后可用于污染物的进一步脱除。
然后使干净烃料流与分子筛接触。分子筛从干净烃料流中的非所需烃中除去所需烃。其后将所需烃通过脱吸剂从分子筛中回收。然后将脱吸剂从所需烃中除去，得到直链或基本线性链烷烃产物。
考虑离子流体流过设备10，可以看出离子流体与煤油的脏中心馏分接触。因此，将污染物如含有氮、硫和氧合物的杂原子萃取到离子流体中。
由于本文提供的由煤油进料制备直链或基本线性链烷烃产物的方法和设备，所需链烷烃制备的成本显著降低。具体而言，使用离子液体预处理煤油进料以除去污染物使加氢处理变得不必要，或者能在温和条件下使用加氢加工。在每种情况下，该方法可通过避免高压工艺设备、加氢处理催化剂或者用于转化硫化氢的硫回收而简化。
尽管在先前详细说明中提出了至少一个典型实施方案，但应当理解存在大量变化方案。还应当理解一个或多个典型实施方案仅为实例，且不意欲以任何方式限制本发明的范围、应用性或构型。而是，先前详细说明提供给本领域技术人员执行本发明典型实施方案的方便路线图，应当理解可不偏离如所附权利要求书及其法定等效物所述本发明范围而做出对典型实施方案中所述元素的功能和配置的各种改变。

Claims (10)

1.由包含直链烃、轻微支化非直链烃、较重支化非直链烃和污染物的进料制备基本线性链烷烃产物的方法，所述方法包括：
使进料与离子液体料流接触并萃取污染物以形成干净烃料流；
将直链烃和轻微支化非直链烃用分子筛从干净烃料流中选择性吸附以从较重支化非直链烃中除去直链烃和轻微支化非直链烃；
将直链烃和轻微支化非直链烃用脱吸剂从分子筛中回收；和
将直链烃和轻微支化非直链烃与脱吸剂分离以得到基本线性链烷烃产物。
2.根据权利要求1的方法，其中一部分污染物在接触和萃取以后保留在干净烃料流中，所述方法进一步包括在温和加氢加工条件下加工干净烃料流以除去其中的其余部分的污染物。
3.根据权利要求1的方法，其中使进料在逆流萃取设备中与离子液体料流接触以形成干净烃料流。
4.根据权利要求1的方法，其进一步包括在将直链烃和轻微支化非直链烃从干净烃料流中选择性吸附以前，将干净烃料流用溶剂料流处理以从干净烃料流中萃取任何离子液体。
5.根据权利要求1的方法，其中脏离子液体料流通过将污染物萃取到离子液体料流中而形成，所述方法进一步包括将溶剂与脏离子液体料流混合以将污染物从脏离子液体中除去并形成干净离子液体料流。
6.根据权利要求5的方法，其进一步包括在将直链烃和轻微支化非直链烃从干净烃料流中选择性吸附以前：
将溶剂从干净离子液体料流中除去并形成再生离子液体料流以再循环至离子液体料流中；和
将干净烃料流用溶剂料流处理以从干净烃料流萃取任何离子液体，其中溶剂料流包含从干净离子液体料流中除去的溶剂。
7.根据权利要求1的方法，其中较重支化非直链烃包括异链烷烃和芳族化合物，且进一步包括在选择性吸附步骤以后得到较重支化非直链烃的萃余液流。
8.根据权利要求1的方法，其进一步包括将原料分馏以得到进料，其中进料包含C5-C10烃。
9.根据权利要求1的方法，其进一步包括将原料分馏以得到进料，其中进料包含C10-C13烃。
10.根据权利要求1的方法，其进一步包括将原料分馏以得到进料，其中进料包含C10-C18烃。
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