CN104661990A - 用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备。在一个实例中，从重整物流中回收正己烷的方法包括将芳烃从重整物流中萃取出来以形成芳烃萃取物流和萃余液流。在该方法中，将正己烷与萃余液流分离以形成正己烷产物流。

Description

用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备

早期国家申请的优先权要求

本申请要求2012年9月28日提交的美国申请No.13/631,442的优先权。

技术领域

技术领域一般性地涉及用于加工烃的方法和设备，更特别地，涉及用于由重整物流形成正己烷产物的方法和设备。

背景

高辛烷值汽油是现代汽油机所需要的。以前，烃的辛烷值通过将烃用含铅添加剂补充而改进。当铅由于环境原因而从汽油中逐渐出来时，需要重排汽油混合中所用烃的结构以实现较高的辛烷值。催化重整是为此广泛使用的方法，其将烃精制以提高较高辛烷值汽油的收率。在该方法中，链烷烃和环烷烃通过加工装置，在那里将它们的结构重排以形成较高辛烷值芳烃，同时使由于裂化导致的收率损失最小化。基本上，催化重整将低辛烷值链烷烃转化成环烷烃。然后将环烷烃转化成较高辛烷值芳烃。

重整方法产生包含一些芳烃和未转化链烷烃的重整物流。在某些加工中，将芳烃从重整物流中萃取以制备较高值产物。通过芳烃萃取方法形成的萃余液流主要包含链烷烃，包括C₆链烷烃。尽管正己烷难以与其它C₆链烷烃异构体分离，它是从食品加工至生物能源领域的许多工业中使用的有价值溶剂。

因此，理想的是提供用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备。此外，本公开内容的其它理想特征和特性会连同附图和该背景一起从随后的详细描述和所附权利要求书中获悉。

概述

本文提供用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备。根据一个示例实施方案，由重整物流回收正己烷的方法包括从重整物流中萃取芳烃以形成芳烃萃取物流和萃余液流。在该方法中，将正己烷与萃余液流分离以形成正己烷产物流。

根据另一示例实施方案，提供形成富重质芳烃产物和正己烷产物的方法。形成富重质芳烃产物和正己烷产物的方法包括将烃料流重整以形成重整产物，由其形成富重质芳烃产物和轻质重整物流。将非芳烃与轻质重整物流分离。该方法将正己烷与非芳烃分离以形成正己烷产物流。

根据另一示例实施方案，提供用于从重整物流中回收正己烷的设备。该设备包括配置用于形成重整物流的重整装置。另外，设备包括配置用于从重整物流中萃取芳烃以形成芳烃萃取物流和萃余液流的芳烃萃取装置。另外，设备包括配置用于分离正己烷产物流中的正己烷的分离装置。

附图简述

下文连同以下附图一起描述用于由重整物流回收正己烷的方法和设备，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：

图1示意性地阐述根据一个示例实施方案，用于形成富重质芳烃产物和正己烷产物的设备和方法；

图2示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的烃重整区的设备和方法；

图3示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的分离区的设备和方法。

图4示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的芳烃萃取区的设备和方法；

图5示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的正己烷分离区的设备和方法；

图6示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的可选正己烷分离区的设备和方法；

图7示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的可选正己烷分离区的设备和方法；

图8示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的可选正己烷分离区的设备和方法；和

图9示意性地阐述根据一个示例实施方案，图1的可选正己烷分离区的设备和方法。

详述

以下详细描述在性质上仅为示例性的，且不意欲限制所主张的用于由重整物回收正己烷的设备或方法。此外，不意欲受先前背景或以下详细描述中提出的任何理论束缚。

提供用于由重整物流回收正己烷的方法和设备。由于本文所述方法和设备，通过重整方法形成重整产物，例如高辛烷值烃料流。加工来自重整方法的重整物以回收正己烷产物。正己烷产物可具有基本任何所需浓度。然而，为了使有价值正己烷产物的收率最大化，正己烷产物通常具有大于40重量％，例如大于50重量％正己烷，例如55重量％正己烷的正己烷浓度。

参考图1，阐述用于形成正己烷产物流12和富重质芳烃产物流14的示例设备10。如所示，该设备包括重整区16、分离区18、芳烃萃取区20和正己烷分离区22。在加工期间，将液态烃原料流24输送至重整区16中，在那里将它加工以提高它的辛烷值。然后将所得重整器流出物流26输送至分离区18中，在那里将富重质芳烃产物流14与其余重整物流28分离。然后将重整物流28供入芳烃萃取区20中，在那里除去芳烃如苯和甲苯以形成芳烃料流30。芳烃萃取区20还形成萃余液流32，将其输送至正己烷分离区22中。在那里加工萃余液流32以分离具有所需正己烷浓度，例如至少40重量％正己烷，例如至少50重量％正己烷或55重量％正己烷的正己烷产物流12。

图2提供重整区16的更详细视图。如所示，重整区16包括接收液态烃原料流24的重整设备34。一种示例液态烃原料流24富含C₆-C₁₀烃，例如己烷-癸烷，且一个示例重整设备34为C₆-C₁₀重整设备。重整设备34可包括一个或多个串联或者另外排列的重整装置或重整反应器36，其包含一种或多种重整催化剂。通常，重整在几个阶段中进行，且重整设备34包括3或4个重整反应器36。一个示例重整区16可包括换热器40、恰在各个重整反应器36上游的火焰加热器42和用于形成再循环气体46的分离器44。

如所示，液态烃原料流24进入重整区16中并通过换热器40，在那里将它部分加热至重整温度。部分加热的原料然后与包含氢气和轻质(C₁-C₂)烃气体的再循环气体46结合，并将结合的混合物供入火焰加热器42中，在那里将它进一步加热至重整温度。再循环气体46通常与液体原料以3-10摩尔气体每摩尔原料的比例混合。火焰加热器42的进料温度通常为260℃至425℃(500°F至800°F)；而经加热流出物的温度通常为450℃至565℃(850°F至1050°F)。经加热流出物48离开火焰加热器42并引入重整设备34中。

重整反应器36通常包含活性量的催化剂，例如负载于耐熔多孔载体或基体如高纯度氧化铝上的铂系组分。该催化剂还优选包含增强催化剂的活性、结垢速率、稳定性和/或选择性的促进剂。常用的促进剂为金属如铼、锗和锝。包含这类促进剂金属的重整催化剂通常称为“双金属催化剂”。以金属计算且基于最终催化剂，铂系组分通常包含0.01-2重量％，更通常0.1-1重量％。促进剂通常以也以金属计算且基于最终催化剂的类似比例存在。最终催化剂还包含基于最终催化剂为0.1-2重量％的氯化物。

当使用双金属催化剂时，重整反应器36通常在接近上述炉流出物温度的温度和2.74-35.5绝对巴(25-500psig)，优选4.46-21.7绝对巴(50-300psig)的压力下操作。温度和压力与液时空速(LHSV)如每体积催化剂每小时加工的液体进料的体积关联以提供所需类型的重整。一般而言，LHSV为0.1-10，更通常为1-5。

重整器流出物流26通过管线50从重整区中取出并在换热器40中将其一部分热含量交换到液态烃原料流24中。通过该交换通常将重整器流出物流26冷却至90℃至200℃(200°F至400°F)。在热交换以后，可将冷却的重整器流出物流26在产物冷凝器中进一步冷却，然后进入分离器44中，在那里从顶部除去富氢蒸气以用作再循环气体46。提供氢气以防止或抑制由于重整期间烃的分解而形成碳。重整器流出物流26然后经由管线52离开重整区16。尽管未显示，应当理解流体转移装置，例如泵和压缩机可用于分别输送烃液流和富氢气体。作为选择，流体可具有足够的压力以不需要这类装置。重整区16可进一步包括其它装置或容器，例如其它加热器、循环气体压缩机、其它分离容器和其它反应器。作为选择，重整反应器36可置于单一操作中。不管重整设备34的设计，在液态烃原料流24中进入重整设备34中的烃分子在重整期间重排或重构成具有较高辛烷值的更复杂分子形状。包含较高辛烷值组分和其它未转化组分的重整器流出物流26经由管线52离开重整区16。

图3阐示了在分离区18中进行的进一步加工。如所示，分离区18包括分离设备60。示例分离设备60可包括一个或多个蒸馏塔，例如蒸馏塔62和64。尽管描述了两个蒸馏塔62和64，一个或多于两个蒸馏塔可串联和/或并联地操作。蒸馏塔62和64将由重整区16接收的重整器流出物流26的组分分离以产生在管线72、74和76中的一种或多种分离的重整物流28。取决于烃原料组成和分离区18的操作，重整物流28中的一种包含正己烷，可将其进一步加工以产生正己烷产物流12(图1的)。在其中比正己烷更轻的组分在管线72中除去且比正己烷更重的组分在管线76中除去的实施方案中，正己烷会通过管线74在重整物流28中除去。

在图4中，根据本文的一个实施方案，加工重整物流28并将芳烃从其中除去。如所示，设备10的芳烃萃取区20接收来自分离区18的重整物流28。具体而言，将重整物流28输送至芳烃萃取装置80中。芳烃萃取装置80萃取芳烃如苯、甲苯和二甲苯以形成萃取物流81。一个示例芳烃萃取装置80使用具有高选择性溶剂的萃取蒸馏流程图。例如，环丁砜溶剂能够提供芳烃与非芳烃之间的明显分离并且可使用。溶剂通常随萃取物流81离开芳烃萃取装置80。将萃取物流81供入分离器82如蒸馏塔中，在那里通过蒸馏将溶剂与芳烃分离并作为再循环溶剂84返回芳烃萃取装置80中。芳烃料流30离开分离器82和芳烃萃取区20。

如所示，通过将芳烃从重整物流28中除去，芳烃萃取装置80形成萃余液流32。萃余液流32通常包含正链烷烃如己烷，和环烷烃如环己烷和甲基环戊烷。萃余液流32离开芳烃萃取区20并输送至正己烷分离区22中，在那里将正己烷产物分离。

图5阐示了正己烷分离区22的一个实施方案。在图5中，正己烷分离区22包含一个或多个分馏塔90和92。如所述，分馏塔90将萃余液流32分馏并除去包含比正己烷更轻的组分如C₅和较轻C₆异构体(包括甲基戊烷和二甲基丁烷)的顶部或轻质料流94。然后分馏塔92将其余萃余液流96分馏以除去包含比正己烷更重的组分如C₆环烷烃和C₇的底部或重质料流98。由于分馏方法，正己烷产物流12以所需正己烷浓度离开正己烷分离区22。

尽管图5中仅描述了两个分馏塔90和92，应当理解正己烷分离区22可进一步包括其它设备或容器，例如一个或多个加热器、压缩机、泵和其它塔或分离装置。正己烷分离区22还可包含分离壁塔以进行分离。另外，尽管图5阐示了首先将轻质料流分离，预期轻质料流94可在分离重质料流98以后分离。在每种情况下，形成具有所需正己烷浓度的正己烷产物流12。例如，正己烷产物流12可包含至少40重量％正己烷，例如至少50重量％正己烷，例如55重量％正己烷。可将轻质料流94和/或重质料流98引入重整区16中以进一步加工。

图6阐示了正己烷分离区22的另一实施方案。在图6中，将萃余液流32输送至正己烷分离区22中，所述正己烷分离区22包括具有回转阀102的分离器100以在模拟移动床方法中分离。如所示，分离器100包括载有分子筛或其它合适吸附剂并与回转阀102连通的吸附剂室104。萃余液流32通过回转阀102输送至吸附剂室104中。正链烷烃被分子筛吸附，而不吸附异链烷烃。通过选择性打开和关闭回转阀102，异链烷烃在萃余液流106中离开吸附剂室104，将所述萃余液流106输送至萃余液塔108中，在那里将它们进一步加工，并从那里将它们输送至重整区16中。回转阀102用于使解吸剂110选择性地流入吸附剂室104中以从其中以萃取物流112除去吸附的正链烷烃。将萃取物流112输送至萃取塔114中，在那里将正己烷以正己烷产物流12分离，分离解吸剂110并通过回转阀102返回吸附剂室104中。

图6中的正己烷分离区22的吸附剂加工提供具有所需正己烷浓度，例如至少40重量％正己烷，例如至少50重量％正己烷或55重量％正己烷的正己烷产物流12。较高的浓度可以随着正己烷收率的降低而实现。尽管仅描述了回转阀102、吸附剂室104以及塔108和114，应当理解正己烷分离区22可进一步包括其它设备或容器，例如一个或多个加热器、压缩机、泵和其它阀、室或分离装置。

图7阐示了使用固定床吸附系统的正己烷分离区22的一个实施方案。如所示，将萃余液流32输送至保持分子筛或其它合适吸附剂的吸附剂室120。典型的分子筛为具有均匀的与单独烃分子的尺寸相同数量级的孔尺寸的结晶沸石。分子筛具有在结晶结构中的开孔，所述开孔的尺寸容许正链烷烃分子通过开孔并进入保持它们的内部晶体空穴中。排除具有较大分子直径的非直链烃以防通过开孔进入晶体空穴中。

因此，正链烷烃在吸附剂室120中被吸附剂吸附，同时非直链烃保持未被吸附并在萃余液流122中离开吸附剂室120。萃余液流122可经受进一步加工，例如在汽提器中以分离理想的组分或者使组分再循环例如至重整区16中。为了从吸附剂室120中除去吸附的正链烷烃，停止萃余液流32的流动，并将解吸剂料流124以逆流方向选择性地供入吸附剂室120中。解吸剂料流124由不可吸附介质如氢气形成以从吸附剂中除去吸附的正链烷烃。解吸的正链烷烃和解吸剂在解吸料流126中离开吸附剂室120。然后，解吸料流126通过分离器128，在那里除去解吸剂并在解吸剂料流124中再循环。在分离以后，正己烷产物流12离开正己烷分离区22。

由于图7的流化床吸附方法，将正链烷烃以所需浓度分离到正己烷产物流12中。尽管仅描述了吸附剂室120和分离器128，应当理解正己烷分离区22可进一步包括其它设备或容器，例如一个或多个加热器、循环压缩机、泵和其它室或分离器。

在图8中，正己烷分离区22提供通过选择性可透膜分离正己烷。如所示，将萃余液流32输送至膜130的渗余物侧。膜130对正链烷烃的渗透具有选择性。因此，通过膜130的渗透物132富含正己烷并形成正己烷产物流12。非直链烃形成渗余物134，其可再循环至图1的重整区16中。

图9阐示了使用图5-8中所述多种分离方法的正己烷分离区22的使用。具体而言，图9的正己烷分离区22提供接收萃余液流32并分离流出物142中的正己烷的上游分离区140。将流出物142输送至下游分离区144中，在那里进行正己烷的进一步分离。正己烷产物流12以所需正己烷浓度离开下游分离区144。预期上游分离区140包括设备并执行图5-8中所述一个正己烷分离区22的方法。同样，下游分离区144还包括设备和执行图5-8中所述一个正己烷分离区22的方法。

作为一个实例，上游分离区140可执行如图6所述的模拟移动床分离方法，并将它的流出物142输送至根据图5的包含一个塔或多个塔的下游分离区144中。预期分离区140和144可排列以提供最具成本效率的加工，同时形成具有所需正己烷浓度的正己烷产物流12的足够收率。尽管图9中阐述了两个分离区140和144，还预期可使用3个或更多个分离区以实现所需正己烷产物浓度和收率。

因此，描述了用于从重整物流中回收正己烷的方法和设备。本文所述实施方案提供重整产物，例如高辛烷值烃料流和由重整物形成的正己烷产物流。尽管可实现正己烷产物中基本任何正己烷浓度，为使正己烷产物的收率和值最大化，它通常具有大于40重量％正己烷，例如大于50重量％正己烷，例如55重量％正己烷的浓度。

尽管先前详细描述中提出了至少一个示例实施方案，应当理解存在大量变化方案。还应当理解示例实施方案仅为实例，且决不意欲限制该公开内容的范围、适用性或构型。而是，先前的详细描述提供给本领域技术人员执行本公开内容的示例实施方案的方便路线图。可不偏离如所附权利要求书中所述公开内容的范围作出示例实施方案中所述元件的功能和排列的各种变化。

本发明的第一实施方案为由重整物流回收正己烷的方法，所述方法包括从重整物流中萃取芳烃以形成芳烃萃取物流和萃余液流；和将正己烷与萃余液流分离以形成正己烷产物流。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷与萃余液流分离包括将萃余液流分馏以分离正己烷。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将萃余液流分馏包括形成正己烷产物流、包含戊烷和轻己烷异构体的轻质料流及包含环烷烃和庚烷的重质料流。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其进一步包括在上游重整设备中产生重整物流；和将重质料流引入上游重整设备中。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷与萃余液流分离包括使萃余液流通过分子筛和将正己烷吸附在分子筛中以形成非正链烷烃料流。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其进一步包括在上游重整设备中产生重整物流；和将非正链烷烃料流引入上游重整设备中。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中其它正链烷烃吸附在分子筛中且其中将正己烷与萃余液流分离进一步包括将正链烷烃料流从分子筛中释放出来；和将正链烷烃料流分馏以分离正己烷。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷与萃余液流分离包括使萃余液流通过膜以将正己烷与非正链烷烃料流分离。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷与萃余液流分离形成具有至少45重量％正己烷的组成的正己烷产物流。

本发明的第二实施方案为形成富重质芳烃产物和正己烷产物的方法，所述方法包括将烃料流重整以形成富重质芳烃产物和轻质重整物流；将非芳烃与轻质重整物流分离；和将正己烷与非芳烃分离以形成正己烷产物流。本发明的实施方案为从该段的实施方案开始的该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将非芳烃与轻质重整物流分离包括从轻质重整物流中萃取芳烃以形成芳烃萃取物流和萃余液流，其中萃余液流包含非芳烃。本发明的实施方案为从该段的实施方案开始的该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷分离包括将非芳烃分馏以分离正己烷。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将非芳烃分馏包括形成正己烷产物流、包含戊烷和轻己烷异构体的轻质料流及包含环烷烃和庚烷的重质料流。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中重整包括将烃料流在上游重整设备中重整且其中该方法进一步包括将重质料流引入上游重整设备中。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中分离正己烷包括使非芳烃通过分子筛和将正己烷吸附在分子筛中以形成非正链烷烃料流。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中其它正链烷烃吸附在分子筛中且分离正己烷进一步包括将正链烷烃料流从分子筛中释放出来；和将正链烷烃料流分馏以分离正己烷。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中分离正己烷包括使非芳烃通过膜以将正己烷与非正链烷烃料流分离。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中将正己烷与非芳烃分离形成具有至少45重量％正己烷的组成的正己烷产物流。

本发明的第三实施方案为用于从重整物流中回收正己烷的设备，所述设备包括配置用于形成重整物流的重整装置；配置用于从重整物流中萃取芳烃以形成芳烃萃取物流和萃余液流的芳烃萃取装置；和配置以分离正己烷产物流中的正己烷的分离装置。本发明的实施方案为该段中的一个、任何或者所有先前实施方案，其中分离装置包括分馏塔、分子筛和/或膜。

Claims (10)

1.从重整物流中回收正己烷的方法，其包括：

将芳烃从重整物流中萃取出来以形成芳烃萃取物流和萃余液流；和

将正己烷与萃余液流分离以形成正己烷产物流。

2.根据权利要求1的方法，其中将正己烷与萃余液流分离包括将萃余液流分馏以分离正己烷。

3.根据权利要求2的方法，其中将萃余液流分馏包括形成正己烷产物流、包含戊烷和轻己烷异构体的轻质料流及包含环烷烃和庚烷的重质料流。

4.根据权利要求3的方法，其进一步包括在上游重整设备中产生重整物流和将重质料流引入上游重整设备中。

5.根据权利要求1的方法，其中将正己烷与萃余液流分离包括使萃余液流通过分子筛和在分子筛中吸附正己烷以形成非正链烷烃料流。

6.根据权利要求5的方法，其进一步包括在上游重整设备中产生重整物流和将非正链烷烃料流引入上游重整设备中。

7.根据权利要求5的方法，其中其它正链烷烃吸附在分子筛中且其中将正己烷与萃余液流分离进一步包括将正链烷烃料流从分子筛中释放出来和将正链烷烃料流分馏以分离正己烷。

8.根据权利要求1的方法，其中将正己烷与萃余液流分离包括使萃余液流通过膜以将正己烷与非正链烷烃料流分离。

9.用于从重整物流中回收正己烷的设备，其包括：

配置用于形成重整物流的重整装置；

配置用于将芳烃从重整物流中萃取出来以形成芳烃萃取物流和萃余液流的芳烃萃取装置；和

配置用于将正己烷产物流中的正己烷分离的分离装置。

10.根据权利要求9的设备，其中分离装置包含分馏塔、分子筛和/或膜。