CN106244225B - 实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，所述模拟移动床的吸附塔内设有多个吸附床层，每一个所述吸附床层均设有物料进出管线，通过改变不同物料进入或采出的吸附剂床层，使物料与填装在所述模拟移动床内的吸附剂进行相对运动，实现C9+重芳烃的吸附、提纯和解吸的步骤，得到含有高纯度C9+重芳烃的解吸液，最后通过精馏得到C9+重芳烃。本方法的分离过程具有连续化、精度高、操作稳定和能耗低等优点，实现了C9+芳烃原料液中C9+重芳烃与抽出液的高效分离、C9+非芳烃与抽余液的高效分离，通过吸附床层的高效匹配还能够实现单环芳烃与多环芳烃的分离、链烷烃和环烷烃的分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法。
背景技术
溶剂油是五大类石油产品之一，用途十分广泛。目前，全世界有机溶剂中约30%为石油类溶剂，其中C9及C9以上高沸点芳烃溶剂油约占14.8%，需求量巨大。由于C9+芳烃的沸点比常用的苯、甲苯和二甲苯高，其挥发慢、溶解能力强，对合成树脂有很好的溶解性能，且具有毒性低的优点，广泛应用于涂料、油墨和仪器清洗剂等领域。
C9+重芳烃主要来自催化重整、乙烯裂解及煤高温炼焦等工艺过程， C9+芳烃原料液通常包含多烷基苯、甲基茚、萘和烷基萘等100多种物质，组成繁杂且各单一组分含量较小，分离和深加工困难。重芳烃中芳烃组分与非芳组分的高效分离是目前石油化工领域的难题，目前采用的各加工过程产生的重芳烃组分复杂且沸点接近，常规的精馏手段不仅操作温度高、能耗高、投资大，而且分离的效果不佳。
目前模拟移动床的研究与应用主要集中于C8芳烃领域和制药与食品加工领域。通过模拟移动床吸附分离技术实现重芳烃中芳烃组分与非芳组分的高效分离的技术还未有报道。通过简洁有效的方法实现芳烃组分与抽余油组分的高效分离对于提高产品附加值，实现重芳烃组分高效利用，推动芳烃领域的发展具有重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，本方法利用模拟移动床实现C9+芳烃原料液中C9+重芳烃与抽出液的高效分离、C9+非芳烃与抽余液的高效分离，通过吸附床层的高效匹配还能够实现单环芳烃与多环芳烃的分离、链烷烃和环烷烃的分离，分离过程具有连续化、精度高、操作稳定和能耗低等优点。
本发明的技术方案是：
一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其采用模拟移动床进行重芳烃分离，所述模拟移动床的吸附塔内设有多个吸附床层，每一个所述吸附床层均设有物料进出管线，进出模拟移动床的物料包括C9+芳烃原料液（含有C9+重芳烃和C9+非芳烃的原料）、至少一股抽出液、至少一股抽余液、至少一股解吸剂和至少一股冲洗液，通过改变不同物料进入或采出的吸附剂床层，使物料与填装在所述模拟移动床内的吸附剂进行相对运动，实现C9+重芳烃的吸附、提纯和解吸的步骤，得到含有高纯度C9+重芳烃的解吸液，最后通过精馏得到C9+重芳烃。
优选的，所述吸附剂为金属改性的氧化铝或氧化硅，所述吸附剂中的改性金属为Fe、Cu、Zn、Mg、Ba、K中的一种或多种，所述改性金属占所述吸附剂的质量分数为0.1%-5%。吸附剂的吸附性能随吸附剂中改性金属占所述吸附剂质量分数的不同而不同，当所述改性金属所占的质量分数增加时，所述吸附剂对C9+重芳烃的吸附速度也随之提高，相对应的其解吸的过程也更加困难。
优选的，所述物料进出管线通过多个开关阀分别连接不同物料的输送管道（包括送入管道和采出管道），通过控制相关开关阀的开关实现对物料送入和采出方式的控制。
进一步的，吸附分离的步骤具体包括：
吸附：将C9+芳烃原料液注入模拟移动床内，使其与填装在所述模拟移动床相应吸附床层内的吸附剂进行吸附， 以吸附剂吸附C9+芳烃原料液中的C9+重芳烃，吸附后的液体作为抽余液从模拟移动床采出。
提纯：以解吸获得的部分含C9+重芳烃和解吸剂的解吸液作为循环液，将循环液送入吸附后的吸附床层进一步吸附，以提高吸附剂上的C9+重芳烃纯度。
解吸：将解吸剂送入经提纯后的吸附床层进行解吸，将C9+重芳烃从吸附剂中置换解吸出来，解吸后的解吸液中的一部分作为抽出液从所述模拟移动床内采出，另一部分作为所述的循环液，所述解吸剂优选为甲苯。
精馏：将抽出液进行精馏，得到高纯度的C9+重芳烃；将抽余液进行精馏，得到C9+非芳烃；抽出液精馏后获得的解吸剂优选进行循环利用。
将C9+芳烃原料液中C9+重芳烃和C9+非芳烃分离、C9+重芳烃中单环芳烃和多环芳烃分离和C9+非芳烃中链烷烃和环烷烃分离的影响因素有：进出吸附塔的物料数量；进出吸附塔的物料流量；物料进出吸附塔的吸附床层位置；不同层吸附床层之间的切换时间。
其中，进出吸附塔的物料数量决定了所要实现的分离程度，是仅仅分离C9+重芳烃组分与C9+非芳组分，还是此基础上要实现C9+重芳烃中单环芳烃与多环芳烃的分离，或是同时要在一定程度上实现C9+非芳烃中链烷烃与环烷烃的分离。
进出吸附塔的物料流量决定了全过程的物料平衡，吸附塔的进、出物料流量应该相等，以保持整个吸附塔压力的平衡与稳定；进出吸附塔的物料流量也决定了各吸附床层物料与吸附剂的相对接触速率。
物料进出吸附塔吸附床层的位置与进出吸附塔的物料流量以及不同吸附床层之间的切换时间共同决定了各吸附功能区能否实现各自的能力。
优选的，所述模拟移动床内设有吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区，所述模拟移动床的吸附床层数量合计为8-32，其中所述吸附区的吸附床层数量为2-8，所述提纯区的吸附床层数量为2-10，所述解吸区的吸附床层数量为3-12，所述缓冲区的吸附床层数量为1-4。
优选的，吸附床层在不同功能或工艺步骤之间的切换时间为100-1000秒，所述吸附床层内的操作温度为25-220℃，所述吸附床层的操作压力为0.2-3MPaG，所述解吸剂与C9+芳烃原料液进料的体积流量的比例为1-10，所述抽出液与C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-3，所述抽余液与C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-3，所述冲洗液的体积流量占C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-10。
根据C9+重芳烃中单环芳烃和多环芳烃对于吸附剂吸附选择性的差异，在所述解吸步骤中使用不同流量的两股解吸剂进行分离，分离的具体步骤为：在解吸区内的上层吸附床层先注入第一股解吸剂进行解吸，使相对于吸附剂吸附选择性较弱的组分先解吸出，经过解吸区的部分吸附床层后采出部分或全部解吸后液体作为主要含有单环芳烃的第一抽出液，然后在采出第一抽出液后的解吸区吸附床层再增入一股解吸剂继续进行解吸，使相对于吸附剂吸附选择性较强的组分解吸出，在解吸区底部的吸附床层采出剩余的全部抽出液作为主要含有多环芳烃的第二抽出液。
根据C9+非芳烃中链烷烃和环烷烃对于吸附剂吸附选择性的差异，将C9+芳烃原料液分为浓度不同的两股注入所述吸附区的不同吸附床层，从而得到两股不同的抽余液使链烷烃和环烷烃相分离，分离的具体步骤为：在吸附区顶部的吸附床层处注入浓度较高的C9+芳烃原料液，经部分（例如1-4个，或吸附区的半数床层）吸附床层后，采出部分液体作为主要含有链烷烃的第一抽余液，在采出第一抽余液后的吸附区吸附床层注入浓度较低的C9+芳烃原料液，在吸附区底部的吸附床层采出剩余的全部抽余液作为主要含有环烷烃的第二抽余液。
进一步的，还可以根据C9+非芳烃中链烷烃和环烷烃对于吸附剂吸附选择性的差异，将抽余液分为流量不同的两股在吸附区不同床层处抽出使链烷烃和环烷烃相分离，分离的具体步骤为：在吸附区顶部的吸附床层处注入C9+芳烃原料液，经吸附区的部分吸附床层后采出部分抽余液作为主要含有链烷烃的第一抽余液，在吸附区底部的吸附床层处采出剩余的全部抽余液作为主要含有环烷烃的第二抽余液。
优选的，还包括采用冲洗液对进出吸附塔的各物料通过吸附床层内的管线后的残留物进行冲洗的步骤，所述冲洗液的数量为0-4股，当有一股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处；当有两股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处和进料注入位置上部1-3个吸附床层处；当有三股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处和进料注入位置上部1-3个吸附床层处，所述冲洗液的采出位置为解吸剂注入位置下部1-3个吸附床层处；当有四股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处、进料注入位置上部1-3个吸附床层处和进料注入位置下部1-3个吸附床层处；所述冲洗液的采出位置为解吸剂注入位置下部1-3个吸附床层处。所述冲洗液用于对各物料通过吸附床层管线后的残留物进行冲洗，清除前一物料通过该管线后的残留物，确保床层管线的洁净程度，防止物料受到污染。
本发明的有益效果为：
1、本方法通过纯物理分离过程实现组成复杂的C9+芳烃原料液中C9+重芳烃与C9+非芳烃的高效分离，吸附分离过程为完全的物理分离过程，C9+芳烃原料与吸附剂之间的吸附为分子扩散与传质过程，全过程无化学反应发生，使整个过程更加安全可靠。分离得到的C9+重芳烃可以作为芳烃溶剂油的原料；得到的C9+非芳烃可以作为非芳溶剂油的生产原料；通过调整物流数量与吸附功能区的变化，使抽余液中含有一定量的芳烃组分，将其中的多环芳烃进行一定程度的提纯即可作为清洁柴油产品，为C9+芳烃原料液的加工提供了一条新的技术路线。
2、本发明采用液相模拟移动床（SMB）方式对经过预处理的原料进行精制分离，通过利用芳烃组分与非芳烃组分在吸附剂上吸附能力的差异，采用模拟移动床吸附分离技术，实现芳烃组分在吸附剂上周期性的吸附与解吸，从而实现芳烃组分与非芳烃组分的高效分离。相比于固定床吸附方式，具有连续操作、分离精度高、避免固体颗粒缝间的沟流等优点，有效的避免了移动床操作方式带来的吸附剂磨损、粉尘堵塞设备或管道和机械传动困难等问题。相比较于现有的C9+重芳烃加工处理技术具有流程简单、操作温度低、操作压力小和装置投资少等优点。
3、本发明可以允许多股的进料，根据进料中C9+重芳烃浓度的不同，可以分别在吸附区的不同位置处注入。工业装置现场原料来料的浓度与品质会有所区别，其上游操作的波动会导致原料品质的改变，本发明根据吸附剂吸附容量与吸附速率，将不同浓度与品质的原料在吸附区的不同位置注入，根据其浓度高低实现了吸附剂床层的高效匹配，灵活调节，保持操作的稳定性。
4、本发明可以在一套系统中同时实现C9+重芳烃与C9+非芳烃、C9+重芳烃中单环芳烃与多环芳烃的分离，也可以在一定程度上实现C9+非芳烃中链烷烃与环烷烃的分离。通过吸附剂各区域流量与床层切换时间的匹配，实现C9+重芳烃与C9+非芳烃的有效分离，C9+非芳烃作为抽余液自吸附区底部抽出；吸附剂上吸附的C9+重芳烃组分在解吸区由于相对于吸附剂与解吸剂的选择性吸附能力的差异，单环芳烃与多环芳烃先后被解吸，因此二者与解吸剂的混合物流可以分别从抽出液解吸区的不同位置处先后采出，实现了单环芳烃与多环芳烃的高效分离。C9+非芳烃在吸附区由于相对于吸附剂与解吸剂的选择性吸附能力的差异，链烷烃与环烷烃在不同床层位置处的浓度存在差异，因此富含链烷烃与富含环烷烃组分的物流可作为不同股抽余液自吸附区的不同位置处抽出。
5、本发明可以根据化工品市场变化情况，通过在线调整操作参数及进出物流的数量，实现吸附分离功能分区的匹配，进而实现产品方案的灵活选择。产品方案包括：
（1）芳烃组分+抽余油组分1：产出单环芳烃、多环芳烃以及解吸剂的混合物流，链烷烃、环烷烃以及解吸剂的混合物流，可以分别作为芳烃溶剂油与非芳溶剂油的原料；
（2）芳烃组分+抽余油组分2：产出单环芳烃、多环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为芳烃溶剂油的原料；产出以链烷烃与环烷烃为主，包含少量单环芳烃与多环芳烃以及解吸剂的混合物流，将混合物流中的多环芳烃进行一定程度的简单分离后作为优质化工品或油品原料；该方案通过吸附分离产出了化工品原料，大大减轻了后续精馏工作的操作负荷；
（3）多环芳烃组分+抽余油组分2：产出多环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为芳烃溶剂油的原料；产出以链烷烃与环烷烃为主，包含少量单环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为清洁柴油；
（4）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分1：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；链烷烃、环烷烃以及解吸剂的混合物流；
（5）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分2：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；以链烷烃组分为主包含一定量环烷烃组分以及解吸剂的混合物流；以环烷烃组分为主包含一定量链烷烃组分以及解吸剂的混合物流；
（6）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分2：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；以链烷烃与环烷烃为主包含一定量单环芳烃与多环芳烃以及解吸剂的混合物流，将其中的多环芳烃进行一定程度的分离后即可以作为优质化工品或油品原料。
6、本发明采用甲苯作为解吸剂，能高效地对吸附于吸附剂上的目标产品进行解吸，经精馏分离后返回吸附塔回用，实现了生产原料的节约与循环使用，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明第一个实施例的结构简图；
图2为本发明第二个实施例的结构简图；
图3为本发明第三个实施例的结构简图；
图4为本发明第四个实施例的结构简图。
具体实施方式
本发明公开了一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，以下通过几个具体的实施例详细说明该方法在实际生产中的应用：
实施例一（参见图1），吸附塔沿轴向分为8个吸附床层，每个吸附床层均连接5股物料进出管线，包括C9+芳烃原料液F、解吸剂D、抽出液E、抽余液R、冲洗液U。吸附床层通过循环泵首尾相连，使8个吸附床层形成一个闭合回路，维持液流在8个床层循环。每种进出吸附塔的物料均与床层格栅相连的床层物料进出管线相连，并由单独的开关阀控制，共设有40个电磁开关阀。8个吸附床层分为四个功能区域，吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区按2-2-3-1的床层数设置。C9+芳烃原料液在吸附区的顶部（吸附区第一床层）注入，在物料向下的过程中，固体吸附剂优先吸附进料中的芳烃组分并吸附微量的其余组分，吸附选择性弱的饱和烃组分作为抽余液经吸附区第二床层的物料送出管线被液相带走；经吸附后的固体吸附剂进入模拟移动床的提纯区，模拟移动床内循环利用的C9+重芳烃和解吸剂混合后注入提纯区第一床层，在提纯区的两个吸附床层内吸附剂内除芳烃组分外的其余组分被置换，使吸附剂上吸附的芳烃组分得到提纯；经提纯后的固体吸附剂进入模拟移动床的解吸区，在解吸区的三个吸附床层内解吸剂将吸附剂内的芳烃组分解吸出来，高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液作为抽出液从解吸区第二吸附床层的物料送出管线被液相带走，经精馏后得到高纯度的芳烃组分。小部分的高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液在模拟移动床内循环利用，用于对吸附剂中的C9+重芳烃进行提纯。缓冲区主要位于吸附区和解吸区之间，以防止吸附区的杂质进入解吸区从而污染抽出液，根据需要，也可以在其他区之间设置缓冲区。冲洗液U用于对上述各物流通过吸附床层管线后的残留物进行冲洗，清除前一物流通过该管线后的残留物，确保床层管线的洁净程度，防止物流受到污染，冲洗液U的注入位置为抽出液抽出位置下部1个床层处。
本实施例模拟移动床内的操作条件如下表所示：
本实施例原料经吸附分离后各产品的成分如下表所示：
| 名称 | 原料 | 产品芳烃组分 | 产品饱和烃组分 |
| 链烷烃，wt% | 11 | 4.1 | 17.7 |
| 环烷烃，wt% | 36.1 | 2.9 | 70.4 |
| 单环芳烃，wt% | 49.2 | 88.2 | 8.2 |
| 多环芳烃，wt% | 3.7 | 4.8 | 3.7 |
| 总芳烃，wt% | 52.9 | 93 | 11.9 |
实施例二（参见图2），吸附塔沿轴向分为14个吸附床层，每个吸附床层均连接8股物料进出管线，包括C9+芳烃原料液F、解吸剂D、抽出液E、抽余液R、冲洗液U1、冲洗液U2、冲洗液U3、冲洗液U4。吸附床层通过循环泵首尾相连，使14个吸附床层形成一个闭合回路，维持液流在14个床层循环。每种进出吸附塔的物料均与床层格栅相连的床层物料进出管线相连，并由单独的开关阀控制，共设有112个电磁开关阀。14个吸附床层分为四个功能区域，吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区按3-4-5-2的床层数设置。C9+芳烃原料液在吸附区的顶部（吸附区第一床层）注入，在物料向下的过程中，固体吸附剂优先吸附进料中的芳烃组分并吸附微量的其余组分，吸附选择性弱的饱和烃组分作为抽余液经吸附区第三床层的物料送出管线被液相带走；经吸附后的固体吸附剂进入模拟移动床的提纯区，模拟移动床内循环利用的C9+重芳烃和解吸剂混合后注入提纯区第一床层，在提纯区的四个吸附床层内吸附剂内除芳烃组分外的其余组分被置换，使吸附剂上吸附的芳烃组分得到提纯；经提纯后的固体吸附剂进入模拟移动床的解吸区，在解吸区的五个吸附床层内解吸剂将吸附剂内的芳烃组分解吸出来，高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液作为抽出液从解吸区第五吸附床层的物料送出管线被液相带走，经精馏后得到高纯度的芳烃组分。小部分的高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液在模拟移动床内循环利用，用于对吸附剂中的C9+重芳烃进行提纯。缓冲区主要位于吸附区和解吸区之间，以防止吸附区的杂质进入解吸区从而污染抽出液，根据需要，也可以在其他区之间设置缓冲区。冲洗液用于对上述各物流通过吸附床层管线后的残留物进行冲洗，清除前一物流通过该管线后的残留物，确保床层管线的洁净程度，防止物流受到污染。冲洗液U1自位于解吸剂注入位置下部1个床层处采出，作为冲洗液U3注入位于C9+芳烃原料液F注入位置上部1个床层，其作用在于清理管线中的抽出液，防止抽出液混入解吸剂D中而经过缓冲区进入抽余液，造成目标组分的损失；冲洗液U3注入位置位于抽出液抽出位置下部1个床层处，作用在于清理管线中的进料，防止进料中的非标组分进入抽出液，降低抽出液纯度；冲洗液U4注入位于C9+芳烃原料液注入位置下部2个床层，作用在于清理管线中的抽余液，防止非目标组分混入C9+芳烃原料液中进入精制区增加精制区负荷。
本实施例模拟移动床内的操作条件如下表所示：
本实施例原料经吸附分离后各产品的成分如下表所示：
| 名称 | 原料 | 产品芳烃组分 | 产品饱和烃组分 |
| 链烷烃，wt% | 11 | 4 | 17.9 |
| 环烷烃，wt% | 36.1 | 2.8 | 70.9 |
| 单环芳烃，wt% | 49.2 | 89 | 7.6 |
| 多环芳烃，wt% | 3.7 | 4.2 | 3.6 |
| 总芳烃，wt% | 52.9 | 93.2 | 11.2 |
实施例三（参见图3），吸附塔沿轴向分为13个吸附床层，每个吸附床层均连接7股物料进出管线，包括C9+芳烃原料液F、解吸剂D1、解吸剂D2、抽出液E1、抽出液E2、抽余液R、冲洗液U。吸附床层通过循环泵首尾相连，使13个吸附床层形成一个闭合回路，维持液流在13个床层循环。每种进出吸附塔的物料均与床层格栅相连的床层物料进出管线相连，并由单独的开关阀控制，共设有91个电磁开关阀。13个吸附床层分为四个功能区域，吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区按3-3-5-2的床层数设置。C9+芳烃原料液在吸附区的顶部（吸附区第一床层）注入，在物料向下的过程中，固体吸附剂优先吸附进料中的芳烃组分并吸附微量的其余组分，吸附选择性弱的饱和烃组分作为抽余液经吸附区第三床层的物料送出管线被液相带走；经吸附后的固体吸附剂进入模拟移动床的提纯区，模拟移动床内循环利用的C9+重芳烃和解吸剂混合后注入提纯区第一床层，在提纯区的三个吸附床层内吸附剂内除芳烃组分外的其余组分被置换，使吸附剂上吸附的芳烃组分得到提纯；经提纯后的固体吸附剂进入模拟移动床的解吸区，在解吸区的五个吸附床层内解吸剂将吸附剂内的芳烃组分解吸出来，大部分的高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液作为抽出液从解吸区第三、第五吸附床层的物料送出管线被液相带走，经精馏后得到高纯度的芳烃组分。小部分的高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液在模拟移动床内循环利用，用于对吸附剂中的C9+重芳烃进行提纯。其中，解吸剂D1在解吸区的第一吸附床层注入，并在第三吸附床层处采出抽出液E1，得到高纯度单环芳烃组分和解吸剂的混合液；解吸剂D2在解吸区的第四吸附床层注入，并在第五吸附床层处采出抽出液E2，得到高纯度多环芳烃组分和解吸剂的混合液。缓冲区主要位于吸附区和解吸区之间，以防止吸附区的杂质进入解吸区从而污染抽出液，根据需要，也可以在其他区之间设置缓冲区。冲洗液U用于对上述各物流通过吸附床层管线后的残留物进行冲洗，清除前一物流通过该管线后的残留物，确保床层管线的洁净程度，防止物流受到污染，冲洗液U的注入位置为抽出液抽出位置下部1个床层处。
本实施例模拟移动床内的操作条件如下表所示：
本实施例原料经吸附分离后各产品的成分如下表所示：
实施例四（参见图4），吸附塔沿轴向分为14个吸附床层，每个吸附床层均连接8股物料进出管线，包括C9+芳烃原料液F、解吸剂D1、解吸剂D2、抽出液E1、抽出液E2、抽余液R1、抽余液R2、冲洗液U。吸附床层通过循环泵首尾相连，使14个吸附床层形成一个闭合回路，维持液流在14个床层循环。每种进出吸附塔的物料均与床层格栅相连的床层物料进出管线相连，并由单独的开关阀控制，共设有112个电磁开关阀。14个吸附床层分为四个功能区域，吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区按4-3-5-2的床层数设置。C9+芳烃原料液在吸附区的顶部（吸附区第一床层）注入，在物料向下的过程中，固体吸附剂优先吸附进料中的芳烃组分并吸附微量的其余组分，吸附选择性弱的饱和烃组分作为抽余液经物料送出管线被液相带走。其中，吸附剂优先吸附C9+芳烃原料液吸附选择性相对弱的非芳组分中的链烷烃组分，高纯度的链烷烃组分作为第一股抽余液R1从吸附区的第二吸附床层抽出；环烷烃的吸附选择性要强于链烷烃组分，因此在吸附区的第四吸附床层处，富含环烷烃以及吸附塔中循环物流作为第二股抽余液R2抽出。经吸附后的固体吸附剂进入模拟移动床的提纯区，模拟移动床内循环利用的C9+重芳烃和解吸剂混合后注入提纯区第一床层，在提纯区的三个吸附床层内吸附剂内除芳烃组分外的其余组分被置换，使吸附剂上吸附的芳烃组分得到提纯；经提纯后的固体吸附剂进入模拟移动床的解吸区，在解吸区的五个吸附床层内解吸剂将吸附剂内的芳烃组分解吸出来，高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液作为抽出液从解吸区第三、第五吸附床层的物料送出管线被液相带走，经精馏后得到高纯度的芳烃组分。小部分的高纯度芳烃组分和解吸剂的混合液在模拟移动床内循环利用，用于对吸附剂中的C9+重芳烃进行提纯。其中，解吸剂D1在解吸区的第一吸附床层注入，并在第三吸附床层处采出抽出液E1，得到高纯度单环芳烃组分和解吸剂的混合液；解吸剂D2在解吸区的第四吸附床层注入，并在第五吸附床层处采出抽出液E2，得到高纯度多环芳烃组分和解吸剂的混合液。缓冲区主要位于吸附区和解吸区之间，以防止吸附区的杂质进入解吸区从而污染抽出液，根据需要，也可以在其他区之间设置缓冲区。冲洗液U用于对上述各物流通过吸附床层管线后的残留物进行冲洗，清除前一物流通过该管线后的残留物，确保床层管线的洁净程度，防止物流受到污染，冲洗液U的注入位置为抽出液抽出位置下部1个床层处。
本实施例模拟移动床内的操作条件如下表所示：
本实施例原料经吸附分离后各产品的成分如下表所示：
本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。
Claims (10)
1.一种实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于适应于C9+芳烃原料液，其采用模拟移动床进行重芳烃分离，所述模拟移动床内设有吸附区、提纯区、解吸区和缓冲区，缓冲区位于吸附区和解吸区之间，以防止吸附区的杂质进入解吸区从而污染抽出液，所述模拟移动床的吸附塔内设有多个吸附床层，每一个所述吸附床层均设有物料进出管线，进出模拟移动床的物料包括C9+芳烃原料液、至少一股抽出液、至少一股抽余液、至少一股解吸剂和至少一股冲洗液，通过改变不同物料进入或采出的吸附剂床层，使物料与填装在所述模拟移动床内的吸附剂进行相对运动，实现C9+重芳烃的吸附、提纯和解吸的步骤，得到含有高纯度C9+重芳烃的解吸液，最后通过精馏得到C9+重芳烃，通过在线调整操作参数及进出物流的数量，实现吸附分离功能分区的匹配，进而实现产品方案的灵活选择，产品方案包括：
1）芳烃组分+抽余油组分1：产出单环芳烃、多环芳烃以及解吸剂的混合物流，链烷烃、环烷烃以及解吸剂的混合物流，可以分别作为芳烃溶剂油与非芳溶剂油的原料；
2）芳烃组分+抽余油组分2：产出单环芳烃、多环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为芳烃溶剂油的原料；产出以链烷烃与环烷烃为主，包含少量单环芳烃与多环芳烃以及解吸剂的混合物流，将混合物流中的多环芳烃进行一定程度的简单分离后作为优质化工品或油品原料；该方案通过吸附分离产出了化工品原料，大大减轻了后续精馏工作的操作负荷；
3）多环芳烃组分+抽余油组分2：产出多环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为芳烃溶剂油的原料；产出以链烷烃与环烷烃为主，包含少量单环芳烃以及解吸剂的混合物流，作为清洁柴油；
4）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分1：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；链烷烃、环烷烃以及解吸剂的混合物流；
5）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分2：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；以链烷烃组分为主包含一定量环烷烃组分以及解吸剂的混合物流；以环烷烃组分为主包含一定量链烷烃组分以及解吸剂的混合物流；
6）单环芳烃+多环芳烃+抽余油组分2：产出单环芳烃以及解吸剂的混合物流；多环芳烃以及解吸剂的混合物流；以链烷烃与环烷烃为主包含一定量单环芳烃与多环芳烃以及解吸剂的混合物流，将其中的多环芳烃进行一定程度的分离后即可以作为优质化工品或油品原料。
2.如权利要求1所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于所述吸附剂为金属改性的氧化铝或氧化硅，所述吸附剂中的改性金属为Fe、Cu、Zn、Mg、Ba、K中的一种或多种，所述改性金属占所述吸附剂的质量分数为0.1%-5%。
3.如权利要求2所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于所述物料进出管线通过多个开关阀分别连接不同物料的输送管道，通过控制相关开关阀的开关实现对物料送入和采出方式的控制。
4.如权利要求3所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于包括下列具体工艺步骤：
吸附：将C9+芳烃原料液注入模拟移动床内，使其与填装在所述模拟移动床相应吸附床层内的吸附剂进行吸附， 以吸附剂吸附C9+芳烃原料液中的C9+重芳烃，吸附后的液体作为抽余液从模拟移动床采出；
提纯：以解吸获得的部分含C9+重芳烃和解吸剂的解吸液作为循环液，将循环液送入吸附后的吸附床层进一步吸附，以提高吸附剂上的C9+重芳烃纯度；
解吸：将解吸剂送入经提纯后的吸附床层进行解吸，将C9+重芳烃从吸附剂中置换解吸出来，解吸后的解吸液中的一部分作为抽出液从所述模拟移动床内采出，另一部分作为所述的循环液，所述解吸剂为甲苯；
精馏：将抽出液进行精馏，得到高纯度的C9+重芳烃；将抽余液进行精馏，得到C9+非芳烃；抽出液精馏后获得的解吸剂进行循环利用。
5.如权利要求4所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于所述模拟移动床的吸附床层数量合计为8-32，其中所述吸附区的吸附床层数量为2-8，所述提纯区的吸附床层数量为2-10，所述解吸区的吸附床层数量为3-12，所述缓冲区的吸附床层数量为1-4。
6.如权利要求5所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于吸附床层在不同功能或工艺步骤之间的切换时间为100-1000秒，所述吸附床层内的操作温度为25-220℃，所述吸附床层的操作压力为0.2-3MPaG，所述解吸剂与C9+芳烃原料液进料的体积流量的比例为1-10，所述抽出液与C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-3，所述抽余液与C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-3，所述冲洗液的体积流量占C9+芳烃原料液的进料体积流量的比例为0.2-10。
7.如权利要求6所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于根据C9+重芳烃中单环芳烃和多环芳烃对于吸附剂吸附选择性的差异，在所述解吸步骤中使用不同流量的两股解吸剂进行分离，分离的具体步骤为：在解吸区内的上层吸附床层先注入第一股解吸剂进行解吸，使相对于吸附剂吸附选择性较弱的组分先解吸出，经过解吸区的部分吸附床层后采出部分或全部解吸后液体作为主要含有单环芳烃的第一抽出液，然后在采出第一抽出液后的解吸区吸附床层再增入一股解吸剂继续进行解吸，使相对于吸附剂吸附选择性较强的组分解吸出，在解吸区底部的吸附床层采出剩余的全部抽出液作为主要含有多环芳烃的第二抽出液。
8.如权利要求6所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于根据C9+非芳烃中链烷烃和环烷烃对于吸附剂吸附选择性的差异，将C9+芳烃原料液分为浓度不同的两股注入所述吸附区的不同吸附床层，从而得到两股不同的抽余液使链烷烃和环烷烃相分离，分离的具体步骤为：在吸附区顶部的吸附床层处注入浓度较高的C9+芳烃原料液，经部分吸附床层后，采出部分液体作为主要含有链烷烃的第一抽余液，在采出第一抽余液后的吸附区吸附床层注入浓度较低的C9+芳烃原料液，在吸附区底部的吸附床层采出剩余的全部抽余液作为主要含有环烷烃的第二抽余液。
9.如权利要求6所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于根据C9+非芳烃中链烷烃和环烷烃对于吸附剂吸附选择性的差异，将抽余液分为流量不同的两股在吸附区不同床层处抽出使链烷烃和环烷烃相分离，分离的具体步骤为：在吸附区顶部的吸附床层处注入C9+芳烃原料液，经吸附区的部分吸附床层后采出部分抽余液作为主要含有链烷烃的第一抽余液，在吸附区底部的吸附床层处采出剩余的全部抽余液作为主要含有环烷烃的第二抽余液。
10.如权利要求7、8或9所述的实现重芳烃高效分离的模拟移动床吸附分离方法，其特征在于还包括采用冲洗液对进出吸附塔的各物料通过吸附床层内的管线后的残留物进行冲洗的步骤，所述冲洗液的数量为0-4股，当有一股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处；当有两股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处和进料注入位置上部1-3个吸附床层处；当有三股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处和进料注入位置上部1-3个吸附床层处，所述冲洗液的采出位置为解吸剂注入位置下部1-3个吸附床层处；当有四股所述冲洗液时，所述冲洗液的注入位置为抽出液抽出位置下部1-3个吸附床层处、进料注入位置上部1-3个吸附床层处和进料注入位置下部1-3个吸附床层处；所述冲洗液的采出位置为解吸剂注入位置下部1-3个吸附床层处。
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