CN107074688A - 用于c8芳香族混合物的分离方法 - Google Patents

Abstract

从包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的混合物中蒸馏分离乙苯的方法，包括在萃取溶剂的存在下在蒸馏塔中蒸馏所述混合物，其特征在于，该蒸馏塔在亚大气压下操作。

Description

用于C8芳香族混合物的分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过萃取蒸馏从包含乙苯和至少一种其他的C8芳香族化合物的混合物中分离乙苯的方法。

背景技术

乙苯是具有高商业利用和价值的烃化合物。它主要用于生产用于聚苯乙烯生产的中间体的苯乙烯。乙苯商业生产自苯与乙烯的烷基化。然而，乙烯和苯的成本和竞争性需求促进了从已经含有乙苯的各种C8芳香族进料流中回收乙苯的新努力。这种进料流通常作为来自多个石油化工过程的副产物流产生，并且它们通常含有乙苯和一种或多种沸点接近乙苯沸点的烃化合物，特别是C8芳香族异构体。

从其它沸点接近的C8芳香族化合物，特别是二甲苯异构体中分离乙苯的方法是已知的。

例如，US 3,917,734公开了一种用于从包含乙苯和至少一种二甲苯异构体的进料混合物中分离乙苯的吸附分离方法，该方法包括使进料混合物与结晶硅铝酸盐吸附剂接触以选择性吸附二甲苯异构体而基本上排除乙苯，并且此后回收纯化的乙苯作为产物。该方法的分离效率主要依赖于吸附剂的吸附能力，并且因此优选逆流移动床系统的复杂操作。此外，需要仔细控制进料流中的杂质含量，以防止干扰选择性吸附过程。

当然，乙苯可以通过分馏从二甲苯异构体中分离，但是因为彼此的沸点非常接近，所以只有使用更复杂且能量密集的系统才能实现分馏。

GB 1,198,592公开了一种用于使用单个多功能蒸馏塔分离C8芳香族异构体的方法。在具有至少250个塔板和优选365个塔板以及100至250:1的回流比的多层塔中进行蒸馏，以达到乙苯的商业上可接受的纯度。

萃取蒸馏是通过在添加的溶剂或所谓的萃取剂的存在下进行蒸馏来分离彼此沸点接近的化合物的方法。在蒸馏系统中所述萃取剂的存在改变了相对挥发性，并且因此使得可以更大程度地分离沸点接近的化合物。

US 3,105,017公开了一种用于在含有在环的至少两个位置处被氯基取代的单个苯环的化合物的存在下，在分离富含乙苯的馏分的条件下，通过萃取蒸馏从二甲苯异构体分离乙苯的方法。

发明内容

本发明包括用于通过从烃混合物的流回收乙苯而生产乙苯的可替换的和改善的方法。该方法包括在萃取溶剂的存在下并且在亚大气压下操作下，在蒸馏塔中蒸馏包含乙苯和C8芳香族化合物的混合物。

具体实施方式

本发明涉及用于乙苯分离的萃取蒸馏方法，该方法包括在萃取溶剂存在下并且在亚大气压下操作下，在蒸馏塔中蒸馏包含乙苯和C8芳香族化合物的混合物。

乙苯通常包含在主要含有C8烃化合物的烃流中。根据本发明的方法能够有效地从接近其沸点的化合物，特别是C8芳香族化合物中分离乙苯。在本发明的一个实施方式中，至少一种其它C8芳香族化合物包括选自对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯及它们的混合物的化合物。该混合物可以进一步地含有其它组分，特别是在C5至C10范围内烃的，均为芳香族和非芳香族类型。例如，混合物可以含有少量的苯、甲苯、苯乙烯和C5至C10的链烷烃、烯烃或环烷烃。混合物中这些其它组分的总和优选地小于20wt％、更优选小于15wt％、甚至更优选小于10wt％且最优选小于5wt％。

能够用作萃取溶剂的溶剂必须能够改变在感兴趣的体系中的组分的相对挥发性。此外，它应该与进料流中的组分具有适当的沸点差，以便方便地将其回收和再循环。适用于本发明的萃取溶剂具有高于150℃、优选151-290℃的沸点。许多有机化合物适于作为本发明的萃取溶剂。在一个实施方式中，萃取溶剂包括选自含Cl化合物、含S化合物、含N化合物、含O化合物及它们的混合物的有机化合物。

含Cl化合物可以选自2,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯、多氯苯、六氯化苯、2,3,4,6-四氯苯酚、1,2,3-三氯丙烷及它们的混合物，优选1,2,3-三氯苯和1,2,4-三氯苯。

含S化合物可以选自二甲基亚砜、环丁砜、甲基环丁砜及它们的混合物。

含N化合物可以选自N-甲酰基吗啉、苯胺、2-吡咯烷酮、喹诺酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基苯胺、苄腈、硝基苯及它们的混合物。

含O化合物可以选自水杨酸甲酯、苯甲酸甲酯、N-甲基-2-吡咯酮、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、苯甲醛、苯酚、四氢糠醇、马来酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、4-甲氧基苯乙酮、异佛尔酮、5-甲基-2-己酮、2-庚酮、环己酮、2-辛酮、2-壬酮、3-庚酮、二异丁基酮、5-壬酮、苄醇及它们的混合物。

优选地，萃取溶剂包括含Cl化合物。更优选地，萃取溶剂包含选自1,2,3-三氯苯和1,2,4-三氯苯的含Cl化合物，最优选1,2,4-三氯苯。

令人惊讶地发现，将根据本发明的蒸馏塔的操作压力降低至亚大气压水平可以显着提高乙苯分离的效率。特别地，已经令人惊讶地发现，在亚大气压下操作蒸馏塔实现了乙苯从包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的混合物中的高分离效率。然而，过低的真空压力能够导致极高的蒸气流速，并因此降低塔的填充或塔板效率。在一个实施方式中，亚大气压是在10至900毫巴(mbar)、优选50至500毫巴、更优选100至300毫巴的范围内。

蒸馏塔在从塔的顶部到底部的分布的温度下操作，这允许将更易挥发的馏分(在这种情况下为乙苯)蒸馏，并且较少将挥发性的馏分蒸馏出塔，并导致期望的分离。在优选的实施方式中，蒸馏塔在50至250℃、优选60至200℃、仍更优选70至180℃范围内的温度下操作。

在蒸馏塔中萃取溶剂与包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的混合物的质量比优选地是在1:1至10:1的范围内、优选2:1至8:1的范围内且最优选3:1至7:1的范围内。

优选地，本发明的方法可以在水合环境中操作。为了产生水合环境，可以向蒸馏塔中添加水和/或蒸汽，优选以基于所用萃取溶剂的质量流量的为0.1至25wt％的量。

在某些实施方式中，可以通过引入至蒸馏塔中而使用额外的溶剂，以进一步改善乙苯和待分离的与其沸点接近组分的相对挥发性。额外的溶剂可以选自含Cl化合物、含S化合物、含N化合物和含O化合物或它们的混合物。优选地，额外的溶剂选自由以下项组成的组：氯仿、四氯化碳、二甲胺、二乙胺、乙腈、乙醛、1-丙醛、甲基异丙基酮、3-甲基-2-戊酮、3,3-二甲基-2-丁酮、2-戊酮、2-甲基丙醛、1-丁醛、环戊酮、丙酮、乙醇及它们的混合物。通常，将额外的溶剂与包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的混合物同时地引入至蒸馏塔中。

本发明的一个实施方式可以进一步包括相对于进入蒸馏塔的混合物，从蒸馏塔的上部取出富含乙苯的塔顶流。这种富乙苯流可以直接输送至需要乙苯作为原材料的下游工艺。在更具体的情况下，在进入需要更纯净的乙苯的一些下游工业过程之前，可以对富乙苯流进行进一步处理，如进一步的纯化。在优选的实施方式中，将富含乙苯的塔顶流的至少一部分冷凝并作为回流返回到蒸馏塔。塔顶流中乙苯的浓度可根据使用的操作条件而广泛变化。

本发明的方法还可以进一步包括从蒸馏塔的下部取出底部流。该底部流优选地是贫乙苯的，并且主要包含萃取溶剂和比乙苯重的C8芳香族化合物。优选地，使底部流经受后续分离单元以回收萃取溶剂并从该流中产生C8芳香族产物。然后将回收的萃取溶剂循环至蒸馏塔。在其中当应用优化的操作条件时C8芳香族化合物包含显著部分的对二甲苯的具体实施方式中，C8芳香族产物可以含有小于20wt％的乙苯，并且可以进一步用作混合的二甲苯异构体等级。

本发明还涉及蒸馏塔中的亚大气压在从包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的混合物中蒸馏分离乙苯的方法中的用途，以用于提高分离效率，从而可以降低例如回流比。

在下面的实施例中进一步举例说明了本发明的实施方式，而不限制所要求保护的本发明。

实施例

实施例1

使用模拟软件“Aspen”进行了计算机模拟，模拟包含64.93wt％的乙苯、7.9wt％的对二甲苯、18.14wt％的间二甲苯和9.02wt％的邻二甲苯的进料流以15000kg/h的进料速率进料至具有130个阶段的萃取蒸馏塔中。将如表1所示的各种萃取溶剂在阶段7处(即，在阶段74处的进料流的引入点之上的位置)引入至萃取蒸馏塔中。作为比较实施例，已经运行了没有引入溶剂时的模拟。沿着塔在75℃至175℃的范围内模拟操作温度。将塔中的压力分别模拟为200毫巴和1000毫巴(参见下表1)。溶剂与进料流的重量比固定为5:1。模拟模型进一步地包括以下特征：在塔的顶部取出富乙苯流，并且在塔的底部取出贫乙苯流。将来自塔顶部的一部分富乙苯流以8.5的回流比作为回流模拟返回至塔中。

在表1中可以看出，蒸馏塔中的压力从1000毫巴降低至200毫巴，即降低至亚大气压，该方法的分离效率得以改善。特别地，在降低塔中的压力的情况下，即使不使用溶剂，塔顶流中的乙苯的浓度也显着增加。

在下表1中，TCB是1,2,4-三氯苯，NMP是N-甲基-2-吡咯烷酮，并且NFM是N-甲酰基吗啉。

表1

Claims (15)

1.一种用于从包含乙苯和至少一种其它C₈芳香族化合物的混合物中蒸馏分离乙苯的方法，包括在萃取溶剂存在下在蒸馏塔中蒸馏所述混合物，其特征在于，所述蒸馏塔在亚大气压下操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述萃取溶剂具有高于150℃的沸点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述萃取溶剂包含选自含Cl化合物、含S化合物、含N化合物、含O化合物及它们的混合物的有机化合物。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述含Cl化合物选自2,4-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯、多氯苯、六氯化苯、2,3,4,6-四氯苯酚、1,2,3-三氯丙烷。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述含S化合物选自二甲亚砜、环丁砜、甲基环丁砜及它们的混合物。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述含N化合物选自N-甲酰基吗啉、苯胺、2-吡咯烷酮、喹诺酮、n-甲基-2-吡咯烷酮、n-甲基苯胺、苄腈、硝基苯及它们的混合物。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，所述含O化合物选自水杨酸甲酯、苯甲酸甲酯、n-甲基-2-吡咯烷酮、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、苯甲醛、苯酚、四氢糠醇、马来酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、4-甲氧基苯乙酮、异佛尔酮、5-甲基-2-己酮、2-庚酮、环己酮、2-辛酮、2-壬酮、3-庚酮、二异丁基酮、5-壬酮、苄醇及它们的混合物。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述亚大气压是在10至900毫巴的范围内。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述亚大气压是在50至600毫巴的范围内。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在50至250℃的范围内的温度下操作所述蒸馏塔。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取溶剂与包含乙苯和至少一种其它C8芳香族化合物的所述混合物的质量比是在1:1至10:1的范围内。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一种其它C8芳香族化合物包含选自对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯或它们的混合物的化合物。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将水和/或蒸汽添加至所述蒸馏塔。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，基于使用的所述萃取溶剂的质量流量，以0.1至25wt％的量添加所述水和/或蒸汽。

15.蒸馏塔中的亚大气压在从包含乙苯和至少一种其它C₈芳香族化合物的混合物中蒸馏分离乙苯的方法中的用途，以用于提高所述分离的效率。