CN1175568A - 从芳香与非芳香烃类混合物中回收纯净烃类化合物的方法 - Google Patents

Abstract

一种从烃类混合物,尤其是芳香化合物含量高的烃类混合物,在萃取蒸馏塔中采用萃取蒸馏工艺回收纯净烃类化合物的方法。在塔顶与塔底之间选择性溶剂作为第一分流经第一溶剂进料口加入塔内,选择性溶剂为N－取代吗啉,大量的非芳香化合物作为萃余物从萃取蒸馏塔头部抽出,而大量的芳香化合物和选择性溶剂作为萃取物,从萃取蒸馏塔的料槽抽出,在高于第一溶剂进料口的塔顶,选择性溶剂作为第二分流经第二溶剂进料口加入塔内,作为第二分流的溶剂用量少于溶剂总量的50%。

Description

从芳香与非芳香烃类混合物中回收 纯净烃类化合物的方法

本发明涉及从含有芳香与非芳香化合物的烃类混合物，尤其是从芳香含量高的烃类混合物，在萃取蒸馏塔中以萃取蒸馏方式回收纯净烃类化合物的方法。其中在塔顶与塔底之间选择性溶剂作为第一分流经第一溶剂进料口被加入萃取蒸馏塔，其中至少N-取代吗啉可作为选择性溶剂，大量的非芳香化合物作为萃余物从萃取蒸馏塔的顶部抽出，而大量的芳香化合物与选择性溶剂作为萃取物从萃取蒸馏塔的料槽中抽出。以N-取代吗啉作为选择性溶剂对烃类混合物中的不同芳香与非芳香化合物萃取蒸馏可用于大规模工业中回收大量纯净芳香化合物。重整汽油，热解汽油或者粗焦炉苯尤其可作为萃取蒸馏的烃类混合物。除了芳香化合物外，这些烃类混合物中还含有非芳香化合物，其中尤其含有石蜡、环烷烃、烯烃、二烯烃和有机硫化物，利用萃取蒸馏的方法，这些烃类混合物可一方面分离为芳香化合物，另一方面分离为非芳香化合物。从这个程度上讲，萃取蒸馏既适合回收纯净的芳香化合物，也适合回收纯净的非芳香化合物，例如烯烃、二烯烃。在萃取蒸馏中。所用烃类混合物中的芳香化合物被浓缩为萃取物与选择性溶剂的大部分一起留在萃取蒸馏塔的料槽中，而另一方面，所用烃类混合物中的非芳香化合物在萃取蒸馏塔的顶部被浓缩作为萃余物。在实际萃取蒸馏中，熟知的是选择性溶剂由萃取蒸馏塔的顶部加入，然而这一情况的结果是留在萃取蒸馏塔顶部的萃余物中含有可观的残余溶剂。萃余物中溶剂组分在实际的萃取蒸馏工艺中被大量回收，而这是一类复杂且花费昂贵的事情。

本发明所基于并在前言中提及的这类已知方法(DE 40 40145A1)与实际应用的已知方法相比较，萃取蒸馏和从萃余物中除去溶剂残余两者均在同一个塔内完成，为此目的，萃取蒸馏塔包含一个额外的塔顶部分而且选择性溶剂在低于该塔顶的位置经溶剂进料口加入萃取蒸馏塔，加入的溶剂向下流经塔板，在此过程中将芳香化合物洗脱至萃取蒸馏塔的料槽中，而另一方面所用混合物中的非芳香化合物以蒸汽形成在塔内上升。在溶剂进料口之上的塔顶部分的作用是确保溶剂残余从非芳香化合物中除去。由DE40 40145 Al已知的方法已证明有许多令人满意之处但有待于改进。这一方法有不利之处，尤其在烃类混合物中芳香化合物含量高时，如粗焦炉苯有85％的芳香化合物或者预纯化的苯含有95％以上的芳香化合物。对于这类混合物非芳香化合物所占的比例相对于选择性溶剂而言很小。在萃取蒸馏中，芳香化合物被从塔顶加入的选择性溶剂洗脱至塔的料槽中，而非芳香化合物如前所述的那样以蒸汽形式上升至塔的头部。每个平衡存在于每个塔板且尤其依赖于温度与物料的浓度，按照已知方法的萃取蒸馏中，如果萃取蒸馏塔加热过程不均匀，或溶剂预定温度出现变化以及所加入溶剂量的变化，则这种平衡会被打破。这些被打破的平衡对芳香含量高的烃类混合物(如预纯化的苯中芳香含量超过95％)的萃取蒸馏尤其有相当大的影响，由于芳香化合物的高含量与非芳香化合物的低含量尤其与选择性溶剂的用量有关，作为平衡被破坏的结果，这些波动或干扰可导致芳香化合物达到一个高浓度后不再被选择性溶剂完全洗脱至料槽，尤其对于低沸点苯，其与非芳香化合物相比具有较低的沸点，在萃取蒸馏中苯会恰恰相反地进入溶剂进料口上部的塔顶部分，结果苯特别地到达萃取蒸馏塔的头部并形成芳香与非芳香混合物。非芳香化合物在萃余物中含量相对较少，由于上述的波动既使少量芳香化合物到达塔顶部分，也可导致在萃余物中芳香化物含量相对高出许多。此外，波动对芳香化合物的回收率也有付作用。

相应地本发明为前言中提及的技术问题提供一个方法，虽然在萃取蒸馏中存在不规律波动，如像温度和浓度波动，但仍然可通过一个比较简单且不昂贵的手段实现了芳香与非芳香的分离，并且二者的回收率相对较高。

为了解决这一问题，本发明提出了一种在前言中已提及的方法，其特征在于：作为第二分流的选择性溶剂在第一溶剂进料口上部的塔顶部分经第二溶剂进料口加入萃取蒸馏塔，且这类第二分流的用量少于第一和第二分流用量总和的50％，依据本发明，一类芳香含量高的烃类混合物，尤其是芳香含量超过85％的混合物被用于本发明。优选使用芳香含量超过95％的预纯化苯和/或芳香含量约85％的焦炉苯。此外，依据本发明，也可使用芳香含量大约为65％的热解汽油和/或芳香含量35％的重整汽油。当然依据本发明对所谓的原料混合物也可使用。通常烃类混合物尤其是含有6-8个碳原子的芳香化合物的烃类混合物，优选取代基中不超过7个碳原子的N-取代吗啉作为选择性溶剂。在本发明优选实例中，N-甲酰吗啉作为选择性溶剂。

本发明基于的认识是，在DE40 40145A1中已知的方法中在溶剂进料口上部塔顶部分不再被提供选择性溶剂，因此在塔顶部分存在的主要为蒸馏状态而不是萃取蒸馏状态。由于这一原因，例如对低沸点苯进行萃取蒸馏时，由于产生上述波动的原因，苯可到达塔顶，并在此与非芳香化合物不利地混和。本发明所基于的更深的认识为：若作为第二分流的选择性溶剂在高于第一分流进料口的部位经第二溶剂进料口加入，萃取蒸馏的条件则可在两个溶剂进料口之间部位实现，塔的这一额外部分由于实现了萃取蒸馏则可阻止芳香化合物，尤其是苯进入塔顶。既使在萃取蒸馏塔内温度与浓度发生很大变化时，也可将芳香化合物洗脱至塔底，而且这一结果可在两个溶剂进料口之间的额外萃取蒸馏区完成，对这一目的，意外地经第二溶剂进料口只要加入相当少量的选择性溶剂就足够了，依据权利要求1，经第二溶剂进料口加入的溶剂量少于总量的50％，这类溶剂量优选仅为总量的0.5-10％。经第二溶剂进料口加入相当少量的选择性溶剂即可有效阻止芳香化合物进入塔顶，对于这一事实既便是一位技术人员也会吃惊。由于额外的分流存在，关于温度及加入溶剂量的波动对塔顶芳香化合物含量已无有效地影响，在萃取蒸馏中相当少量的溶剂也可产生更精确的调控和调整分流。可以向萃取蒸馏塔顶部与底部之间提供热量，如通过锅炉。

依据本发明的方法，最终的结果是在塔的料槽中得到分离出来的纯净的芳香化合物，而在塔顶得到非芳香化合物，同时，纯净芳香与非芳香化合物均得到高的产率。应提到的是，这些优点可以简单和省钱的方式实现。与DE40,40145Al所采用的萃取蒸馏塔相比，依据本发明的萃取蒸馏塔仅增加5-10个理论塔板或分离级。除了第二溶剂进料口外，工厂无需添加其他设备。与已知的方法相比，虽然依据本发明的方法所用的溶剂被分为两个分流通过两个进料口加入萃取蒸馏塔1，但不需要额外量的选择性溶剂。

当然依据本发明的方法，在第二溶剂进料口与萃取蒸馏塔塔顶部分之间存在一段距离，在其中存在蒸馏条件且用此来分离非芳香化合物与选择性溶剂。具体地实现本发明的方法存在好几种可能性。依据本发明，将萃取蒸馏塔料槽中抽出的萃取物芳香化合物和选择性溶剂加入一个反萃取塔，并在此将芳香化合物与选择性溶剂分离，有利地是反萃取塔在真空状态下运转，这样芳香化合物在此状态下可在塔顶收集，而选择性溶剂则被转移至反萃取塔的料槽，依据本发明优选实例，从萃取蒸馏塔料槽中抽出的选择性溶剂被循环并通过溶剂进料口再加入萃取蒸馏塔。为此目的，从反萃取塔料槽得到的选择性溶剂经第一和第二溶剂进料口便利地返回萃取蒸馏塔，相应地从反萃取塔抽出的选择性溶剂经过一个合适的热交换器冷却并以设定的温度进料。作为第二分流经第二溶剂进料口加入的选择性溶剂用量优选占第一和第二分流总量的0.5-10％。

同样地依据本发明，所用的烃类混合物在加入萃取蒸馏塔之前也可先在分离箱中汽化，这样混合物被分成气液两相，两相可彼此分开加入萃取蒸馏塔，在这些情况下，蒸汽相可在液相进料口之下加入萃取蒸馏塔。

当然依据本发明的方法，所提供的选择性溶剂的温度和加入的烃类混合物的温度可利用合适的热交换器来调整，以通常的方法可加热萃取蒸馏塔。

在这里本发明被详细地解释，以下为说明一个实例的参考图，在图中。

图1是依据现有技术实施回收纯净烃类化合物的方法的装置图。

图2是本发明实施回收纯净烃类化合物的方法的装置图。

图1和图2表示了一套从含有芳香与非芳香化合物，尤其是芳香含量高的烃类混合物中实施回收纯净烃类化合物的方法的装置图，在该方法中，萃取蒸馏发生在萃取蒸馏塔1，在这里溶剂进料4被设置在塔顶部分2与塔底部分3之间，选择性溶剂通过前述的溶剂进料4加入萃取蒸馏塔1，塔顶部分2可被建成一个分离的塔。N-甲酰吗啉优选作为选择性溶剂，选择性溶剂加入萃取蒸馏塔1的结果是所用烃类混合物中的芳香与非芳香化合物的沸点相应地彼此发生移动，以致可在萃取蒸馏塔中分离，芳香化合物被选择性溶剂带到萃取蒸馏1的料槽5。在萃取蒸馏塔1的料槽5中得到的萃取物芳香化合物与选择性溶剂可被抽出加入反萃取塔6。非芳香化合物在萃取塔1内以蒸汽形式上升，作为萃余物停留在萃取蒸馏塔顶的头部7，并且可从此抽出，在反萃取塔6中，来自料槽5的萃取物芳香化合物和选择性溶剂优选在真空状态下被分离为芳香化合物和选择性溶剂，芳香化合物可在反萃取塔的头部8收集，并从此抽出。另一方面，选择性溶剂则在反萃取塔6的料槽9中得到。选择性溶剂可从料槽9抽出，通过溶剂进料4、10循环返回萃取蒸馏塔1，这样选择性溶剂也被循环使用，当然在再加入萃取蒸馏塔1之前，需要合适的热交换器将选择性溶剂冷却至预定温度。在图1和图2中，在溶剂进料4上方的塔顶部分被建成一个蒸馏塔的上层结构，其通常比萃取蒸馏塔1的底部3的直径要小一些。

图1表示了一套实施DE40 40145Al的方法的装置图，本发明正是基于此专利。其中在塔顶2和塔底3之间只有一个溶剂进料4，在溶剂进料4的上方塔顶2，大量的蒸馏情况发生，而这一塔顶应用于将选择性溶剂与积聚在塔头7的非芳香化合物分离。如上所述，这一方法最突出的不足在于：在萃取蒸馏情况发生变化时，尤其是萃取蒸馏塔1的热量、溶剂的温度和/或加入的选择性溶剂的用量变化时，芳香化合物进入塔顶2，在塔头7形成含有非芳烃化合物的不希望的混合物。这一付作用尤其在对芳香含量高的烃类混和物用已知方法处理时出现。

图2表示了一套实施本发明方法的装置图。依据本发明，通过位于塔顶2的在第一溶剂进料4上方的溶剂进料10向萃取蒸馏塔1加入选择性溶剂，并作为第二分流。其中作为第二分流的溶剂加入量仅优选为通过溶剂进料4，10加入的溶剂总量的0.5-10％，这一相对并不昂贵的步骤令人惊奇的结果是：芳香化合物非常完全地到达萃取蒸馏塔1的料槽5，既使在上述的萃取蒸馏条件发生波动时也如此，而且在萃取蒸馏塔头部7可以得到高纯度的非芳香化合物。而这些优点尤其对非芳香含量低于15％或低于5％的混合物进行处理时更易体现，在图2中，塔顶2的另一塔段11位于溶剂进料10的上部，其作用为将选择性溶剂与非芳香化合物蒸馏分离。

依据本发明的方法，结果是芳香与非芳香化合物均以高收率、高纯度获得，与已知方法相比，无需加入额外量的用于循环的溶剂，同时本发明也可在通常条件下实施，并且具有相对较低的能耗。

Claims (7)

1.一种从含有芳香和非芳香化合物的烃类混合物，尤其是从芳香含量高的混合物，在萃取蒸馏塔中采用萃取蒸馏工艺回收纯净烃类化合物的方法，其中在第一溶进料口的塔顶部，选择性溶剂的第二分流被加入萃取蒸馏塔，其中，至少N-取代吗啉被作为选择性溶剂，大量的非芳香化合物作为萃余物从塔顶抽出，大量的芳香化合物和选择性溶剂作为萃取物从萃取蒸馏塔的料槽中抽出，本发明的特征在于：选择性溶剂的第二分流在位于第一溶剂进料口上部的塔顶部分经第二溶剂进料口加入萃取蒸馏塔，同时作为第二分流的选择性溶剂用量少于作为第一和第二分流加入的溶剂总量的50％。

2.如权利要求1的方法，其特征在于芳香化合物含量高于85％的芳香含量高的烃类混合物被采用。

3.如权利要1或2的方法，其特征在于取代基中不超过7个碳原子的N-取代吗啉被采用作为选择性溶剂。

4.如权利要1至3任何一项的方法，其特征在于N-甲酰吗啉被作为选择性溶剂。

5.如权利要求1至4任何一项的方法，其特征在于从萃取蒸馏塔料槽中抽出的作为萃取物的芳香化合物和选择性溶剂被加入反萃取塔，并在此将芳香化合物与选择性溶剂在反萃取塔中分离。

6.如权利要求1至5任何一项的方法，其特征在于从萃取蒸馏塔料槽中抽出的选择性溶剂经溶剂进料口被循环和再加入萃取蒸馏塔。

7.如权利要求1至6任何一项的方法，其特征在于作为第二分流的选择性溶剂用量占作为第一和第二分流加入的溶剂总量的0.5-10％。

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