TW201508261A - 利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法 - Google Patents

利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201508261A
TW201508261A TW103120386A TW103120386A TW201508261A TW 201508261 A TW201508261 A TW 201508261A TW 103120386 A TW103120386 A TW 103120386A TW 103120386 A TW103120386 A TW 103120386A TW 201508261 A TW201508261 A TW 201508261A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
adsorber
unit
analysis
concentration
analyzing
Prior art date
Application number
TW103120386A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI624658B (zh
Inventor
Gerard Hotier
Original Assignee
Axens
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Axens filed Critical Axens
Publication of TW201508261A publication Critical patent/TW201508261A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI624658B publication Critical patent/TWI624658B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/241—Earth materials for hydrocarbon content
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1814—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns recycling of the fraction to be distributed
    • B01D15/1821—Simulated moving beds
    • B01D15/1842—Simulated moving beds characterized by apparatus features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12—Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
    • G01N2021/8416—Application to online plant, process monitoring and process controlling, not otherwise provided for

Abstract

本發明闡述分析裝置及與此裝置相關之方法，該裝置包含含有光極(10)之分析單元(8)，其接收輸入雷射信號並將輸出信號發送至拉曼光譜儀，且該方法利用兩個分析路徑：分析路徑1連接至自吸附器B傳送至吸附器A之內部循環流，且分析路徑2連接至源自蒸餾塔C之蒸餾萃餘物。

Description

利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法
本發明係關於用於監測及調節模擬移動床(縮寫成SMB)二甲苯分離單元或蒸餾分離單元之在線量測方法及裝置之領域。
更確切而言，本發明係關於該等單元之各分離區中循環之烴流之組成的在線量測。濃度之此量測係自所關注流之拉曼光譜藉由處理該等光譜之具體方法獲得，該方法形成本發明之整體部分。
本發明方法之尤其有用之應用之實例係各種二甲苯之分離，單元中循環之流係由具有可變組成之間二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯及乙苯之混合物構成，該組成取決於所考慮分離單元中之量測點。
申請者之專利US 5,569,808闡述包含以下組合之分析方法及裝置：-一或多個雷射發射源(可見或近紅外)、-至少2個將該信號輸送至單元內之兩個點之發射光纖、-對二甲苯分離、-至少兩個能夠收集由2個試樣回散射之拉曼信號之光極、-代表單元中循環且消除寄生信號之流、 -至少2個光纖，其輸送由光極收集之信號、-光譜儀，該光譜儀包含含有若干分析範圍之檢測器。
該分析方法由量測極特定之波長範圍中再發射之光譜組成，其中六種組份甲苯、乙苯、對-、間-及鄰二甲苯及對-二乙苯中之每一者皆展示明顯不同於其他5種組份之個別峰。
文件US 8194245藉由尤其說明如何藉由考慮試樣溫度來改良分析精確性及如何藉由利用一或多個在785nm下發射之雷射源來消除來自某些以痕量形式存在之化合物之螢光來改進分析方法。
亦可參照專利US 7,116,414及US 7,548,310，其闡述以極不同於本發明之方式之RAMAN取樣及分析。文件US 2013/0053610 A1闡述利用兩個串聯連接之吸附塔之二甲苯分離製程。
本發明可定義為用於藉由分析與模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)之取樣點有關之拉曼光譜來量測濃度之裝置。自先前技術且特定而言藉由文件US 8,194,245中所述之矩陣反演方法自原光譜轉變成濃度之方法已知使用此等拉曼光譜來獲得對於存於單元中之物質之濃度之量測。
本裝置優先適用於二甲苯分離單元，其利用兩個串聯連接之吸附器A及B，即具有源自吸附器A之底部且發送至吸附器B之頂部之循環流，且具有源自吸附器B之底部且發送至吸附器A之頂部之循環流。
更確切而言，下文將本發明稱作利用如先前所述兩個串聯連接之吸附器A及B之模擬移動床(稱為SMB)二甲苯分離單元，該單元包含用於藉由分析與取樣點有關之拉曼光譜來量測濃度之裝置，該裝置係由兩個相同且獨立之路徑構成。
因此，本發明裝置係由兩個相同且獨立之分析路徑構成，該等 路徑稱為路徑1及路徑2，每一路徑具有兩個分支，一個在大部分時間操作者稱為「主分支」，另一個在極小部分時間(即小於總操作時期之1%之時間比例)操作者稱為「副分支」。
用於收集欲分析之試樣之點定義如下：-對於分析路徑1(AR1)：a)自吸附器B發送至吸附器A之內部循環流，b)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃取物，c)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃餘物。
-對於分析路徑2(AR2)：d)蒸餾萃餘物(離開蒸餾塔C)，e)該單元於該等吸附器中一者或另一者之入口處之進料，f)自吸附器A至吸附器B之內部循環流。
每一分析路徑(AR1)或(AR2)在欲分析之流之方向上包含以下系列組件(圖2)：-關斷閥(1)，-過濾器主體(2)，其中插入具有包含於3微米與15微米之間且優先包含於5微米與7微米之間之截止臨限值之過濾濾網，-交換器(3)，其中烴在管側上循環且冷卻水在殼側上循環，該交換器在殼側上包含於5℃與40℃之間之溫度之冷卻水的循環，且在管側上包含烴之循環，其入口溫度包含於135℃與175℃之間且出口溫度包含於20℃與60℃之間，-壓力調節器(15)，使得可調節下游壓力及壓力量測構件，從而使得可基於包含於0.9MPa與1.6MPa之間之上游壓力獲得包含於0.2MPa與0.5MPa之間之恆定下游壓力。
每一分析路徑包含兩個具有互斥操作之不同分支，即用於拉曼分析之稱為「主」分支(表示為MB)之分支1及用於收集用於分析目的 之試樣之稱為「副」分支(表示為SB)之分支2，以校準及/或視情況再次校準自拉曼量測獲得之值。
每一分析路徑之分支1在欲分析之流之方向上包含以下主要組件：-關斷閥(6)，使得可在某些情況下迫使循環至分支2中，-熱電偶(7)，使得可獲得欲分析之試樣之溫度，-含有光極(10)之分析單元(8)，其接收輸入雷射信號並將輸出信號發送至拉曼光譜儀，該分析單元(8)之內部容積為約1cm3，-第二組關斷閥(9、9')，其用於在維護事件中隔離分析單元(8)。
根據本發明之一變體，用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置係使得分析單元(8)及光極(10)含於同一圍阻單元中。
根據用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之本發明裝置之另一變體，含於分析單元(8)中之欲分析之烴之體積係每秒更新2次與25次之間。
根據用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之本發明裝置之另一變體，光極(10)係連接至輸入光纖，該輸入光纖提供具有包含於400nm(nm係奈米之縮寫，即10-9m)與1080nm之間且優先包含於520nm與785nm之間之波長之雷射信號。
本發明亦係關於先前裝置之使用方法，該方法利用兩個大部分時間如下連接之分析路徑1及2：-分析路徑1連接至自吸附器B傳送至吸附器A之內部循環流，-分析路徑2連接至源自蒸餾塔C之蒸餾萃餘物。
根據本發明方法之一變體，對於對應於過渡情況之小部分時間而言，分析路徑2係連接至注入吸附器中之一者或另一者中之進料。
根據本發明方法之另一變體，在對分析路徑1(AR1)進行維護之 事件中，分析路徑2(AR2)係連接至自吸附器A至吸附器B之內部循環流。
根據本發明之分析濃度之方法之另一變體，取樣點與量測點之間之迴路之總體積使得該等點之間之循環時間包含於1秒與75秒之間，且分析單元(8)中之線速度包含於0.08m/s與0.12m/s之間。
根據本發明之分析濃度之方法之另一變體，計算裝置之組件以確保分析單元(8)中之以下操作條件之組合：
1)實質上不含懸浮固體粒子(即含有小於10ppb，ppb意指十億分點)之試樣
2)溫度包含於20℃與60℃之間之試樣
3)壓力包含於0.2MPa(1MPa=106Pa)與0.5MPa之間之試樣
4)包含於0.02m/s與0.25m/s之間且較佳0.05m/s與0.2m/s之間且極佳0.08m/s與0.15m/s之間之線速度。
根據本發明之分析濃度之方法之另一變體，在以降級模式操作模擬移動床單元之事件中，取樣管線與第一分析路徑(AR1)斷開以將其連接至以下點中之一者：-離開吸附器A或B(根據A抑或B以降級模式操作)之萃取物：緊鄰萃取物控制閥上游，如下選擇壓力-溫度對：可在0.9MPa(MPa=106Pa)至1.4MPa之間變化之壓力，在150℃至185℃範圍內之溫度，-離開吸附器A或B(根據A抑或B以降級模式操作)之萃餘物：緊鄰萃餘物控制閥上游，如下選擇壓力-溫度對：壓力可自0.9MPa至1.4MPa變化，溫度包含於150℃與185℃之間，根據本發明之分析濃度之方法之另一變體，於以下取樣點中之一者處施加第二分析路徑(AR2)： -蒸餾萃餘物：位於異構化單元之進料幫浦排放處，溫度包含於120℃與160℃之間，壓力包含於1MPa與1.6MPa之間，-進料：位於進料幫浦排放處與進料控制閥之間，溫度包含於150℃與185℃之間，壓力包含於1.6MPa與2MPa之間，-自吸附器A之底部發送至吸附器B之頂部之再循環液體：溫度包含於0℃與80℃之間，壓力包含於0.15MPa與0.5MPa之間。
本發明亦係關於與模擬移動床(SMB)中之單元之操作協調的取樣方法，其能夠遞送與SMB分離單元中之床(N)一樣多之試樣(N)，每一試樣N之收集於藉由以下關係彼此關聯之時間點t1、t2、t3......tN開始：t2=t1+T/N
t3=t2+T/N
T表示SMB中之分離製程之週期時間，即在其結束時注入點及排出點之位置已返回其初始位置之時間，且t1係在以秒表示之範圍(5,(T/N)-5)內選擇之任意時間(因此數字5具有5秒之物理含義且與亦以秒表示之T一致)，且每一取樣期θ包含於0.5秒與50秒之間，且優先包含於2秒與20秒之間。
較佳地，該取樣方法係利用本發明裝置來實施。最後，本發明亦係關於結合取樣方法校準(或再次校準)拉曼光譜儀之方法，其特徵在於以下階段：1-使用根據先前取樣方法自副分支(SB)收集之N個試樣，2-藉由除拉曼光譜術以外之方法(例如藉由層析)精確地分析N個試樣中之每一者，3-比較階段2分析結果與彼等藉由拉曼光譜儀獲得者以再調整每一組份之校準係數。
1‧‧‧關斷閥
2‧‧‧過濾器主體
3‧‧‧交換器
4‧‧‧關斷閥
5‧‧‧局部流量計
6‧‧‧關斷閥
7‧‧‧熱電偶
8‧‧‧分析單元
9‧‧‧關斷閥
9’‧‧‧關斷閥
10‧‧‧光極
11‧‧‧針閥
12‧‧‧二位三通氣動閥
13‧‧‧關斷閥
14‧‧‧止回閥
15‧‧‧壓力調節器
A‧‧‧吸附器
B‧‧‧吸附器
C‧‧‧蒸餾塔
圖1闡述在可根據本發明使用之包含兩個吸附器A及B以及不同取樣點之模擬移動床中之分離製程。該等取樣點如下：對於分析路徑1(AR1)：-自吸附器B發送至吸附器A之液體(稱為自吸附器B之底部至吸附器A之頂部之內部流再循環)，-源自該等吸附器中之一者或另一者之萃取物，-源自該等吸附器中之一者或另一者之萃餘物。
對於分析路徑2(AR2)：-源自蒸餾塔C之蒸餾萃餘物，-該單元於該等吸附器中一者或另一者之入口處之進料，-自吸附器A發送至吸附器B之液體(稱為自吸附器A之底部至吸附器B之頂部之內部流再循環)。
圖2詳細說明遵循沿意欲用於收集用於拉曼分析之試樣之主分支之分析路徑所遇到設備的順序。由於兩個分析路徑具有相同設備，因此僅顯示路徑AR1。
1)本發明裝置之描述
本發明可定義為用於藉由分析與模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)之取樣點有關之拉曼光譜來量測濃度之裝置。該SMB分離單元係由兩個串聯連接之表示為A及B之吸附器構成，即存在將吸附器B之底部連接至吸附器A之頂部之第一再循環流及將吸附器A之底部連接至吸附器B之頂部之第二循環流。
本發明裝置係由兩個相同且獨立之路徑構成，該等路徑稱為分析路徑1(AR1)及分析路徑2(AR2)，每一路徑具有兩個分支，一個在大部分時間操作者稱為主分支(表示為MB)，另一個在小部分時間操作者稱為副分支(表示為SB)，且將取樣點定義如下：
-對於分析路徑1(AR1)
a)自吸附器B發送至吸附器A之內部循環流，b)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃取物，c)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃餘物，
-對於分析路徑2(AR2)
d)蒸餾萃餘物(離開蒸餾塔C)，e)自吸附器A至吸附器B之內部循環流，f)該單元於該等吸附器中一者或另一者之入口處之進料，每一分析路徑包含兩個具有互斥操作之不同分支，即用於拉曼分析之稱為「主」分支(MB)之分支1及用於收集試樣之稱為「副」分支(SB)之分支2，且每一分析路徑之分支1在欲分析之流之方向上包含以下主要組件：-關斷閥(1)，-過濾器主體(2)，其中插入具有包含於3微米與15微米之間且優先包含於5微米與7微米之間之截止臨限值之過濾濾網，-交換器(3)，其中烴在管側上循環且冷卻水在殼側上循環，該交換器在殼側上包含溫度介於5℃與40℃之間之冷卻水的循環，且在管側上包含烴之循環，其入口溫度包含於135℃與175℃之間且出口溫度包含於20℃與60℃之間，-壓力調節器(15)，使得可調節下游壓力及壓力量測構件，從而使得可基於包含於0.9MPa與1.6MPa之間之上游壓力獲得包含於0.2MPa與0.5MPa之間之恆定下游壓力，-該迴路藉助T形接頭分成2個平行分支
用於拉曼分析之稱為主分支之1號分支(且表示為MB)：此主分支包含以下組件：-關斷閥(6)，使得可迫使循環至2號分支中(且隔離循環單元)， -局部流量計(5)及手動針閥，使得可在5 l/h與60 l/h之間調節流動速率，-熱電偶(7)，-具有1cm3之內部容積之分析單元(8)，使得液體在2個藍寶石窗口之間循環，-一對關斷閥(9、9')，其用於在維護事件中隔離分析單元(8)，-2個藉助T形接頭接合之平行分支根據不同部位之有效安全規程，由光極(10)及分析單元(8)構成之總成優先裝配於圍阻系統中。在此情況下，在系統中1號分支中於循環管線之入口處及出口處另外有消焰器(未顯示於圖2中)。
用於收集試樣之稱為「副分支」之2號分支(且表示為SB)：
2號分支中之循環以高度例外方式(通常小於操作時間之1%)發生。
副分支(SB)包含以下組件：
-針閥(11)，使得可調節取樣分支中之流動速率，
-二位三通氣動閥(12)，取樣位置針對針閥，使得可將所收集試樣之量精確地調整至可用容器之容積。
-關斷閥(13)，使得可迫使循環至1號分支(MB)中
-第一分析路徑(AR1)出口處之止回閥(14)，T形接頭使得可將至較低壓力點之兩個分析路徑之返回管線接合在一起。
根據較佳變體，取樣點與量測點之間之迴路之總體積使得當分析單元(8)中之線速度包含於0.08m/秒與0.12m/秒之間時，兩個點之間之循環時間包含於1秒與75秒之間。
在模擬移動床對二甲苯分離單元中，通常在高溫及高壓下處置高度可燃液體。因此，設備通常必須防爆，且遵守與能夠與爆炸氣體 接觸之設備有關之地方規程(例如，基於歐洲指令94/9/CE或ATEX 137之ATEX規程)。特定而言，電源通常為低電壓且電纜受金屬護套保護。
設備通常經定尺寸以維持壓力且因此受經校準以在該設備發生機械破裂前充分開放之安全閥保護，或維持幫浦之最大排放壓力。
意欲處理分析用流之小型設備通常受鎖定金屬櫃保護。輸送雷射信號之光纖通常含於金屬護套中。
2)欲分析之流之選擇：
如已說明，在正常操作中，分析路徑1(AR1)處理自吸附器B發送至吸附器A之內部循環流，且分析路徑2(AR2)處理蒸餾萃餘物(離開蒸餾塔C)。
然而，在某些情況(啟動、故障情況等)下，可處理下文所示之其他流。
1.)含有對-二甲苯之欲分離之進料：
大部分時間(構成芳香族聯合裝置(complex)之單元群組之穩態操作)，欲在SMB單元中分離之進料具有恆定組成且僅取決於用於C8芳香族化合物之催化重組、轉烷基化及異構化之單元之操作及工作條件。
因此即時連續分析並不非常有用。
一天取樣一次，幾小時後供應結果足夠。然而，在過渡階段(開始、聯合裝置入口處之進料變化、上述單元中一者之操作條件變化)期間，此組成可相當快速地變化，且在此情況下，進料之即時連續分析使得可預料欲對模擬移動床分離單元實施之調整。
2.)內部再循環流
在SMB分離單元中，建立濃度層析圖或輪廓，其特徵係圍繞由佈置於吸附器中之分子篩床構成之環路恆定地移動。此輪廓每小時圍 繞環路轉向1次、2次或3次。在輪廓內部，觀察到組份濃度出現陡峭的梯度及振幅變化(以約一分鐘之大小)。對於恆定溫度及給定進料組成而言，此濃度輪廓之形狀僅隨4個內部液體流動速率及吸附固體床之置換時間而變化。
單元操作者必須能夠每天實施2種類型之調整：
-增加或減少生產以適應要求及
-隨極小溫度變化而調整純度及產率
-或進料組成，亦或流動速率控制器之儀器漂移。
因此根據本發明必須於至少一個點恆定地分析內部再循環流，且在某些情況下，於2個點進行分析。在正常操作下，藉助分析路徑1(AR1)來分析自吸附器B之底部至吸附器A之頂部之再循環流。
3.)蒸餾後之萃餘物(位於下游之異構化單元之進料)：
對此流之殘餘對二甲苯含量之連續量測得到模擬移動床分離單元之損失(或根據差異、產率)。分析精確度足以量測通常包含於0.1重量%與2重量%之間且較佳0.2重量%與0.9重量%之間之對二甲苯含量。
此資訊結合該上述內容使得可每天調整單元。極難量測蒸餾後對二甲苯之純度。拉曼分析器之精確度通常不足以量測痕量間二甲苯、鄰二甲苯及乙苯，該三種化合物中每一者皆為約0.04重量%至0.1重量%。
4.)萃取物及/或萃餘物：
在SMB分離單元發生故障之事件中，視情況量測直接離開分子篩床之萃取物及/或萃餘物之組成以檢測與特定床關聯之失效可能有用。
本發明之取樣過程之特徵在於計算裝置之組件以同時確保以下情形之事實： 1)藉由構成SMB分離單元之N個床之置換來協調，2)包含於0.02m/sec與0.25m/sec之間且較佳0.05m/sec與0.2m/sec之間且極佳0.08m/sec與0.12m/sec之間之管線中試樣之線速度。
3)取樣點之定位：
旨在將取樣點與光極(10)之間(一方面)及取樣點與分析流收集點之間(另一方面)之路徑最小化。此最短路徑佈置使得可建立快速取樣環路。藉由吸附分離之工業製程流以相對較高之溫度(140℃至210℃)及壓力(相對壓力，0.1MPa至2MPa)且在具有通常包含於0.1m至0.5m之間之直徑之管中循環。
在大管上，於經選擇以具有最高可用壓力之點處達成具有顯著更小之直徑(通常為0.003m至0.012m)之分支連接。
對於第一分析路徑(AR1)而言，分支連接較佳位於一個再循環幫浦與內部流動速率或再循環壓力控制閥之間。如下選擇壓力-溫度對：150℃至185℃，1.6MPa至2MPa。幫浦在0流動速率下之最大排放壓力：4MPa。
在以降級模式操作模擬移動床單元之事件中，取樣管線與分析路徑1(AR1)斷開以將其連接至以下2點中之一者：-離開吸附器之萃取物：緊鄰萃取物控制閥上游：如下選擇壓力-溫度對：壓力可自0.9MPa至1.4MPa變化，溫度在150℃至185℃範圍內，-離開吸附器之萃餘物：緊鄰萃餘物控制閥上游：如下選擇壓力-溫度對：壓力可自0.9MPa至1.4MPa變化，溫度在150℃至185℃範圍內，對於第二分析路徑(AR2)而言，達成3個分支連接，其中每一者皆在末端具有閥且會聚於共點： -蒸餾萃餘物：位於異構化單元之進料幫浦之排放處，如下選擇壓力-溫度對：120℃至160℃之溫度，1MPa至1.6MPa之壓力，-進料：位於進料幫浦排放處與進料控制閥之間，如下選擇壓力-溫度對：150℃至185℃之溫度，1.6MPa至2MPa之壓力，-自吸附器A之底部發送至吸附器B之頂部之再循環液體。
如下選擇壓力-溫度對：溫度包含於0與80℃之間，壓力包含於0.15MPa至0.5MPa(相對壓力)之間。
本發明實例 1)分析路徑(AR1)之操作實例
-懸浮粒子之過濾(2個分支共有)：在通常為八面沸石家族之沸石之吸附固體上實施自芳香族C8餾分分離對二甲苯。
此固體呈現為通常包含於0.3mm與0.8mm之間之直徑大小之珠粒形式。該等珠粒本身由微晶構成。
在固體吸附物初始加載至單元中期間，儘管採取了所有預防措施，但微晶例如由於磨耗或由於珠粒之落差而仍與珠粒脫離。
在單元調整期之最初開始時，內部再循環流及流出物(萃取物及萃餘物)中之微晶濃度最高。因此應將欲分析之流過濾以避免扭曲光學量測及使下文所述裝置之部件結垢。
較佳使用具有包含於3微米與15微米之間之截止臨限值之過濾器，其頻率規則地改變，自啟動吸附器時之6小時至吸附器處於穩態操作時之約1週之間變化。由燒結金屬製成之濾網具有能夠在超音波浴中清潔後再利用之優點。
-光極前面之試樣之流動速率及速度(1號分支)：此準則係藉由2種考慮因素來確定：1.)取樣點與分析點之間之最大途程時間等於75秒(對應於固體 床之置換期)，2.)光譜儀中每次量測之暴露時間等於1秒。
含有分析裝置之金屬櫃儘可能位於內部再循環流之取樣點附近。焊接至主管道上用於收集試樣之管之最小直徑在一半英吋與15mm之間，流動斷面為約1cm2，此管之長度係5米，然後減小直徑以連接至含有分析器之金屬櫃之入口閥，自此閥開始，使用具有6mm或1/4英吋之直徑之管，流動斷面為約0.125cm2。考慮到存於分析櫃中之組件，等效於此斷面之管之長度係20米。
為了滿足2個準則之第一個(75秒時段)，存在10cm3/秒之流動速率(主管道與分析櫃之入口之間之50秒及分析裝置本身中之25秒)，即36 l/h之流動速率。
第二個準則使得可選擇欲與光極相對放置之單元之體積：對於1秒之分析時間及10cm3/sec之流動速率而言，1cm3之體積使得可更新體積10次，此允許實施充分沖洗。
交換器(3)之溫度及冷卻表面之選擇：
根據不同地點及不同季節，通常可使用溫度包含於5℃與40℃之間之冷卻水。在最差情況(冷卻水為40℃，流動速率為欲冷卻試樣之至少10倍)下，若欲分析試樣在分析櫃入口處之溫度為約150℃，試樣在圍阻系統中之最高溫度為60℃，則對於具有外部水循環之線圈而言，假定轉移係數為500W/m2/℃，即管長度為12.5m且直徑為6mm，則需要0.2m2之交換表面。
對於其中冬季溫度可下降至遠低於0℃之地點而言，需要霜凍保護裝置以防止交換器之殼部件由於霜凍而爆裂。
考慮到冷卻交換器之大小及冷卻水之流動速率及溫度，分析點處之試樣溫度係15℃至60℃。此溫度當然係在緊鄰分析點之前量測， 且經考慮用於計算混合物組成。
分析裝置之測試壓力之選擇：
相對於具有安全因數2之再循環幫浦之最大排放壓力值計算分析裝置內之測試壓，循環單元經歷8MPa下之水力測試。
裝置之工作壓力等效於含有固體吸附劑之器皿之釋壓閥，即1.9MPa。
膨脹閥使得可在0.2MPa與0.5MPa之間調節下游壓力。
由此經定尺寸及操作，本發明裝置之分析路徑AR1使得可藉由拉曼光譜術對自吸附器B發送至吸附器A之內部循環流或源自該等吸附器中之一者或另一者之萃取物或萃餘物實施在線分析。
2)分析路徑之分支(SB)之操作實例
除拉曼分析外，亦偶爾藉由氣相層析實施一系列分析。
此取樣經自動化用於一系列N+1個試樣，該等試樣經N個床(N係固體吸附床之數量)之置換來協調。
監督器開放並關閉電磁閥，該電磁閥將壓縮空氣發送至氣動閥以將試樣引導至試樣容器。典型取樣順序與吸附床之置換同步：T=0，第1床之置換，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環，T=5秒，對外部取樣開放5sec.(秒之縮寫)：沖洗管線，T=10sec，取樣關閉5sec.，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環，T=15sec.，對外部取樣開放10sec.：藉由1號容器收集100cm3，T=25sec.，關閉，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環，T=75sec.，第2床之置換，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環，T=80秒，對外部取樣開放5sec.：沖洗管線，T=85sec.，取樣關閉5sec.， T=90sec.，對外部取樣開放10sec.：藉由2號容器收集100cm3，T=100sec.，關閉，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環
對於迴路中之每一床連續重複此過程。若存在24個，則此導致：T=1725sec.，第24床之置換，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環，T=1730秒，對外部取樣開放5sec.：沖洗管線，T=1735sec.，取樣關閉5sec.，T=1740sec.，對外部取樣開放10sec.：藉由24號容器收集100cm3，T=1750sec.，關閉，流在拉曼分析櫃之2號分支中循環。為了確認已以令人滿意之方式實施取樣，再次自第一床(25號容器，若存在24個床)收集試樣；2次分析應相同。
在已完成此取樣後，重新建立分析路徑中之正常循環條件(穿過迴路之1號分支)。
當可獲得25個試樣之所有層析分析結果時(通常為已收集試樣後約24小時)，除了量測以痕量形式存在之組份(具有8個及9個碳原子之非芳香族組份及具有9個及10個碳原子之芳香族組份)外，亦可比較在即將進行此取樣之前及在剛剛進行此取樣之後藉由拉曼光譜術所獲得甲苯、三種二甲苯(鄰-、間-、對-)、乙苯及對二乙苯之值。此使得可檢測使得有必要對拉曼光譜儀進行新校準之任何結果偏差。
由此校準之藉由拉曼光譜術實施之在線分析使得可藉由利用例如美國專利8,194,245中所述之所有或部分拉曼分析方法來藉助本發明裝置連續地監測吸附器之操作及檢測任何具有極小時間滯後之故障。
A‧‧‧吸附器
B‧‧‧吸附器
C‧‧‧蒸餾塔

Claims (9)

  1. 一種模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，其利用兩個串聯連接之吸附器A及B，即具有源自吸附器A之底部且發送至吸附器B之頂部之循環流且具有源自吸附器B之底部且發送至吸附器A之頂部之循環流，該單元包含用於藉由分析與取樣點有關之拉曼光譜來量測濃度之裝置，且該裝置係由兩個相同且獨立之路徑構成，該等路徑稱為分析路徑1及分析路徑2，每一路徑具有兩個分支，一個在大部分時間操作者稱為主分支，另一個在小部分時間操作者稱為副分支，且將該等取樣點定義如下：對於分析路徑1a)自吸附器B發送至吸附器A之內部循環流，b)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃取物，c)源自該等吸附器中之一者或另一者之萃餘物，對於分析路徑2d)蒸餾萃餘物(離開蒸餾塔C)，e)自吸附器A至吸附器B之內部循環流，f)該單元於該等吸附器中之一者或另一者之入口處之進料，每一分析路徑包含兩個具有互斥操作之不同分支，即用於拉曼分析之稱為「主分支」(MB)之分支1及用於試樣收集之稱為「副分支」(SB)之分支2，且每一分析路徑之分支1在欲分析之流之方向上包含以下主要組件：關斷閥(6)，其使得可在某些情況下迫使循環至分支2中，熱電偶(7)，其使得可獲得欲分析之試樣之溫度，含有光極(10)之分析單元(8)，其接收輸入雷射信號並將輸出信號發送至拉曼光譜儀，該量測單元之內部容積為約1cm3， 第二關斷閥(9)，其用於在維護事件中隔離該分析單元。
  2. 如請求項1之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，其中該量測單元(8)及該光極(10)係含於同一圍阻單元中。
  3. 如請求項1之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，其中該光極(10)係連接至輸入光纖，該輸入光纖提供包含於400nm與1080nm之間且優先包含於520nm與785nm之間之波長之雷射信號。
  4. 如請求項1之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，該裝置利用兩個大部分時間連接如下之分析路徑：分析路徑1(AR1)係連接至自吸附器B傳送至吸附器A之該內部循環流，分析路徑2(AR2)係連接至源自蒸餾塔C之該蒸餾萃餘物。
  5. 如請求項4之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，其中在對該分析路徑AR1進行維護之事件中，該分析路徑AR2係連接至自吸附器A至吸附器B之該內部循環流。
  6. 如請求項4之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)，其中在該取樣點與該量測點之間之迴路之總體積係使得在該等點之間之循環時間包含介於1秒與75秒之間，該分析單元(8)中之線速度包含介於0.02m/s與0.25m/s之間。
  7. 一種用於在如請求項1至6中任一項之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)上分析濃度的方法，其特徵在於計算該裝置之組件以確保分 析單元(8)中之以下操作條件之組合之事實：1)實質上不含懸浮固體粒子(含有小於10ppb)之試樣，2)溫度包含於20℃與60℃之間之試樣，3)壓力包含於0.2MPa與0.5MPa之間之試樣，4)包含於0.02m/sec與0.25m/sec之間、較佳於0.05m/sec與0.2m/sec之間且極佳於0.08m/sec與0.12m/sec之間之線速度。
  8. 一種用於在如請求項1至6中任一項之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)上分析濃度的方法，其中在以降級模式操作該模擬移動床單元之事件中，使取樣管線與第一分析路徑斷開以將其連接於以下點中之一者：離開吸附器之萃取物：緊鄰萃取物控制閥上游：如下選擇壓力-溫度對：壓力可自0.9MPa至1.4MPa變化，溫度在150℃至185℃範圍內，離開吸附器之萃餘物：緊鄰萃餘物控制閥上游：如下選擇壓力-溫度對：壓力可自0.9MPa至1.4MPa變化，溫度包含於150℃與185℃之間。
  9. 一種用於在如請求項1至6中任一項之包含用於藉由分析拉曼光譜來量測濃度之裝置之模擬移動床二甲苯分離單元(稱為SMB單元)上分析濃度的方法，其中將該第二分析路徑應用於以下取樣點中之一者：蒸餾萃餘物：位於異構化單元之進料幫浦排放處，溫度包含於120℃至160℃之間，壓力包含於1MPa至1.6MPa之間，進料：位於進料幫浦排放處與進料控制閥之間，溫度包含於150℃與185℃之間，壓力包含於1.6Mpa至2Mpa之間，自吸附器A之底部發送至吸附器B之頂部之再循環液體，溫度 包含於0℃與80℃之間，壓力包含於0.15MPa與0.5MPa之間(相對壓力)。
TW103120386A 2013-06-14 2014-06-12 利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法 TWI624658B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1355516A FR3007139B1 (fr) 2013-06-14 2013-06-14 Dispositif et methode d'analyse associee pour la conduite des unites de separation de xylenes en lit mobile simule utilisant un spectrometre raman
??1355516 2013-06-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201508261A true TW201508261A (zh) 2015-03-01
TWI624658B TWI624658B (zh) 2018-05-21

Family

ID=49620029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103120386A TWI624658B (zh) 2013-06-14 2014-06-12 利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9297792B2 (zh)
EP (1) EP2813840B1 (zh)
JP (1) JP6364254B2 (zh)
KR (1) KR102165630B1 (zh)
CN (1) CN104237196B (zh)
ES (1) ES2763648T3 (zh)
FR (1) FR3007139B1 (zh)
HU (1) HUE047880T2 (zh)
PT (1) PT2813840T (zh)
TW (1) TWI624658B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3060123B1 (fr) * 2016-12-08 2021-12-03 Ifp Energies Now Methode amelioree de mesure en ligne sur les unites en lit mobile simule ou les unites de separation hybrides par lit mobile simule et cristallisation et application au controle et regulation desdites unites.
SE540928C2 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 Acosense Ab A holding arrangement for an acoustic transmitter in an acoustic spectroscopy system
CN110297066B (zh) * 2019-07-15 2024-04-19 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种VOCs浓度在线测量装置
US11249058B2 (en) * 2020-02-18 2022-02-15 Uop Llc Side chamber process monitor for adsorptive separation process

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6352041A (ja) * 1986-08-22 1988-03-05 Hitachi Ltd けい光分析装置
FR2699917B1 (fr) * 1992-12-30 1995-01-27 Inst Francais Du Petrole Méthode et dispositif de régulation d'un procédé de séparation d'isomères d'hydrocarbures aromatiques à 8 à 10 atomes de carbone.
FR2762793B1 (fr) * 1997-04-30 1999-07-09 Inst Francais Du Petrole Methode pour controler avec precision un processus de separation de constituants d'un melange, dans un systeme de separation a lit mobile simule
US7116414B2 (en) 2001-11-09 2006-10-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. On-line measurement and control of polymer properties by raman spectroscopy
US6985233B2 (en) * 2003-07-18 2006-01-10 Chemimage Corporation Method and apparatus for compact Fabry-Perot imaging spectrometer
US7548310B2 (en) 2003-07-18 2009-06-16 Chemimage Corporation Method and apparatus for compact spectrometer for multipoint sampling of an object
FR2942879B1 (fr) * 2009-03-09 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Nouvelle methode de mesure en ligne sur les unites en lit mobile simule ou les unites de separation par distillation et application au controle et regulation desdites unites
FR2979252B1 (fr) * 2011-08-26 2013-08-16 IFP Energies Nouvelles Procede et dispositif de production de paraxylene en contre-courant simule a grande flexibilite
US8884092B2 (en) * 2011-12-19 2014-11-11 Uop Llc Simulated moving bed systems for separation of para-xylene and processes for determining pump-around profiles of the simulated moving bed systems
US20140170763A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Uop Llc Processes for Determining Stream Compositions in Simulated Moving Bed Systems

Also Published As

Publication number Publication date
ES2763648T3 (es) 2020-05-29
KR102165630B1 (ko) 2020-10-14
JP6364254B2 (ja) 2018-07-25
PT2813840T (pt) 2020-01-14
US20140368810A1 (en) 2014-12-18
CN104237196A (zh) 2014-12-24
FR3007139B1 (fr) 2016-11-11
TWI624658B (zh) 2018-05-21
FR3007139A1 (fr) 2014-12-19
KR20140146002A (ko) 2014-12-24
HUE047880T2 (hu) 2020-05-28
JP2015001529A (ja) 2015-01-05
EP2813840B1 (fr) 2019-10-09
CN104237196B (zh) 2019-03-01
US9297792B2 (en) 2016-03-29
EP2813840A1 (fr) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201508261A (zh) 利用拉曼光譜儀用於操作模擬移動床二甲苯分離單元的分析裝置及相關方法
US6834531B2 (en) Gas chromatograph modular auxiliary oven assembly and method for analyzing a refinery gas
KR101737984B1 (ko) 크로마토그래피 정제 방법
CN101832934B (zh) 模拟移动床单元的在线测量方法以及所述单元的控制和调节应用
KR100277721B1 (ko) 근적외선분석시스템을이용한자이렌이성질체분리및이성화공정의조절및최적화방법및그장치
US20040010170A1 (en) Para-xylene and ethylbenzene separation from mixed C8 aromatics
CN107073356B (zh) 在天然气的处理和提纯期间用于过程监视的集成分析器
TWI517888B (zh) 用於測定模擬移動床系統之流組成的方法
JP2018502284A5 (zh)
JP7145641B2 (ja) パラキシレンリッチな供給材料を処理するユニットのための擬似移動床キシレン分離方法及び最適化された操作条件
US11249058B2 (en) Side chamber process monitor for adsorptive separation process
Bondarenko et al. Gas chromatography in technology of high-purity Noble gases
CN106556648A (zh) 一种快速检测裂解焦油样品中btex组分的方法及装置
SE204368C1 (zh)
JPS63193055A (ja) 不純ガスの検知方法および装置