TWI656115B - 用於移除重烴之方法及系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭示用於自一溶劑流分離重烴的裝置、系統及方法。可回收並進一步加工該等重烴及溶劑。
Description
本申請案係在35 U.S.C.§ 119(e)之下，主張2014年1月24日申請之美國臨時專利申請案第61/931,450號的權利，該臨時申請案之全文在此併入本案以為參考資料就好像在文中徹底陳述一樣。
本發明係有關於用於移除重烴之方法及系統。
含物料流的芳香族化合物通常含有“由於得自加氫處理裝置之綠原油的重烴、得自上游分餾器、剩餘物、各種聚合物、降解反應產物、及/或諸如此類”。其等目前並不容易藉本項技藝內之該等方法而移除。
根據上文，於一精煉廠，自一溶劑加工流輕易地分離重烴的裝置及方法可具有顯著的好處。此等裝置及方法可允許更有效率地操作精煉廠製程流且亦提供以有用形式用於進一步加工的該等重烴。
在各實施例中，係揭示用於自一溶劑流移除經聚集重烴的裝置。該等裝置包含：第一萃取單元、第二萃取單元、水輸入管線、輕烴(HC)輸入管線及乾淨的溶劑輸出管線。
在各實施例中，係揭示用於自一溶劑流移除重烴的裝置。該等裝置包含：第一萃取單元、第二萃取單元、輕烴輸入管線、水輸入管線、重烴輸出管線及乾淨的溶劑輸出管線。該水輸入管線係藉得自萃取蒸餾法之經冷凝汽提蒸氣而供應。
在其它各實施例中，係揭示用於自一溶劑流移除重烴的方法。該等方法包含：提供第一批含重烴及至少一溶劑的混合物；以一萃餘物洗液清洗該第一批混合物；自該第一批混合物移除該至少一溶劑及該萃餘物洗液；在直立式多階段接觸器內，以水洗液清洗該得自第一批之萃餘物；並離析一含重烴及乾淨的溶劑流第二輸出物之輸出流。
為了可更清楚地瞭解以下之詳細說明文，上文已相當廣泛地描述本揭示文的該等特徵。下文可描述形成該等請求項之主題的該揭示文之額外特徵及優點。
100‧‧‧重烴移除系統
101‧‧‧含重烴的溶劑源
102‧‧‧輸入管線
103‧‧‧溶劑/LHC靜態混合器
104、114‧‧‧水輸入管線
105‧‧‧水/溶劑/LHC靜態混合器
106‧‧‧第一接觸器(第一階段分離器、第一階段接觸器)
107‧‧‧第二接觸器(第二階段分離器、第二接觸器)
110‧‧‧重烴輸出管線
112‧‧‧轉移管線
113、202、203、211‧‧‧管線
115‧‧‧烴輸出管線
117‧‧‧底層(物料流)
201‧‧‧溶劑貯器
204‧‧‧烴移除系統
205‧‧‧輸出管線
206‧‧‧水及溶劑合併流
為了更徹底瞭解本揭示文、及其優點，現在連同說明本揭示文的特定實施例之附圖，參考以下說明文，其中：
圖1表示根據所主張的發明之一實施例的具有水再循環步驟之闡明性重烴移除系統；圖2表示根據所主張的發明之一實施例的不具有水再循環步驟之闡明性重烴移除系統；及圖3表示一重烴移除系統與一溶劑再生系統之闡明性連接。
在以下說明文內，係描述可徹底瞭解文中所揭示的本發明實施例之某些細節，諸如特定數量、大小等。然而，熟悉本項技藝者可知即便沒有此等特定細節，亦可實踐本揭示文。在許多情況下，有關於此等考慮因素及諸如此類的細節業經忽略，因為對本揭示文的徹底瞭解並不需要此等細節，且此等細節係為相關技藝之一般技術者所知。
通常經由參考該等圖式，可瞭解該等闡明內容係用於說明該揭示文之一特定實施例，且無意對其加以限制。圖式未必按實際大小規模。
雖然文中使用的大部份名詞為熟悉本項技藝者所知，然而，應該瞭解當未經明確定義時，名詞應該被詮釋為採用一目前被熟悉本項技藝者所接受的意義。
如文中使用的“萃餘物”係指，例如輕且溫和的極性烴。有較佳為烷烴及環烷烴的C1-C6烴。
尤其當精煉系統具有一閉合迴路循環時，在該等
精煉系統(諸如萃取蒸餾系統)內之重烴(HHC)，特別為C9+烴(諸如芳香族及環烷系烴的堆積會是一大問題。本發明之實施例係有關於在精煉廠內進行的芳香族(特別為C6-C8芳香族化合物)萃取法。重烴堆積的原因為該等重烴的沸點接近或高於在該方法內欲經萃取的芳香族化合物且對於欲用於萃取的該溶劑具有合適至輕微的親和力。其會導致在該溶劑循環迴路內的堆積現象，因而影響芳香族化合物的回收。
很難藉簡單蒸餾而分離重烴，或該方法不具能源效率。當很難進行分離且經過一段時間後，重烴會堆積時，會降低該萃取法的效能。在此等情況下，若不容易達成重烴的分離，必需使用另外的分離方法以維持產物品質及最佳系統效能。在以下論述內，係討論萃取蒸餾之闡明性精煉方法。然而，熟悉本項技藝者可知用於移除重烴的該等裝置及方法可用於其中係較佳自一合適至微極性溶劑移除重烴的許多精煉方法中之任一者。下文討論的該等裝置及方法可合併輕烴萃取法以在一萃取蒸餾法內自一溶劑系統移除重烴。該等裝置及方法優於現有裝置及方法的原因在除了該重烴移除(HHR)流外，必須經處理的水及有機廢物流的數量很低。
其優點為：該輕烴(LHC)流為取自該萃取蒸餾管柱內之萃餘物塔頂餾出物的滑流且不需要外進料輸入。可利用皆具有非極性(或微極性)之欲經移除之萃餘物及較重烴的性質以移除重HC。在該系統內，溶劑損失最小(低於1ppmw之溶劑循環速率)。可利用皆具極性之水及溶劑的性
質以防止該萃餘物內之溶劑滯留。此外，下文提供的水再循環選擇方案可藉使該溶劑對極性化合物更具選擇性(其係以減少回收率為代價)而減少該整個系統對於該萃餘物洗液(或LHC)及水洗液的需求，因此可減少對於微極性重烴的親和力。
在各實施例中，係揭示用於自一溶劑流移除重烴的裝置。該等裝置包含：第一萃取單元、第二萃取單元、輕烴輸入管線、水輸入管線、重烴輸出管線、及溶劑輸出管線。該等裝置允許分批處理一含重烴的溶劑流。可連續操作該等裝置。製程資料可表示一建議應該執行重烴移除的事件。亦可藉偵測，例如高於某一可允許的位準之重烴在該溶劑流內的濃度而自動地啟動用於移除重烴的該等裝置。在某些情況下，該可允許位準為1重量%重烴，在其它情況下為5重量%，且在其它情況下為10重量%。可藉，例如氣體層析法而進行重烴的濃度偵測。
本發明之一實施例，該系統係由該含重HC之溶劑滑流的萃餘物洗劑所組成。該萃餘物洗液為第一接觸器(單一至多階段)。接著為第二接觸器，其係為水洗液接觸器(單一至多階段)。在某些實施例中，係使該水再循環回到該萃餘物洗液單元。在其它實施例中，並未再循環該水。該非水再循環選擇方案雖然有效，卻是以增加的萃餘物洗液及水洗液流率需求為代價。
在該等裝置之各實施例中，該溶劑流包含一得自閉合迴路溶劑流之滑流。如上文所論述，閉合迴路溶劑流
有助於重烴之堆積。在各實施例中，該等裝置進一步包含一得自該第一萃取單元的輸出管線。在各實施例中，該等裝置進一步包含一蒸氣產生(SG)系統。例如可自該輸出管線移除溶劑，經該蒸氣產生系統再生，並經該蒸氣產生系統再生，且放回至一萃取蒸餾系統內。此等溶劑再生系統可包括，例如在將溶劑放回該萃取蒸餾系統內之前，自該溶劑移除水的方法及系統。
在各實施例中，係使該等裝置與一萃取系統連接。在其中該等裝置係與一萃取系統連接的實施例中，該萃取系統可用以萃取芳香族化合物。芳香族化合物可包括，例如苯、甲苯、苯乙烯、及二甲苯。
當在該閉合迴路萃取蒸餾系統內偵測重烴之一臨限濃度時，係藉文中所揭示之該等用於移除重烴的裝置而自動轉移並加工該含重烴的溶劑之一受控部份。圖1表示一闡明性重烴移除系統100。一含重烴之溶劑源101係經一得自輸入管線102的輕烴(LHC)處理。在，例如溶劑/LHC靜態混合器103內進行混合。在該第一接觸器內，重烴係經該等輕烴萃取。自水輸入管線104可擇地供應一水循環。在水/溶劑/LHC靜態混合器105內進行得自水輸入管線104之水與含重烴之該溶劑/LHC混合物的混合。該裝置包含第一接觸器106。該第一接觸器106可自該分離器之底部移除呈一不含HHC(重烴)之單離相形式的該溶劑。經由轉移管線112而移除該溶劑相。可進一步加工該溶劑(其現在耗乏重烴)以便放回該萃取蒸餾系統內。或者，該溶劑相可經進一步
加工以便用於溶劑回收、水再循環、棄置、或其等之組合。殘留在該第一階段分離器106內的上相包括已溶解在一輕烴萃取物內的重烴。
在該第一階段分離器106內之上相含有少量的已溶或已摻合溶劑與該等重烴及輕烴萃取物。為了防止該系統內的溶劑損失，最好自已溶解在該輕烴萃取物內之該等重烴移除殘留的溶劑。在第一階段接觸器106之溶劑相內的大部份該溶劑移除後，係使已溶解在輕烴內之該等重烴自該第一接觸器106移至第二接觸器107。在該第二接觸器內，係使該LHC+HHC相(輕烴及重烴相)經淡水輸入而清洗以萃取該LHC+HHC相內之該溶劑剩餘物。在該水再循環方案內，係將本水+滯留溶劑相(管線113)送回該第一接觸器。自一方法的觀點而言，本水會使該第一接觸器內之極性溶劑對於極性化合物更具選擇性，但是會降低回收率，因此可減少其對於重烴的親和力。其可減少整個系統對於該水洗劑及萃餘物洗劑的需求。在由該等輕烴及經移除的重烴所組成的第二接觸器內分離該烴相。
自第二接觸器107之底部所移除的該水洗劑主要含有微量未自該第二階段分離器107內的重烴/LHC混合物分離之溶劑。文中所描述的該等裝置包括一轉移管線113，藉此可使用自第二接觸器107所移除的該水洗劑以作為用於該批已溶解在溶劑內的重烴之水洗劑。
在圖2內之該方法代表所主張之本發明的另一實施例，其中該水並未再循環回該第一接觸器。使一含重烴
之溶劑源101經一得自輸入管線102的輕烴(LHC)進料處理。在，例如溶劑/LHC靜態混合器103內進行混合步驟。在該等輕烴內萃取重烴。該裝置包含第一接觸器106。該第一接觸器106可自該分離器之底部移除呈溶劑相形式的該溶劑。可經由轉移管線112而移除該溶劑相。現在，該溶劑係與該得自第二接觸器107之水流合併且可再饋入該芳香族萃取法內以進一步加工。殘留在第一階段接觸器106內之該上相包括已溶解在一輕烴萃取物內之重烴、及某些另外的溶劑滯留物。
在第一階段分離器106內之該上相含有少量之已溶或已摻合溶劑、以及該等重烴及輕烴萃取物。為了使溶劑損失減至最小，最好自該等已溶解在該輕烴萃取物內之重烴移除該殘留溶劑。在第一階段分離器106之該溶劑相內移除大部份該溶劑後，使已溶解在輕烴內之該等重烴自第一接觸器106轉移至第二接觸器107。在第二階段分離器107內，分離呈上層形式的該重烴+輕烴相，且經由烴輸出管線115而呈一烴流形式經移除。在第二接觸器107內，移除呈底層(117)形式的在該重烴/LHC相內之殘留溶劑。
將經由重烴輸出管線110而自第一接觸器106移除的該重烴流饋至第二接觸器107的底部。經由水輸入管線114而將淡水導至第二接觸器107的頂部。水以逆流方式經過多階段，與該重烴流混合並選擇性自該等重烴萃取殘留的溶劑。其係呈與物料流112合併的物料流117的形式經移除，然後被送回至該芳香族萃取法內。
在其它各實施例內，係揭示用於自一溶劑流移除重烴的裝置。該等裝置包含：第一萃取單元、第二萃取單元、輕烴輸入管線、水輸入管線、重烴輸出管線及溶劑輸出管線。該水輸入管線係藉得自一萃取蒸餾法之冷凝汽提蒸氣而供應。在該等裝置之各實施例中，該溶劑流包含一閉合迴路溶劑流。在各實施例中，該等裝置進一步包含一得自該第一萃取單元的輸出管線。在各實施例中，該等裝置進一步包含一蒸氣產生系統。在各實施例中，該萃取蒸餾法包含一芳香族萃取蒸餾法。在各實施例中，該汽提蒸氣係藉該蒸氣產生系統而產生。
一其中最好進行重烴移除的闡明性方法為芳香族萃取蒸餾法。該芳香族萃取蒸餾法可以與如圖3所示的重烴移除裝置(HRS)及蒸氣產生(SG)系統連接。使溶劑貯器(SRC)201與該芳香族萃取蒸餾法連接。當在溶劑貯器201內之該溶劑經重烴裝載時，該溶劑之一部份係自溶劑貯器201釋出並進入在烴移除系統204之途中的管線211內。使該含重烴之溶劑經得自管線202之非芳香族輕烴及得自管線203之水處理。得自一芳香族化合物萃取法內之該萃取蒸餾管柱的塔頂餾出物萃餘物可作為HHR(重烴移除)移除系統所需的輕烴進料。冷凝後，可自該溶劑回收管柱(在一芳香族化合物萃取法內)之塔頂餾出物取回該淡水。將該重烴、溶劑、非芳香族輕烴及水之混合物饋入重烴移除系統204內。例如，如上文所論述，係使該重烴、溶劑、非芳香族輕烴及水之混合物先後進入第一萃取單元及第二萃取單元內以
自重烴及非芳香族輕烴分離水及溶劑。經由輸出管線205而移除已溶解在非芳香族輕烴內之重烴。然後可將該水及溶劑合併流(206)饋入如該實施例內所示之一芳香族萃取法的蒸氣產生迴路內。值得注意的是，在HHR移除系統不存在下，通常係自該溶劑回收柱塔頂餾出物移除水，且饋入該蒸氣產生區段內。因此，當移除系統存在時，水取回及饋送溶劑+水流的步驟並未偏離一芳香族萃取單元之常用製程構形。其係為使該HHR移除系統與一芳香族化合物萃取法連接的附加優點。
熟悉本項技藝者可知上文所論述的重烴移除系統可以與其中最好移除重烴的製程條件中之任一者連接，且與一芳香族萃取蒸餾法連接之上文所提供的該實施例應該被視為具闡明性。熟悉本項技藝者可進一步瞭解上文所論述的方法之優點在並不會產生廢溶劑或清洗水流。該LHC/重烴流可進一步經加工以，例如用於摻合入一液體燃料系統內、或藉轉移至另一精煉單元，例如以將該等重烴裂解成更有用的小有機化合物、或與用於本物料流之現有的加工單元共聯結。
在各實施例中，係揭示用於自一溶劑流移除重烴的方法。該等方法包含提供第一批含重烴及至少一溶劑的混合物；以輕烴萃取該第一批混合物；以水洗劑清洗該第一批混合物；在一直立式多階段接觸器內，以水洗劑清洗該第一批混合物；移除該水洗劑；且離析一含重烴的輸出流。在各實施例中，該等方法進一步包含至少再一次重複
該提供步驟。因此，可連續進行如文中所揭示之用於移除重烴的方法。
在該等方法之各實施例中，該含重烴的產物進一步包含該等輕烴。在該等方法之各實施例中，該溶劑流包含一閉合迴路溶劑系統。在該等方法之各實施例中，該溶劑流包含芳香族化合物。在該等方法之各實施例中，該萃取步驟可移除重芳香族化合物。
在該等方法之各實施例中，在該至少一溶劑內的重烴之一濃度係高於引發該方法之操作的臨界值。
因此，本發明之各實施例係揭示用於自一溶劑流移除重烴的裝置，該裝置包含：第一萃取單元；第二萃取單元；輕烴輸入管線；水輸入管線；及重烴輸出管線。
在各實施例中，該溶劑流包含一閉合迴路溶劑流。在各實施例中，該等裝置進一步包含一得自該第一萃取單元的輸出管線。在各實施例中，該等裝置進一步包含一溶劑再生系統。
自以上說明文，熟悉本項技藝者可輕易確認本揭示文的基本特性，且只要不違背其精神及範圍，可進行各種改變及修飾以使該揭示文適合各種用途及條件。上文描述的實施例有意僅具闡明性且不應被視為對在以下申請專利範圍內所定義的該揭示文之範圍的限制。
Claims (8)
- 一種用於自一溶劑流移除重烴的方法，該方法包含：對一靜態混合器提供第一批混合物及輕烴，該第一批混合物包含重烴及至少一溶劑；在該靜態混合器中將該第一批混合物及輕烴進行混合，以形成一經混合的產物；將該經混合的產物進料至一第一分離器；從該第一分離器中，將重烴與輕烴自該經混合的產物中萃取出來；從該分離器中，將一溶劑部分自該經混合的產物中移除；在一第二分離器中，以一水洗劑清洗該等重烴與輕烴；從該第二分離器中移除該水洗劑與滯留溶劑；離析一含重烴的輸出流；以及其中在將該經混合的產物進料至該第一分離器之前，水洗劑不會被添加至該經混合的產物中。
- 如請求項1之方法，其中該含重烴之輸出流進一步包含該等輕烴。
- 如請求項1之方法，其中該溶劑流包含一閉合迴路溶劑流。
- 如請求項1之方法，其進一步包含：再生該至少一溶劑；其中該再生步驟包含使用一溶劑再生系統。
- 如請求項4之方法，其中該水洗劑包含藉該溶劑再生系統而產生的冷凝汽提蒸氣。
- 如請求項1之方法，其中在該至少一溶劑內的該等重烴之一濃度高於引發該方法之操作的臨限值。
- 如請求項1之方法，其中該溶劑流包含芳香族化合物。
- 如請求項1之方法，其中該萃取步驟可移除重芳香族化合物。
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