TWI679194B - 回收解吸附劑的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種降低輕質解吸附劑系統之解吸附劑回收成本的方法及裝置。更特定言之，本發明係關於一種用於萃取塔進料預分餾之替代流程圖，其包括兩個萃取塔，從而降低輕質解吸附劑系統之解吸附劑回收成本。

Description

回收解吸附劑的方法及裝置
本發明係關於一種降低輕質解吸附劑系統之解吸附劑回收成本的方法及裝置。更特定言之，本發明係關於一種用於萃取塔進料預分餾之替代流程圖，其包括兩個萃取塔，從而降低輕質解吸附劑系統之解吸附劑回收成本。
描述一種回收解吸附劑之方法。來自選擇性吸附系統之對二甲苯生產產生由解吸附劑及進料組分混合物構成之萃餘物及萃取物中間產物流。解吸附劑可表徵為輕質或重質，以指示其相對於進料成分之沸點。需要解吸附劑回收系統來分離解吸附劑以用於再循環。回收諸如甲苯之輕質解吸附劑需要能量密集型蒸餾，其中解吸附劑作為頂部餾出產物回收。
與具有較高分子量之重質解吸附劑相比，甲苯具有相對較低的露點溫度。因此，需要較高的冷凝壓力以滿足芳香族複合物內之典型熱回收溫度方法。高壓塔操作本身隨著相對揮發性降低而具有較低的能量效率，並且隨著設備變得更厚及更重而具有更高的資本密集度。
目前的解吸附劑回收方法採用高壓萃餘物塔。操作壓力高至足以利用頂部蒸氣冷凝物流為低壓塔再沸器(包括萃取塔再沸器)提供熱量輸入。此為沿用已久的實踐，但來自解吸附劑回收之不可接受的大量熱量最終排放至大氣中。因此，需要一種降低輕質解吸附劑系統之解吸附劑回收成本的方式。
本發明為一種回收解吸附劑的方法。本發明為一種替代流程圖，其包括萃取塔進料之預分餾。亦提供具有萃餘物塔進料預分餾之第二實施例。先前技術不包括此等附加塔。預分餾塔在大氣壓下操作，以使其為下游高壓塔冷凝負荷提供散熱器(再沸器負荷)。此方法藉由消除經由空氣冷卻在大氣中浪費的熱量損耗來節約能量。本發明之技術益處實現為降低的操作成本。在所提供之實例中，可實現相當於總熱利用消耗之大致10%的大量蒸汽輸出保證。在某些部位，蒸汽可能過剩且無法取得輸出保證。在彼等情況下，第二實例展示如何在無蒸汽輸出之情況下可將總體燃料消耗降低7% (不包括進料加熱器)。
除非另外指示，否則在前文中，所有溫度均以攝氏度闡述，且所有份數及百分比均以重量計。根據以下詳細描述及圖式，本發明之其他目標、優點及應用對於熟習此項技術者將變得顯而易見。實例之其他目標、優點及新穎特徵將部分闡述於以下描述中，且部分對於熟習此項技術者在研究以下描述及隨附圖式時將變得顯而易見，或可藉由生產或實例操作習得。藉助於隨附申請專利範圍中特別指出之方法、工具及組合，可實現及獲得概念之目標及優點。
定義
如本文所用，術語「物流」可包括各種烴分子及其他物質。
如本文所用，術語「物流」、「進料」、「產物」、「部分」或「份」可包括各種烴分子，諸如直鏈及分支鏈烷烴、環烷、烯烴、二烯烴及炔烴；及視情況存在之其他物質，諸如氣體，例如氫氣，或雜質，諸如重金屬，以及硫及氮化合物。上述中之每一者亦可包括芳香族及非芳香族烴類。
如本文所用，術語「頂部物流」可意謂在容器(諸如塔)頂部或附近抽出之物流。
如本文所用，術語「底部物流」可意謂在容器(諸如塔)底部或附近抽出之物流。
烴分子可縮寫為C1、C2、C3、Cn，其中「n」表示一或多種烴分子中之碳原子數，或該縮寫可用作例如非芳香族物或化合物之形容詞。類似地，芳香族化合物可縮寫為A6、A7、A8、An，其中「n」表示一或多種芳香族分子中之碳原子數。此外，上標「+」或「-」可與一或多種烴類之縮寫符號一起使用，例如C3+或C3-，其包括縮寫的一或多種烴類。舉例而言，縮寫「C3+」意謂一或多種具有三個或更多個碳原子之烴分子。
如本文所用，術語「單元」可指包括一或多個設備項及/或一或多個子區之區域。設備項可包括但不限於一或多個反應器或反應容器、分離容器、蒸餾塔、加熱器、交換器、管道、泵、壓縮機及控制器。另外，設備項，諸如反應器、乾燥器或容器，可進一步包括一或多個區或子區。
術語「塔」意謂用於分離一或多種不同揮發性組分之蒸餾塔。除非另外指明，否則各塔包括塔頂冷凝器，以將一部分頂部物流冷凝並回流回至塔頂；及塔底再沸器，以將一部分底部物流汽化並遞送回至塔底。可預加熱各塔之進料。頂部壓力為塔之蒸氣出口處之頂部蒸氣的壓力。底部溫度為液體底部出口溫度。除非另外展示，否則淨頂部管線及淨底部管線係指自任何回流物或再沸物之塔下游至塔的淨管線。汽提塔可省略塔底之再沸器，而是自諸如蒸汽之流化惰性介質提供加熱需求及分離動力。
如所描繪，圖式中之方法流程線可互換地稱為例如管線、管道、進料、氣體、產物、排出物、部件、部分或物流。
術語「通過」意謂材料自導管或容器傳遞至目標。
以下詳細描述本質上僅為例示性的且不意欲限制所描述之實施例的應用及用途。此外，並不意欲受在前述先前技術或以下詳細描述中所提出之任何理論的束縛。
參考隨附圖1及2提供對本發明方法的描述。圖1為先前技術之簡化流程圖。圖2為本發明之較佳實施例的簡化流程圖，且不意欲作為對本文提供之說明書及隨附申請專利範圍之一般寬泛範疇的過度限制。已省略某些硬體，諸如閥門、泵、壓縮機、熱交換器、儀器及控制器，因為其對於清楚地理解本發明並非必需的。此硬體之用途及應用完全在此項技術內。
本文中所描述之各種實施例係關於回收解吸附劑的方法及裝置。圖1中展示目前先進技術中所進行的內容。如圖1中所示，將包含甲苯解吸附劑、萃取之對二甲苯及一些萃取之C9 -C10 的入口物流10通入萃取塔12。第一萃取塔12在160℃至約165℃之溫度及約0.07 barg之壓力下操作。包含甲苯及水之頂部物流14離開塔12且進料至冷凝及過冷區16中，移除物流18中之水。使包含甲苯之物流20返回塔12。冷凝及過冷區16可含有空氣、水或過程冷卻交換器用於自物流14移除熱量。在側取托盤位置自塔12移出基本上乾燥的甲苯物流19且再循環回至吸附劑腔室。將包含甲苯、對二甲苯及萃取之C9 -C10 的底部物流22通入對二甲苯塔進料。將底部物流22之一部分通入再沸器24，其接收來自萃餘物塔之蒸氣流26且產生液體返回物28。物流30返回至具有約160℃至約165℃之溫度的塔12。
在圖2中，存在兩個萃取塔而非一個。此處，將包含甲苯解吸附劑、萃取之對二甲苯及一些萃取之C9 -C10 的入口物流10通入第一萃取塔12。包含甲苯及水之頂部物流14離開第一塔12且進料至冷凝及過冷區16中，移除物流18中之水。使包含甲苯之物流20返回第一塔12。冷凝及過冷區16可含有熟習此項技術者已知之各種冷卻物流14的構件。自第一塔12移出基本上乾燥的第一解吸附劑再循環流19且使其返回吸附劑腔室。將包含甲苯、對二甲苯及萃取之C9 -C10 的底部物流22通入第二萃取塔進料。將底部物流22之一部分通入第一再沸器24，其接收來自第二萃取塔之蒸氣流26且產生液體返回物28。物流30返回至具有約144℃至約147℃之溫度的第一塔12。
底部物流22進入第二萃取塔32。第二萃取塔32在約200℃至約205℃之溫度及約2.5 barg至約3.0 barg之壓力下操作。將包含對二甲苯及萃取之C9-C10之混合物的底部物流34通入對二甲苯塔進料。將底部物流34之一部分通入第二再沸器36，其接收來自萃餘物塔之蒸氣流38且產生液體返回物40。此處，萃餘物塔包括蒸氣流38之專用蒸氣側餾分。使用蒸氣側餾分代替塔頂蒸氣來使第二萃取塔32再沸騰。此舉使得萃餘物塔之操作壓力降低，而不改變第二萃取塔32熱側蒸氣入口溫度。此舉不僅能夠降低燃料消耗，且亦降低萃餘物塔操作壓力。
使物流42返回至具有約200℃至約205℃之溫度的第二萃取塔32。將頂部物44通入蒸氣流26，其進入第一再沸器24且亦通入第三再沸器31。將離開第三再沸器31之冷凝物流46通入頂部接收器48，產生返回第二塔32之解吸附劑物流50及再循環回至吸附劑腔室之第二解吸附劑再循環流52。預期其他實施例可包含多於兩個萃取塔。
第二萃取塔32之操作壓力必須足夠高，以使蒸氣流26在相比物流30適當較熱之溫度下冷凝。需要最小操作壓力以達到最小能量成本。在使用多於一個過程再沸器進行能量回收之情況下，蒸氣流26之冷凝溫度現在必須大於最熱再沸器所需之操作溫度，最熱再沸器可能並非第一再沸器24。因此，當第三再沸器31在處於或低於第一再沸器24所需溫度之溫度下操作時，實現最大節能。此處，將新的上部再沸器添加至苯甲苯分隔壁塔中，以為溫度不高於第一再沸器24之第二萃取塔32頂部蒸氣44提供散熱器。此方法沒有來自第二萃取塔32頂部冷凝之過量熱量，且不會將熱量排放至公用設施冷卻，諸如空氣冷卻。苯甲苯分隔壁塔上部再沸器為過量的第二萃取塔32冷凝負荷提供有效的散熱器，因此不再限制第一萃取塔12再沸器與第二萃取塔32冷凝器之間的匹配。因此，可使第一萃取塔12更小且提高能量效率。隨後使第一萃取塔12中之甲苯回收最佳化以實現較低的底部溫度，隨後降低第二萃取塔所需之最小操作壓力及總能量成本。
雖然已用目前視為較佳實施例之內容描述本發明，但應理解，本發明不限於所揭示之實施例，而是旨在覆蓋包括於隨附申請專利範圍之範疇內的各種修改及等效佈置。 具體實施例
雖然以下結合具體實施例進行描述，但應理解，此描述旨在說明而不限制前述說明書及隨附申請專利範圍之範疇。
本發明之第一實施例為回收解吸附劑的方法，其包含將烴流通入第一萃取塔以產生第一頂部物流、第一解吸附劑再循環流及第一底部物流；將第一頂部物流通入第一冷凝及過冷區以產生水流及遞送回第一萃取塔之第一解吸附劑回流物流；將第一解吸附劑再循環流通入吸附劑腔室；將第一底部物流之第一部分通入第一再沸器，且將第一底部物流之第二部分通入第二萃取塔，以產生第二頂部物流及第二底部物流；將第二頂部物通入第一再沸器以產生冷凝的液體流，將冷凝的液體流遞送至頂部接收器以產生第二解吸附劑再循環流及第二解吸附劑回流物流；將第二解吸附劑回流物流通入第二萃取塔；將第二解吸附劑再循環流通入吸附劑腔室；及將第二底部物流之第一部分通入第二再沸器，其中第二再沸器接收來自萃餘物塔之側取托盤蒸氣流及液體返回物；及將第二底部物流之第二部分通入對二甲苯塔。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中烴流包含甲苯解吸附劑、萃取之對二甲苯及萃取之C9 -C10 。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一萃取塔在約144℃至約147℃之溫度下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔在約0.07 barg之壓力下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔在約200℃至約205℃之溫度下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔在約2.5 barg至約3.0 barg之壓力下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一解吸附劑為重質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一解吸附劑為輕質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二解吸附劑為重質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第一實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二解吸附劑為輕質解吸附劑。
本發明之第二實施例為回收解吸附劑的裝置，其包含將烴流自吸附劑腔室引入第一塔的管線；第一萃取塔，其具有與冷凝及過冷區直接連通的第一塔萃取物管線、第二塔萃取物管線及與第二萃取塔直接連通的第三塔萃取物管線；及第二萃取塔，其具有與第一再沸器直接連通的第二塔萃取物管線、與第二再沸器直接連通的第二塔萃取物管線及與第三再沸器直接連通的第三塔萃取物管線。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一萃取塔使用重質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一萃取塔使用輕質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔使用重質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔使用輕質解吸附劑。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中烴流包含甲苯解吸附劑、萃取之對二甲苯及萃取之C9 -C10 。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一萃取塔在約144℃至約147℃之溫度下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第一萃取塔在約0.07 barg之壓力下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔在約200℃至約205℃之溫度下操作。本發明之一實施例為本段先前實施例至本段第二實施例中之一個、任何或所有實施例，其中第二萃取塔在約2.5 barg至約3.0 barg之壓力下操作。
無需進一步詳細描述，咸信使用前述描述，熟習此項技術者可最大程度地利用本發明且在不背離本發明之精神及範疇之情況下易於確定本發明之基本特徵，以對本發明進行各種變化及修改以使其適合於各種用途及條件。因此，前述較佳具體實施例解釋為僅說明性的，而不以任何方式限制本揭示案之其餘部分，且旨在覆蓋包括於隨附申請專利範圍之範疇內的各種修改及等效佈置。
除非另外指示，否則在前文中，所有溫度均以攝氏度闡述，且所有份數及百分比均以重量計。
10‧‧‧入口物流
12‧‧‧萃取塔/第一萃取塔
14‧‧‧頂部物流
16‧‧‧冷凝及過冷區
18‧‧‧物流
19‧‧‧甲苯物流/第一解吸附劑再循環流
20‧‧‧物流
22‧‧‧底部物流
24‧‧‧再沸器/第一再沸器
26‧‧‧蒸氣流
28‧‧‧液體返回物
30‧‧‧物流
31‧‧‧第三再沸器
32‧‧‧第二萃取塔
34‧‧‧底部物流
36‧‧‧第二再沸器
38‧‧‧蒸氣流
40‧‧‧液體返回物
42‧‧‧物流
44‧‧‧頂部物
46‧‧‧冷凝物流
48‧‧‧頂部接收器
50‧‧‧解吸附劑物流
52‧‧‧第二解吸附劑再循環流
圖1展示用於解吸附劑回收之目前先進技術。
圖2展示回收解吸附劑的方法及裝置，其包括萃取塔進料之預分餾。

Claims (10)

  1. 一種回收解吸附劑的方法，其包含：將烴流通入第一萃取塔以產生第一頂部物流、第一解吸附劑再循環流及第一底部物流，其中該烴流包含甲苯吸附劑、萃取之對二甲苯、水及萃取之C9-C10；將該第一頂部物流通入第一冷凝及過冷區以產生水流及遞送回至該第一萃取塔之第一解吸附劑回流物流；將該第一解吸附劑再循環流通入吸附劑腔室；將該第一底部物流之第一部分通入第一再沸器，且將該第一底部物流之第二部分通入第二萃取塔以產生第二頂部物流及第二底部物流，其中該第二萃取塔在相較於該第一萃取塔提高的壓力下操作；將該第二頂部物流通入該第一再沸器以產生冷凝的液體流，將該冷凝的液體流遞送至頂部接收器以產生第二解吸附劑再循環流及第二解吸附劑回流物流；將該第二解吸附劑回流物流通入該第二萃取塔；將該第二解吸附劑再循環流通入該吸附劑腔室；及將該第二底部物流之第一部分通入第二再沸器，其中該第二再沸器接收來自萃餘物塔之側取托盤蒸氣流及產生液體返回物，及將該第二底部物流之第二部分通入對二甲苯塔。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一萃取塔在約144℃至約147℃之溫度下操作。
  3. 如請求項1之方法，其中該第二萃取塔在約0.07 barg之壓力下操作。
  4. 如請求項1之方法，其中該第二萃取塔在約200℃至約205℃之溫度下操作。
  5. 如請求項1之方法，其中該第二萃取塔在約2.5 barg至約3.0 barg之壓力下操作。
  6. 一種回收解吸附劑的裝置，其包含：將烴流自吸附劑腔室引入第一塔的管線，其中該烴流包含甲苯吸附劑、萃取之對二甲苯、水及萃取之C9-C10；第一萃取塔，其具有與冷凝及過冷區直接連通的第一塔萃取物管線、第二塔萃取物管線及與第二萃取塔直接連通的第三塔萃取物管線；及第二萃取塔，其具有與第一再沸器直接連通的第一塔萃取物管線、與第二再沸器直接連通的第二塔萃取物管線及與第三再沸器直接連通的第三塔萃取物管線，其中該第二萃取塔在相較於該第一萃取塔提高的壓力下操作。
  7. 如請求項6之裝置，其中該第一萃取塔在約144℃至約147℃之溫度下操作。
  8. 如請求項6之裝置，其中該第一萃取塔在約0.07 barg之壓力下操作。
  9. 如請求項6之裝置，其中該第二萃取塔在約200℃至約205℃之溫度下操作。
  10. 如請求項6之裝置，其中該第二萃取塔在約2.5 barg至約3.0 barg之壓力下操作。
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