用于制备所需二甲苯异构体的系统和方法
【专利说明】用于制备所需二甲苯异构体的系统和方法
[0001 ]优先权声明
[0002]本申请要求2013年9月27日提交的美国申请N0.14/040,391的优先权，通过引用将其内容全部并入本文中。
技术领域
[0003]本公开内容一般性地涉及用于制备所需二甲苯异构体的系统和方法，更特别地涉及用于在二甲苯异构体回收过程中回收二甲苯异构体分馏期间的热的系统和方法。
[0004]背景
[0005]二甲苯异构体是化学合成中的重要中间体，并且具体的二甲苯异构体是不同方法所需的。对二甲苯是对苯二甲酸的原料，且对苯二甲酸用于生产合成纤维和树脂。间二甲苯用于生产某些增塑剂、偶氮染料和木材防腐剂。邻二甲苯为生产邻苯二甲酸酐的原料，且邻苯二甲酸酐用于生产某些增塑剂、染料和药物产品。
[0006]所需二甲苯异构体通常通过使用对所需异构体具有选择性的吸附剂而与混合二甲苯料流分离。所需异构体被吸附，且其余异构体在混合萃余液料流中排出。然后使用解吸剂将所需二甲苯异构体解吸，收集解吸剂和所需二甲苯异构体并通过蒸馏(也称为分馏)分离。解吸剂通常称为重或轻的，其中重解吸剂具有比二甲苯更高的分子量和更高的沸点，且轻解吸剂具有比二甲苯更低的分子量和更低的沸点。用重解吸剂的二甲苯异构体回收系统倾向于使用比用轻解吸剂的系统更少的能量，因为解吸剂不需要在分馏步骤中重复地蒸发和提升。然而，重解吸剂系统要求严格的进料纯度以控制不想要的化合物在再循环解吸剂中累积。不想要的化合物为降低解吸剂效力和产物纯度的杂质。需要另外的设备以在解吸剂再循环过程期间保持重解吸剂纯度。重解吸剂系统中的蒸馏塔具有较高的再沸器温度，这导致较高的操作压力。较高的操作压力要求涉及的设备的较高压力等级，这提高设备资本成本。
[0007]轻解吸剂系统容许相对于重解吸剂系统不严格的进料规格。这帮助抵消与作为蒸馏塔顶部料流回收轻解吸剂有关的高能量成本。轻解吸剂系统还提供由于二甲苯回收系统造成的总设备的实质性节约，因为不需要用于提纯和储存解吸剂的另外设备。轻解吸剂二甲苯回收系统还具有较低的蒸馏塔操作压力，所以可使用较薄的外壳厚度和较低的压力等级进一步降低安装新系统的资本成本。甲苯是可使用的轻解吸剂的一个实例，且甲苯比可得到的许多重解吸剂更便宜。
[0008]在蒸馏期间需要能量将轻解吸剂蒸发。通常使燃料燃烧以提供用于操作蒸馏塔的热能，但在一些实施方案中，电力被通过燃料燃烧产生的热更便宜。电能可用于通过使用热栗从顶部料流中回收热而在蒸馏再沸器中将轻解吸剂蒸发。热栗将用于蒸馏的一些能量从燃料燃烧转移至电力的使用。
[0009]因此，理想的是开发使用热栗从蒸馏塔顶部产物中回收能量的由混合二甲苯料流制备所需二甲苯异构体的方法和系统。另外，理想的是开发制备所需二甲苯异构体，同时使用于能量的燃料燃烧最小化的方法和系统。此外，本发明的其它理想特征和特性从随后的详细描述和所附权利要求书，连同附图和该背景中获悉。
[0010]简述
[0011]提供制备所需二甲苯异构体的方法。该方法包括在吸附室中从混合二甲苯料流中吸附所需二甲苯异构体。将所需二甲苯异构体用解吸剂解吸以产生具有所需二甲苯异构体和解吸剂的萃取物料流，其中解吸剂具有比所需二甲苯异构体更低的沸点。将萃取物料流在萃取物分馏器中分馏以产生具有气态解吸剂的低压萃取物顶部料流。将低压萃取物顶部料流加压以产生温度大于萃取物再沸器温度的高压萃取物顶部料流。将高压萃取物顶部料流在萃取物工艺再沸器(extract process reboiler)中冷凝并产生液体萃取物顶部料流。
[0012]还提供制备所需二甲苯异构体的另一方法。该方法包括将混合萃余液料流在萃余液分馏器中分馏以产生包含气态解吸剂的低压萃余液顶部料流和包含不同于所需异构体的萃余液二甲苯异构体的萃余液二甲苯异构体料流。将低压萃余液顶部料流加压以产生具有在萃余液再沸器温度以上的温度的高压萃余液顶部料流。将高压萃余液顶部料流在萃余液工艺再沸器(raffinate process reboiler)中冷凝以产生液体萃余液顶部料流。将异构化料流在异构化装置中异构化以产生所需二甲苯异构体。
[0013]还提供用于制备所需二甲苯异构体的系统。该系统包含适于包含选择性吸附剂的吸附室，其中选择性吸附剂对所需二甲苯异构体具有选择性。萃取物分馏器与吸附室连接，其中萃取物分馏器包含萃取物工艺再沸器和萃取物顶部接收器。萃取物压缩机与萃取物顶部接收器和萃取物工艺再沸器连接，并配置用于提高萃取物顶部接收器与萃取物工艺再沸器之间气体的压力和温度。
[0014]附图简述
[0015]下文连同以下附图描述本发明实施方案，其中类似的数字表示类似的元件，且其中:
[0016]图1为二甲苯异构体生产系统和制备二甲苯异构体的方法的示例实施方案的示意图；和
[0017]图2为图1的二甲苯异构体生产系统的异构体回收装置的示意图。
[0018]详述
[0019]以下详细描述在性质上仅为示例的，且不意欲限制所述实施方案的应用和用途。此外，不意欲受先前背景或以下详细描述中呈现的任何理论束缚。
[0020]本文所述各个实施方案涉及用于由混合二甲苯原料制备所需二甲苯异构体的系统和方法。将进料流在进料分馏器中分馏以产生具有包含8个碳的烃(在本文中称为C8化合物)的混合二甲苯料流。将混合二甲苯料流供入具有优先吸附所需二甲苯异构体的选择性吸附剂的吸附室中。将解吸剂供入吸附室中以置换在萃取物料流中离开吸附室的所需二甲苯异构体。其它二甲苯异构体在包含萃余液二甲苯异构体和解吸剂的混合萃余液料流中离开吸附室。解吸剂在萃取物分馏器中与所需二甲苯异构体分离，并使用热栗从萃取物顶部料流中回收能量以将萃取物塔底产物在萃取物工艺再沸器中蒸发。将顶部料流加压，这使温度提高至萃取物工艺再沸器中的温度以上，然后在萃取物工艺再沸器中冷凝。也可使用类似的热栗从混合萃余液料流中回收解吸剂。
[0021]现在参考图1中的二甲苯异构体生产系统的示例实施方案。将进料流10供入进料分馏器12中以产生进料分馏器顶部料流14、进料分馏器底部料流16和混合二甲苯料流20。进料分馏器顶部料流14包含具有7个或更少碳的烃(C7-)，进料分馏器底部料流16包含具有9个或更多碳的烃(C9+)，且混合二甲苯料流20包含具有8个碳的烃(Cs)。不同的馏分(例如Ct-、C8和C9+)基于存在的化合物的相对沸点分离。进料分馏器12可在5千帕斯卡绝对压力(kPa)至l，800kPa(0.7镑/平方英寸绝对压力(PSIA)至260PSIA)的压力和35摄氏度(°C)至360°C(65华氏度(? )至680 cF )的温度下操作。进料流10具有较高的芳族化合物浓度，例如40-100 质量 ％。
[0022]用于制备所需二甲苯异构体的合适进料流10可由许多来源得到。例如，流化催化裂化(FCC)装置和以高严苛模式运行的分馏器可产生具有7-10个碳的烃(Cm)的馏分，其中60质量％的烃为芳族的。某些煤液化方法产生富含芳族化合物的烃料流，且这些烃料流适用作进料流10。其它可能的来源包括各种石油精炼方法、烃的热或催化裂化，或者石油化学转化方法，包括在重整器中使用设计用于制备芳族化合物的催化剂加工的烃料流。在一些实施方案中，可使用其它加工步骤(未阐述)从进料流10或混合二甲苯料流20中除去非芳族化合物，例如液液萃取、萃取结晶、粘土处理或另一分馏。
[0023]将混合二甲苯料流20引入异构体回收装置22，所述异构体回收装置22产生所需二甲苯异构体料流24和萃余液二甲苯异构体料流26，如下文更完整地描述。将萃余液二甲苯异构体料流26引入异构化装置28中，在那里将为不同于所需二甲苯异构体的二甲苯异构体的萃余液