TW201304847A - 經改良之芳香族回收方法 - Google Patents

Abstract

本發明包括一種回收溶劑萃取或萃取-蒸餾方法中所用之環丁碸之方法及裝置。環丁碸溶劑之回收管柱包括一用於維持所需真空條件之液體噴射器，其較佳使用水作為液體。

Description

經改良之芳香族回收方法

本發明係關於自含芳香族烴及脂肪族烴之混合物之流回收芳香族烴。更具體言之，本發明係關於於閉合溶劑環路中以萃取或萃取-蒸餾方法自溶劑回收芳香族之改良。

本申請案主張同時於2011年6月28日申請之美國申請案第13/170,726號及第13/170,691號之優先權。

本發明可用於自非極性烴分離以及最終回收極性烴，該分離係藉由使用特異性選擇吸附極性烴之極性溶劑實現。極性溶劑藉由靜電力選擇性吸附極性烴而非非極性烴，例如選擇性吸附環烷烴而非鏈烷烴或選擇性吸附芳香族而非環烷烴或鏈烷烴。更具體言之，本發明係關於用以自芳香族烴與非芳香族烴之多種混合物萃取芳香族烴的溶劑之再生及回收。在本申請案中，分離方法用於自製程中相同沸程之石油餾份中常包含的其他烴分離特定芳香族烴，諸如苯、甲苯及/或C₈-芳香族。

本發明之主要目的係提高及促進用於分離其與非極性及極性烴之混合物之實質上不含烴溶劑之回收。必然目的係一種用於自選擇性吸附極性烴之溶劑分離所回收之極性烴之方法。本發明之一更具體目的係減少自芳香族烴與選擇性溶劑之混合物分離芳香族烴之方法之設施成本及資本投資，同時再生及回收溶劑，且保持萃取效率及最大限度減 少烴向環境之短時排放。

在一寬泛實施例中，本發明包括一種用於自選擇性溶劑與極性烴之混合物回收實質上不含烴之極性烴選擇性溶劑之方法，該方法包括以下步驟：將該混合物導入溶劑回收管柱中，該溶劑回收管柱具有一連接至管柱底部之熱源，及自該管柱底部移除貧溶劑流(實質上不含烴)，自該管柱頂部移除富含極性烴之頂部流，及使該頂部流冷凝至於1至100 kPa之次大氣壓下操作之接受器中，及藉由使該接受器與液體噴射器連接以維持該次大氣壓。

一更具體實施例係一種自選擇性溶劑與極性烴之混合物回收實質上不含烴之極性烴選擇性溶劑之方法，該方法包括以下步驟：將該混合物導入溶劑回收管柱中，該溶劑回收管柱具有一連接至管柱底部之熱源，及自該管柱底部移除貧溶劑流(實質上不含烴)，自該管柱頂部移除富含極性烴之頂部流，及使該頂部流冷凝至於1至100 kPa之次大氣壓下操作之接受器中，及藉由使接受器與液體噴射器連接以維持該次大氣壓，將噴射液噴射至一收容器內，並使該流體自該收容器再循環至該液體噴射器。

另一更具體實施例係一種自包含環丁碸及芳香族烴的混合物回收實質上不含烴之環丁碸溶劑之方法，該方法包括以下步驟：將該混合物導入溶劑回收管柱中，該溶劑回收管柱具有一連接至管柱底部之熱源，及自該管柱底部移除環丁碸流(實質上不含烴)，自該管柱頂部移除富含芳香族之頂部流，及使該頂部流冷凝至於1至100 kPa之次大氣壓 下操作之接受器中，及藉由使該接受器與液體噴射器連接以維持該次大氣壓，使噴射液噴射至一收容器內，傾倒含烴流體以回收，並使該噴射液自該收容器再循環至該液體噴射器。

一替代實施例係一種用於控制蒸餾管柱之頂部接受器內壓力之裝置，該蒸餾管柱包括一與接受器及與液體噴射器之蒸汽入口流體連通之接受器-蒸汽導管，一與該噴射器之液體噴射入口流體連通之流體-再循環導管，一與該噴射器出口流體連通之收容器，一與該收容器及噴射泵流體連通之出口導管，且該流體-再循環導管與該噴射泵及該噴射器流體連通。

本發明可用以回收自非極性烴分離以及回收極性烴所採用之極性溶劑。本發明尤其適用於一種使用芳香族選擇性溶劑自烴混合物回收芳香族烴之方法。芳香族濃度足以回收的任何烴混合物皆適宜，特定言之具有15體積%至75體積%(不受此限制)之芳香族含量之彼等。該等混合物通常包括C₆、C₇及C₈-芳香族，及以C₇、C₈及C₉鏈烷烴及環烷烴為主之非芳香族。合適進料來源之實例為來自催化重整裝置之穩定(通常經脫丁烷或脫戊烷作用)產物、吸收油、煤焦爐副產物及加氫熱解石腦油。液-液萃取及萃取蒸餾包括可施用方法，其選擇取決於原料沸程及芳香族濃度。

藉由液-液萃取，可自含芳香族烴及非芳香族烴之混合物有效回收芳香族烴。該方法尤其適於廣泛原料，諸如包 括苯、甲苯及二甲苯之混合物。在(例如)以引用方式併入本文中之US 3,466,745及US 4,048,062中闡述了液-液萃取。該方法採用了可在系統內無限再循環的溶劑，得到高純度所需產物，並自該方法之產物選擇性地分離出再循環溶劑。一主要實例係一分離方法，其中將各種烴之混合物導入萃取區，並於其中與選擇性吸附芳香族烴之溶劑逆流接觸。在吸附芳香族化合物後，實質上包括原料中所有非芳香族烴之萃餘液相係萃取區中一產物。包括選擇性溶劑中所含的萃取芳香族化合物之富溶劑係自於溶劑回收管柱中回收芳香族烴之萃取區移除之另一流。藉由汽提富溶劑相以移除殘餘的非芳香族烴，及在次大氣壓下分餾殘餘部分以產生芳香族烴並使貧溶液再循環至萃取區來回收芳香族烴產物。

萃取蒸餾係一替代性芳香族回收方法，通常將其應用於輕烴餾份，且包括一萃取蒸餾管柱及一溶劑回收管柱。可經由以引用方式併入本文中之US 3,590,092及US 7,169,368了解萃取蒸餾。非揮發性溶劑到達上部，並將烴餾份導入萃取蒸餾管柱中部。當溶劑沿管柱往下流時，優先萃取極性組分(芳香族)，以形成富溶劑，同時包括非極性組分之非極性組分蒸汽升至管柱頂部。使頂部蒸汽冷凝，使一部分冷凝物以回流再循環至萃取蒸餾管柱頂部區段，同時凈部分以萃餘液產物收回。將自萃取蒸餾管柱底部之包括溶劑及極性組分之富溶劑饋送至溶劑回收管柱中，以回收作為頂部產物之芳香族烴。溶劑回收管柱底部包括貧溶劑 (不含烴)，使其以萃取溶劑再循環至萃取蒸餾管柱頂部。

廣而言之，本發明概念涉及將一種包括極性烴與選擇性溶劑之混合物之富溶劑導入溶劑回收管柱中以自選擇性溶劑分離出極性烴，該溶劑回收管柱藉由液體噴射器在次大氣壓下操作。在一較佳實施例中，極性烴包括自根據上述液-液萃取或萃取蒸餾方法之混合烴流回收之芳香族烴。

較佳之溶劑回收管柱1(圖1中顯示之上部)與頂部導管2流體連通，該頂部導管2依次與冷凝器3及接受器4流體連通。冷凝器可為氣冷式交換器、水冷式交換器或將熱量轉移至另一製程流之交換器中一或多種。壓力控制器6及相關導管藉由氮注射控制接受器內壓力。接受器4與接受器蒸汽導管7流體連通，該接受器蒸汽導管7則與液體噴射器8之蒸汽入口流體連通。噴射器8之液體噴射入口亦與供給流體之流體供給導管9流體連通，其維持接受器4內之次大氣壓。供給至噴射器之流體較佳包括水，且可包括製程溶劑，諸如環丁碸及/或烴(諸如送至溶劑回收管柱之混合物中所含之彼等)。液體噴射器自接受器汲取未冷凝之殘餘蒸汽，且將一實施例更詳細描述於圖2中。

噴射器之一出口通常與收容器10流體連通，該收容器10接受自噴射器之噴射液14。該收容器包括一隔板15，其可傾倒含烴之輕質流體，並經由導管17輸送，該導管17與該製程之其他區域或裝置外之回收容器10流體連通。該收容器可為適於所主張方法之任何組態，且通常基本上地平面放置。該收容器通常與出口導管11流體連通，該出口導管 11與噴射泵12流體連通，該噴射泵12經由再循環導管9將噴射液返回至噴射器。噴射液亦可於交換器13中冷卻，然後返回至噴射器。經由導管17損失之噴射液可藉由(例如)經由導管18供給之冷凝物而補償。

接受器次大氣壓通常為1至100 kPa，及更常見為10至90 kPa。溶劑回收管柱1亦包括一重沸器，該重沸器包括一可為蒸汽、熱油或經由與另一製程流交換之熱源。該接受器內之次大氣壓可使分餾器底部之溫度低於將導致以貧溶劑17回收之選擇性溶劑實質上分解之溫度。

圖2說明本發明之液體噴射器之一實例。液體噴射器20經由一級流體入口21與分餾管柱之接受器(先前所述)相連，經由該一級流體入口21可自接受器汲取未冷凝蒸汽。噴射真空係藉由經由二級流體入口22注射加壓液體，經由節流口24將真空室23中一級流體引入擴散器25而實現。二級流體可為水或選擇性溶劑之組分，諸如環丁碸，且較佳輸送至芳香族製程之合適位置，諸如用於回收頗具價值組分之汽提塔。該噴射器之定向並非本發明之主要態樣，如圖1中排放至收容器之垂直定向。以引用的方式併入文中的US 6,017,195及US 7,328,591 B2可找到真空噴射器的一些實例。

適用於本發明之萃取或萃取蒸餾方法之溶劑具有對芳香族烴之溶解度選擇性，且係水溶性含氧有機化合物。為在溶劑萃取或萃取蒸餾系統中有效用，溶劑組分需具有實質上高於水沸點之沸點，溶劑組合物中添加水以增強其選擇 性，且，一般而言，亦需具有實質上高於烴原料之終沸點之沸點。該溶劑組合物密度通常大於烴原料密度，因此，將其導入溶劑萃取或萃取-蒸餾區之最頂部，隨後向下流動，與上升的烴原料逆流。

適合作為溶劑組分之有機化合物可選自相對大群之化合物，通常該等化合物特性為含雜原子(諸如氧、硫或氮)之有機化合物，包含但不限於，特定言之脂肪醇及環醇、二元醇、二醇醚及二醇酯、亞碸及脂肪醯胺及環醯胺。伸烷基包含2至4個碳原子之單及聚伸烷二醇(諸如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇及四乙二醇、丙二醇、二丙二醇及三丙二醇)構成可與水混合之合適種類之有機溶劑。二甲亞碸、N-甲基甲醯胺及N-甲基吡咯酮為用於芳香族回收之其他溶劑。

尤佳種類之選擇性溶劑係常稱為環丁碸類之彼等者。此等溶劑具有五員環，其中一原子係硫，其他四個為碳，且具有兩個結合至硫原子之氧原子。四個碳原子可與氫或烷基鏈接。所包括之其他溶劑較佳為環丁烯碸，諸如2-環丁烯碸或3-環丁烯碸。

溶劑通常含有溶解其中之少量水，以增強溶劑對芳香族烴而非非芳香族烴之選擇性，實質上未降低溶劑對芳香族烴之溶解度。溶劑組合物中存在水提供相對揮發性物質，其在汽提管柱中自富溶劑蒸餾出，以藉由蒸汽蒸餾汽化最後痕量的非芳香族烴。溶劑組合物含多達25.0重量%水，較佳0.3%至15.0%，取決於所採用之特定溶劑及操作各種 主要容器之製程條件。溶劑組合物中包含水雖然將芳香族烴於溶劑中之溶解度降至小範圍，但極大地降低萃餘液組分在溶劑中之溶解度且亦減少溶劑在萃餘液流中之溶解度。

以上說明及實例意欲闡述本發明而不限制其範圍。熟練者將輕易理解到如何將本發明之參數外推至本發明之其他實施例。本發明僅受本文所列申請專利範圍限制。

1‧‧‧溶劑回收管柱

2‧‧‧頂部導管

3‧‧‧冷凝器

4‧‧‧接受器

6‧‧‧壓力控制器

7‧‧‧接受器蒸汽導管

8‧‧‧液體噴射器

9‧‧‧流體供給導管

10‧‧‧收容器

11‧‧‧出口導管

12‧‧‧噴射泵

13‧‧‧交換器

14‧‧‧噴射液

15‧‧‧隔板

17‧‧‧導管

18‧‧‧導管

20‧‧‧液體噴射器

21‧‧‧一級流體入口

22‧‧‧二級流體入口

23‧‧‧真空室

24‧‧‧節流口

25‧‧‧擴散器

圖1說明本發明之液體噴射器之佈局。

圖2說明可用於本發明之液體噴射器之一實施例。

1‧‧‧溶劑回收管柱

2‧‧‧頂部導管

3‧‧‧冷凝器

4‧‧‧接受器

6‧‧‧壓力控制器

7‧‧‧接受器蒸汽導管

8‧‧‧液體噴射器

9‧‧‧流體供給導管

10‧‧‧收容器

11‧‧‧出口導管

12‧‧‧噴射泵

13‧‧‧交換器

14‧‧‧噴射液

15‧‧‧隔板

17‧‧‧導管

18‧‧‧導管

Claims (9)

1. 一種用於自選擇性溶劑與極性烴之混合物回收實質上不含烴之極性烴選擇性溶劑之方法，該方法包括以下步驟：a.將該混合物導入一溶劑回收管柱，該溶劑回收管柱具有一連接至該管柱底部之熱源，並自該管柱底部移除實質上不含烴之貧溶劑流；b.自該管柱頂部移除富含極性烴之頂部流，並將該頂部流冷凝至一在1至100 kPa之次大氣壓下操作之接受器內；及，c.藉由使該接受器連接至一液體噴射器以維持該次大氣壓。
2. 如請求項1之方法，其中該等極性烴為芳香族烴。
3. 如請求項1之方法，其中該選擇性溶劑為環丁碸。
4. 如請求項1之方法，其中該液體噴射器中所用之液體包括水。
5. 如請求項4之方法，其中該液體進一步包括環丁碸。
6. 如請求項4之方法，其中該液體進一步包括烴。
7. 如請求項1之方法，其進一步包括將噴射器流體噴射至一收容器內，並將流體自該收容器再循環至該液體噴射器。
8. 如請求項1之方法，其進一步包括將噴射器流體噴射至一收容器內，傾倒含烴流體以回收，並將噴射器流體自該收容器再循環至該液體噴射器。
9. 一種控制蒸餾管柱之頂部接受器內壓力之裝置，其包括：a.一與接受器及與液體噴射器之蒸汽入口流體連通之接受器-蒸汽導管；b.一與噴射器之液體噴射入口流體連通之流體再循環導管；c.一與噴射器之出口流體連通之收容器；d.一與收容器及噴射泵流體連通之出口導管；及，e.與噴射泵及噴射器流體連通之流體再循環導管。