專利名稱：反應(yīng)蒸餾技術(shù)的新設(shè)計(jì)的制作方法
背景-發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及反應(yīng)蒸餾，特別是涉及提高反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化，以減少催化劑體積和資金消費(fèi)的要求。
一種試圖克服固定的柱層催化劑柱床構(gòu)造的結(jié)構(gòu)限制，使一些塔內(nèi)的顆粒催化劑置入到一個(gè)不銹剛帶/束狀設(shè)置中的許多袋子里。如美國專利No.4,242,530。該方法的最終效果是在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，為液體/蒸汽逆流流動(dòng)制造了自由通路。其與傳統(tǒng)的填充塔相比，在反應(yīng)區(qū)的壓力降較低，使得所述的反應(yīng)和分離操作達(dá)到某些程度的成功。具有相同的處理壓力降減少觀點(diǎn)的其它專利在文獻(xiàn)中也有記載，如以結(jié)構(gòu)填充的美國專利No.5,073,236及使用另一個(gè)固定結(jié)構(gòu)使催化劑固定的美國專利No4,439,350。這些專利都集中在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，當(dāng)提供必要的催化劑體積去完成給定的轉(zhuǎn)化要求時(shí)，務(wù)求使壓力降達(dá)到較低。
仔細(xì)觀察反應(yīng)區(qū)，發(fā)現(xiàn)了這種設(shè)置中的兩個(gè)主要缺陷1)由于自由通路的可用，根據(jù)定義，反應(yīng)物和產(chǎn)物兩者都可以自由移動(dòng)到反應(yīng)區(qū)或選擇停滯在汽/液主餾自由區(qū)。與傳統(tǒng)的連接下流分離裝置的固定柱床反應(yīng)器相比，因?yàn)榉磻?yīng)區(qū)內(nèi)沒有從反應(yīng)物到產(chǎn)物的分離構(gòu)造，所以，反應(yīng)產(chǎn)量和選擇性都受損失，如美國專利No.4,198,530所介紹的MTBE過程。反應(yīng)蒸餾中的催化劑層通常需要較長的長度，以便與同程度的轉(zhuǎn)化保持一致。換言之，需要較長的停留時(shí)間。然而，較高的停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)選擇性的進(jìn)一步損失，因?yàn)?，想要的產(chǎn)物有較多的時(shí)間被轉(zhuǎn)化為不想要的副產(chǎn)物。
2)離開反應(yīng)區(qū)的一部分產(chǎn)物被返回到反應(yīng)區(qū)；當(dāng)產(chǎn)物的沸點(diǎn)高于反應(yīng)物的沸點(diǎn)時(shí)，一部分產(chǎn)物從底部借蒸汽進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)，如從丁烯和苯生成乙苯的美國專利No.5,476,978，也可以當(dāng)產(chǎn)物的沸點(diǎn)低于反應(yīng)物的沸點(diǎn)時(shí)，一部分產(chǎn)物從項(xiàng)部借液體進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)，如美國專利No.5,961,815的加氫轉(zhuǎn)化過程。當(dāng)含有產(chǎn)物的液體離開反應(yīng)區(qū)與從塔板下方產(chǎn)生的蒸汽接近熱動(dòng)力平衡時(shí)，這些效率低是固有的。同樣，產(chǎn)物作為蒸汽從反應(yīng)區(qū)的頂部離開反應(yīng)區(qū)也是如此，它與僅位于反應(yīng)區(qū)上的塔板的液體密切接觸，及兩個(gè)餾份將接近熱動(dòng)力平衡。除了熱動(dòng)力及流體動(dòng)力的限制，催化劑如結(jié)構(gòu)填充形催化劑的這種特殊裝置的成本會(huì)明顯是一個(gè)決定因素。努力使催化劑柱層體積最小化會(huì)提高反應(yīng)蒸餾的競(jìng)爭(zhēng)性。目的和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的幾個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明將重點(diǎn)集中到產(chǎn)物再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)并提供一種從反應(yīng)物分離產(chǎn)物的積極方法。它允許化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行具有高度的選擇性。這種改進(jìn)取決于兩個(gè)因素第一，再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)物量可以被控制和最佳化，及阻止產(chǎn)生不想要的副產(chǎn)品的后繼反應(yīng)。
第二，減少了的再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)物量亦導(dǎo)致經(jīng)過反應(yīng)區(qū)的總產(chǎn)物濃度的降低。促進(jìn)了從反應(yīng)物到想要產(chǎn)物的平衡反應(yīng)的進(jìn)行。
以上兩個(gè)主要因素之后，本發(fā)明與傳統(tǒng)的反應(yīng)蒸餾設(shè)備相比，使反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間較短，而仍提供相同的或更好的轉(zhuǎn)化率。例如，使具有短得多的柱床成為可能。
由上述揭示，在反應(yīng)蒸餾領(lǐng)域還可以發(fā)展不同的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的和優(yōu)點(diǎn)可結(jié)合附圖和具體說明來理解。


圖1c 表示進(jìn)料位置，一個(gè)典型塔的精餾層和汽提層圖1d 表示代表一個(gè)蒸餾功能性結(jié)構(gòu)的三個(gè)連接的閃蒸槽圖2a 表示使用循環(huán)泵除熱圖2b 表示使用分凝器除熱圖2c 表示使用置入塔內(nèi)的冷凝器線圈除熱圖3a 表示使用側(cè)再沸器的熱增加圖3b 表示使用塔內(nèi)熱線圈加熱圖4a 表示在反應(yīng)蒸餾中提供精餾的較佳實(shí)施例圖4b 表示在反應(yīng)蒸餾中提供汽提的較佳實(shí)施例圖5a 表示在反應(yīng)蒸餾中提供精餾的另一個(gè)設(shè)置圖5b 表示在反應(yīng)蒸餾中提供汽提的另一個(gè)設(shè)置參考圖號(hào)表1 初級(jí)室含50/50的苯(BZ)和乙苯(EB)的液體2 50/50的苯(BZ)和乙苯(EB)的液體3 55/45的苯(BZ)和乙苯(EB)的蒸汽4 液/汽界面5 與上述1相同的初級(jí)室6 第二室7 來自初級(jí)室的蒸汽，苯(BZ)比乙苯(EB)為55/458 來自初級(jí)室的完全凝結(jié)的蒸汽9 冷凝器10 熱線圈11 55/45的苯(BZ)和乙苯(EB)的液體12 59/41的苯(BZ)和乙苯(EB)蒸汽13 典型的蒸餾塔14 頂部蒸汽15 頂部冷凝器16 回流液儲(chǔ)器；回流液接受器17 回流/反流
18 蒸餾產(chǎn)物19 精餾層20 汽提層21 向塔內(nèi)進(jìn)料22 底產(chǎn)品/產(chǎn)物23 再沸器蒸汽返回24 再沸器25 閃蒸槽26 冷凝器27 浸入到液體的加熱器線圈28 來自初級(jí)閃蒸槽的蒸汽29 來自初級(jí)閃蒸槽的冷凝蒸汽30 從第二閃蒸槽返回液體31 來自第二閃蒸槽的蒸汽32 來自第二閃蒸槽的凝結(jié)的蒸汽33 來自第三閃蒸槽的回流液34 提余物35 底產(chǎn)品36 供料。
37 塔板的所有排出液38 冷卻塔板排液的熱交換器39 冷卻液返回到塔，37，38和39被稱為泵循環(huán)(pumparound)40 一個(gè)塔板的蒸汽相的蒸汽41 分凝器42 帶液體和蒸汽返回的兩相流43 在氣相的冷凝器線圈44 塔精餾層45 向塔內(nèi)供料46 向塔內(nèi)供料47 塔汽提層
48 塔全部排出液49 部分氣化的回流進(jìn)入塔50 側(cè)再沸器51 降液管52 沒在液相的加熱器線圈53 反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生比反應(yīng)物重的產(chǎn)物54 低于反應(yīng)區(qū)的汽提層55 液體從反應(yīng)區(qū)旁繞RRD(精餾式反應(yīng)蒸餾)56 蒸汽從RRD到反應(yīng)區(qū)57 塔的液體循環(huán)(pumparound)58 冷卻器59 冷卻器的循環(huán)(pumparound)返回60 再沸器61 要進(jìn)一步分離的產(chǎn)物62 精餾式反應(yīng)蒸餾RRD63 反應(yīng)區(qū)上方的精餾層64 汽提式反應(yīng)蒸餾，SRD65 蒸汽由反應(yīng)區(qū)旁繞SRD66 用于汽提的再沸器67 到再沸器的液體68 蒸汽和液體返回到SRD69 從SRD到反應(yīng)區(qū)的氣提液流70 頂部冷凝器71 被進(jìn)一步分離的餾出物72 反應(yīng)區(qū)73 汽提區(qū)74 蒸汽從汽提區(qū)進(jìn)入RRD裝置75 來自反應(yīng)區(qū)的液體76 精餾層的冷凝后的蒸汽77 進(jìn)入冷凝器的蒸汽
78 到反應(yīng)區(qū)的蒸汽79 冷凝器80 液體從RRD裝置返回到汽提區(qū)81 精餾層，板式塔或填充塔，RRD裝置82 汽提物83 反應(yīng)區(qū)84 來自反應(yīng)區(qū)的蒸汽85 精餾區(qū)86 冷凝器87 回流88 餾出物89 蒸汽從SRD裝置返回到精餾區(qū)90 液體從精餾區(qū)到SRD裝置91 汽提的液體從SRD裝置到反應(yīng)區(qū)92 再沸器93 汽提層，板式塔或精餾塔，SRD裝置概要本發(fā)明是一種由反應(yīng)物分離反應(yīng)產(chǎn)物的方法，在一個(gè)反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)中，利用在反應(yīng)區(qū)的下方和/或上方分別提供精餾和/或汽提的能力，由此，控制再進(jìn)入所述的反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)產(chǎn)物量。所述反應(yīng)區(qū)的改善直接地降低了反應(yīng)器柱層高度的要求，間接地，本發(fā)明提供了一種反應(yīng)蒸餾中最佳工藝設(shè)計(jì)的添加構(gòu)造。
蒸餾塔的布置是一種非常稚致的方式，在一系列多重閃蒸中利用了液體向下流蒸汽向上流的機(jī)理。參見圖1c。當(dāng)熱在內(nèi)部從塔板到塔板重復(fù)使用時(shí)，對(duì)于再汽化凝結(jié)的蒸汽，該裝置消除了外部級(jí)間的熱增加；和對(duì)于再凝結(jié)汽體的液體，消除了外部級(jí)間的熱移去。通常，在供料熱函和組分能量對(duì)于一給定的分離要求達(dá)較小的位置向塔內(nèi)供料。供料點(diǎn)上方的層常常已知為精餾層，而下方的層為汽提層。精餾是清理輕餾分，通常稱其為餾出物，并除去重餾分，汽提是從重餾分中剝離出輕餾分，通常稱其為底流，并提純。
人們沒有必要限制將這種基本的原理應(yīng)用到傳統(tǒng)的蒸餾塔結(jié)構(gòu)中，如圖1c所示。圖1d也是一種蒸餾塔結(jié)構(gòu)，即使它包括三套設(shè)備和不象一個(gè)傳統(tǒng)的蒸餾塔。用于說明的目的，圖1d是一種實(shí)施多重閃蒸和相對(duì)揮發(fā)度原理的蒸餾功能性的結(jié)構(gòu)形式。其它的蒸餾功能結(jié)構(gòu)可參見美國專利No，4,978,807，其中，“上方”反應(yīng)區(qū)和“下方”蒸餾區(qū)由管路連接，將待處理液體從一個(gè)客器輸送到另一個(gè)并起著一個(gè)反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)的作用。
某些情況下，一個(gè)特殊的區(qū)會(huì)遭受太多的熱，如常發(fā)現(xiàn)于原油蒸餾裝置中。為了在精餾層達(dá)到一個(gè)較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)，常使用泵循環(huán)(Pumparounds)進(jìn)行局部除熱。另一種情況是，為了提高性能，在汽提層使用側(cè)再沸器將熱分加到中餾液中，以平衡蒸汽負(fù)載，如乙烯分餾。這兩種情況不要與本發(fā)明相混。由于本發(fā)明和泵循環(huán)(Pumparounds)及側(cè)再沸器間有某些程度的感覺相似性，必須完全解釋兩種傳統(tǒng)使用的熱去除(泵循環(huán))和熱增加(側(cè)再沸器)裝置。
泵循環(huán)(Pumparounds)，如圖2a所示，從一個(gè)塔板的液體被引到與冷卻的餾液進(jìn)行熱交換。液體然后被返回，以一個(gè)較低的溫度，回到塔內(nèi)。如果液體返回的位置是相同的塔板，則在質(zhì)量轉(zhuǎn)換作用中沒有損失，簡(jiǎn)言之，沒有回流混合物。如果液體返回的位置在拉伸板之上，則塔板之間不再進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)換作用，它們被稱之為熱轉(zhuǎn)換塔板。正是由于將重組分的餾液返回到一個(gè)塔內(nèi)較高的位置，所有的塔板之間將處于相同的組成分布。熱去除也可以以其它的方式完成，如圖2b所示的分蒸汽凝結(jié)或甚至如圖2c所示的在塔內(nèi)使用一個(gè)冷凝器線圈。所有這些及其它在市場(chǎng)上適用的裝置都是為了熱去除的目的。
側(cè)再沸器，如圖3a所示，塔板上的液體可以被排出至對(duì)餾液進(jìn)行加熱的熱交換器。餾液即可以回到相同的塔板，也可以回到一個(gè)上方的塔板或一個(gè)下方的塔板。理論上，蒸汽回到上塔板和液體回到下塔板是最有效的，因側(cè)再沸器閃蒸餾液形成較輕的蒸汽和較重的液體，如前所述，其相對(duì)揮化度合理。然而，實(shí)際上，大部分側(cè)沸器返回閃蒸的餾液到一個(gè)低于拉伸塔板的分離間塔板。還可以以其它的方式加熱，如圖3b所示，使用一個(gè)塔板上浸入的加熱器。熱虹吸也常用于側(cè)再沸器的應(yīng)用。盡管如此，熱增加將造成產(chǎn)生的附加蒸汽。本發(fā)明我們先觀察如圖4a所示的構(gòu)造。這種裝置定義為精餾式反應(yīng)蒸餾(RRD)，提供低于反應(yīng)區(qū)的精餾功能。當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物重于反應(yīng)物時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物旁繞過精餾區(qū)經(jīng)液體流55再進(jìn)入塔內(nèi)。由下方產(chǎn)生的蒸汽無疑將汽化某些較重的產(chǎn)物返回到塔內(nèi)。然而，精餾區(qū)可阻止大量的產(chǎn)物再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。同時(shí)，可允許較輕的反應(yīng)物再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。該裝置提供了一個(gè)當(dāng)產(chǎn)物和反應(yīng)物一離開反應(yīng)區(qū)從反應(yīng)物分離產(chǎn)物的直接方法。這種優(yōu)越的技術(shù)性能還未被發(fā)現(xiàn)在市場(chǎng)上任一傳統(tǒng)反應(yīng)蒸餾系統(tǒng)中。除上述以外，精餾的功能還可以使用一個(gè)板式的或填充的分離塔來提供，如圖5a所示。其中，在低于反應(yīng)區(qū)下方的汽提層的蒸汽再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)之前，先對(duì)其進(jìn)行蒸餾。那些技術(shù)熟練的人員結(jié)合與上述相同的RRD設(shè)置原理，在其它的如前所定義的蒸餾功能性結(jié)構(gòu)上，能夠得出許多其它的裝置。
我們觀察如圖4b所示的結(jié)構(gòu)，該裝置，定義為汽提式反應(yīng)蒸餾(SRD)，是在反應(yīng)區(qū)上方增加一個(gè)區(qū)用于汽提。此時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物比反應(yīng)物輕，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蒸汽流65，旁繞汽提區(qū)，再進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)行精餾。來自頂部的液體回流無疑將凝結(jié)某些較輕的產(chǎn)物回降到塔內(nèi)。然而，增加的汽提區(qū)將選擇地剝離掉內(nèi)部液流中的較輕組分，即減少已制得的反應(yīng)產(chǎn)物量再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，而允許較重組分下降到反應(yīng)區(qū)去進(jìn)行再裂化和制備所要的產(chǎn)品。這種裝置，再次提供了當(dāng)產(chǎn)物和反應(yīng)物一離開反應(yīng)區(qū)的一種直接從反應(yīng)物分離產(chǎn)物的方法。這種優(yōu)越的技術(shù)性能再一次未被發(fā)現(xiàn)在市場(chǎng)上任一傳統(tǒng)反應(yīng)蒸餾系統(tǒng)中。除上述以外，汽提的功能還可以使用一個(gè)板式的或填充的分離塔來提供，如圖5b所示。其中，在來自反應(yīng)區(qū)上方的精餾層的液體再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前，對(duì)其進(jìn)行汽提。那些技術(shù)熟練的人員結(jié)合與上述相同的SRD設(shè)置原理，在其它的如前所定義的蒸餾功能性結(jié)構(gòu)上，能夠得出許多其它的設(shè)置。
RRD和SRD兩者的含義，結(jié)合以發(fā)明人姓名命的作為童氏(“Tung’s”)裝置，遠(yuǎn)非明顯。它們還能夠提供在反應(yīng)蒸餾的另一種構(gòu)造。與此開始，首先進(jìn)行RRD作用對(duì)乙烯和苯制取乙苯的反應(yīng)實(shí)例的檢查。增加的分支使用一個(gè)催化劑填充的蒸餾塔可以使并發(fā)的反應(yīng)物的催化反應(yīng)和反應(yīng)物到產(chǎn)物的分離以一步完成。在這種蒸餾塔內(nèi)，一般固定柱層反應(yīng)器內(nèi)使用固體的顆粒催化劑，由于缺少適用的液汽逆流流動(dòng)的自由通路，常常造成塔內(nèi)的壓力降增高。壓力降還隨柱床壽命而增加，其受催化劑的填充度和破裂性影響，由于維修的要求和停機(jī)的結(jié)果，使該裝置更非理想。如果不經(jīng)常維修，溝流和熱區(qū)還會(huì)造成對(duì)選擇性，產(chǎn)量和性能付出很大代價(jià)的損壞。下述專利提供了處理壓力降的一個(gè)解決方法，但即使這么做，在轉(zhuǎn)化率，選擇性，資金和操作成本也已知地或未知地付出了代價(jià)。
如美國專利No，5,476,978所介紹的，推薦采用大量的苯循環(huán)直到苯與乙烯的比值為100∶1，以使二乙苯(DEB)，三乙苯(TEB)和多乙苯(PEB)，其總稱為多烷基化合物的形成達(dá)到較小。
乙烯+苯 可逆反應(yīng) ＝乙苯(EB)乙烯+乙苯可逆反應(yīng) ＝二乙苯(DEB)乙烯+二乙苯 可逆反應(yīng) ＝三乙苯(TEB)另一種考慮苯循環(huán)作用的方法是降低乙苯與苯的比例以便一新乙烯分子有較好的機(jī)會(huì)與苯而不是與乙苯配對(duì)。然而，即使在反應(yīng)區(qū)內(nèi)具有構(gòu)造乙烯超過乙苯的優(yōu)勢(shì)數(shù)量，仍然存在著大量的多乙苯的形成，以至于需要設(shè)計(jì)烷基轉(zhuǎn)移器系統(tǒng)。烷基轉(zhuǎn)移器系統(tǒng)是利用增加苯將多乙苯轉(zhuǎn)化返回到乙苯。
三乙苯+苯 可逆反應(yīng) 二乙苯+乙苯二乙苯+苯 可逆反應(yīng) 2 乙苯事實(shí)上，該說明書大量說明了利用產(chǎn)物處理多乙苯副產(chǎn)物再轉(zhuǎn)化返回到所想要的乙苯產(chǎn)品。這又增加再處理的超循環(huán)負(fù)載及能量是非常無效的。操作成本和主要設(shè)備的折舊使這個(gè)反應(yīng)過程缺少吸引性。若將一個(gè)RRD結(jié)合使用到該設(shè)計(jì)中，反應(yīng)區(qū)可以進(jìn)行使從汽提層下部返回的乙苯量最佳化。其減少了所有經(jīng)過反應(yīng)區(qū)的乙苯濃度，特別是注入乙稀的地方。除限制不想要的第二副反應(yīng)外，降低苯濃度非常有利于反應(yīng)平衡移向產(chǎn)物側(cè)，產(chǎn)生做為反應(yīng)產(chǎn)物的乙苯。乙苯一旦被制得，會(huì)再次被有效和及時(shí)的方式容易地移走。上述兩個(gè)步驟將重復(fù)和互為能源。此外，反應(yīng)區(qū)將形成一個(gè)很淺的熔深，會(huì)再次輔助產(chǎn)品的移動(dòng)，以使乙苯被移走前不需要太深地進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。
本發(fā)明的總效果是減少了反應(yīng)器催化劑體積的要求和降低了苯循環(huán)的流動(dòng)，甚至可以省去對(duì)烷基轉(zhuǎn)移器系統(tǒng)的需要。使用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)建立一個(gè)確實(shí)有效的反應(yīng)蒸餾。
對(duì)于一個(gè)使用所述的已有技術(shù)的現(xiàn)有反應(yīng)蒸餾設(shè)計(jì)，本發(fā)明可以增加一個(gè)巨大的利潤額。此外改型的費(fèi)用可以由使用幾個(gè)星期的RRD得到回償。以下為過程模擬實(shí)驗(yàn)使用CHEMCAD軟件，說明改型的RRD的影響。
表1
上述模擬結(jié)果，使用SRK熱動(dòng)力數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)了在一個(gè)10級(jí)汽提層中的RRD的效果。當(dāng)利用替代計(jì)算的蒸汽影響進(jìn)入液體的迭代步驟，解釋后繼效應(yīng)時(shí)，實(shí)際的利益將顯著增加，它只是用于說明的目的。基本實(shí)例實(shí)例1，模擬一始沸點(diǎn)液體流，F(xiàn)-1，從上方反應(yīng)區(qū)進(jìn)入一個(gè)傳統(tǒng)的反應(yīng)蒸餾汽提層。F-1具有50/50的苯和乙苯的混合物。底目標(biāo)保持在苯與乙苯的比為0.40，用于進(jìn)一步下流產(chǎn)物的回收。再沸器功率由程序計(jì)算為0.70MMBTU/hr，D-1含有苯(BZ)/乙苯(EB)的比為2.27。由該比例可知，返回到反應(yīng)蒸餾區(qū)的30％的蒸汽實(shí)際是乙苯。
比較實(shí)例例2起始使用相同的進(jìn)料，為清楚起見命名F-2。該濃度被固定在相同的苯(BZ)/乙苯(EB)的比為0.40，及反應(yīng)器廢液流被旁通到塔內(nèi)汽提層中的5塔板。請(qǐng)注意，沒有提供增加的層來顯示改型的本發(fā)明系統(tǒng)的吸引性。冷凝器的功率是隨意地選擇在0.5MMBTU/hr，由程序計(jì)算其余的信息。觀察餾出物，D-2已上升到苯(B2)/乙苯(EB)的比為7.85，其是實(shí)例1的純3.5倍。且達(dá)到了較多的底流，說明乙苯回到反應(yīng)區(qū)的凈速率降低了。上述是精餾式反應(yīng)蒸餾(RRD)對(duì)反應(yīng)蒸餾影響的說明。
如美國專利No，5,961,815，所述，在低于400degF以上時(shí)的重質(zhì)含石油餾份的位置加入氫，此時(shí)，反應(yīng)蒸餾裝置產(chǎn)生較輕的，較多的所需產(chǎn)物。相當(dāng)一部分所需產(chǎn)物將再進(jìn)入裂化區(qū)，產(chǎn)生較多的輕餾分并減少總反應(yīng)選擇性。若將汽提式反應(yīng)蒸餾SRD結(jié)合在設(shè)計(jì)中，它將阻止反應(yīng)區(qū)再裂化所需產(chǎn)物，如來自回流中的石油餾分。這種設(shè)計(jì)顯著地提高了總裂化選擇性，且可較好的使用氫，因其通常處于短缺。那些本領(lǐng)域技術(shù)熟練的人員會(huì)沒有問題模擬，如上述表1的方法驗(yàn)證的一個(gè)SRD的作用，并得出相同的結(jié)論。
如美國專利No，5,118,8873所述為制備MTBE的過程。為了影響甲醇/丁烷共沸混合物，將一種外部的惰性丁烷源加入到反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)中。甲醇和丁烷形成一共沸混合物，其有效地使甲醇在較低的溫度下沸騰。甲醇和異丁烯也是如此。在這個(gè)例子中，使用基本純凈的異丁烯，因一但異丁烯被反應(yīng)，異丁烯就不再適用于形成共沸混合物。甲醇即比丁烷重也比異丁烯重，將傾向于分餾到塔底。因而，甲醇/乙烷共沸混合物是用以促進(jìn)甲醇返回到反應(yīng)區(qū)。該專利在反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)中，處理了惰性丁烷組份的平衡問題。在所述專利的圖2中，加入丁烷用于共沸物的形成。為了限制主蒸餾區(qū)的蒸汽壓力，利用引入一個(gè)下流汽提塔去進(jìn)行剝離多余的丁烷。最初，乍一看，上述構(gòu)造顯示出與本發(fā)明有一些相似性，然而，其設(shè)計(jì)意圖和功能性與本發(fā)明沒有相關(guān)性。事實(shí)上，一個(gè)RRD可被改型在此例中，再精餾MTBE蒸汽液并使其轉(zhuǎn)化率好于現(xiàn)有專利提供的轉(zhuǎn)化。
有效產(chǎn)物移走的另一個(gè)伴隨結(jié)果是設(shè)計(jì)多層反應(yīng)區(qū)的能力，每一個(gè)進(jìn)行不同的反應(yīng)任務(wù)和受益于再使用熱，及合適的分離反應(yīng)物。例如，如果乙苯需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，即乙苯做為一個(gè)優(yōu)選的最終產(chǎn)物，反應(yīng)可以在相同的蒸餾塔內(nèi)，以一個(gè)兩步的過程進(jìn)行。多個(gè)RRD可以被置入在需要精餾以提高選擇反應(yīng)性的作為單一反應(yīng)蒸餾的情況。
重要的是，反應(yīng)蒸餾包含的范圍遠(yuǎn)大于催化蒸餾的范圍。即由于我們通常涉及的催化劑，是以固體底板的形狀。在本發(fā)明中，反應(yīng)蒸餾被定義為促進(jìn)反應(yīng)的一種蒸餾功能性結(jié)構(gòu)。一般地，固體催化劑的作用是利用與反應(yīng)物形成中間復(fù)合體提供活動(dòng)場(chǎng)所。其物理/化學(xué)吸附步聚降低了反應(yīng)的活化能，并開始化學(xué)反應(yīng)到達(dá)到它的化學(xué)平衡。它是促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的一種方式。在可逆化學(xué)反應(yīng)的情況，活化能的降低等于使逆向反應(yīng)進(jìn)行。
以下的任一種或其它，也可以引發(fā)一個(gè)反應(yīng)熱，離子束，引發(fā)劑如氧化劑的注入，高能束如象紫外線照射，酶催的等等。簡(jiǎn)言之但凡反應(yīng)系統(tǒng)克服了活化能的阻礙，真正的限制就是化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡常定義為用反相反應(yīng)速率除正向反應(yīng)速率。即就是為什么在一個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)有效地移去產(chǎn)物最終決定任一反應(yīng)體系設(shè)計(jì)的成功。結(jié)論，改型，及發(fā)明范圍。
因而，讀者將看到本發(fā)明的確是反應(yīng)蒸餾技術(shù)中缺少的環(huán)節(jié)。反應(yīng)區(qū)，如上述說明所指，可被視為一個(gè)實(shí)例。本發(fā)明進(jìn)一步發(fā)展不是反應(yīng)區(qū)的界限。一個(gè)進(jìn)行操作的區(qū)，其影響某些形式的不同輸出而不是給定的輸入也可以適用于本發(fā)明?；诖?，定義了操作區(qū)?；旧希景l(fā)明提供了別人不能達(dá)到的在組成分布連續(xù)的突破。在寫本說明書中，采用交叉的方法去解釋本發(fā)明。上述本發(fā)明的描述，還包含許多的說明，這些不能構(gòu)成對(duì)發(fā)明范圍的限制，但可以做為較佳實(shí)施例的解釋。許多其它的變化是可能的，例如，可以使用在焦炭蒸餾生化技術(shù)，醫(yī)藥制造過程，及食品和飲料的應(yīng)用等。
權(quán)利要求
1.一種從至少一種反應(yīng)物分離至少一種產(chǎn)品的方法包括一具有蒸餾作用的結(jié)構(gòu)，至少一操作區(qū)和一位于操作區(qū)下方的提供精餾的裝置，由此，可達(dá)到控制所述的產(chǎn)品和所述的反應(yīng)物再進(jìn)入操作區(qū)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)是一種蒸餾塔。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)是一種反應(yīng)蒸餾塔。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述的操作區(qū)包含至少一反應(yīng)區(qū)。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中，所述的反應(yīng)區(qū)包含催化劑。
6.按照權(quán)利要求4的方法，其中，使用一僅位于反應(yīng)區(qū)下方的泵循環(huán)提供低于反應(yīng)區(qū)的精餾。
7.按照權(quán)利要求4的方法，其中，液體是從所述的反應(yīng)區(qū)旁繞所述的精餾層及再進(jìn)入所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)。
8.一種從至少一種反應(yīng)物分離至少一種產(chǎn)品的方法包括一具有蒸餾作用的結(jié)構(gòu)，至少一操作區(qū)和一位于操作區(qū)上方的提供汽提的裝置，由此，可達(dá)到控制所述的產(chǎn)品和所述的反應(yīng)物再進(jìn)入操作區(qū)。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中，所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)是一種蒸餾塔。
10.按照權(quán)利要求8的方法，其中，所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)是一種反應(yīng)蒸餾塔。
11.按照權(quán)利要求8的方法，其中，所述的操作區(qū)包含至少一反應(yīng)區(qū)。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中，所述的反應(yīng)區(qū)包含催化劑。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中，使用一僅位于反應(yīng)區(qū)上方的一側(cè)再沸器提供高于反應(yīng)區(qū)的汽提。
14.按照權(quán)利要求11的方法，其中，蒸汽從所述的反應(yīng)區(qū)旁繞所述的汽提層及再進(jìn)入所述的蒸餾作用的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種在反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)(62)中從產(chǎn)品分離反應(yīng)物的方法。反應(yīng)產(chǎn)品比反應(yīng)物重,則利用在反應(yīng)區(qū)和汽提層之間引入一精餾層(44),阻止如乙苯產(chǎn)品和苯及乙烯反應(yīng)劑再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(53)。反應(yīng)產(chǎn)品比反應(yīng)物輕,則利用在反應(yīng)區(qū)和精餾層之間引入一汽提層(47),阻止如脫氫轉(zhuǎn)化過程再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。
文檔編號(hào)B01J8/02GK1368897SQ00811317
公開日2002年9月11日 申請(qǐng)日期2000年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月11日
發(fā)明者彼得·童 申請(qǐng)人:伊麗沙白·童, 彼得·童