專利名稱：從混合烴中回收苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從烴類的混合流體，典型地為一類欲加為成品汽油的流體中除去及回收苯和/或其它芳烴的方法。本發(fā)明方法中所采用的混合烴類流體的來源可以是例如熱解汽油、催化重整產(chǎn)品、或煤焦油液體之類的原料來源。許多類似的含有苯和其它芳烴的相對較烴的烴類流體用于生產(chǎn)成品汽油。在一段時間內(nèi)，并不認為苯和其它芳烴是汽油的有害組分，甚至由于其辛烷值高而認為是有益的。然而現(xiàn)在情形發(fā)生變化，因為政府對在汽油成品中所含的認為可接受的苯的含量作出了限制。更進一步的是，苯和其它芳烴在做為重要的石油化學產(chǎn)品的起始材料上更有價值，這類用途比用作燃料更有價值。由于上述原因，所以更加需要從混合烴流體中分離苯的有效而經(jīng)濟的方法。本發(fā)明的目的正是提供一種這樣的方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種從含有苯和其它芳烴及非芳烴的混合流體中回收苯和其它芳烴的方法，本發(fā)明涉及在萃取蒸餾溶劑體系，該溶劑體系為二甲亞砜(DMSO)和非必需的一種或多種共溶劑，優(yōu)選為水，存在下對含苯的混合烴原料進行萃取蒸餾。在萃取蒸餾步驟，非芳烴形成塔頂餾出流體。含有由溶解苯和/或其它芳烴富集的溶劑體系的底部產(chǎn)物流體作為與塔頂餾出物流體分離的底部產(chǎn)物流體流出蒸餾塔，由此促進芳烴與其它烴分離。隨后底部產(chǎn)物流體進行汽提操作處理，其中芳烴與少量的DMSO和水(若使用)一起作為塔頂產(chǎn)物被除去，汽提步驟的底部產(chǎn)物為缺少苯或其它芳族化合物的溶劑體系。
汽提步驟中的塔頂流體可以被冷凝并經(jīng)相分離使二甲亞砜和水溶劑系與芳族化合物分離，以便芳族化合物進行進一步的加工處理，而溶劑則循環(huán)回到汽提塔。
DMSO對苯和其它芳族化合物具有很高的選擇性而對非外族化合物則具很高的排斥性，以致于在某些情況下在萃取蒸餾步驟中可以看到形成兩個液相，然而這兩相的存在并不會影響本方法的效果。
還可選擇性地使用DMSO的共溶劑，若使用，則優(yōu)選為水。正如下文所要討論的，水可用來調(diào)節(jié)DMSO的溶解性及選擇性，水也可以促進汽提操作并允許兩個塔的底部產(chǎn)物溫度有所降低。
本發(fā)明方法的主要方面是成功地從含有苯和/或其它芳烴并與非芳烴混在一起的混合流體中除去及回收苯和/或其它芳烴。在氣-液接觸塔中所述混合烴流體由DMSO及優(yōu)選為水的共溶劑(選擇性的)萃取蒸餾。以這種方式，從所述的混合烴流體和萃取蒸餾溶劑體系中產(chǎn)生一塔頂餾出流體，其主要由混合的非芳烴組成，以及一底部產(chǎn)物流體，其主要由溶于萃取蒸餾溶劑體系的二甲亞砜和水(優(yōu)選)中的苯和/或其它芳烴組成。
所述塔頂餾出流體為已除去苯的產(chǎn)物流體，底部產(chǎn)物流體為既含有已分離的苯和/或其它芳烴又含有通常為二甲亞砜(和水)的萃取蒸餾溶劑體系組分的中間產(chǎn)物流體。這種底部的混合產(chǎn)物流體在汽提塔中進一步處理，其被蒸餾而獲得含有苯和/或其它芳烴及部分二甲亞砜(和水)的汽提塔頂部流體。汽提塔的底部產(chǎn)物流體主要含有二甲亞砜(和水)，這些材料優(yōu)選是循環(huán)回到萃取蒸餾塔再利用并與供入的混合烴原料流體進行萃取蒸餾。
汽提塔頂部流體優(yōu)選被冷凝并按比重分成多個餾分，輕餾分為含有苯和/或芳烴的芳香產(chǎn)物流，重餾分含有二甲亞砜(和水)。
所述的二甲亞砜(和水)可循環(huán)回到汽提塔。
在循環(huán)過程中由汽提塔的塔頂餾出物中蒸餾出的溶劑流可與汽提塔底部產(chǎn)物流進行熱交換(也可不進行熱交換)并作為汽提蒸汽回到汽提塔。
附圖
的簡要說明附圖為示出本發(fā)明方法及所用設(shè)備的簡化的示意圖。
由附圖可以看出本發(fā)明方法可以通過采用兩個主塔來實施，塔10為萃取蒸餾塔，塔12為汽提塔。含有苯和/或其它芳烴和非芳烴的混合流體通過位于塔的中下部的管線14送入萃取蒸餾塔10。附圖中通過管線14的原料標為“輕重整產(chǎn)品進料”，因為這是一種典型的含有芳族化合物和非芳族化合物的原料。管線16將含有主要為二甲亞砜(和水)的兩相萃取蒸餾溶劑體系送入萃取蒸餾塔10的中上部位。所述溶劑體系向下流經(jīng)塔，與通過管線14進入的原料中的較輕組分呈逆流。流經(jīng)管線16的萃取蒸餾溶劑體系可在熱交換器18、與流經(jīng)管線14的輕重整產(chǎn)品進料進行熱交換以從溶劑體系除去熱量并給進料加熱。
塔10中的萃取蒸餾過程產(chǎn)生一通過頂部管線20離開塔的塔頂流體，這一塔頂流體在冷凝器22中冷卻并通過管線26流入轉(zhuǎn)鼓24?；亓髁黧w通過管線28在靠近頂部的地方回到塔10，而主要由非芳香混合烴殘余流體組成的液體產(chǎn)物經(jīng)管線30離開本單元。
在塔10的底部富溶劑(rich solvent)通過管線32離開，塔底的一部分液體進入再沸器回路34與低壓蒸氣進行熱交換。本發(fā)明的一個特別的優(yōu)點是其操作條件為低壓蒸氣能作為合適的及方便的熱源來進行萃取蒸餾塔再沸器，這便不需使用昂貴的高壓蒸氣或其它昂貴的熱源。
圖中塔10被示為在11a，11b，11c放置有三段結(jié)構(gòu)性的或隨機的填充物的塔，但若需要也可采用其它液-氣接觸裝置，例如塔盤。
如上所述，含有苯和/或芳烴的富溶劑由管線32進入汽提塔12，保持汽提塔的各種操作條件從而產(chǎn)生一個由管線36離開汽提塔12頂部的塔頂流體，該流體在熱交換器38中冷凝并流進轉(zhuǎn)鼓式分離器40，在此處輕的芳族化合物相通過密度差與較重的溶劑分離。管線42載著分離的芳族化合物，即轉(zhuǎn)鼓40中較輕的流體通過管線44去進行進一步加工或由管線46回流。由管線48使轉(zhuǎn)鼓40抽真空。轉(zhuǎn)鼓40中分離出的較重的材料由管線50回到汽提塔12的較低部位，正如所示出的一樣，其可在熱交換器52中與由管線16離開汽提塔12底部的疏兩相溶劑(lean twophase solvent)進行熱交換。流經(jīng)管線50的流體還可通過裝有閥76的管線78旁通到管線16。通過再沸器回路54可以很方便地向汽提塔12供熱。同樣地，本發(fā)明的優(yōu)點是其操作條件為可使用低壓蒸汽操作再沸器回路54。
汽提塔12被示為填充有兩段結(jié)構(gòu)性的或隨機的填充物13a和13b，當然若需要還可采用其它液-氣接觸裝置，例如塔盤。
已知所述的兩相萃取蒸餾溶劑體系的一個組分二甲亞砜也在其它各種萃取蒸餾中用作萃取蒸餾溶劑，已發(fā)現(xiàn)其對增加非芳烴對芳烴的相對揮發(fā)度特別有效，因此它能增進選擇性。DMSO對苯和其它芳族化合物的選擇性以及非芳族化合物的排斥性已經(jīng)由上述在萃取蒸餾步驟中觀察到的兩個液相而顯示出。雖然由于相混合困難而一般避免設(shè)計運行具有兩個液相的蒸餾塔，但我們發(fā)現(xiàn)在一設(shè)計合理的體系中較高的DMSO(和水)的選擇性足以補償在萃取蒸餾操作中出現(xiàn)的任何效率損失。表1為DMSO和其它對苯的萃取蒸餾溶劑的比較。
表1 萃取蒸餾法回收苯的溶劑的比較
試驗在大氣壓下于Othmer型氣液平衡(VLE)蒸餾釜中進行。
所有相對揮發(fā)度均在溶劑與進料比為1∶1下測定。
＊表觀相對揮發(fā)度，形成兩個液相＃苯和環(huán)己烷形成最低共沸混合物，不能被傳統(tǒng)蒸餾分開，因此無介質(zhì)的相對揮發(fā)度是1。
可采用共溶劑從下述三個方面來改變主溶劑的特性
1)改善主溶劑的選擇性;
2)促進從主溶劑中汽提芳族化合物;以及3)在給定操作壓力下降低兩個蒸餾塔底部的操作溫度。
為達到上述第2)和3)項目的，共溶劑的標準沸點(nbp)一般應(yīng)低于DMSO的標準沸點(189℃)，但也不應(yīng)低到使從共溶劑中分離萃取出的芳族化合物發(fā)生困難?？赡転楣踩軇┑暮线m的(非限制性的)例子是二甲基甲酰胺(DMF)、甲氧基苯、1，2-亞乙基二醇、混合二甲苯、嗎啉、乙二醇丁醚、二甲基乙酰胺、正乙基嗎啉，以及水。
為達到最佳的溶劑體系操作要求或希望兩種或多種共溶劑結(jié)合應(yīng)用。
水的使用(作為共溶劑)是選擇性的。根據(jù)本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)水作為優(yōu)選的共溶劑具有三項重要功能或效力。首先，它可以用于溶劑中作為一項重要的可控變量來提供對芳族化合物的回收百分數(shù)及回收純度的最佳控制，因為它影響DMSO的選擇性?？偟恼f來，水能增加DMSO對溶解芳族化合物選擇性以及增加DMSO對非芳族化合的排斥性，同時降低溶劑中所有烴類的溶解度。
第二，水使從汽提塔的溶劑中汽提芳族化合物變得更容易。
第三、水使得在萃取蒸餾塔和汽提塔中均可采用較低的底部產(chǎn)物溫度。
應(yīng)該注意的是水的操作是在密閉的環(huán)路中進行，不存在廢水流。
二甲亞砜還具有其它特性使之成為萃取蒸餾體系中特別希望的組分，在本發(fā)明方法的操作條件下其表現(xiàn)為化學穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。它成本低、相對無毒、可容易地進行生物降解、以及對碳鋼無腐蝕性，最后這一點使得塔的建造可以相對便宜。
表2列出本發(fā)明方法優(yōu)選的操作條件表2 優(yōu)選操作條件<
>＊psia-磅/平方英寸應(yīng)注意的是真空管線48包括已知型號的溶劑滌氣器56(scrubber)以除去痕量芳族化合物，否則該芳族化合物將逸出到環(huán)境中。
例如，由管線16流向塔10的部分貧溶劑(lean solvent)可由管線58吸出送至滌氣器56并向下與從轉(zhuǎn)鼓40由管線48引入到滌氣器較低部位的芳烴蒸氣呈逆流而流經(jīng)滌氣器。芳烴蒸氣溶于溶劑并由管線60離開滌氣器。管線60將富溶劑送入管線50以便達到汽提塔12進行再循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明，流經(jīng)管線44的根據(jù)本發(fā)明方法回收的混合芳族化合物流可被送入分餾柱62進行分餾，在此處其可分成由側(cè)流管線64離開的苯和由底部管線66離開的重于苯的芳族化合物。柱62的頂部流體由管線68離開柱62并在交換器70冷凝然后進入轉(zhuǎn)鼓72。冷凝物中烴的部分作為回流經(jīng)管線74流入柱62，水的部分由管線78進入循環(huán)管線50。
操作實施例本發(fā)明的操作可通過下述實施例進一步理解實施例1催化重整烴餾分的萃取蒸餾將來自催化重整的流體進行預(yù)分餾以使其具備下列組成組分餾分重量苯19.9%甲苯20.0%C8芳族化合物 16.4%C9+芳族化合物 1.0%C5非芳族化合物 7.3%C6非芳族化合物 19.9%C7非芳族化合物 14.3%C8+非芳族化合物 1.2%
預(yù)加熱上述組合物至87℃，然后送入在大氣壓下操作的萃取蒸餾塔。在61℃下將由DMSO及2.1%(重量)水組成的溶劑混合物送至上部區(qū)域。以與塔頂產(chǎn)物為1∶1的比例回流返回塔中。這種操作產(chǎn)生的塔頂餾出流體含有0.44%(重量)的苯、0.02%(重量)的甲苯，余量為非芳族化合物。底部產(chǎn)物含有大部分溶劑、水、芳族化合物以及0.3%的含有極少量較低沸點非芳族化合物的正庚烷。這意味著通過接下去的傳統(tǒng)蒸餾即可獲得基本上不含非芳族化合物的苯。
實施例2溶劑汽提將來自萃取蒸餾的萃出材料送入在100mmHg絕對壓力下操作的溶劑汽提塔的中間部位。將塔重新煮沸，直接將蒸氣以與芳族化合物產(chǎn)物之比為0.17∶1.0的重量比在塔底供入。塔頂餾出物分為兩相，上層相主要為芳烴及重的非芳烴，下層相主要為DMSO和水。上層相的一部分返回塔中，回流與輸出產(chǎn)物之比為1∶1。下層相含15%的DMSO，余量為水。已被汽提掉幾乎全部烴的底部產(chǎn)物由DMSO、0.6%的水以及小于10ppm的C6-C8芳族化合物組成。
權(quán)利要求
1.一種從含有苯和/或其它芳烴并與非芳烴混在一起的混合流體中除去及回收苯和/或其它芳烴的方法，包括在一萃取蒸餾塔中將所述混合流體與主要由二甲亞砜組成的萃取蒸餾溶劑體系逆流接觸，從而萃取蒸餾所述混合流體及萃取蒸餾溶劑體系以獲得一個塔頂餾出流體，其主要由所述混合的非芳烴組成；以及一個底部產(chǎn)物流體，其主要由溶于和/或分散于所述蒸餾溶劑體系中的所述苯和/或其它芳烴組成；在一汽提塔中蒸餾所述底部產(chǎn)物流體以獲得一個汽提塔頂部流體，其含有所述苯和/或其它芳烴及部分所述蒸餾溶劑體系；以及一個汽提塔底部產(chǎn)物流體，其主要由所述蒸餾溶劑體系的組分組成；將所述汽提塔底部產(chǎn)物流體循環(huán)回到所述的萃取蒸餾塔與所述混合流體進行萃取蒸餾；冷凝法及相分離法將汽提塔頂部流體分為含有苯和/或其它芳烴的芳族產(chǎn)物流體和含有所述的蒸餾溶劑體系組分的溶劑流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括循環(huán)所述的溶劑流回到所述的汽提塔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括將循環(huán)回到所述汽提塔的所述溶劑流與所述蒸餾塔底部產(chǎn)物流體進行熱交換。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括分餾已分離掉所述溶劑流的所述汽提塔頂部流體以獲得一個苯流體及一個比苯重的芳族化合物流體。
5.一種從含有苯和/或其它芳烴并與非芳烴混在一起的混合流體中除去及回收苯和/或其它芳烴的方法，包括在一萃取蒸餾塔中將所述混合流體與主要由二甲亞砜和水組成的萃取蒸餾溶劑體系逆流接觸，從而萃取蒸餾所述的混合流體及萃取蒸餾溶劑體系以獲得一個塔頂餾出流體，其主要由所述混合的非芳烴組成;以及一個底部產(chǎn)物流體，其主要由溶于和/或分散于所述蒸餾溶劑體系中的所述苯和/或其它芳烴組成;在一汽提塔中蒸餾所述底部產(chǎn)物流體以獲得一個汽提塔頂部流體，其含有所述苯和/或其它芳烴及部分所述蒸餾溶劑體系;以及一個汽提塔底部產(chǎn)物流體，其主要由所述蒸餾溶劑體系的組分組成;將所述汽提塔底部產(chǎn)物流體循環(huán)回到所述的萃取蒸餾塔與所述混合流體進行萃取蒸餾;冷凝法及相分離法將汽提塔頂部流體分為含有苯和/或其它芳烴的芳族產(chǎn)物流體和含有所述的蒸餾溶劑體系組分的溶劑流。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括循環(huán)所述的溶劑流回到所述汽提塔。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括將循環(huán)回到所述汽提塔的所述溶劑流與所述的蒸餾塔底部產(chǎn)物流體進行熱交換。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括分餾已分離掉所述的溶劑流的所述汽提塔頂部流體以獲得一個苯流體和一個比苯重的芳族化合物流體。
9.一種從含有苯和/或其它芳烴并與非芳烴混在一起的混合流體中除去及回收苯和/或其它芳烴的方法，包括在一萃取蒸餾塔中將所述混合流體與主要由二甲亞砜和至少一種共溶劑組成的萃取蒸餾溶劑體系逆流接觸，所述共溶劑選自二甲基甲酰胺、甲氧基苯、1，2-亞乙基二醇，混合二甲苯、嗎啉、乙二醇丁醚、二甲基乙酰胺、正乙基嗎啉、水及上述的混合物;從而萃取蒸餾所述混合流體和萃取蒸餾溶劑體系以獲得一個塔頂餾出流體，其主要由所述混合的非芳烴組成;以及一個底部產(chǎn)物流體，其主要由溶于和/或分散于所述蒸餾溶劑體系中的所述苯和/或其它芳烴組成;在一汽提塔中蒸餾所述底部產(chǎn)物流體以獲得一個汽提塔頂部流體，其含有所述苯和/或其它芳烴及部分所述蒸餾溶劑體系;以及一個汽提塔底部產(chǎn)物流體，其主要由所述蒸餾溶劑體系的組分組成;將所述汽提塔底部產(chǎn)物流體循環(huán)回到所述的萃取蒸餾塔與所述混合流體進行萃取蒸餾;冷凝法及相分離法將汽提塔頂部流體分為含有苯和/或其它芳烴的芳族產(chǎn)物流體和含有所述的蒸餾溶劑體系組分的溶劑流。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括循環(huán)所述的溶劑流回到所述的汽提塔。
全文摘要
采用含有二甲亞砜和選擇性的共溶劑，優(yōu)選為水的溶劑體系，通過萃取蒸餾法將苯和其它芳族化合物從含有芳族化合物和非芳族化合物的混合烴流體中分離出，接著從富溶劑體系中蒸餾汽提出芳族化合物，并將貧溶劑體系循環(huán)回到萃取蒸餾步驟。
文檔編號C10G7/08GK1108232SQ9411948
公開日1995年9月13日 申請日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月6日
發(fā)明者約瑟夫·查爾斯·金特里, 約翰·卡爾·麥金太爾, 勞埃德·博格, 朗達·W·威徹利 申請人:戈里特斯奇公司