專(zhuān)利名稱：改進(jìn)的吸附分離生產(chǎn)高純度對(duì)二甲苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)闊N的吸附分離。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及從含有其數(shù)種異構(gòu)體的進(jìn)料混合物中分離一個(gè)異構(gòu)體的方法。本發(fā)明特別地涉及從含有對(duì)二甲苯和其另外數(shù)種異構(gòu)體的進(jìn)料混合物通過(guò)改進(jìn)的吸附分離工藝生產(chǎn)高純度對(duì)二甲苯的方法。國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)為C07C7/00。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有大量的專(zhuān)利文獻(xiàn)記載了將某種類(lèi)型的烴從其另一種類(lèi)型的異構(gòu)體中分離出來(lái)的方法。例如，US36265020、US3663638、US3665046、US3700744、US3686342、US373447、US3894109、US3997620、CN1049329A、CN1051549A、CN1064071和CN1047489A都公開(kāi)了使用特定的優(yōu)先吸附對(duì)位異構(gòu)體的氟石分子篩吸附劑從其它異構(gòu)體中吸附分離二烷基取代的單環(huán)芳烴的對(duì)位異構(gòu)體的方法，特別是從其它的二甲苯異構(gòu)體中分離對(duì)二甲苯的方法。在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)中，分別推薦用苯、甲苯、氯苯、氟代芳烴、鹵代甲苯、對(duì)二乙苯、二乙基甲苯和四氫萘等作為解吸劑，解吸劑的選用取決于進(jìn)料混合物的組成。
吸附分離過(guò)程可以在固定式或移動(dòng)式吸附床系統(tǒng)中實(shí)施，但優(yōu)選地是在逆流模擬移動(dòng)床系統(tǒng)中實(shí)施。例如，US2985589、US3268604和US3268605都公開(kāi)了用于吸附分離過(guò)程的逆流模擬移動(dòng)床系統(tǒng)，而美國(guó)專(zhuān)利US3040777和US3422848則公開(kāi)了用于上述逆流模擬移動(dòng)床系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)閥。以下，我們將根據(jù)附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷、本發(fā)明的目的和解決方案。
附

圖1是連續(xù)逆流模擬移動(dòng)床系統(tǒng)的原理示意圖。為使敘述簡(jiǎn)單，我們舉例從含對(duì)二甲苯的異構(gòu)體混合物中分離對(duì)二甲苯的方法用于描述附圖1。
參見(jiàn)圖1，F(xiàn)代表含對(duì)二甲苯(下文簡(jiǎn)稱為A)的混合進(jìn)料，D代表對(duì)二乙苯解吸劑(下文中簡(jiǎn)稱為D)，E代表含對(duì)二甲苯物料的抽出液，R代表含其它二甲苯異構(gòu)體(下文簡(jiǎn)稱為B)而不含對(duì)二甲苯的物料的抽余液，H進(jìn)和H出代表富含解吸劑的用于管道沖洗的一次沖洗液，X代表用于管道二次沖洗液，M表示旋轉(zhuǎn)閥切換模擬吸附劑移動(dòng)方向。吸附床分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ區(qū)域。區(qū)域Ⅰ位于F和R之間，混合進(jìn)料在區(qū)域Ⅰ中與吸附劑逆流接觸，組分A從液流中轉(zhuǎn)移到吸附劑孔內(nèi)，同時(shí)把D從孔中置換出來(lái)。因此區(qū)域Ⅰ稱之為吸附區(qū)。區(qū)域Ⅱ位于F和E之間，由于吸附劑在吸附A的同時(shí)，也吸附了少量的組分B。在區(qū)域Ⅱ中，吸附劑與來(lái)之區(qū)域Ⅱ頂部的僅含A和D的液體相接觸，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整區(qū)域Ⅱ內(nèi)液體的流速，B逐漸地被A和D從孔中置換出來(lái)，由于吸附劑對(duì)A的吸附要比B強(qiáng)，A不會(huì)同時(shí)被全部置換出來(lái)，A在區(qū)域Ⅱ中得到提純，因此，區(qū)域Ⅱ稱之為提純區(qū)。區(qū)域Ⅲ位于E和D之間，在區(qū)域Ⅲ中，純的D與吸附劑相接觸，從而從吸附劑孔中置換出A，因此，區(qū)域Ⅲ稱之為解吸區(qū)。區(qū)域Ⅳ位于D和R之間，在區(qū)域Ⅳ中，通過(guò)設(shè)定D流速，使D在區(qū)域Ⅳ內(nèi)物料向上流動(dòng)，從而不讓組份B進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ的液體中而污染抽出液，因此，區(qū)域Ⅳ稱之為緩沖區(qū)在模擬移動(dòng)床中，吸附塔可含有任何數(shù)目的吸附劑床，有8～24個(gè)床是常用的，而24個(gè)床是最常用的。在操作過(guò)程中，采用旋轉(zhuǎn)閥或其他型式閥進(jìn)行切換，將進(jìn)出物料進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附劑移動(dòng)的模擬。在旋轉(zhuǎn)閥切換過(guò)程中，需對(duì)床層管道中的殘余液進(jìn)行沖洗，以保證所提純的對(duì)二甲苯的純度和回收率在附圖1中標(biāo)出了H進(jìn)、H出和X的進(jìn)出口位置，由此在區(qū)域Ⅱ和Ⅲ內(nèi)分別劃分出ⅡA、ⅡB和ⅢA三個(gè)區(qū)域。
在設(shè)定H進(jìn)、H出流量時(shí)，若流量太小，則管道內(nèi)的殘留物沖洗不干凈，最終影響產(chǎn)品的純度和回收率，若流量太大，則由于沖洗液富含解吸劑，從而造成吸附劑吸附空間被解吸劑占據(jù)，降低了吸附劑對(duì)二甲苯的吸附能力，導(dǎo)致對(duì)二甲苯的回收率及純度下降。
在現(xiàn)有技術(shù)中，沖洗流量設(shè)定值H進(jìn)和H出由如下公式(Ⅰ)計(jì)算H進(jìn)＝H出＝ (2VL)/(T) (Ⅰ)其中VL24根床層管線最長(zhǎng)一根的體積;
T旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)間間隔。
根據(jù)對(duì)吸附室的體積平衡，由如下公式計(jì)算各個(gè)區(qū)域的流量Ⅰ＝H+K+FⅡA＝H+KⅡB＝K-XⅢ＝K+E-XⅢA＝K+E+H-XⅣ＝K+E+H-D-X其中，H、X、F、E、D分別為一次沖洗液量、二次沖洗流量、進(jìn)料流量、抽出液流量和解吸劑流量，而K則為所選定的第Ⅱ區(qū)的流量。
然而，由于在工程施工過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)空間的限制，吸附塔24根床層管線不可能完全相同，最長(zhǎng)床層管道與最短床層管道體積相差較大，因此，上述公式中以最長(zhǎng)床層管道體積來(lái)計(jì)算沖洗流量會(huì)導(dǎo)致沖洗流量偏大，因而降低了產(chǎn)品的回收率和純度。
本發(fā)明的目的在于提出解決現(xiàn)有技術(shù)中上述沖洗流量的設(shè)定值不合適的技術(shù)方案。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的吸附分離生產(chǎn)高純度對(duì)二烷基苯的方法，其中利用吸附分離裝置從含對(duì)二烷基苯和其同分異構(gòu)體的混合進(jìn)料中分離出高純度的對(duì)二烷基苯，所述裝置包括吸附區(qū)、提純區(qū)、解吸區(qū)和緩沖區(qū)，該方法包括，(a)混合進(jìn)料在吸附區(qū)內(nèi)與吸附劑逆流接觸，吸附劑吸附混合進(jìn)料中的對(duì)二烷基苯，并得到抽余液，(b)用含有對(duì)二烷基苯和解吸劑的部分液體與(a)得到的吸附有對(duì)二烷基苯的吸附劑在提純區(qū)中相接觸以置換出(a)步驟中同時(shí)吸附于吸附劑孔中的對(duì)二烷基苯的其他異構(gòu)體而提純吸附劑孔中的對(duì)二烷基苯;(c)在解吸區(qū)中，解吸劑與(b)得到的吸附劑相接觸，解吸出吸附劑孔中的純的對(duì)二烷基苯得到抽出液，部分液體用于(b)步驟，抽出液則經(jīng)蒸餾得到高純度的對(duì)二烷基苯產(chǎn)品;(d)在緩沖區(qū)中，控制解吸劑流速，不使抽余液進(jìn)入解吸區(qū)而污染抽出液;(e)使用旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)行切換，將進(jìn)出物料進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，從而使上述四個(gè)區(qū)域在吸附裝置內(nèi)循環(huán)移動(dòng)，在切換過(guò)程中，使用富含解吸劑的沖洗液體沖洗掉床層管線中的殘余液;
其特征在于一次沖洗流量H進(jìn)、H出由如下公式計(jì)算H進(jìn)＝H出＝ (Kn·VL)/(T) (Ⅱ)其中，KnH進(jìn)所在的第n床層管線的體積因子;
T旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)間間隔(h);
VL最長(zhǎng)床層管線體積(m3)。
將H進(jìn)和H出與吸附床各管線體積逐一相關(guān)聯(lián)，利用程序控制各個(gè)床層管線的一次沖洗流量，對(duì)不同的床層管線用不同的流量沖洗，從而使其準(zhǔn)確適合于各個(gè)床層管線，以提高對(duì)二烷基苯的回收率和產(chǎn)品純度。
由上述公式可以看出，H進(jìn)、H出不再是一個(gè)恒定值，而是一個(gè)變量，利用程序控制，在旋轉(zhuǎn)閥切換過(guò)程中這二股物料根據(jù)各床層管線的體積，周期性地變化。
可用于本發(fā)明的吸附分離工藝的吸附劑、解吸劑、模擬移動(dòng)床結(jié)構(gòu)及操作條件在上文中所列的專(zhuān)利文獻(xiàn)中已有了詳細(xì)地描述，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)引為本文的參考文獻(xiàn)。
采用本發(fā)明改進(jìn)的吸附分離工藝，在保證沖洗效果的前提下，沖洗流量的需要量下降，從而使原先被解吸劑占據(jù)的吸附空間為所需產(chǎn)品(如對(duì)二甲苯)占據(jù)，由此，可提高收率4-6%，產(chǎn)品純度可增加0.10-0.20%，裝置處理能力也間接地增加3-5%。
以下實(shí)施例用于進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法及效果，而不是對(duì)本發(fā)明的限定。
對(duì)比實(shí)例1以中國(guó)石化揚(yáng)子石化公司芳烴廠的對(duì)二甲苯吸附分離裝置為例。吸附塔具有24個(gè)吸附床層，各根床層管線體體積如下(m3)0.740.590.550.540.570.560.670.690.680.680.710.771.00＊0.850.70.710.700.640.680.640.60 0.590.590.63＊最長(zhǎng)床層管線體積VL根據(jù)上述公式(Ⅰ)，VL＝1.00m3，T＝101.4s＝0.0281(h)則H進(jìn)＝H出＝ (2×1.00)/0.0281 ＝71m3/h吸附室各進(jìn)出物料流量如下(95%負(fù)荷)F＝224m3/h，D＝336m3/h，E＝132m3/h，X＝18m3/h，R＝446m3/hH進(jìn)＝H出＝71m3/h由于24根床層管線體積相差很大，最大床層管線體積與最小床層管道體積，相差約85%，從而使一次沖洗流量偏大，運(yùn)轉(zhuǎn)效果不佳，對(duì)二甲苯的收率為90%，產(chǎn)品純度為99.30%。
實(shí)施例1采用與對(duì)比實(shí)例1相同的裝置，除H進(jìn)和H出外，其它吸附室各進(jìn)出物料流量保持不變。但根據(jù)裝置24根床層的管線體積數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行H進(jìn)、H出流量調(diào)整，最終以下列體積因子分別計(jì)算各H進(jìn)、H出(m3)
1.501.201.101.101.201.101.401.401.401.401.401.502.001.701.501.401.401.501.401.301.201.201.201.30采用公式(Ⅱ)，將一次沖洗流量設(shè)定值H進(jìn)、H出與24根床層管線體積逐一關(guān)聯(lián)，利用程序控制各床層的一次沖洗流量。操作穩(wěn)定后，一次沖洗物料需要量下降了約25%。對(duì)二甲苯的收率為95%，產(chǎn)品純度為99.46%。對(duì)二甲苯收率和產(chǎn)品純度都明顯提高，取得了良好的效益。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的吸附分離生產(chǎn)高純度對(duì)二烷基苯的方法，其中利用吸附分離裝置從含對(duì)二烷基苯和其同分異構(gòu)體的混合進(jìn)料中分離出高純度的對(duì)二烷基苯，所述裝置包括吸附區(qū)、提純區(qū)、解吸區(qū)和緩沖區(qū)，該方法包括，(a)混合進(jìn)料在吸附區(qū)內(nèi)與吸附劑逆流接觸，吸附劑吸附混合進(jìn)料中的對(duì)二烷基苯，并得到抽余液，(b)用含有對(duì)二烷基苯和解吸劑的部分液體與(a)得到的吸附有對(duì)二烷基苯的吸附劑在提純區(qū)中相接觸以置換出(a)步驟中同時(shí)吸附于吸附劑孔中的對(duì)二烷基苯的異構(gòu)體而提純吸附劑孔中的對(duì)二烷基苯；(c)在解吸區(qū)中，解吸劑與(b)得到的吸附劑相接觸，解吸出吸附劑孔中的純的對(duì)二烷基苯得到抽出液，部分液體用于(b)步驟，其余抽出液則經(jīng)蒸餾得到高純度的對(duì)二烷基苯產(chǎn)品；(d)在緩沖區(qū)中，控制解吸劑流速，不使抽余液進(jìn)入解吸區(qū)而污染抽出液；和(e)使用旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)行切換，將進(jìn)出物料進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，從而使上述四個(gè)區(qū)域在吸附裝置內(nèi)循環(huán)移動(dòng)，在切換過(guò)程中，使用富含解吸劑的沖洗液體沖洗掉床層管線中的殘余液；其特征在于一次沖洗流量H進(jìn)、H出由如下公式計(jì)算H進(jìn)＝H出＝ (Kn·VL)/(T)其中，KnH進(jìn)所在的第n床層管線的體積因子；T旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)間間隔(h)；VL最長(zhǎng)床層管線體積(m3)。將H進(jìn)和H出與吸附床各管線體積逐一相關(guān)聯(lián)，利用程序控制各個(gè)床層管線的一次沖洗流量，對(duì)不同的床層管線用不同的流量沖洗，從而使其準(zhǔn)確適合于各個(gè)床層管線，以提高對(duì)二烷基苯的回收率和產(chǎn)品純度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的對(duì)二烷基苯是對(duì)二甲苯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，解吸劑可以為對(duì)二乙基苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任何之一所述的方法，其中，吸附裝置可以是24個(gè)吸附床層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何之一所述的方法，其中，該方法是在逆流模擬移動(dòng)床中進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任何之一所述的方法，其中，該方法是采用旋轉(zhuǎn)閥或其他型式閥實(shí)現(xiàn)逆流模擬移動(dòng)床的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)的模擬移動(dòng)床吸附分離生產(chǎn)對(duì)二甲苯的方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，該方法中的一次沖洗流量設(shè)定值以最長(zhǎng)床層管線體積計(jì)算，沖洗流量偏大，從而降低了對(duì)二甲苯的收率，本發(fā)明對(duì)一次沖洗流量設(shè)定值作出修改，將一次沖洗流量與各根床層管線體積對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，引入體積因子，采用程序控制，對(duì)于不同床層管線不同的流量沖洗，提高了對(duì)二甲苯的收率和純度。
文檔編號(hào)C07C7/12GK1106370SQ94116990
公開(kāi)日1995年8月9日 申請(qǐng)日期1994年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月22日
發(fā)明者潘偉忠, 王玉冰 申請(qǐng)人:中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工公司