将对二甲苯与甲苯分离的方法

技术领域

本发明涉及一种用于分离对二甲苯的方法和设备，并且更具体地，涉及将对二甲苯与甲苯分离的方法。

背景技术

芳烃，尤其是通常被称为“BTEX”或更简单地被称为“BTX”的苯、甲苯、乙苯和二甲苯(邻位、间位和对位异构体)是石油化学工业中极其有用的化学品。它们代表诸如聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、邻苯二甲酸酐、溶剂、聚氨酯、苯甲酸和许多其他组分之类的材料的组成部分。常规地，用于石油化学工业的BTEX例如在催化重整或裂化炼油厂工艺单元中通过化石燃料石油馏分的分离和加工来获得。不同的芳族化合物可各自在芳烃联合装置中分离，该芳烃联合装置具有各种分离单元以及用于提高特定化合物的回收率的加工单元。

具体地讲，对二甲苯和间二甲苯是化学和纤维工业中的重要原料。衍生自对二甲苯的对苯二甲酸用于制备目前广泛使用的聚酯织物和其他制品。一种用于制备对二甲苯的方法是甲苯甲基化方法。

甲苯甲基化方法使用甲醇，以相对于总二甲苯非常高(90+％)的选择性制备对二甲苯。反应流出物的分馏最终是分离组分所必需的，这些组分包括轻馏分、水、含氧化合物和酸、苯、未转化的甲苯、二甲苯和较重质组分的产物。可通过以下方式实现分离：首先使用第一分馏塔进行“宽松”分流，操作该第一分馏塔用于除去轻馏分和回收粗对二甲苯。然后可将所得的产物流引导至较大芳烃联合装置内的第二分馏塔，以用于将甲苯与期望的二甲苯产物进一步分离。另选地，二甲苯分离可仅经由分馏塔实现，其中几乎全部的苯和甲苯均在内部再循环，使得仅有的末端产物为二甲苯和较重质芳烃。

利用两根柱子并且第一根柱子进行“宽松”分流的构型的缺点在于，在甲苯甲基化反应中产生的与甲苯共沸的含氧化合物被给予更多的机会迁移至并损害芳烃联合装置中的下游单元。例如，含氧化合物可损害对二甲苯分离单元中的吸附剂。对于利用甲苯作为光解吸剂的对二甲苯分离单元，这个问题尤其令人担忧。不过，一个优点是第一分馏塔因塔底温度较低而相对于第二分馏塔更易于在芳烃联合装置内热整合。

然而，任一构型均需要显著增加分馏塔中的分馏要求(即，冷凝器和再沸器负荷)，以实现甲苯和二甲苯的期望或可接受的分离。

因此，仍然需要一种用于将二甲苯与甲苯分离的有效且高效的方法。另外，期望此类方法降低含氧化合物向下游迁移的风险。

发明内容

已经发明了一种或多种方法和设备，这些方法和设备提供了用于将二甲苯与甲苯分离的有效且高效的方法。根据本发明的方法和设备，将热泵结合到将甲苯与二甲苯分离的分馏塔中。

一般来讲，压缩塔顶料流可用于使分馏塔部分地再沸以及用于其他热回收目的，诸如预热甲苯甲基化单元内的进料。总体而言，热泵提高分馏塔的能量效率，同时实现上述构型有益效果(即，限制含氧化合物迁移)。

因此，在至少一个方面，本发明的特征可在于提供一种用于对二甲苯分离的方法，该方法通过以下步骤进行：在甲苯甲基化区中用甲醇将甲苯烷基化，以提供包含对二甲苯和甲苯的甲基化流出物；在分馏塔中将甲基化流出物至少分离成包含对二甲苯的流出物流、包含甲苯的再循环料流和包含C

在一个或多个方面，本发明的特征还可在于，提供一种用于对二甲苯分离的方法，该方法通过以下步骤进行：将甲苯料流传递到甲苯甲基化区；将甲醇料流传递到甲苯甲基化区，该甲苯甲基化区在将甲苯转化为对二甲苯并提供包含对二甲苯和甲苯的甲基化流出物的条件下操作；将甲基化流出物传递到分馏塔，该分馏塔被构造成将甲基化流出物至少分离成包含对二甲苯的流出物流、包含甲苯的再循环料流和塔顶料流；将包含对二甲苯的流出物流传递到对二甲苯回收区，该对二甲苯回收区被构造成提供对二甲苯产物流；将塔顶料流传递到压缩区，该压缩区被构造成压缩塔顶料流并提供压缩的塔顶料流；以及将压缩的塔顶料流传递到热回收区，该热回收区被构造成在至少一个热交换器中从压缩的塔顶料流中除去热量。

在一个或多个方面，本发明的特征广义上可在于，提供一种用于将对二甲苯与甲苯分离的设备。该设备可包括分馏塔，该分馏塔具有入口和多个出口，并且被构造成经由入口接收包含甲苯和对二甲苯的料流，分离该料流并至少经由该多个出口中的第一出口提供包含对二甲苯的流出物流，经由该多个出口中的第二出口提供包含甲苯的再循环料流，以及经由该多个出口中的第三出口提供塔顶料流。该设备还可包括压缩区，该压缩区已被构造成压缩塔顶料流以提供压缩的塔顶料流。该设备还可包括热回收区，该热回收区包括至少一个热交换器，该至少一个热交换器被构造成从压缩的塔顶料流中除去热量。

本发明的另外的方面、实施方案和细节(所有这些都可以任何方式组合)在本发明的以下具体实施方式中阐述。

如本文所用，术语“料流”、“进料”、“产物”、“部件”或“部分”可包括各种烃分子诸如直链、支化的或环状烷烃、烯烃、链二烯和炔烃，和任选地其他物质诸如气体例如氢气，或杂质诸如重金属，以及硫和氮化合物。以上每者还可包含芳族烃和非芳族烃。

烃分子可缩写为C

如本文所用，术语“区”可指包括一个或多个装备项和/或一个或多个子区的区域。装备项可包括但不限于一个或多个反应器或反应器容器、分离容器、蒸馏塔、加热器、交换器、管道、泵、压缩机和控制器。另外，装备项诸如反应器、干燥器或容器还可包括一个或多个区或子区。

如本文所用，术语“富含”可意指料流中的一种化合物或一类化合物的量通常为至少50摩尔％，并且优选地70摩尔％。

附图说明

下面将结合以下附图来描述本发明的一个或多个示例性实施方案，其中：

图1示出了根据本发明的一个方面的工艺流程图；以及，

图2示出了根据本发明的另一个方面的工艺流程图。

在附图的几个视图中，对应的附图标记表示对应的部件。技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而图示的，而不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸相对于其他元件可被夸大，以帮助改善对本公开的各种实施方案的理解。而且，为了便于更少地妨碍对本公开的各种实施方案的查看，通常未描绘在商业上可行的实施方案中可用的或必要的普遍且熟知的元件。

具体实施方式

如上所述，在本文所述的实施方案中，将热泵与将甲苯与二甲苯分离的分馏塔结合。例如，可使用两个压缩级以获得足够的驱动力以用于塔顶料流与分馏塔上的塔侧再沸器的交换。为了最大程度提高来自压缩过程的能量回收率，可将塔顶料流根据需要分流并分配给其他热交换区，例如供主要甲苯甲基化注射的水的预热和/或进料至分馏塔的液体的预热。因此，热泵的另一个有益效果是降低单元内的燃料需求(火焰加热器负荷)。如先前所提及，分馏以高能量需求为代价导致期望的分离(苯/甲苯限定于内部甲苯甲基化单元再循环，并且仅二甲苯和较重质物质作为纯产物离开单元)。分馏塔因此用经由与压缩的塔顶料流交换而加热的下部泵改造。该补充热量抵消主要(塔底)再沸腾负荷的一部分。

考虑到这些一般原理，将在理解以下描述并非旨在进行限制的情况下描述本发明的一个或多个实施方案。

如图1所示，将甲苯料流10连同甲醇料流12传递到甲苯甲基化区14。甲苯料流10可来自较大芳烃联合装置，该较大芳烃联合装置接收通式C

返回图1，可将甲苯流10与来自再循环料流16(下文讨论的)的烃混合，然后注入甲苯甲基化区14中。甲苯甲基化区14可为流化床反应区，该流化床反应区包括接收甲苯料流10、甲醇料流12和提升水流20的反应器18，该提升水流用于使向上通过反应器18的催化剂和反应物流化或“提升”。反应器18在已知的条件下操作，使得甲苯用甲醇烷基化以制备二甲苯。

将甲苯甲基化流出物流22传递到分离区24，该分离区尤其包括分馏塔26，该分馏塔具有用于接收甲苯甲基化流出物流22的至少一部分的入口并且分离甲苯甲基化流出物流22。分离区24也可包括产生水流32、34、36的其他分离容器27、28、30，其中一些水流可包括一些甲醇。将来自最后容器30的烃料流38传递到分馏塔26。

如上所论述，二甲苯与甲苯的分离是能量密集型的。因此，分馏塔26可包括塔底再沸器40、塔侧再沸器42、位于分馏塔26的进料流中的一种进料流上的至少一个交换器44。分馏塔26经由第一出口提供包含C

根据本发明的方法，在将塔顶料流46在容器52中分离成含水料流54、燃料气体流56和液态烃料流57之前，回收塔顶料流46中的热量，该液态烃料流包含甲苯并且可作为上述再循环料流16再循环到甲苯甲基化区14。因此，通过回收塔顶料流46中的热量提高了分馏塔26内分离的能量效率。

因此，如图2所示，塔顶料流46在具有压缩机的第一压缩区58中被压缩，然后压缩的塔顶料流59可用于在热交换区60中传送热量。使用冷凝器62来冷却来自热交换区60的料流，然后将其传递到接收器容器52(如上所论述，参见图1)。

在示例性实施方案中，将压缩的料流59传递到具有例如分离罐66的第二压缩区64，该分离罐在压缩的塔顶料流在第二压缩机70中被进一步压缩之前将液相68与压缩的塔顶料流分离。可将第二压缩区64之后的压缩的塔顶料流传递到热交换区60。可将来自分离罐66的液相68传递到容器52。

在示例性热交换区60中，压缩的塔顶料流被分流成两个或更多个部分72a、72b。将第一部分72a传递到至少一个热交换器，例如用于含水再循环料流75(其可由例如与甲苯甲基化流出物流22分离的含水料流36、54的至少一部分形成)的热交换器74。参见图1。也可将第一部分72a传递到分馏塔26的进料交换器44(参见图1)。可将第二部分72b传递到分馏塔26的塔侧再沸器42(参见图1)、提升水交换器76(参见图1)或两者。所示的热交换区60仅仅是示例性的，并且可使用压缩的料流59的任何数量的部分和交换器。

本领域的普通技术人员应当理解，本发明的实施方案提供了一种当甲苯甲基化单元内存在严格的产物分馏时，在甲苯甲基化单元内，优选在芳烃联合装置内更好地平衡热量传送和回收率的经济的方式。该有益效果可随另选的进料情形或随其中联合装置的总体能量平衡不同的情况而改变。

根据理论评估，两年内的经济节省将抵消与引入本文指定的附加设备相关联的初始投资成本。该理论评价基于从进料到甲苯甲基化单元的3,400KMTA得到1,700KMTA对二甲苯并运作8,000小时/年的联合装置。

本领域普通技术人员应当认识且应当理解，各种其它部件诸如阀、泵、过滤器、冷却器等未在附图中示出，因为据信，它们的具体内容完全在本领域普通技术人员的知识范围内并且它们的描述对于本发明的实施方案的实施或理解并不是必需的。

上述管线、导管、单元、设备、容器、周围环境、区或类似物中的任一者可配备一个或多个监测部件，包括传感器、测量设备、数据捕获设备或数据传输设备。信号、工艺或状态测量以及来自监测部件的数据可用于监测工艺设备中、周围和与其有关的条件。由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可通过一个或多个网络或连接收集、处理和/或传输，该网络或连接可以是私有或公共的，通用的或专用的，直接的或间接的，有线的或无线的，加密的或未加密的，和/或它们的组合；本说明书并非旨在在这方面进行限制。

由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可被传输到一个或多个计算设备或系统。计算设备或系统可包括至少一个处理器以及存储计算机可读指令的存储器，该计算机可读指令当由至少一个处理器执行时，使一个或多个计算设备执行可包括一个或多个步骤的工艺。例如，可配置一个或多个计算设备以从一个或多个监测部件接收与至少一件与该工艺相关联的设备相关的数据。一个或多个计算设备或系统可被配置为分析该数据。根据数据分析，一个或多个计算设备或系统可被配置为确定对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。一个或多个计算设备或系统可被配置为传输加密或未加密的数据，其包括对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。

虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。

本发明的第一实施方案是一种用于对二甲苯分离的方法，该方法包括在甲苯甲基化区中，用甲醇将甲苯烷基化，以提供包含对二甲苯和甲苯的甲基化流出物；在分馏塔中将甲基化流出物至少分离成包含对二甲苯的流出物流、包含甲苯的再循环料流和包含C

本发明的第二实施方案是一种用于对二甲苯分离的方法，该方法包括将甲苯料流传递到甲苯甲基化区；将甲醇料流传递到甲苯甲基化区，该甲苯甲基化区在将甲苯转化为对二甲苯并提供包含对二甲苯和甲苯的甲基化流出物的条件下操作；将甲基化流出物传递到分馏塔，该分馏塔被构造成将甲基化流出物至少分离成包含对二甲苯的流出物流、包含甲苯的再循环料流和塔顶料流；将包含对二甲苯的流出物流传递到对二甲苯回收区，该对二甲苯回收区被构造成提供对二甲苯产物流；以及将塔顶料流递送到压缩区，该压缩区被构造成压缩塔顶料流并提供压缩的塔顶料流；以及将压缩的塔顶料流传递到热回收区，该热回收区被构造成在至少一个热交换器中从压缩的塔顶料流中除去热量。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中热回收区包括多个热交换器。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中在将压缩的塔顶料流传递到热回收区之前将压缩的塔顶料流传递到包括压缩机和容器的压缩区。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其还包括将压缩的塔顶料流分流成多种压缩的塔顶料流；以及将该多种压缩的塔顶料流中的每种压缩的塔顶料流传递到至少一个热交换器。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中将该多种塔顶料流中的每种压缩的塔顶料流传递到至少两个热交换器。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其还包括在热回收区中的至少一个热交换器中从压缩的塔顶料流中除去热量之后，将压缩的塔顶料流传递到冷凝器以提供冷凝的料流；以及将冷凝的料流传递到接收器容器，该接收器容器被构造成将冷凝的料流分离成燃料气体流、至少一种料流和至少一种液态烃料流。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其还包括将该至少一种液态烃料流再循环到甲苯甲基化区。

本发明的第三实施方案是一种用于将对二甲苯与甲苯分离的设备，该设备包括分馏塔，该分馏塔包括入口和多个出口，分馏塔被构造成经由入口接收包含甲苯和对二甲苯的料流，分离该料流并至少经由该多个出口中的第一出口提供包含对二甲苯的流出物流，经由该多个出口中的第二出口提供包含甲苯的再循环料流，以及经由该多个出口中的第三出口提供塔顶料流；压缩区，该压缩区已被构造成压缩塔顶料流以提供压缩的塔顶料流；和热回收区，该热回收区包括至少一个热交换器，该至少一个热交换器被构造成从压缩的塔顶料流中除去热量。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中热回收区还包括多个热交换器。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其还包括第一导管，该第一导管被构造成将压缩的塔顶料流的第一部分传递到第一热交换器；和第二导管，该第二导管被构造成将压缩的塔顶料流的第二部分传递到第二热交换器。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中压缩区包括至少两个压缩机和容器。

尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员通过使用前面的描述可最大程度利用本发明并且可容易地确定本发明的基本特征而不脱离本发明的实质和范围以作出本发明的各种变化和修改，并且使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。

在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

虽然在本发明的前述具体实施方式中已呈现了至少一个示例性实施方案，但是应当理解存在大量的变型形式。还应当理解，一个示例性实施方案或多个示例性实施方案仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构型。相反，前述具体实施方式将为本领域的技术人员提供便利的路线图以实施本发明的示例性实施方案，应当理解，在不脱离如所附权利要求书以及其法律等同形式所阐述的本发明的范围的情况下，可对示例性实施方案中所描述的元件的功能和布置进行各种改变。