在對二甲苯結晶工藝中從母液中回收能量的方法

2023-06-06 06:02:01 2

在對二甲苯結晶工藝中從母液中回收能量的方法
【專利摘要】本文公開了用於在對二甲苯結晶工藝中從母液流中回收能量的方法。來自母液的低溫能量被最佳地應用於減小結晶工藝的製冷負荷。
【專利說明】在對二甲苯結晶工藝中從母液中回收能量的方法
相關申請的交叉引用
[0001]根據美國專利法35條119(e)，本申請要求於2011年3月18日提交的美國臨時 專利申請序列號61 / 454，337的權益，該臨時專利申請的全部內容以引用的方式併入本文中。
【技術領域】
[0002]請求保護的本發明涉及用於在對二甲苯結晶工藝中從母液流中回收能量的方法。 在請求保護的本發明中，來自母液的能量被最佳地應用於減小結晶工藝的製冷負荷。
【背景技術】
[0003]二甲苯異構體，對二甲苯(OX)、間二甲苯(MX)、和對二甲苯(PX)、以及乙基苯(EB) 是來自重整工藝或其它石油化工工藝的CS芳香烴。通常，平衡二甲苯混合物中的產物分布 是:大約40%的MX、20%的PX、20%的0X、和20%的EB。這些量可以在± 10%範圍內變化。 經純化的單獨二甲苯產品被大規模地用作工業溶劑和許多產品的中間體。最重要的異構體 PX被用於製造對苯二甲酸(TPA)和對苯二甲酸二甲酯(DMT)，這些產品被用於製造纖維、膜 和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶。在這些用途中，需要高純度(>99.7%)的PX。為了滿 足快速增長的市場需要，在過去數年裡對高純度PX的需求大大增加。
[0004]單獨二甲苯異構體的許多物理性質(例如沸點)是相似的，這使得通過常規的蒸 餾方法分離高純度二甲苯異構體變得非常困難。目前工業上採用兩種方法來分離和生產高 純度PX:吸附法和結晶法。於上世紀90年代成功地現場證明了第三種方法，複合吸附/結 晶工藝。
[0005]在PX吸附工藝的工業化之前，低溫分步結晶法是第一種並且在許多年中僅有的 是用於從CS芳香烴中分離PX的工業技術。二甲苯體系對於熔融結晶來說是非常適宜的體 系。PX、MX、0X和EB的熔點分別為13.3°C、_47.9°C、_25.2°C和-95.(TC，該體系在超過共 晶溫度的情況下不形成固溶體。因此，晶體基本上為純的PX。現已開發出了用於從其異構 體混合物中分離PX的若干工業結晶工藝。PX晶體通常是在兩個以上的結晶階段中產生的， 並且PX回收率為大約60-65% /道。在工業實踐中，在僅略微超過共晶點的溫度下執行PX 結晶，該溫度對於平衡二甲苯混合物進料為大約_50°C至大約_70°C。PX在CS芳香烴液體 (母液)中的平衡限制了結晶工藝的效率。通常通過過濾或離心分離從母液中分離固體PX 晶體。
[0006]在使用平衡二甲苯進料的PX生產中，在低溫下從PX固體中分離母液。因此，來自 工藝的母液由於其低溫和高流量因而含有大量的製冷量。本發明涉及在這種低溫結晶工藝 中高效地從母液中回收能量的方法。
[0007]鑑於前述情況，在用於PX生產的低溫結晶工藝中從母液中回收能量的方法將會 具有相當大的利益。這種方法將允許實現結晶工藝的更高效操作。
【發明內容】

[0008]在各種實施方案中公開了用於在對二甲苯結晶工藝中從母液中回收能量的方法。 所述方法包括:1)提供結晶器或換熱器來從低溫母液中回收能量；2)提供第二換熱器來從 中溫母液中回收能量；3)提供來第三換熱器來從高溫母液中回收能量。進料料流是在換 熱器/結晶器另一側的攜帶能量的介質，進料料流被母液冷卻。一個可選方面是在第一結 晶器/換熱器與第二換熱器之間提供用於進料料流的第四換熱器，以便進一步優化能量回 收。
[0009]前述部分已相當廣泛地概述了本公開的特徵，以便可以更好地理解接下來的詳細 說明。下文中將對構成權利要求的主題的本公開的其它特徵和優點進行描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更全面地理解本公開及其優點，現在參照下面的描述並結合描述本公開具體 實施方式的附圖，其中:
[0011]圖1示出了說明性的從母液中回收能量的系統。
[0012]圖2示出了具有在第一結晶器和第二換熱器之間的可選的第四換熱器的、說明性 的從母液中回收能量的系統。
【具體實施方式】
[0013]在下面的描述中說明了某些細節(例如特定的數量和溫度)，以提供對本文中所 公開本發明實施方案的詳盡理解。然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本公開可 在無這些具體細節的情況下實施。在許多情況下，關於這些考慮因素等的細節被省略了，因 為這些細節對於獲得對本公開的全面了解來說不是必要的並且在相關領域普通技術人員 的技能範圍內。
[0014]在PX結晶工藝中，主要的能量消耗來自於製冷站壓縮機，這些壓縮機被用於提供 低溫製冷量將進料料流冷卻到期望溫度。可取的是在排放之前通過從結晶單元內的不同物 流中回收能量來使製冷量最小化。
[0015]在使用平衡二甲苯進料的PX結晶工藝中，最低操作溫度受到共晶點的限制，該共 晶點在_50°C和_70°C之間。在排放之前母液在此溫度。因為平衡二甲苯進料中僅含有大 約20%的PX，所以母液的量是很大的。因此，母液中存在大量的可供利用的低溫製冷量。從 母液中最佳地回收能量可提高工藝的能量效率。
[0016]本發明的一個實施方案涉及一種用於在PX結晶工藝中從母液中回收能量的方 法，該方法包括向PX結晶單元提供進料料流；提供第一結晶器或換熱器來從低溫母液中回 收低溫能量；提供第二換熱器來從中溫母液中回收能量；提供第三換熱器來從高溫母液中 回收能量；其中通過從母液所取得的能量將提供給PX結晶單元的進料料流冷卻。
[0017]結晶器或結晶單元基於立式容器、刮壁型結晶器、和清洗柱的使用。結晶器產生高 純度對二甲苯晶體在母液中的漿體。將該漿體提供給清洗柱，在其中從母液中分離出晶體 並將其熔融用於最終產品。
[0018]在本發明的某些實施方案中，低溫母液的溫度為_50°C至_70°C。在本發明的其它 實施方案中，結晶器是螺旋型(screw type)結晶器、刮壁型結晶器、或者是主PX結晶工段中的結晶器的一部分。在本發明的另一個實施方案中，結晶器可以是單個結晶器、或者是串 聯或並聯操作的多個結晶器。在本發明的其它實施方案中，換熱器可以是殼/管型換熱器， 或者更有利地是套管式換熱器(double pipe heat exchanger)。
[0019]本發明的另一個實施方案涉及一種用於在PX結晶工藝中從母液中回收能量的方 法，該方法包括:提供第一結晶器或換熱器來從低溫母液中回收能量；提供第二換熱器來 從中溫母液回收能量；提供第三換熱器來從高溫母液中回收能量；以及提供第四換熱器來 進一步降低進料料流溫度，其中利用從母液中所取得的能量將提供給PX結晶單元的進料 料流冷卻。在本發明的某些實施方案中，可利用換熱器來冷卻進料料流。
[0020]在圖1中所示的方法中，首先在第一結晶器或換熱器101中回收母液的能量。結晶 器可以是螺旋型結晶器、或者刮壁型結晶器、或者圖1中所示結晶工段中的結晶器的部分 或一部分。結晶器也可以是串聯或並聯操作的多個結晶器。使用結晶器的原因是當溫度下 降至低於PX的結晶點且形成PX晶體時必須連續地去除晶體以防止可能引起設備堵塞的固 體積聚。在圖1所示的實例中，在第一結晶器或換熱器101中母液被從-63°C加熱至-54°c， 並且進料料流被從-35°C冷去至_40°C。在第二換熱器102中來自第一結晶器或換熱器101 的母液被進一步加熱以回收額外的能量用於冷卻進料料流。第二換熱器102可以是普通的 殼/管型換熱器，或者更有利地是套管式換熱器以便使設備堵塞問題最小化。在離開PX結 晶工藝之前，在第三換熱器103中來自第二換熱器102的母液被進一步加熱至大約35°C， 如本實例中所述。該溫熱的母液料流準備好在下遊單元(如二甲苯異構化單元)中進行處 理。在第三換熱器103中進料料流被從40°C冷卻至大約-17°C，如本實例中所示。由此，來 自母液的能量被完全回收。
[0021]在圖2中所示的方法中，除了在第一結晶器101與第二換熱器102之間引入了第 四換熱器104以外，其餘則類似於圖1中所示方法。第四換熱器的加入是為了利用高溫能 量源以便更好地利用來自母液的能量。從低溫能量源轉換成高溫能量源意味著製冷站的總 功率減小。這由提供給第四換熱器104將進料料流溫度冷卻至略微高於進料的結晶點的高 溫能量源示出；由此，使第一結晶器101對來自母液的低溫能量的利用最大化。用於第四換 熱器104的冷卻介質可以是來自製冷站的製冷劑、或者其它合適介質。
[0022]基於前面的描述，本領域技術人員可以容易地了解本公開的基本特徵，並且在不 背離本發明精神和範圍的前提下可以作出各種變化和修改以使本公開適應各種用途和條 件。上文中描述的實施方案意圖只是說明性的，不應被當做對所附權利要求中所限定的本 公開的範圍的限制。
【權利要求】
1.一種用於在對二甲苯結晶工藝中從母液中回收能量的方法，所述方法包括:向對二甲苯結晶單兀提供進料料流；提供第一結晶器或換熱器來從低溫母液中回收低溫能量；提供第二換熱器來從中溫母液中回收能量；以及提供第三換熱器來從高溫母液中回收能量；其中利用所述母液來冷卻所述進料料流。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述低溫母液的溫度為_50°C至_70°C。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器是螺旋型結晶器、刮壁型結晶器、或者主對二甲苯結晶工段中的結晶器的一部分。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器包括多個串聯操作的結晶器。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器包括多個並聯操作的結晶器。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述第二換熱器是殼/管型換熱器。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述第二換熱器是套管式換熱器。
8.一種用於在對二甲苯結晶工藝從母液中回收能量的方法，所述方法包括:向對二甲苯結晶單兀提供進料料流；提供第一結晶器或換熱器來從低溫母液中回收低溫能量；提供第二換熱器來從中溫母液中回收能量；提供第三換熱器來從高溫母液中回收能量；以及提供降低所述進料料流溫度的第四換熱器。
9.權利要求書缺9.。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述低溫母液的溫度為-50°C至_70°C。
11.如權利要求8所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器是螺旋型結晶器、刮壁型結晶器、或者主對二甲苯結晶工段中的結晶器的一部分。
12.如權利要求8所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器包括多個串聯操作的結晶器。
13.如權利要求8所述的方法，其中所述第一結晶器或換熱器包括多個並聯操作的結晶器。
14.如權利要求8所述的方法，其中所述第二換熱器是殼/管型換熱器。
15.如權利要求8所述的方法，其中所述第二換熱器是套管式換熱器。
【文檔編號】B01J8/00GK103596670SQ201280014294
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年3月19日 優先權日:2011年3月18日
【發明者】W·金, Z·丁 申請人:Gtc科技美國有限責任公司