芳烴的純化方法
2023-07-20 18:18:16 3
專利名稱：芳烴的純化方法
技術領域：
本發明涉及在芳烴生產車間內降低溴指數的方法。具體地，本發明涉及與蒸餾塔一起使用的粘土處理器裝置，用於在BTX(苯、甲苯、二甲苯)的生產車間內降低溴指數。
為了使用和進一步處理芳烴，如苯、甲苯和二甲苯，它們必須儘可能純。關於芳烴質量的一個主要問題是，芳烴產品的溴指數，它定義為將與100g芳烴樣品內的痕量烯烴反應的溴的毫克數。溴指數的測定是烯烴與二烯烴相對含量的表徵，而烯烴和二烯烴是雙鍵直鏈或環狀烴。對於為轉化成乙基苯而生產的苯來說，例如要求最大的溴指數10。通常，為了降低溴指數，在高溫和高壓下使處於液相的芳烴混合物流過氧化鋁/氧化矽的粘土或催化劑床，其中在所述床內發生反應和用具有大於10個碳原子的形成較重質芳烴的部分芳族化合物烷化烯烴。
現有技術公知使用粘土烷化或聚合在芳烴內的烯烴，接著在蒸餾塔內蒸餾，從塔底除去聚合物，例如如US2778863和3485884中所述。所述的芳烴混合物可含有一些或全部的下述化合物苯、甲苯、二甲苯、烯烴和二烯烴，這些化合物可由石腦油和氣態油的熱裂解或由LPG的環化(cyclar)工藝或任何其它工藝生產。根據現有技術，已知粘土處理器的壽命將隨著時間流逝因粘土失活而下降，這取決於在原料內烯烴和二烯烴的含量與類型以及粘土的反應溫度。
US6315964公開了線性烷基苯(LAB)的生產並指出在粘土烷化反應過程中，與短鏈烯烴相比，存在長鏈烯烴可導致在粘土床內碳沉積物和重質有機物的形成。在催化劑床內水的存在與累積也對催化劑活性有害，所述的水可在烷化過程中在副反應中形成或可存在於進料流內。
現有技術的一個主要缺點是，粘土完全或部分暴露於具有各類烯烴鏈長的芳烴原料下，這可使催化劑床快速失活，特別地若它們的濃度高的話。此外，存在高濃度的其它雜質，如重質芳烴、氮和硫化合物可導致短得多的粘土壽命。
結果是，取決於烯烴和雜質濃度，蒸餾塔的粘土或催化劑床的上遊具有最好數周的平均使用壽命，因此，當在餾出液芳烴流產品內的溴指數超過允許的水平時，必須頻繁地用新鮮粘土來更換。這種頻繁更換對該工藝產生經濟以及環境負擔。另外，它要求額外的勞力、時間資源，否則這些可在生產車間內用到更有用的用途上。
因此，本發明的目的是克服現有技術的缺點，特別地提供降低溴指數的方法，從而維持更長的粘土壽命，並同時還維持芳族餾出液產品，如苯內低的溴指數。
通過降低芳烴內溴指數的方法來實現本發明的目的，所述方法包括下述步驟(I)將芳烴原料流供料到蒸餾塔內；(II)對芳烴原料流進行蒸餾處理；(III)從塔中取出塔頂流體和/或產物流體；(IV)在粘土處理器中對至少一部分塔頂流體和/或產物流體進行處理；和(V)將粘土處理器的出口流體再注入到芳烴原料流中。
優選沿蒸餾塔向上一半路徑的塔盤處將芳烴原料流供料到蒸餾塔中。
特別優選的是，在接受器內收集取出的塔頂流體，和在接受器內的水槽(boot)中收集任何游離水。
在一個實施方案中，將一部分所取出的塔頂流體作為回流液送回到蒸餾塔中。
優選從接受器中移出另一粘性(drag)部分的所取出的塔頂流體並流過粘土處理器。
更優選的是，較小部分所取出的塔頂流體作為粘性流體流過粘土處理器。
根據本發明進一步的實施方案，冷卻所取出的塔頂流體，和優選在接受器內收集之前，在換熱器內冷凝。
仍然優選的是，其中冷凝的粘性流在進入粘土處理器內之前在換熱器內加熱並加壓的方法。
優選芳烴原料流包括苯、甲苯、二甲苯、重質芳烴、烯烴、二烯烴和類似物。
更優選的是，溴指數為約300-約1000，優選約500-約700的芳烴原料流被供料到蒸餾塔內。
根據本發明，苯的餾出液是在高於芳烴原料流位置的塔盤處作為側餾分取出的產物流。
在本發明的一個實施方案中，藉助再沸器，在塔底通過加熱離開蒸餾塔且至少部分被再引入的塔底流體，從而將熱供應到蒸餾塔中。
優選塔底流體包括甲苯、二甲苯和重質烯烴與芳烴。
仍然優選的是，在約50-約100℃，優選約75-約90℃的溫度下，和在約1-約10barg，優選約1-約5barg的壓力下，將芳烴原料流供料到蒸餾塔內。
根據進一步的實施方案，塔底流體在約120-約170℃，優選130-約150℃的溫度下離開塔，和產物流體流體在約75-約100℃，優選約85-約95℃的溫度下離開塔。
在本發明進一步的方法中，所取出的塔頂流體包括約97％的苯和溴指數為約250-約350，優選約300-約320。
此外，優選其中以約0.01-0.10，優選約0.03-0.05的回流液流速移出在粘土處理器內將被處理的所取出的塔頂流體的粘性流的方法，其中低速是粘性流的流速對回流流體的流速之比。
仍然優選的是，其中在粘土處理器內，在約150-約200℃，優選170-約180℃的溫度和約10-約20barg，優選約14-約16barg的壓力下處理在粘土處理器內將被處理的粘性流的方法。
此外，本發明方法的特徵可以在於，產物流體可包括大於99.90wt％的苯和溴指數為約5-約15，優選約8-約10。
另外，優選在蒸餾塔的上遊放置進一步的粘土處理器。
進一步優選的是，在隨著操作進行的變化過程中，在使用壽命的最後，使用活性的下遊粘土處理器替換失活的上遊粘土處理器。
最後，優選產物流體如同塔頂流體一樣地被加工。
令人驚奇地發現，藉助本發明的方法，在芳烴生產車間內蒸餾塔的產物流體的溴指數下降到所需的程度，其中與此同時，與現有技術的方法相比，在該方法內使用的粘土處理器的使用壽命顯著增加。這是由於下述事實所致不是全部芳烴原料流過粘土處理器，而是僅僅較小部分所取出的塔頂流體進行粘土處理器處理。將在粘土處理器內已經處理過的溴指數低的芳烴與芳烴原料流混合，以便側餾分的芳烴餾出液產物流的溴指數下降，從而達到所需的水平。此外，當所取出的塔頂流體連續除去在回流流體內的累積烯烴時，這將保持芳烴產物的溴指數穩定。與此同時，由於粘土處理器暴露於僅僅一種與烯烴沸點接近的芳烴產物如苯的清潔流體下，因此與其中粘土處理器被暴露於塔內原料的主要芳烴流體混合物下的現有技術相比，粘土將不會被快速汙染。例如，在苯的蒸餾塔內，苯通常以側餾分流體的形式在原料塔盤上方被生產，同時甲苯和較高沸點的二烯烴和烯烴從塔底取出。較輕的烯烴和沸點與苯接近的烯烴在塔頂部的回流流體內累積和常規地從該體系中以小的粘性流體移出。根據本發明的方法，提出在塔的頂部處理回流流體，所述回流流體主要含有苯和沸點接近的烯烴，所述沸點接近的烯烴在回流液內累積，結果在粘土處理器內得到高的溴指數。這通過在其設計溫度和壓力下，使回流的粘性流體以足夠低的流速流過粘土處理器來實現。來自粘土處理器的出口流體將含有溴指數低的烯烴被烷化的重質芳烴，其濃度取決於在回流粘性液內的溴指數。然後將處理過的流體再注入到蒸餾塔的芳烴原料流內，以便從塔底移出重質芳烴。
本發明方法進一步的優點是，從回流粘性液中回收苯的附加值高，所述回流粘性液被認為是廢物或者不合規格的產物，其以低的市場價被銷售。本發明的額外特徵是在下遊不具有精煉(polishing)塔以除去聚合產物的情況下獲得高純產物。例如，在蒸餾塔下遊放置粘土處理器，通過處理沸點接近的烯烴，使苯的餾出液流體的溴指數從70降低到0，將導致在苯的最終產物內形成約700重量ppm具有大於11個碳原子的芳烴的重質烷化芳烴，這將要求另一精煉塔以維持產物質量。本發明方法的另一特徵是往回流到塔原料內的處理過的回流粘性流體因其小的流速不會構成塔容量的過度負擔。
在下述詳細說明和下述附圖中將更充分地描述本發明。
圖1是本發明方法的示意圖。
圖2是顯示粘性液對芳烴產物的溴指數的影響的圖表。
在下述中，就使用蒸餾塔獲得苯作為所需產物的方法詳細地解釋本發明的方法。對於本領域的技術人員來說，顯而易見的是，本發明的方法也可用於其它芳烴蒸餾塔，如用於甲苯和二甲苯。
根據圖1，含苯、甲苯、二甲苯和重質芳烴連同伴隨的烯烴與二烯烴的芳烴原料流經管線1在沿蒸餾塔2向上一半路徑的塔盤處供料到苯的蒸餾塔2中。藉助再沸器3，在塔底通過加熱經管線4離開蒸餾塔且至少部分塔底流體被再引入到塔底的包括甲苯、二甲苯和重質烯烴以及芳烴的塔底流體，從而將熱供應到塔2中。苯的餾出液作為側餾分經管線5在高於進料位置的塔盤處取出。塔頂流體經管線6從塔2中取出並在換熱器7中冷卻，和在接受器8中收集冷凝液。在接受器8內的水槽9中收集任何游離水。返回的流體作為回流液經管線10被送回到塔2中。部分取出的塔頂流體、粘性流體從接受器8中取出並經管線11流過換熱器12，在此將其加熱和加壓到適合粘土處理器13的溫度。粘性流體流過粘土處理器13，烯烴被烷化成具有大於10個碳原子的重質烷基芳烴。粘土處理器13的出口流體經管線14被供料回到塔2中並與芳烴原料流一起再注入。在塔底流體中重質烷化芳烴可以與其它重質組分一起經管線4離開塔底，同時由於稀釋效果導致溴指數低的處理過的純苯產物流體與餾出液流體經管線5一起離開。
當然，粘土處理器可進一步包括氧化矽-氧化鋁。另外，本發明的方法可包括在蒸餾塔上遊的進一步的粘土處理器，該裝置尤其適合於高溴指數，即指數超過600的芳族BTX流體。在隨著操作進行的變化過程中，在該裝置的使用壽命的最後，可使用相對具有活性的下遊粘土處理器替換失活的上遊粘土處理器。然後為下遊的粘土處理器放置新鮮的粘土填料。
此外，根據本發明，有可能能在粘土處理器13內處理塔頂流體和/或產物流體，如苯。
通過實驗結果進一步說明本發明。在82℃和2barg的壓力下，將溴指數為560的含烯烴的芳族原料流供料到蒸餾塔2內。重質芳烴流體在142℃的溫度下離開塔底，和餾出液產物流體在92℃的溫度下離開蒸餾塔2。塔頂流體含有97％的苯和在回流液中平衡量為飽和烴與溴指數為312的烯烴。所取出的塔頂流體中的小的粘性流體以流速為約0.03-0.05的回流液流速移出體系。在175℃的溫度和約15barg的壓力下，通過將粘性流體供料到粘土處理器13中，對其進行處理。粘土處理器13的出口流體與芳族原料流組合併再注入到蒸餾塔2內。產物苯的溴指數範圍為約8-約10，其純度為99.94％，相比之下，沒有採用本發明方法的情況下，溴指數為30-33，和苯的純度為99.91％。
圖2示出了相對於在苯塔內的原料中的烯烴含量，增加回流液流體內粘性流體流速對產物流體內烯烴含量的影響。可以看出，對於苯塔內的原料中的恆定烯烴含量來說，在產物流體內的烯烴含量隨著粘性液/回流液流速的增加而下降。回歸曲線被擬合到表示總趨勢的數據點上。
前述說明、權利要求和附圖中所披露的特徵獨立地和其任何組合對實現以其各種形式存在的本發明來說是重要的。
權利要求
1.一種降低芳烴內溴指數的方法，該方法包括下述步驟(I)將芳烴原料流供料到蒸餾塔內；(II)對芳烴原料流進行蒸餾處理；(III)從塔中取出塔頂流體和/或產物流體；(IV)在粘土處理器中使至少一部分塔頂流體和/或產物流體進行處理；和(V)將粘土處理器的出口流體再注入到芳烴原料流中。
2.權利要求1的方法，其特徵在於，在沿蒸餾塔向上一半路徑的塔盤處將芳烴原料流供料到蒸餾塔中。
3.權利要求1或2的方法，其特徵在於，在接受器內收集取出的塔頂流體，和在接受器內的水槽(boot)中收集任何游離水。
4.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，將一部分所取出的塔頂流體作為回流液送回到蒸餾塔中。
5.權利要求4的方法，其特徵在於，從接受器中移出另一粘性(drag)部分的所取出的塔頂流體並流過粘土處理器。
6.權利要求4或5的方法，其特徵在於，較小部分所取出的塔頂流體作為粘性流體流過粘土處理器。
7.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，冷卻所取出的塔頂流體，和優選在接受器內收集之前，在換熱器內冷凝。
8.權利要求7的方法，其特徵在於，冷凝的粘性流在進入粘土處理器內之前在換熱器內加熱並加壓。
9.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，芳烴原料流包括苯、甲苯、二甲苯、重質芳烴、烯烴、二烯烴和類似物。
10.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，溴指數為約300-約1000，優選約500-約700的芳烴原料流被供料到蒸餾塔內。
11.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，苯的餾出液是在高於芳烴原料流位置的塔盤處作為側餾分取出的產物流。
12.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，藉助再沸器，在塔底通過加熱離開蒸餾塔且至少部分被再引入的塔底流體，從而將熱供應到蒸餾塔中。
13.權利要求12的方法，其特徵在於，塔底流體包括甲苯、二甲苯和重質烯烴和芳烴。
14.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，在約50-約100℃，優選約75-約90℃的溫度下，和在約1-約10barg，優選約1-約5barg的壓力下，將芳烴原料流供料到蒸餾塔內。
15.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，塔底流體在約120-約170℃，優選130-約150℃的溫度下離開塔，和產物流體流體在約75-約100℃，優選約85-約95℃的溫度下離開塔。
16.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，所取出的塔頂流體包括約97％的苯和溴指數為約250-約350，優選約300-約320。
17.權利要求6-16任何一項的方法，其特徵在於，以約0.01-0.10，優選約0.03-0.05的回流液流速移出在粘土處理器內將被處理的所取出的塔頂流體的粘性流。
18.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，在粘土處理器內，在約150-約200℃，優選170-約180℃的溫度和約10-約20barg，優選約14-約16barg的壓力下處理在粘土處理器內將被處理的粘性流體。
19.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，產物流體可包括大於99.90wt％的苯和溴指數為約5-約15，優選約8-約10。
20.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，在蒸餾塔的上遊放置進一步的粘土處理器。
21.權利要求20的方法，其特徵在於，在隨著操作進行的變化過程中，在使用壽命的最後，使用活性的下遊粘土處理器替換失活的上遊粘土處理器。
22.前述任何一項權利要求的方法，其特徵在於，產物流體與塔頂流體同樣處理。
全文摘要
降低芳烴內溴指數的方法，該方法包括下述步驟(VI)將芳烴原料流供料到蒸餾塔內；(VII)使芳烴原料流進行蒸餾工藝；(VIII)從塔中取出塔頂流體和/或產物流體；(IX)在粘土處理器中使至少一部分塔頂流體和/或產物流體進行處理；和(X)將粘土處理器的出口流體再注入到芳烴原料流中。
文檔編號C07C7/00GK1646454SQ02829316
公開日2005年7月27日 申請日期2002年12月19日 優先權日2002年12月19日
發明者M·S·阿布德爾格哈尼 申請人:沙特基礎工業公司