通過向再沸器添加蒸汽以改善萃取蒸餾的方法和設備的製作方法

2023-05-09 07:02:26 1

專利名稱：通過向再沸器添加蒸汽以改善萃取蒸餾的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及向與萃取蒸餾塔相連的再沸器添加蒸汽以改善萃取蒸餾的方法和設 備。
背景技術：
向蒸餾塔添加流通蒸汽作為汽提蒸汽通常使得可以在比沒有添加蒸汽的情況下 的溫度低的溫度下進行蒸餾操作。在蒸餾塔為萃取蒸餾塔時，也可以添加流通蒸汽。通常， 蒸汽被直接注入最後一片集液盤之下的塔殼中。將再沸器引入蒸餾設備以作為加熱介質具有多種操作優點，其一是使蒸餾成為可 能。雖然在本領域中使用再沸器是已知的，但同時使用再沸器作為蒸餾塔的加熱介質和作 為添加汽提蒸汽的手段目前尚未有記載。鑑於上述情況，使用再沸器來加熱和注入汽提蒸汽的用於萃取蒸餾的改進方法和 設備在本領域中將具有顯著的潛在益處。此外，具有傳質和傳熱效率提高的改進設計的再 沸器也將在本文所述的萃取蒸餾設備和方法中產生顯著的益處。

發明內容
在多個實施方案中，描述了用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備。所 述設備包括萃取蒸餾塔、與所述萃取蒸餾塔連接的再沸器和蒸汽輸入管線。所述再沸器具 有內部蒸汽分布器裝置。所述蒸汽輸入管線與所述內部蒸汽分布器裝置連接。本文還描述了用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備的其他多個實施 方案。所述設備包括萃取蒸餾塔、與所述萃取蒸餾塔連接的釜式再沸器、進料流輸入管線、 溶劑輸入管線、蒸汽輸入管線、用於移除蒸餾物和溶劑的混合物的輸出管線以及蒸汽輸出 管線。釜式再沸器具有內部蒸汽分布器裝置。蒸汽輸入管線與內部蒸汽分布器裝置連接。在其他多個實施方案中，用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備包括萃 取蒸餾塔、與蒸餾塔連接的再沸器和蒸汽輸入管線。再沸器具有內部空間和外表面。蒸汽 輸入管線連接至再沸器的內部空間。在其他實施方案中，描述了用於對來自包含至少一種烴的進料流的提取物進行萃 取蒸餾的方法。所述方法包括a)利用溶劑從所述進料流萃取至少一種烴以形成烴/溶劑 混合物；b)將汽提蒸汽直接注入再沸器殼中；C)向再沸器管中添加蒸汽作為加熱介質；d) 通過位於所述再沸器殼內的蒸汽分布器裝置將烴/溶劑混合物與所述汽提蒸汽混合；和e) 蒸發所述烴/溶劑混合物。在一些實施方案中，所述方法還包括在所述蒸發步驟之後從所 述烴/溶劑混合物分離所述至少一種烴。
上文已經比較廣泛地概述了本發明的特徵，以便可以更好地理解下文的詳細說明。額外的特徵和優點將在下文描述，其構成權利要求的主題。


為了更全面的理解本發明以及其優點，將結合附圖進行以下說明來描述本發明的 特定實施方案，附圖中圖1顯示其中將汽提蒸汽直接添加到再沸器的示例性萃取蒸餾設備的示意圖。
具體實施例方式在接下來的說明中，列舉出某些細節如具體的量、濃度、尺寸等，目的是為本文公 開的多個實施方案提供透徹的理解。然而，對於本領域的技術人員，在沒有這些具體細節的 情況下顯然也可以實施本發明。在許多情況下，由於這些細節對於完整的理解本發明是非 必要的，並且它們在相關領域的普通技術人員的技能範圍內，所以涉及這些考慮因素的細 節等已被省略。一般地，參考附圖，應理解附圖是用於描述本發明的特定實施方案，而無意於將其 限制於此。此外，附圖不一定按比例繪製。雖然本文使用的大多數術語對本領域中的普通技術人員而言是已知的，但是應注 意，當沒有明確定義時，這些術語應該用本領域普通技術人員目前接受的含義來解釋。在術 語的結構使術語無意義或者基本上無意義的情況下，應採用2009年第3版韋伯斯特詞典 (Webster's Dictionary)的定義。定義和/或解釋不應該從其他專利申請、專利或相關或 不相關的出版物中納入，除非本說明書明確規定或者該納入對於保持有效性是必要的。本文所用的術語「芳香族」是指芳香化合物屬性，其是一種化學性質，其中不飽和 鍵、孤對或空軌道的共軛環相比僅由共軛所述表現出的穩定性更強的穩定性。它也可以被 認為是一種循環離域和共振穩定的表現。這通常被認為是因為電子可以在交替形成單、雙 鍵的原子的圓形布置周圍自由循環引起的。本文所用的術語「脂肪族」是指具有能夠連接到直鏈、支鏈或環(在這種情況下， 它們被稱為脂環)的碳原子的化合物。它們可以通過單鍵(烷烴)、雙鍵(烯烴)或三鍵 (炔)連接。在多個實施方案中，本發明描述的方法與設備使萃取蒸餾工藝更為有效，尤其芳 香烴的萃取蒸餾工藝。本文所述的多種方法與設備通過向連接至萃取蒸餾設備的萃取蒸餾 塔的再沸器注入汽提蒸汽來提高效率。這些設備和方法已被用於在從未經處理的裂解汽油 中回收苯乙烯。通過本文所述的方法與設備生產的苯乙烯在下文可稱為GT苯乙烯。本領 域的普通技術人員將認識到，可以利用本文所述的設備和方法從進料流萃取除苯乙烯之外 的其他烴。例如，其他烴可以包括BTX(苯/甲苯/ 二甲苯)、異戊二烯、丁二烯和其他乙烯 基芳香族化合物。在GT苯乙烯萃取蒸餾過程中，包括苯乙烯的加氫處理的C8烴是利用萃取蒸餾塔 (EDC)從裂解汽油進料流中獲得的中心餾分。在汽-液操作中，溶劑選擇性地將苯乙烯萃 取至萃取蒸餾的底部沉積物中，同時將其他C8芳香族化合物和非芳香族組分(即脂肪族化 合物)棄入EDC頂部的提餘液流中。溶劑可以變化，而不受限制。在多個實施方案中，EDC為填料塔。在多個實施方案中，EDC在真空下操作。EDC的熱由利用蒸汽作為加熱介質的再 沸器提供。將富含苯乙烯的溶劑從EDC底部抽出並隨後送至溶劑回收塔(SRC)。分離苯乙 烯，然後將溶劑送回EDC。在多個實施方案中，描述了用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備。所 述設備包括萃取蒸餾塔、與萃取蒸餾塔連接的再沸器和蒸汽輸入管線。再沸器具有內部蒸 汽分布器裝置。蒸汽輸入管線與內部蒸汽分布器裝置連接。在其他多個實施方案中，用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備包括萃 取蒸餾塔、與萃取蒸餾塔連接的再沸器和蒸汽輸入管線。再沸器具有內部空間和外表面。蒸 汽輸入管線與再沸器的內部空間連接。在所述設備的一些實施方案中，萃取蒸餾塔是一級蒸發系統。然而，在所述設備的 其他實施方案中，可以通過萃取蒸餾塔形成二級、三級或四級蒸發系統。在所述設備的一些實施方案中，蒸汽輸入管線是蒸汽體系產生迴路。在一個實施 方案中，這些蒸汽體系產生迴路為系統水平衡做準備。例如，源自系統水平衡(蒸汽體系產 生迴路)的汽提蒸汽被注入EDC塔底，以促進萃取蒸餾操作並降低EDC底部的溫度。在一 些實施方案中，還結合使用真空作用和EDC底部的蒸汽添加以降低溫度。隨後從EDC輸送 提餘相中的水，將水與提餘相分離，並且在閉合迴路過程中將水重新轉變成汽提蒸汽以用 於另外的萃取蒸餾操作。對於本文所述的GT苯乙烯萃取蒸餾工藝，降低溫度尤其有利，其 原因是消除或基本上降低EDC上的苯乙烯聚合。在多個實施方案中，汽提蒸汽被直接注入再沸器內部空間的底部。這種汽提蒸汽 注入的方向有利地提供了最高的汽提蒸汽注入的傳質/傳熱效率。將汽提蒸汽注入再沸器 內部空間的其他多種修改方案也在本發明的精神和範圍內。例如，將汽提蒸汽注入EDC最 後一片塔盤之下(無再沸器)或再沸器之上(集液盤之下)不會具有同樣高的傳質/傳熱 遞效率。在這些其它多個實施方案的任意實施方案中，例如，可以通過差動施加真空或提高 汽提蒸汽添加速率來能提高萃取蒸餾工藝的效率。由本文所述的多個實施方案中，將汽提蒸汽注入再沸器中可用於促進芳香烴的萃 取。在多個實施方案中，該芳香烴為苯乙烯或其他乙烯基芳香族化合物。但是，本文所述的 方法與設備可用於對來自進料流的其他蒸餾物進行萃取蒸餾，但是也在本發明的精神和範 圍內。如上文所述，本發明的方法和設備的有利之處在於在不促進乙烯基芳香族化合物聚 合的溫度下操作。在本發明的多個實施方案中，採用釜式再沸器。然而，本領域的普通技術人員將認 識到，任意種類的再沸器均可用於本文所述的方法和設備。這類替代再沸器包括例如熱虹 吸再沸器和強制循環再沸器。在本文所述的實施方案中，釜式再沸器有利地為將汽提蒸汽 直接注入再沸器殼的內部空間中的萃取蒸餾工藝提供高的停留時間和低的液體夾帶。再沸器可以通過使用計算出的蒸餾物傳質和傳熱遞效率進行修改來提高萃取蒸 餾工藝的效率。雖然在本發明方法和設備可以使用任意尺寸的再沸器，但是為了獲得最高 效率，再沸器的尺寸優選足以提供有效的停留時間，以在液相和氣相之間發生足夠的傳質。 有效的停留時間取決於例如被處理進料流的組成，本領域的普通技術人員可以根據具體的 工藝要求來容易地確定有效的停留時間。在多個實施方案中，本發明的再沸器已被改進為 還包括內部蒸汽分布器裝置，該裝置有利地使蒸汽更好地分布在再沸器殼的內部空間中。
在其它多個實施方案中，用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備包括萃 取蒸餾塔、與萃取蒸餾塔連接的再沸器、進料蒸汽輸入管線、溶劑輸入管線、 蒸汽輸入管線、 用於移除蒸餾物和溶劑的混合物的輸出管線和蒸汽輸出管線。釜式再沸器具有內部蒸汽分 布器裝置。蒸汽輸入管線與內部蒸汽分布器裝置連接。在其他實施方案中，描述了對來自包含至少一種烴的進料流的提取物進行萃取蒸 餾的方法。所述方法包括a)利用溶劑從所述進料流萃取至少一種烴以形成烴/溶劑混合 物；b)將汽提蒸汽直接注入再沸器殼中；c)向再沸器管中注入蒸汽作為加熱介質；d)通過 位於所述再沸器殼內的蒸汽分布器裝置將所述烴/溶劑混合物與所述汽提蒸汽混合；和e) 蒸發烴/溶劑混合物。在一些實施方案中，所述方法還包括在所述蒸發步驟之後從所述烴 /溶劑混合物分離所述至少一種烴。在一些實施方案中，所述再沸器殼是釜式再沸器殼。實驗實施例提供以下實施例的目的是更為充分地舉例說明上述公開的一些實施方案。本領域 的普通技術人員應理解，以下實施例代表用於實施本發明的示例性方式。本領域的普通技 術人員應理解，根據本發明，可以對公開的具體實施方案進行多種變化，並且這些變化仍然 獲得相同或類似的效果，但是不脫離本發明的精神和範圍。實施例1 包含再沸器的萃取蒸餾設備。參照圖1將更好的理解本發明的多個實 施方案。附圖1顯示採用其中向再沸器直接添加汽提蒸汽的示例性萃取蒸餾設備1的示 意圖。如附圖1所示，加氫處理的C8進料流(含苯乙烯)是來自裂解汽油的中心餾分，並 且通過進料流輸入管線101添加到萃取蒸餾塔120。在本實施例中，C8中心餾分富含苯乙 烯( 30至 40wt. % )。萃取蒸餾塔120是與進料流輸入管線101和溶劑輸入管線102 連接的填料塔。在多個實施方案中，萃取蒸餾設備在真空下操作。在多個實施方案中，在約 70°C至約100°C的溫度下通過溶劑輸入管線102將溶劑進料至萃取蒸餾塔120。萃取蒸餾塔120與釜式再沸器135連接。輸入釜式再沸器135的熱由飽和蒸汽輸 入管線106提供。飽和蒸汽在再沸器管內冷凝。在多個實施方案中，利用釜式再沸器135 將萃取蒸餾塔120的塔底溫度控制在約120°C以下。有利的是，這樣的溫度相對不利於塔底 中的苯乙烯聚合。在萃取蒸餾設備的多個實施方案中，在氣-液操作中，貧溶劑將苯乙烯萃取至萃 取蒸餾塔120的塔底，同時將提餘液(其他C8芳香烴以及非芳香烴)棄至萃取蒸餾塔120 塔頂。塔頂蒸汽在穿過冷凝器127之後被冷凝並通過管線125送至分離罐130。在分離罐 130中，水相通過相分離被移除，並穿過水移除管線104。水移除管線104中的排出水作為 工藝水被泵送穿過蒸汽體系產生迴路(未顯示)，然後被送回再沸器135。到了再沸器135 之後，水被轉化成汽提蒸汽，後者通過再沸器底部的汽提蒸汽管線107進入再沸器135。在 一個實施方案中，進行水分離之後餘留在分離罐130中的烴級分(提餘液)以約為1的回 流比通過回流管線105被泵送回到蒸餾塔120。或者，提餘液可以通過提餘液移除管線103 從系統抽出。來自汽提蒸汽管線107的汽提蒸汽在再沸器135中進行內部分布，並且與來自萃 取蒸餾塔120的液體流109混合。之後，將由再沸器135內的汽提蒸汽產生的蒸氣流108 送回集液盤150之下的萃取蒸餾塔135。蒸氣流108為持續進行萃取蒸餾工藝提供貧溶劑 並進一步加熱萃取蒸餾塔120。再沸器135中的剩餘液體(含苯乙烯和溶劑)作為液體產物通過再沸器管線110送至蒸餾塔底。在蒸餾塔底，苯乙烯和溶劑通過管線111被泵送至 溶劑回收塔160。再沸器135特別構建用於本發明的萃取蒸餾以提供高效萃取。如上文所述，汽提 蒸汽通過汽提蒸汽管線107添加到再沸器135。在進入再沸器135之後，汽提蒸汽進入內 部蒸汽分布器裝置140。汽提蒸汽的添加有利地降低苯乙烯的分壓。在離開再沸器135之 後，苯乙烯和溶劑作為液體產物通過再沸器管線110被送至萃取蒸餾塔120的塔底。管線111中的苯乙烯和溶劑被送至溶劑回收塔160，苯乙烯在此處作為純產物與 溶劑分離。然後，根據需要，將溶劑通過管線102送回萃取蒸餾塔120。如本領域普通技術人員已知的，汽提蒸汽操作的傳質效率定義如下Ev =出口物料的實際分壓/達到平衡時的物料分壓再沸器的傳質效率通常假定為100% (接近一個理論級)。然而，當直接向再沸器 添加蒸汽時，100%的傳質效率是不合適的，尤其是對於在接觸區(在進入再沸器的液相和 蒸汽之間)中的停留時間不足夠長的垂直式再沸器如此。已發現圖1實施方案中描述的釜 式再沸器有利地在兩相之間提供高的停留時間(緊密接觸)。已建立了用於估算/計算效 率的模型，其形成再沸器機械尺寸和分布設備的基礎。從以上的說明，本領域的普通技術人員可以容易地確定本發明的基本特徵，並在 不脫離其精神和範圍的情況下，可以進行各種變化和修改，以使本發明適於各種用途和條 件。上述實施方案僅是用作舉例說明；而不應被視為對本發明範圍的限制，本發明的範圍由 所附權利要求限定。
權利要求
1.一種用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備，所述設備包括 萃取蒸餾塔；與所述萃取蒸餾塔連接的再沸器； 其中所述再沸器還包括內部蒸汽分布器裝置；和 與所述內部蒸汽分布器裝置連接的蒸汽輸入管線。
2.權利要求1所述的設備，其中所述萃取蒸餾塔包括一級蒸發系統。
3.權利要求1所述的設備，其中所述提取物是芳香烴。
4.權利要求3所述的設備，其中所述芳香烴是苯乙烯。
5.權利要求1所述的設備，其中所述蒸汽輸入管線包括蒸汽體系產生迴路。
6.權利要求1所述的設備，其中所述再沸器為釜式再沸器。
7.一種用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備，所述設備包括 萃取蒸餾塔；與所述萃取蒸餾塔連接的釜式再沸器； 其中所述釜式再沸器還包括內部蒸汽分布器裝置； 進料流輸入管線； 溶劑輸入管線；與所述內部蒸汽分布器裝置連接的蒸汽輸入管線； 用於移除蒸餾物和溶劑的混合物的輸出管線；和 蒸汽輸出管線。
8.權利要求7所述的設備，其中所述萃取蒸餾塔包括一級蒸發系統。
9.權利要求7所述的設備，其中所述提取物是芳香烴。
10.權利要求9所述的設備，其中所述芳香烴是苯乙烯。
11.權利要求7所述的設備，其中所述蒸汽輸入管線包括蒸汽體系產生迴路。
12.一種用於對來自進料流的提取物進行萃取蒸餾的設備，所述設備包括 萃取蒸餾塔；與所述萃取蒸餾塔連接的再沸器；其中所述再沸器包括內部空間和外表面；和與所述再沸器的所述內部空間連接的蒸汽輸入管線。
13.權利要求12所述的設備，其中所述再沸器選自釜式再沸器、熱虹吸式再沸器和強 制循環再沸器。
14.權利要求12所述的設備，其中所述再沸器還包括與所述蒸汽輸入管線連接的內部 蒸汽分布器裝置。
15.一種用於對來自包含至少一種烴的進料流的提取物進行萃取蒸餾的方法，所述方 法包括a)利用溶劑從所述進料流萃取至少一種烴以形成烴/溶劑混合物；b)將汽提蒸汽直接注入再沸器殼中；c)向再沸器管中添加蒸汽作為加熱介質；d)通過位於所述再沸器殼內的蒸汽分布器裝置將所述烴/溶劑混合物與所述汽提蒸 汽混合；和e)蒸發烴/溶劑混合物。
16.權利要求15所述的方法，還包括在所述蒸發步驟後，從所述烴/溶劑混合物中分離所述至少一種烴。
17.權利要求15所述的方法，其中所述再沸器殼包括釜式再沸器。
全文摘要
本文描述了通過從再沸器向萃取蒸餾塔內部添加蒸汽來進行萃取蒸餾的方法與設備。所述設備包括萃取蒸餾塔、與萃取蒸餾塔連接的再沸器(如釜式再沸器)和蒸汽輸入管線。蒸汽輸入管線與再沸器的內部蒸汽分布器裝置連接。本文還描述了利用所述設備來對烴進料流進行萃取蒸餾的方法。
文檔編號B01D11/04GK102000449SQ20101015909
公開日2011年4月6日 申請日期2010年4月23日 優先權日2009年9月2日
發明者安德烈·卡巴努, 米爾西亞·克雷託尤 申請人:美國Gtc技術有限責任公司