具有低壓力降和高區(qū)數(shù)的模擬逆流色譜分離方法和裝置制造方法
【專利摘要】模擬移動床分離方法，特征在于將進料和脫附劑注入料流各自分成N股料流（N是嚴格大于1的整數(shù)），該N股料流分別在N個進料注入點和N個分別的脫附劑注入點注入，并且特征還在于也將萃取液和萃余液取出料流各自分成N股料流，該N股料流各自在N個分別的取出點取出，該裝置由4×N個色譜區(qū)構成。
【專利說明】具有低壓力降和高區(qū)數(shù)的模擬逆流色譜分離方法和裝置
發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明涉及難于通過蒸餾分離的天然或化學產品的分離領域。使用被稱為模擬移動床或模擬逆流方法的一類方法和相關裝置；我們會在后文中將它們統(tǒng)稱為“see”方法。
[0002]使用這類方法的領域的非窮舉列表包括:
?從支化鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴中分離正構鏈烷烴；
?烯烴/鏈烷烴分離 ?從其他芳族CS異構體分離對二甲苯；
?從其他芳族CS異構體分離間二甲苯；
?從其他芳族CS異構體分離乙苯；
在冶煉廠和石油化工廠之外，還存在很多可以提及的其他應用，包括葡萄糖/果糖分離，和甲酚的位置異構體、光學異構體等的分離。
現(xiàn)有技術
[0003]SCC分離方法是本領域中所熟知的。通常情況下，在模擬逆流模式中運行的吸附器包括至少三個區(qū)，也可能是四個或五個區(qū)，這些區(qū)各自由一定數(shù)量的連續(xù)床構成并且各區(qū)由其在供應點和取出點之間的位置限定。通常，為SCC塔供應至少一個待分餾的進料F和脫附劑D (有時稱為洗脫劑)；從所述塔中取出至少一個萃余液R和萃取液E。
[0004]供應點和取出點隨時間改變，即以相同方向移動對應于一個床的值。如專利US 6136 198中所公開的，可以同時或非同`時移動各個注入點或取出點。第二種變體的方法稱為VARIC0L 方法。
[0005]通常，在SCC裝置中限定4個不同的色譜區(qū):
?區(qū)1:用于脫附萃取液的化合物的區(qū)，包含在脫附劑D的注入和萃取液E的移出之
間；
?區(qū)2:用于脫附萃余液的化合物的區(qū)，包含在萃取液E的移出和待分餾的進料F的注入之間；
?區(qū)3:用于吸附萃取液的化合物的區(qū)，包含在進料的注入和萃余液R的取出之間；
?區(qū)4:包含在萃余液的取出和脫附劑的注入之間的區(qū)。
[0006]現(xiàn)有技術詳細描述了使用模擬逆流進行進料分離的各種裝置和方法。
[0007]可以提及的具體專利為US 2 985 589、US 3 214 247、US 3 268 605、US 3 592612、US 4 614 204、US 4 378 292、US 5 200 075 和 US 5 316 821。
[0008]SCC方法中的壓力降與色譜塔中流體相的隙間速度直接相關。術語“隙間速度”是指構成固體吸附劑的顆粒之間的流體的實際速度。
[0009]壓力降在標示一個或多個再循環(huán)泵、吸附器壁厚、任何分配板的支撐系統(tǒng)的尺寸、吸附劑顆粒的機械性能等的大小中起主要作用。它們可以在SCC方法的實施中成為限定因素。
[0010]本發(fā)明的目的是提供與現(xiàn)有技術相比具有降低的壓力降的SCC類方法，具體目的是通過增加色譜區(qū)的數(shù)量降低各個吸附器或色譜塔中的機械應力，而同時保持非常高的性能(純度、收率和生產能力)。
[0011]本發(fā)明的方法可以用于實現(xiàn)比現(xiàn)有技術的SCC方法獲得的更高的生產能力，所述現(xiàn)有技術的SCC方法具有大量床(多于8個床)，并且對其而言經處理的進料的最大流速受到裝置中的壓力降或可容許的最大隙間速度管制。
[0012]附圖的簡要描述
圖1表示由分配到4個區(qū)中的24個床構成的現(xiàn)有技術的SCC裝置；
圖2表示由分配到8個區(qū)中的24個床構成的本發(fā)明的裝置；
圖3表示由分配到12個區(qū)中的24個床構成的本發(fā)明的裝置。
[0013]本發(fā)明的描述
本發(fā)明涉及通過模擬逆流色譜(簡稱SCC)分離進料F的方法，其特征在于將進料和脫附劑注入料流各自分成N股料流(N為嚴格大于I的整數(shù))，將該N股料流分別注入到N個不同進料注入點和N個不同的脫附劑注入點中，并且特征還在于還將萃取液和萃余液取出料流各自分成N股料流，該N股料流各自從N個不同的取出點取出，該裝置由4 X N個色譜區(qū)構成。
[0014]使所述注入點和取出點的位置如下:
?脫附劑注入點位于萃余液取出點和萃取液取出點之間，萃余液取出點、脫附劑注入點和萃取液取出點3者是連續(xù)的；· ?萃取液取出點位于脫附劑注入點和進料注入點之間，脫附劑注入點、萃取液取出點和進料注入點3者是連續(xù)的；
?進料注入點位于萃取液取出點和萃余液取出點之間，萃取液取出點、進料注入點和萃余液取出點3者是連續(xù)的；
?萃余液取出點位于進料注入點和脫附劑注入點之間，進料注入點、萃余液取出點和脫附劑注入點3者是連續(xù)的。
[0015]術語“連續(xù)的”是指在稱為連續(xù)的點之間不存在其他取出或注入點。
[0016]也將注意到，三個連續(xù)點總是以注入、取出、注入的順序或以取出、注入、取出的順序彼此跟隨。
[0017]與具有相同幾何結構、處理相同進料流量和由4個區(qū)構成的方法相比，本發(fā)明的方法具有大幅降低的總壓力降和基本上等同的性能。
[0018]與具有相同幾何結構、處理相同的進料流量和由4個區(qū)構成的方法相比，在本發(fā)明的方法中，注入點和取出點進行交換的時間段乘以N。將注入點和取出點進行交換的時間段定義為同一注入或取出料流的兩次連續(xù)交換之間的時間。
[0019]本發(fā)明的方法具有分離芳族C8烴的混合物中的對二甲苯或間二甲苯的具體應用。
[0020]很明顯，這兩個應用實施例決非限定，并且其他應用也是可以的，尤其是在分離正構和異構鏈烷烴或正構和異構烯烴的領域中。
[0021]本發(fā)明的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法具有N個進料和脫附劑注入點及萃取液和萃余液取出點，N的范圍為2至6個，優(yōu)選2至4個。
[0022]本發(fā)明的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法的床的總數(shù)為16、24或30。優(yōu)選地，床的總數(shù)為24。
[0023]在本發(fā)明的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法的變體中，在交換時間段期間各區(qū)中的床數(shù)變化一個床，將注入點和取出點的交換時間段定義為同一注入或取出料流的兩次連續(xù)交換之間的時間。
[0024]優(yōu)選地，相同類型的料流，即進料供應料流組、脫附劑供應料流組、萃取液取出料流組和萃余液取出料流組，具有相同的流速土 10%。
[0025]本發(fā)明的方法的描述的剩余部分涉及其中N = 2的具體情形，即當:
?將各進料注入點分成兩個，稱為Fl和F2 ；
?將各脫附劑注入點分成兩個，稱為Dl和D2;
?將各萃取液取出點分成兩個，稱為El和E2 ；
?將各萃余液取出點分成兩個，稱為Rl和R2。
[0026]其中N = 2的具體情形對應于具有如下限定的8個區(qū)的SCC方法:
?區(qū)1:在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間；
?區(qū)2:在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間；`
?區(qū)3:在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間；
?區(qū)4:在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間；
?區(qū)5:在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間；
?區(qū)6:在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間；
?區(qū)7:在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間；
?區(qū)8:在2號萃余液取出R2和I號脫附劑注入Dl之間。
[0027]在其中N = 3的具體情形下，即在具有12個區(qū)的SCC方法的情形下，所述區(qū)限定如下:
?區(qū)1:在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間；
?區(qū)2:在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間；
?區(qū)3:在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間；
?區(qū)4:在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間；
?區(qū)5:在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間；
?區(qū)6:在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間；
?區(qū)7:在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間；
?區(qū)8:在2號萃余液取出R2和3號脫附劑注入D3之間；
?區(qū)9:在3號脫附劑注入D3和3號萃取液取出E3之間；
?區(qū)10:在3號萃取液取出El和3號進料注入F3之間；
?區(qū)11:在3號進料注入Fl和3號萃余液取出R3之間；
?區(qū)12:在3號萃余液取出R3和I號脫附劑注入Dl之間。
[0028]分成8和12個區(qū)的這些劃分將從下文的實施例中更好地理解。
[0029]本發(fā)明的模擬逆流色譜(SCC)分離進料F的方法可以具有變體，其中在交換時間段期間各區(qū)中的床數(shù)變化一個床，將注入點和取出點的交換時間段定義為同一注入或取出料流的兩次連續(xù)交換之間的時間。
[0030]在可以提及的本發(fā)明的方法的各種應用中，從芳族C8烴的混合物中分離對二甲苯是特別適合的。也可以提及從芳族CS烴的混合物中分離間二甲苯。
實施例
[0031]由以下三個實施例將可更好地理解本發(fā)明。
[0032]實施例1 (根據(jù)現(xiàn)有技術)
考慮SCC裝置，其由24個長度為1.1 m并且內半徑為3.5m的床構成，具有進料注入、脫附劑注入、萃取液取出和萃余液取出。
[0033]各個注入點或取出點的改變是同時的。
[0034]根據(jù)如下配置將床分配到4個色譜區(qū)中:
5/9/7/3
即，將床分配如下:
?5個床在區(qū)I (在脫附劑注入D和萃取液取出E之間)中；
?9個床在區(qū)2 (在萃取液取出E和進料注入F之間)中；
?7個床在區(qū)3 (在進料注入F和萃余液取出R之間)中；
?3個床在區(qū)4 (在萃余液取出R和脫附劑注入D之間)中。
[0035]所使用的吸附劑為BaX型沸石，脫附劑為對二乙苯。溫度為175°C，壓力為15巴。
[0036]進料由20%對二甲苯、24%鄰二甲苯、51%間二甲苯和5%乙苯組成。所使用的交換時間段為70.8秒。
[0037]進料和脫附劑注入流速如下:
?對于進料,6.81 m3/min ；
?對于脫附劑，7.48 m3/min。
[0038]另外，區(qū)4中流速為22.08 m3/min，萃取液取出流速為4.38 m3/min。
[0039]模擬后，對于對二甲苯獲得99.85%的純度，其中對二甲苯的收率為97.39%。
[0040]在由24個床和25個板構成的整個吸附器上的壓力降為6.4巴。
[0041]實施例2 (根據(jù)本發(fā)明)
考慮根據(jù)本發(fā)明的裝置，其由24個長度為1.1 m并且內半徑為3.5 m的床構成，具有兩個進料注入、兩個吸附劑注入、兩個萃取液取出和兩個萃余液取出。
[0042]各個注入點或取出點的改變是同時的。
[0043]根據(jù)如下配置將床分配到8個色譜區(qū)中:
2/5/3/2/2/5/3/2
即，將床分配如下:
?2個床在區(qū)I (在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間)中；
?5個床在區(qū)2 (在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間)中；
?3個床在區(qū)3 (在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間)中；
?2個床在區(qū)4 (在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間)中；
?2個床在區(qū)5 (在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間)中；
?5個床在區(qū)6 (在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間)中；
?3個床在區(qū)7 (在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間)中；
?2個床在區(qū)8 (在2號萃余液取出R2和I號脫附劑注入Dl之間)中。[0044]所使用的吸附劑為BaX型沸石，脫附劑為對二乙苯。溫度為175°C，壓力為15巴。
[0045]進料由20%對二甲苯、24%鄰二甲苯、51%間二甲苯和5%乙苯組成。所使用的交換
時間段為141.6秒。
[0046]進料和脫附劑注入流速如下:
?對于I號進料，3.405 m3/min ；
?對于2號進料，3.405 m3/min ；
?對于I號脫附劑，3.74 m3/min ；
?對于2號脫附劑，3.74 m3/min。
[0047]另外，區(qū)4和區(qū)8中流速為11.08 m3/min，2個萃取液取出流速為2.25 m3/min。
[0048]模擬后，對于對二甲苯而言獲得99.86%的純度，其中對二甲苯的收率為95.5%。
[0049]在由24個床和25個板構成的整個吸附器上的壓力降為2.5巴。
[0050]實施例3 (根據(jù)本發(fā)明)
考慮根據(jù)本發(fā)明的裝置，其由24個長度為1.1 m并且內半徑為3.5 m的床構成，具有
三個進料注入、三個脫附劑注入、三個萃取液取出和三個萃余液取出。
·[0051]各個注入點或取出點的移動不是同時的，從而獲得非整數(shù)的色譜區(qū)長度(如美國
專利6 136 198中所公開的)。
[0052]根據(jù)如下配置將床分配到12個色譜區(qū)中:
1.5/3.2/2.1/1.2/1.5/3.2/2.1/1.2/1.5/3.2/2.1/1.2
即，在某一時間段內床的分配如下(按照慣例，假設通過脫附劑注入點的移動限定時間
段的開始和結束):
?從該時間段的開始至42.6秒(相對于該時間段的開始來限定)，存在
OI個床在區(qū)I (在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間)中；
O3個床在區(qū)2 (在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間)中；
O2個床在區(qū)3 (在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間)中；
O2個床在區(qū)4 (在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間)中；
OI個床在區(qū)5 (在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間)中；
O3個床在區(qū)6 (在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間)中；
O2個床在區(qū)7 (在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間)中；
O2個床在區(qū)8 (在2號萃余液取出R2和3號脫附劑注入D3之間)中；
OI個床在區(qū)9 (在3號脫附劑注入D3和3號萃取液取出E3之間)中；
O3個床在區(qū)10 (在3號萃取液取出E3和3號進料注入F3之間)中；
O2個床在區(qū)11 (在3號進料注入F3和3號萃余液取出R3之間)中；
O2個床在區(qū)12 (在3號萃余液取出R3和I號脫附劑注入Dl之間)中。
[0053].從42.6秒至63.9秒0?對于該時間段的開始限定)，存在:
OI個床在區(qū)I (在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間)中；
O3個床在區(qū)2 (在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間)中；
O3個床在區(qū)3 (在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間)中；
OI個床在區(qū)4 (在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間)中；
OI個床在區(qū)5 (在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間)中；O3個床在區(qū)6 (在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間)中；
O3個床在區(qū)7 (在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間)中；
OI個床在區(qū)8 (在2號萃余液取出R2和3號脫附劑注入D3之間)中；
OI個床在區(qū)9 (在3號脫附劑注入D3和3號萃取液取出E3之間)中；
O3個床在區(qū)10 (在3號萃取液取出E3和3號進料注入F3之間)中；
O3個床區(qū)11 (在3號進料注入F3和3號萃余液取出R3之間)中；
OI個床在區(qū)12 (在3號萃余液取出R3和I號脫附劑注入Dl之間)中。
[0054].從63.9秒至106.5秒0?對于該時間段的開始限定)，存在:
OI個床在區(qū)I (在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間)中；
O4個床在區(qū)2 (在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間)中；
O2個床在區(qū)3 (在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間)中；
OI個床在區(qū)4 (在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間)中；
OI個床在區(qū)5 (在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間)中；
O4個床在區(qū)6 (在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間)中；
O2個床在區(qū)7 (在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間)中；
OI個床在區(qū)8 (在2號萃余液取出R2和3號脫附劑注入D3之間)中；
OI個床在區(qū)9 (在3號脫附劑注入D3和3號萃取液取出E3之間)中；
O4個床在區(qū)10 (在3號萃取液取出E3和3號進料注入F3之間)中；
O2個床在區(qū)11 (在3號進料注入F3和3號萃余液取出R3之間)中；
OI個床在區(qū)12 (在3號萃余液取出R3和I號脫附劑注入Dl之間)中。
[0055].從63.9秒開始(相對于該時間段的開始至該時間段的結束限定)，存在:
O2個床在區(qū)I (在I號脫附劑注入Dl和I號萃取液取出El之間)中；
O3個床在區(qū)2 (在I號萃取液取出El和I號進料注入Fl之間)中；
O2個床在區(qū)3 (在I號進料注入Fl和I號萃余液取出Rl之間)中；
OI個床在區(qū)4 (在I號萃余液取出Rl和2號脫附劑注入D2之間)中；
O2個床在區(qū)5 (在2號脫附劑注入D2和2號萃取液取出E2之間)中；
O3個床在區(qū)6 (在2號萃取液取出E2和2號進料注入F2之間)中；
O2個床在區(qū)7 (在2號進料注入F2和2號萃余液取出R2之間)中；
OI個床在區(qū)8 (在2號萃余液取出R2和3號脫附劑注入D3之間)中；
O2個床在區(qū)9 (在3號脫附劑注入D3和3號萃取液取出E3之間)中；
O3個床在區(qū)10 (在3號萃取液取出E3和3號進料注入F3之間)中；
O2個床在區(qū)11 (在3號進料注入F3和3號萃余液取出R3之間)中；
OI個床在區(qū)12 (在3號萃余液取出R3和I號脫附劑注入Dl之間)中。
[0056]所使用的吸附劑為BaX型沸石，脫附劑為對二乙苯。溫度為175°C，壓力為15巴。
[0057]進料由20%對二甲苯、24%鄰二甲苯、51%間二甲苯和5%乙苯組成。所使用的交換
時間段為212.4秒。
[0058]進料和脫附劑注入流速如下:
?對于I號進料，2.27 m3/min ；
?對于2號進料，2.27 m3/min ；?對于3號進料，2.27 m3/min ；
?對于I號脫附劑，2.493 m3/min ；
?對于2號脫附劑，2.493 m3/min ；
?對于3號脫附劑，2.493 mVmin。
[0059]另外，區(qū)4、8和12中流速為7.36 m3/min，三個萃取液取出流速為1.46 m3/min。
[0060]模擬后，對于對二甲苯而言獲得99.82%的純度，其中對二甲苯的收率為95.54%。
[0061]在由24個床和25個板構成的整個吸附器上的壓力降為1.5巴。
【權利要求】
1.模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法，其具有至少一個分成多個區(qū)的吸附塔，各區(qū)包括一定數(shù)量的床，所述塔由被板Pi隔開的多個吸附劑床組成，所述板各自包含分配/萃取系統(tǒng)，在所述方法中，將進料F供應至至少一個供應點并將脫附劑D供應至至少一個供應點，萃取出至少一個萃取液E和至少一個萃余液R，所述供應點和取出點以交換時間段ST隨時間移動對應于一個吸附劑床的值并確定SMB的多個功能區(qū)，各區(qū)包含在注入點和緊相連的取出點之間或位于取出點和緊相連的注入點之間； 所述方法的特征在于將所述進料和脫附劑注入料流各自分成N股料流(N為嚴格大于I的整數(shù))，將該N股料料流分別注入到N個不同的進料注入點和N個不同的脫附劑注入點中，并且特征還在于還將萃取液和萃余液取出料流各自分成N股料流，該N股料流各自從N個不同的取出點取出，該裝置由4 X N個色譜區(qū)構成，在該方法中，所述注入點和取出點的位置如下: ?使脫附劑注入點位于萃余液取出點和萃取液取出點之間，萃余液取出點、脫附劑注入點和萃取液取出點3者是連續(xù)的； ?使萃取液取出點位于脫附劑注入點和進料注入點之間，脫附劑注入點、萃取液取出點和進料注入點3者是連續(xù)的； ?使進料注入點位于萃取液取出點和萃余液取出點之間，萃取液取出點、進料注入點和萃余液取出點3者是連續(xù)的； ?使萃余液取出點位于進料注入點和脫附劑注入點之間，進料注入點、萃余液取出點和脫附劑注入點3者是連續(xù)的。
2.根據(jù)權利要求1的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法，其中相同類型的料流(進料、脫附劑、萃取液或萃余液)具有相同的流速±10%。
3.根據(jù)權利要求1的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法，其中進料和脫附劑注入點以及萃取液和萃余液取出點的數(shù)量N為2至6個，優(yōu)選2至4個。
4.根據(jù)權利要求1的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法，其中床的總數(shù)為16、24或30個。
5.根據(jù)權利要求1的模擬逆流(SCC)色譜分離進料F的方法，其中在交換時間段期間各區(qū)中的床數(shù)變化一個床，將注入點和取出點的交換時間段定義為同一注入或取出料流的兩次連續(xù)交換之間的時間。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項的模擬逆流色譜方法的用途，將該方法用于從芳族CS烴的混合物中分離對二甲苯。
7.根據(jù)權利要求1至5任一項的模擬逆流色譜方法的用途，將該方法用于從芳族CS烴的混合物中分離間二甲苯。
【文檔編號】B01D15/18GK103596654SQ201280028723
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年4月26日 優(yōu)先權日:2011年6月16日
【發(fā)明者】P.勒弗萊夫, D.萊內庫格爾-勒-科克 申請人:Ifp 新能源公司