[发明专利]使用选择性吸附以分离二甲苯异构体的系统及方法

说明书

优先权的说明

本申请主张2013年9月27日申请的美国申请第14/040,363号的优先权，其内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及用于分离芳族烃的系统及方法，且更特别是涉及使用选择性吸附以分离二甲苯异构体的系统及方法。

现有技术

二甲苯异构体为化学合成中的重要中间体，且特定二甲苯异构体为不同工艺所需要。对二甲苯为对苯二甲酸的原料，且对苯二甲酸用于合成纤维及树脂的制造中。间二甲苯用于某些增塑剂、偶氮染料及木材防腐剂的制造中。邻二甲苯为用于邻苯二甲酸酐生产的原料，且邻苯二甲酸酐用于某些增塑剂、染料及医药产品的制造中。

二甲苯异构体通常通过使用对所希望的异构体具有选择性的吸附剂自混合的二甲苯流分离。所希望的异构体被吸附，且剩余异构体排放于混合萃余物流中。随后，使用解吸剂解吸所希望的二甲苯异构体，且通过蒸馏(也称为分馏)收集且分离解吸剂及所希望的二甲苯异构体。解吸剂通常称为重或轻解吸剂，其中重解吸剂与二甲苯相比分子量较高且沸点较高，而轻解吸剂与二甲苯相比分子量较小且沸点较低。与含有轻解吸剂的系统相比，含有重解吸剂的二甲苯异构体回收系统倾向于使用较少能量，因为不需要在分馏步骤中反复蒸发解吸剂且使其上升。然而，重解吸剂系统需要严格的进料纯度以在再循环的解吸剂中控制不希望的化合物的积聚。不希望的化合物为降低解吸剂有效性及产品纯度的杂质。在解吸剂再循环工艺期间，需要另外的设备来保持重解吸剂的纯度。重解吸剂系统中的蒸馏塔具有较高再沸器温度，其产生较高操作压力。这样的较高操作压力需要所涉及设备具有较高压力等级，其增加设备资金成本及维护费用。

相对于重解吸剂系统，轻解吸剂系统允许宽松的进料规格。这有助于抵消与将轻解吸剂作为蒸馏塔塔顶流回收相关的提高的能量成本。轻解吸剂系统也提供二甲苯回收系统的总设备数量的实质性节省，因为不需要另外的设备以储存及回收解吸剂。轻解吸剂二甲苯回收系统也具有较低蒸馏塔操作压力，因此较薄的壳厚度及较低压力等级可用于进一步降低安装新系统的资金成本。甲苯为可使用的轻解吸剂的一个实例，且甲苯比许多可获得的重解吸剂便宜。

因而，在现有技术中，使用重解吸剂的系统与使用轻解吸剂的系统之间存在取舍。在不能严格控制进料规格的情形下，出于上文所述原因，相对于重解吸剂系统，可能需要使用轻解吸剂系统。然而，现有技术未能揭示解决与这样的轻解吸剂系统相关的不希望的能量使用增加问题的任何系统。

因此，需要开发以减少总能量消耗的方式使用轻解吸剂自混合的二甲苯流产生选定的二甲苯异构体的方法及系统。另外，本发明实施方式的其他所希望的特性及特征将从与随附附图及此背景结合的后续实施方式及所附权利要求变得显而易见。

发明内容

本发明提供用于分离选定的二甲苯异构体的方法及系统。在一个示例性实施方式中，用于分离选定的二甲苯异构体的方法包括以下步骤：将包括多种芳族烃的进料流分离成包括甲苯及二甲苯异构体的第一流以及包括二甲苯异构体的第二流。该方法进一步包括在多区分离装置的第一区中将第一流分离成包括甲苯的第三流及包括二甲苯异构体的第四流。该方法进一步包括在吸附分离单元中合并第二流及第三流，该吸附分离单元包括吸附剂，其被配置为自第二流吸附选定的二甲苯异构体。第三流自吸附剂解吸选定的二甲苯异构体以产生包括选定的二甲苯异构体及甲苯的第五流以及包括非选定的二甲苯异构体及甲苯的第六流。另外，该方法包括在多区分离装置的第二区中将第六流分离成包括非选定的二甲苯异构体的第七流及包括甲苯的第三流。

在另一种示例性实施方式中，用于分离选定的二甲苯异构体的系统包括第一烃分离装置，其被配置为将包括多种芳族烃的进料流分离成包括甲苯及二甲苯异构体的第一流以及包括二甲苯异构体的第二流。该系统进一步包括多区分离装置，该多区分离装置包括第一分离区，其被配置为将第一流分离成包括甲苯的第三流及包括二甲苯异构体的第四流。另外，该系统包括吸附分离单元，该吸附分离单元包括吸附剂，其被配置为自第二流吸附选定的二甲苯异构体。第三流自吸附剂解吸选定的二甲苯异构体以产生包括选定的二甲苯异构体及甲苯的第五流以及包括非选定的二甲苯异构体及甲苯的第六流。此外，多区分离装置包括第二分离区，其被配置为将第六流分离成包括非选定的二甲苯异构体的第七流及包括甲苯的第三流。