[发明专利]分离蒸气混合物中所含的重组分和轻组分的方法和系统

说明书

技术领域

总的来说，本发明涉及包含在蒸气混合物中的重组分和轻组分的分离。更具体来说，本发明涉及利用蒸气混合物的内能，根据包含在所述蒸气混合物中的重组分和轻组分的沸点差异来分离这些组分。

背景技术

在许多过程中产生含有轻组分和重组分的蒸气产物流，所述组分需要被回收或分离/纯化。例如，MixAlco^TM过程产生中间体羧酸盐，其从碳数为C2直至C8及以上的羧酸形成。这些盐包括例如钙、钠、钾或其他离子物质的盐。这些羧酸盐被结晶并干燥或浓缩成浆料。然后将所述盐输入到酮反应器中，所述反应器在约300℃至约450℃的温度和约15英寸汞柱真空直至约2psig下运行约5至约30分钟的盐停留时间。在反应器条件下，羧酸盐分解成碳数为C3至C15的酮蒸气以及包含在所述盐类中的离子物质的副产物固体碳酸盐。使用较长的固体停留时间和较短的蒸气产物停留时间有利于生成酮类的过程产率。可以将惰性气体（例如氢气、水/水蒸汽或二氧化碳）引入反应器中，以将产物有机蒸气吹扫出反应器，从而最小化蒸气停留时间。

在传统方法中，回收方法由将产物蒸气立即冷凝成液体所构成。这样的操作使得冷凝热被通用冷却水带走。此外，在使用吹扫气来协助将蒸气从反应区移除的情形中，一些轻质可冷凝产物被携带通过冷凝区并损失，除非在冷凝器中使用低温温度，而由于高成本这是不合需要的。此外，在常规方法中，需要带有外部重沸器（作为额外的能量来源）的蒸馏塔来分离冷凝的高分子量（MW）和低MW有机化合物，因此增加了分离过程中需要的能量的量。为了减少低MW有机化合物的损失，通常需要额外的设备和能量来提供低温或甚至冷冻的冷凝条件。

例如，图1A示意显示了当前已知的用于分离蒸气产物混合物中的酮类和其他有机物质的方法。蒸气产物混合物通常被送往酮分离塔进行纯化。来自于酮反应器的蒸气料流S-1在淬火冷凝器Q-2中，在100至250℃的温度下冷凝，并变成料流S-2。将料流S-2在冷凝器E-2中进一步冷却至35℃，产生料流S-3，并且所有冷凝热被冷却水带走。将料流S-3中的冷凝液体收集在容器D-2中，然后作为料流S-4泵送至下游过程，或者作为料流S-5再循环至淬火冷凝器Q-2作为淬火液体。

在Q-2或E-2中没有被冷凝的蒸气作为料流S-12被送往排气系统。（在图1B中，在Q-2或E-2中没有被冷凝的蒸气作为料流S-6被送往排气系统）。分离D-2中的水相并将其泵送至再循环部分（S-10），并将产物送往下游转化（S-11）。有时将惰性气体引入到酮反应器中以最小化蒸气停留时间，但是具有使得随着非可凝性气体一起离开到蒸气回收系统（料流S-12）的未被冷凝的轻质有机蒸气的量增加的不利效应。料流S-12中的任何有机蒸气被送往火炬系统并因此损失。因此，这样的已知方法具有低的过程效率和产率。

结果，对于开发高效且有效地分离包含在蒸气混合物中的轻组分和重组分的方法和系统，存在着持续的需求和兴趣。

发明内容

本文公开了一种从蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法。所述方法包括：a.将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；以及b.将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；其中所述蒸馏利用所述蒸气混合物的内能。在实施方案中，所述方法还包括c.利用至少一部分第一液相来吸收至少一部分第二蒸气相。在某些情况下，所述方法还包括将所述至少一部分第一液相冷却，然后利用它吸收所述至少一部分第二蒸气相。在某些实施方案中，所述方法还包括d.在吸收所述至少一部分第二蒸气相之后，将所述至少一部分第一液相再循环到蒸馏步骤。在实施方案中，所述方法还包括将另一部分第一蒸气相冷凝成将要再循环至蒸馏步骤的回流液体。

在实施方案中，所述蒸气混合物的蒸馏发生在蒸馏塔中。在实施方案中，所述方法还包括控制被冷凝成回流液体的第一蒸气相的量，以控制所述蒸馏塔的下部的温度。

在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的酮。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的热解产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的费托法产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在生物质制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在煤制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在天然气制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含无反应性吹扫气。在某些情况下，所述无反应性吹扫气包含氮气、氢气、水蒸汽或二氧化碳。