[发明专利]用于高生产力制备对二甲苯的模拟逆流色谱分离方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及通过液固相之间接触从主要包含8个碳原子的芳族烃进料中分离对二甲苯(PX)的领域。因为该类型的进料可能难以通过蒸馏分离，因而使用一类已知名称为色谱分离方法或装置或“模拟可移动床”或“模拟逆流”(在下文中我们将其称为缩写SCC)的吸附方法和相应装置。

本发明涉及一种SCC分离方法，其能够在单一步骤中获得高纯态的PX，即至少99.7％。

现有技术检验

SCC分离为现有技术所熟知。通常，以模拟逆流模式操作的分离对二甲苯的方法包括至少四个区并可以是五个或六个，这些区的每一个通过一定数目的连续床形成且各区通过其处于进料点和排出点之间的位置来限定。

典型地，采用至少一种待分馏进料F(含有对二甲苯和其它芳族C8异构体)和脱附剂D对用于生产对二甲苯的SCC单元进料，有时称其为洗提液(通常为对二乙苯或甲苯)。从所述单元取出至少一种含有对二甲苯异构体和脱附剂的萃余液R和含有对二甲苯和脱附剂的萃取液E。

进料点和排出点随时间流逝而变化，在相同方向上移动床对应的值。不同注入点或排出点的移动可为模拟的或非模拟的，如由专利FR2785196所教导的。根据第二种操作模式的方法被称作VARICOL。

常规地，SCC单元中限定4个不同的色谱区。

区1：用于脱附对二甲苯的区域，处于脱附剂D的注入和萃取液E的取出之间。

区2：用于脱附对二甲苯异构体的区域，处于萃取液E的取出和待分馏进料F的注入之间。

区3：用于吸附对二甲苯的区域，处于进料的注入和萃余液R的取出之间。

区4：处于萃余液R的取出和脱附剂D的注入之间的区域。

如Lim等(2010，Ind.Eng.Chem.Res.Vol.49，p.3316-3327)和Kurup等(Ind.Eng.Chem.Res.2005，44，5703-5714)所描述的，通过SCC分离对二甲苯的方法通常由24个分布于两个吸附塔中的床组成，每个吸附塔12个床，每个床的吸附剂固体高度约为1.1m。因此，吸附塔整体所涉及的吸附剂固体的合并高度(下文将被称为Hcu)约为26m。

用于分离对二甲苯的吸附剂领域最近的研究能够开发出具有改善传递(transfer)特性的吸附剂。例如，专利FR2903978和FR2925366公开了基于与钡或钡和钾交换的沸石X或LSX小晶体的沸石吸附剂。

US7812208也要求保护一种用于通过使其与不含粘结剂(英文术语称作“无粘结剂”)的吸附剂接触来分离对二甲苯的方法，所述吸附剂包含晶体尺寸为500纳米-1.5微米的第一部分沸石X、和晶体尺寸小于500纳米或大于1.8微米的第二部分沸石X。

所引用专利指出该类型的吸附剂具有改善的材料传递特性。那些牵涉改善传递的吸附剂的使用优选在低温下和／或以减少的循环时间下进行。

关于后一点，其指出在典型的具有24个床(两个吸附塔，每个含有12个床)的模拟可移动床单元(所有的其它物件相同)中，循环时间的减少相应于生产力的增加。

事实上本领域技术人员已知对于给定的工业吸附塔，循环时间的减少伴随吸附塔中总液体流速的等同的增加，这是为了在模拟可移动床的不同区域中维持固体和液体流速比率恒定。

因此，所制备的对二甲苯的量(由此的以PX／m³/h的kg表示的生产力)以成比例的量增加，不利于纯度和／或收率。

这由US7812208的图6所示例，其中可见，对于给定的吸附剂，循环时间的减少导致收率(即萃取液中流出的PX量与进料中引入的PX量之比)的减少。

也可以由同一图看出，具有改善传递特性的吸附剂的使用使得循环时间(由此的内部液体流速、和生产力)显著减少，伴有异构体生成。

总之，对于具有小晶体和改善传递特性的吸附剂的使用，现有技术推荐要么增加流速(流入和流出，以及内部再循环流速)并伴有循环时间的减少以直接在传递中使用该增加，要么低温(即低于175℃)操作，其可以增加吸附剂的容量和选择性。

发明简述

根据本发明的方法提出以高纯态生产对二甲苯的改进措施，该方法利用对于一个或多个吸附塔的整体所涉及的吸附剂固体累计高度(称作Hcu)，其小于在24床吸附塔中常规使用的，并且该方法采用各吸附塔上为1cm／s-2cm／s的平均表观速度进行，后者定义为在所述方法的温度下通过容量(volume)除以吸附塔区域面积所得的平均再循环流速。