用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于操作汽提器的方法，所述汽提器被設(shè)置用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程，其中所述汽提器將比芳香族組分輕的組分經(jīng)由蒸餾操作與所述芳香族組分分離。在該方法中，使用HIDiC作為汽提器，確定HIDiC的精餾段(201)的塔頂壓力，并且將HIDiC的汽提段(202)的塔頂壓力設(shè)定為低于精餾段(201)的塔頂壓力。
【專利說明】用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器及其操作方法
[0001]本申請(qǐng)基于并要求2012年9月21日提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)?012-208129的優(yōu)先權(quán)，其公開通過引用以其全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于芳香族組分制造設(shè)備中的分離過程的汽提器，以及一種用于操作所述汽提器的方法，尤其是，當(dāng)將比芳香族組分輕的組分通過使用汽提器的蒸餾操作的方式與所述芳香族組分分離時(shí)的操作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程中，可以設(shè)置將比芳香族組分輕的組分與所述芳香族組分分離的設(shè)備，稱為汽提器。汽提器通過蒸餾操作的方式將輕組分從芳香族組分分離。對(duì)于進(jìn)行蒸餾操作的這種汽提器，傳統(tǒng)地，通常使用圖1中所示的蒸餾設(shè)備。蒸餾設(shè)備是在垂直方向上建造的塔，包括塔底101、鋪盤段(或填充床段)102和塔頂103，并且鋪盤段(或填充床段)102由以原材料提供位置作為它們之間的邊界的上側(cè)的精餾段104和下側(cè)的汽提段105組成。
[0004]操作包括這種蒸餾設(shè)備的汽提器，以使得在塔頂操作壓力為大約600kPa(絕對(duì)壓力)(在下文中稱為""A"")以上，以便提供允許含有比芳香族組分輕的組分的塔頂中的蒸氣由冷卻水或大氣冷凝的溫度。
[0005]蒸餾分離是通常廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程的單元操作，但消耗大量的能量。在工業(yè)領(lǐng)域中，因此，對(duì)于可以節(jié)約能量的蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行了研究。這種研究帶來了作為節(jié)約很多能量的蒸餾設(shè)備的熱集成蒸餾塔(在下文中，HIDiC)的發(fā)展。
[0006]如圖2中所示，HIDiC的基本系統(tǒng)具有這樣的結(jié)構(gòu)，此處精餾段201和汽提段202被設(shè)置為使得它們彼此分離。將精餾段201的操作壓力設(shè)定為高于汽提段202的操作壓力以使得精餾段201的操作溫度高于汽提段202的操作溫度。這能夠減少向再沸器203提供的熱量，因?yàn)槿绻谒鼈冎g存在熱交換表面，從精餾段201至汽提段202出現(xiàn)熱傳遞。精餾段的熱移動(dòng)至汽提段，并且因此還可以減少由冷凝器204移除的熱量。作為結(jié)果，可以提供高能量節(jié)約蒸餾設(shè)備。
[0007]為了將這種HIDiC投入實(shí)際使用，提出了如在例如JP2004-16928A和JP專利號(hào)4803470中描述的設(shè)備構(gòu)造。
[0008]如圖2中所示，以使得將精餾段201和汽提段202設(shè)置在分開的段(塔)中的方式構(gòu)造HIDiC，將蒸氣從汽提段202的塔頂202a移除并通過壓縮機(jī)205壓縮，并且將作為壓縮的結(jié)果具有高溫和高壓的該蒸氣引入至精餾段201的塔底201a中。因此，精餾段201的操作壓力和操作溫度高于汽提段202的操作壓力和操作溫度。同樣，如上所述，HIDiC是與圖1中所示的傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備比較可以預(yù)期獲得提高的能量節(jié)約的設(shè)備。
[0009]可以設(shè)想，將HIDiC用于汽提器，所述汽提器用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程；然而，在這種情況下，存在以下要解決的問題。
[0010]通常，當(dāng)通過蒸餾的方式進(jìn)行分離時(shí)，圖1中所示的傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備在等于大氣壓力或略大于大氣壓力的操作壓力(IOlkPa(A)至150kPa(A))操作。如果將傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備替換為HIDiC，通常將傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備中等于或略高于大氣壓力的操作壓力設(shè)定為HIDiC的汽提段側(cè)上的操作壓力。這是因?yàn)椋绻笻IDiC的精餾段側(cè)上的操作壓力為接近于大氣壓力的壓力，必須為汽提段提供使得汽提段的內(nèi)部具有等于或小于大氣壓的壓力的減壓設(shè)備，以便使得HIDiC的汽提段的操作壓力低于HIDiC的精餾段側(cè)的操作壓力。
[0011]然而，如上所述，如果將傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備設(shè)置作為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器，汽提器的塔頂處的操作壓力為大約600kPa(A)以上。如果這種壓力是HIDiC的汽提段側(cè)上的操作壓力，HIDiC的精餾段側(cè)上的操作壓力變得相對(duì)于汽提段側(cè)上的操作壓力非常大。在HIDiC中，將從其汽提段的塔頂移除的蒸氣壓縮以提供高溫、高壓蒸氣至其精餾段的塔底；然而，對(duì)可以通過目前的流體壓縮機(jī)提供的出口溫度存在限制，并且因此，如果將大約600kPa(A)以上的壓力設(shè)定作為HIDiC的汽提段側(cè)上的操作壓力，不能采用 HIDiC0
[0012]此外，首要的是，蒸餾操作中的高壓直接導(dǎo)致提供用于蒸餾分離的驅(qū)動(dòng)力的相對(duì)揮發(fā)性上的降低，并且因此，在HIDiC的汽提段側(cè)上塔底處的再沸器上的熱負(fù)荷增加，導(dǎo)致大的操作成本。同時(shí)，降低汽提段側(cè)上的操作壓力降低了操作溫度，使得其低于傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的汽提段的操作溫度，能夠?qū)⑺滋幍脑俜衅鞯臒嵩磸膫鹘y(tǒng)使用的中壓水蒸汽變成低壓水蒸汽。這種替換帶來成本益處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目標(biāo)是解決當(dāng)用HIDiC替換被設(shè)置作為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器的傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備時(shí)出現(xiàn)的上述問題。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于操作被設(shè)置為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器的方法，其中所述汽提器將比芳香族組分輕的組分從芳香族組分經(jīng)由蒸餾操作分離。在該操作方法中，使用HIDiC作為汽提器，首先，確定HIDiC的精餾段的塔頂壓力，并隨后將HIDiC的汽提段的塔頂壓力設(shè)定為低于精餾段的塔頂壓力。
[0015]而且，本發(fā)明的另一方面涉及一種被設(shè)置用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器，其中所述汽提器將比芳香族組分輕的組分經(jīng)由蒸餾操作從芳香族組分分離。所述汽提器包括蒸餾設(shè)備，所述蒸餾設(shè)備包括HIDiC，并且可以將操作壓力范圍控制為在HIDiC的精餾段的塔頂為600至IOOOkP(A)并且在HIDiC的汽提段的塔頂為150至300kPa(A)。
[0016]本發(fā)明使得能夠采用HIDiC作為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器。而且，該汽提器包括HIDiC，使得能夠提高能量節(jié)約并降低操作成本。
[0017]本發(fā)明的以上和其他目標(biāo)、特征和益處將從以下參考示例本發(fā)明的實(shí)施例的附圖的說明中變得顯見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是顯示蒸餾設(shè)備的構(gòu)造的圖；[0019]圖2是顯示HIDiC的概念構(gòu)造的圖；
[0020]圖3A是圖顯示根據(jù)本發(fā)明的用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器(HIDiC型)的概念構(gòu)造；并且
[0021]圖3B是顯示與HIDiC型汽提器比較的使用傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的汽提器的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案。圖3A是顯示根據(jù)本發(fā)明的用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器(采用HIDiC的類型)的概念結(jié)構(gòu)的圖，并且圖3B是顯示與HIDiC型設(shè)備比較使用傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的汽提器的圖。
[0023]首先，將詳細(xì)描述被設(shè)置用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器。例如，除作為主要組分的苯、甲苯和CS芳香族組分(乙苯、苯乙烯、對(duì)二甲苯、間二甲苯和鄰二甲苯)之外，來自用于芳香族組分不均勻化過程的反應(yīng)器的出口的流含有痕量的氫和輕烴(例如，乙烷、丙烷和丁烷)。需要首先從該流分離氫和輕烴并且隨后在下面的蒸餾操作中將該流分離為苯、甲苯和二甲苯。汽提器在輕組分分離中發(fā)揮作用。
[0024]如果使用圖3B中所示的傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備作為汽提器，塔頂中的氣體的一部分在塔頂處的冷凝器中冷凝，并且冷凝物作為回流再循環(huán)至塔體中，并且將留下的氣相輕混合物移除至塔的外部。此時(shí)，一部分苯不能從輕混合物完全分離并且與輕混合物一起移除。在這種部分蒸餾物冷凝中，為了在塔底獲得大約99%以上的苯收集率，如果假設(shè)使用空氣或冷卻水用于冷凝，需要大約600至IOOOkPa(A)的操作壓力。與其一起，通過計(jì)算確定的塔底溫度典型為大約200至220°C。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，如圖3B中所示，塔頂壓力是92IkPa(A),塔頂淵度為139°C，塔底壓力為951kPa(A)并且塔底溫度為209°C。
[0025]當(dāng)采用HIDiC用于這種汽提器時(shí)，如果HIDiC的汽提段側(cè)上的操作壓力為大約600至IOOOkPa(A)，需要將HIDiC的精餾段側(cè)上的操作壓力設(shè)定為高于600至IOOOkPa(A)。與操作壓力一起，當(dāng)考慮到在過熱狀態(tài)下加熱時(shí)，對(duì)應(yīng)于精餾段的塔底溫度的壓縮機(jī)出口處的溫度為大約220至240°C。目前開發(fā)的接受烴的壓縮機(jī)不覆蓋這樣高的溫度范圍，并且因此，實(shí)際上不能采用HIDiC。
[0026]因此，如圖3A中所示，設(shè)定HIDiC的精餾段201側(cè)上的操作壓力以使得HIDiC的精餾段的塔頂處的壓力成為傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的塔頂處的壓力(監(jiān)IkPa(A))。參考精餾段處的壓力，將汽提段202側(cè)上的操作壓力設(shè)定為低于921kPa(A)。
[0027]如上所述，作為將汽提段202的操作壓力設(shè)定為與傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備相比低的結(jié)果，可以降低汽提段202的操作溫度以使得其為低。因此，汽提段202的塔底溫度也降低以使得它低于傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的塔底溫度，并且達(dá)到大約130°C的溫度，其使得能夠使用低壓水蒸汽。
[0028]此外，因?yàn)槭沟肏IDiC的精餾段的塔頂壓力成為傳統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的塔頂壓力(監(jiān)IkPa㈧)，消除了壓縮機(jī)出口處的上述溫度問題。
[0029]在本實(shí)施方案中，如圖3A中所示，精餾段的塔頂壓力為921kPa(A)，精餾段的塔頂溫度為119°C，精餾段的塔底壓力為977kPa(A)，并且精餾段的塔底溫度為174°C。與這些一起，汽提段的塔頂壓力為191kPa(A)，汽提段的塔頂溫度為112°C，汽提段的塔底壓力為199kPa(A)，并且汽提段的塔底溫度為131°C。[0030]這里，本發(fā)明的發(fā)明人基于模擬確定了，當(dāng)使用HIDiC作為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器時(shí)，如果HIDiC的操作壓力范圍在其精餾段的塔頂為600至IOOOkPa(A)，在其汽提段的塔頂操作壓力范圍優(yōu)選為150至300kPa(A)。
[0031]雖然使用特定術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，這種描述僅用于示例性的目的，并且應(yīng)當(dāng)明白的是可以進(jìn)行改變和變更而不脫離以下權(quán)利要求的精神或范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于操作汽提器的方法，所述汽提器被設(shè)置為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程，其中所述汽提器將比芳香族組分輕的組分經(jīng)由蒸餾操作與所述芳香族組分分離，所述方法包括， 使用熱集成蒸餾塔(HIDiC)作為所述汽提器，確定所述熱集成蒸餾塔的精餾段的塔頂壓力并隨后將所述熱集成蒸餾塔的汽提段的塔頂壓力設(shè)定為低于所述精餾段的塔頂壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于操作汽提器的方法，其中將所述精餾段的塔頂壓力設(shè)定在600至IOOOkPa(A)的范圍內(nèi)并且將所述汽提段的塔頂壓力設(shè)定在150至300kPa(A)的范圍內(nèi)。
3.一種被設(shè)置為用于芳香族組分處理設(shè)備中的分離過程的汽提器，其中所述汽提器將比芳香族組分輕的組分經(jīng)由蒸餾操作與所述芳香族組分分離，所述汽提器包括蒸餾設(shè)備，所述蒸餾設(shè)備包括熱集成蒸餾塔(HIDiC)，其中可以將操作壓力范圍在所述熱集成蒸餾塔的精餾段的塔頂控制為600至IOOOkPa(A)并且在所述熱集成蒸餾塔的汽提段的塔頂控制為 150 至 300kPa (A)。
【文檔編號(hào)】C07C15/02GK103657132SQ201310429987
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
【發(fā)明者】若林敏祐, 中尾公人 申請(qǐng)人:東洋工程株式會(huì)社