Способ извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола
Изобретение относится к способу извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола. Способ включает: направление в зону извлечения параксилола обедненного по параксилолу сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, причем зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации и по меньшей мере одну зону повторного суспендирования; направление в зону извлечения параксилола обогащенного параксилолом сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50; и извлечение из зоны извлечения параксилола содержащего параксилол потока продукта, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое у обогащенного параксилолом сырьевого потока, при этом по меньшей мере зона повторного суспендирования содержит по меньшей мере одну стадию повышения эффективности и стадию получения продукта после по меньшей мере одной стадии повышения эффективности, при этом стадия повышения эффективности представляет собой первую стадию повторного суспендирования, которая дает продукт промежуточной стадии, а стадия получения продукта представляет собой последующую стадию повторного суспендирования, которая дает готовый продукт; и по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют на стадию получения продукта, а по меньшей мере часть обедненного по параксилолу сырьевого потока направляют к по меньшей мере одной зоне кристаллизации. Способ обеспечивает улучшение эффективности извлечения параксилола и/или экономической эффективности. 44 з.п. ф-лы, 1 пр., 4 ил., 1 табл.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Раскрытие относится в общем к способам извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола, в частности, к объединению извлечения параксилола из обедненного по параксилолу сырьевого потока и обогащенного параксилолом сырьевого потока. Более конкретно, раскрытие относится к способам, предусматривающим применение зоны извлечения параксилола, содержащей по меньшей мере одну зону кристаллизации и необязательно по меньшей мере одну зону повторного суспендирования.
Параксилол (п-ксилол или pX) в очищенном виде пригоден для получения терефталевой кислоты. Параксилол обычно получают выделением из суммарных ксилолов. В промышленности суммарные ксилолы относят к основной отгоняемой фракции с узким интервалом кипения C8-ароматических соединений, содержащих три изомера ксилола ортоксилол (oX), метаксилол (mX) и параксилол (pX), а также этилбензол (EB). Суммарные ксилолы могут также содержать неароматические соединения с температурами кипения, близкими к ксилолам. Они главным образом содержат C9-парафины и нафтены. Суммарные ксилолы обычно также содержат низкие уровни толуола, а C9- и выше ароматические вещества присутствуют вследствие их неполного отделения в дистилляционных колоннах, используемых для получения основной фракции суммарных ксилолов. В ASTM опубликованы стандартные технические требования для ксилолов для параксилольного сырья (ASTM D 5211-07 или последующие версии); однако, требования, которые отклоняются от этих, часто устанавливаются между покупателями и поставщиками суммарных ксилолов.
Соотношения изомеров ксилола и этилбензола, присутствующего в суммарных ксилолах, будет изменяться в зависимости от источника суммарных ксилолов. Суммарные ксилолы обычно представляют собой отгоняемую фракцию с узким интервалом кипения, получаемую из продукта риформинга установки каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода или другой установки, используемой для получения суммарных ксилолов, такой как установка неселективного диспропорционирования толуола (TDP), установка селективного диспропорционирования толуола (STDP), установка неселективного или селективного алкилирования толуола, установка переалкилирования (TA) толуола/C9-плюс ароматических веществ или установка переалкилирования C9-плюс ароматических веществ. В установках алкилирования толуола в реакцию приводят толуол с метанолом для получения изомеров ксилола и воды, хотя другие побочные реакции могут иметь место, такие как превращение части метанола в алканы, олефины и другие продукты алкилирования. Способы получения суммарных ксилолов могут быть "селективными" или "неселективными" способами. Неселективный способ обычно дает изомеры ксилола с близким к равновесному распределением изомеров ксилола (параксилол : метаксилол : ортоксилол) приблизительно 1:2:1, т.е. отношение параксилола ко всем изомерам ксилола составляет приблизительно 0,25. Напротив, способ, который селективен к параксилолу, дает концентрацию параксилола выше теоретического равновесия, т.е. отношение параксилола ко всем изомерам ксилола составляет больше 0,25. Таким образом, ксилолы, полученные в установках каталитического риформинга, обычных установках TDP, обычных (неселективных) установках алкилирования толуола и установках переалкилирования толуола/C9-плюс ароматических веществ или C9-плюс ароматических веществ, обычно содержат изомеры ксилола с близким к равновесному распределением (т.е. с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола приблизительно 0,25). При сравнении отгоняемая фракция суммарных ксилолов из установки STDP или установки селективного алкилирования толуола может характеризоваться отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,7, более типично свыше 0,8 и часто свыше 0,9.
Таким образом, производитель параксилола может закупать суммарные ксилолы как сырье для установки для получения параксилола, или он может закупать или производить другие источники изомеров ксилола, причем все они характеризуются совершенно разными соотношениями параксилола. Если доля параксилола в суммарных ксилолах относительно низкая, можно проводить первую стадию выделения параксилола, а оставшийся обедненный по параксилолу поток можно дополнительно обрабатывать для получения дополнительного параксилола. Такой способ можно осуществлять в установке для получения параксилола, которая обычно состоит из трех участков: участка извлечения параксилола, участка изомеризации и участка фракционирования. Целью участка извлечения параксилола является образование продукционного потока параксилола и обедненного по параксилолу потока, известного как возвратная фракция или рафинат. Обедненный по параксилолу поток направляют на участок изомеризации, который содержит реактор и катализатор, используемый для изомеризации ксилолов в возвратном потоке до близкого к равновесному распределения. Катализатор будет также превращать любой этилбензол, находящийся в смеси, или в ксилолы, или в побочные продукты, которые можно легко разделять на участке фракционирования для предотвращения их накопления в рециркуляционном контуре, образованном в установке для получения параксилола. Любые присутствующие неароматические вещества следует также превращать, обычно путем расщепления на более мелкие углеводороды, для предотвращения их накопления.
Катализаторы изомеризации ксилола обычно классифицируют по пути, согласно которому они превращают этилбензол. Например, катализаторы изомеризации этилбензола (также известные как катализаторы группы нафтенов) характеризуются способностью превращать часть этилбензола в изомеры ксилола посредством C8-нафтеновых промежуточных соединений. Катализаторы дезалкилирования этилбензола превращают этилбензол главным образом посредством реакции с водородом с образованием бензола и этана. Катализаторы переалкилирования этилбензола превращают этилбензол главным образом путем передачи этильной группы другому этилбензолу или ксилолу. Все эти катализаторы дают побочные продукты от реакций превращения этилбензола и/или побочных реакций, которые необходимо отделять на участке фракционирования. Эти побочные продукты включают бензол, толуол и C9-плюс ароматические вещества. Бензол является ценным побочным продуктом, и обычно извлекают бензол высокой чистоты при помощи дополнительного оборудования для фракционирования, или экстракцией, или экстрактивной дистилляцией.
Два распространенных способа извлечения параксилола на участке извлечения параксилола представляют собой кристаллизацию и селективную адсорбцию. Способы селективной адсорбции включают способ UOP Parex, описанный в R.A. Meyers (editor) Handbook of Petroleum Refining Processes, Third Edition (2004), и способ Axens Eluxyl, описанный в G. Ash, et al, Oil and Gas Technology, 49 (5), 541-549 (2004).
Участки извлечения параксилола кристаллизацией обычно содержат несколько стадий для обеспечения чистоты готового продукта и для увеличения эффективности. Примеры включают двухстадийный участок извлечения параксилола кристаллизацией, содержащий две стадии кристаллизации, трехстадийный участок извлечения параксилола кристаллизацией, содержащий три стадии кристаллизации, участок извлечения параксилола кристаллизацией с однократным повторным суспендированием, содержащий две стадии кристаллизации и одну стадию повторного суспендирования, и участок извлечения параксилола кристаллизацией с двукратным повторным суспендированием, содержащий одну стадию кристаллизации и две стадии повторного суспендирования.
Согласно одному известному способу стадию кристаллизации продукта при одной температуре используют для получения параксилола из сырья, характеризующегося концентрацией параксилола выше равновесной, такого как из способа диспропорционирования толуола. Стадии очистки также используют для увеличения степени излечения параксилола. В способе используют стадию получения при одной температуре, содержащую одну или несколько работающих параллельно емкостей-кристаллизаторов, т.е. обогащенный параксилолом поток подают на стадию кристаллизации, а не на стадию повторного суспендирования.
В еще одном известном способе используют технологию кристаллизации для очистки параксилола одновременно от высоких концентраций C8-ароматических веществ, а также небольших концентраций кислородсодержащих частиц. Этот способ предусматривает первую стадию, на которой параксилольное сырье охлаждают, кристаллизуют и отделяют при очень низкой температуре для максимального извлечения, после чего кристаллы плавят, и перекристаллизуют, и отделяют при более высокой температуре.
Документ US 6565653 относится к способу получения параксилола высокой чистоты из сырья, содержащего по меньшей мере 55-60 масс. % параксилола, причем первую часть параксилола высокой чистоты получают на первой стадии кристаллизации при от приблизительно 10°F до приблизительно 55°F без необходимости в дополнительном повторном суспендировании и кристаллизации, и при этом другую часть продукционного параксилола высокой чистоты получают после стадии повторного суспендирования, на которой нагревают кристаллический параксилол, полученный из последовательных низкотемпературных кристаллизаций, для получения суспензии при температуре от приблизительно 10°F до приблизительно 55°F без необходимости в дополнительном охлаждении. Раскрытый способ предусматривает стадии кристаллизации и стадии повторного суспендирования, но первая стадия способа представляет собой кристаллизацию обогащенного параксилолом сырьевого потока в первом кристаллизаторе.
Документ US 7405340 относится к способу извлечения параксилола, который предусматривает охлаждение углеводородного сырья на по меньшей мере одной стадии кристаллизации с охлаждением, которую косвенно охлаждают путем испарения, по меньшей мере, части по существу жидкого потока, содержащего аммиак. Способ, как сообщается, проводят, используя участок извлечения параксилола кристаллизацией для извлечения параксилола из обогащенных параксилолом ксилолов из STDP, причем каждая стадия состоит из кристаллизаторов, и где тепло можно отводить от кристаллизаторов посредством непрямого контакта с аммиачным хладагентом. Аммиачный цикл охлаждения представляет собой аммиачный абсорбционный холодильный цикл.
Документ US 2010/0041936 относится к способу выделения твердых веществ из суспензии твердых веществ в жидкости, таких как параксилол из суспензии суммарных ксилолов, включающему стадию кристаллизации и одну или несколько стадий повторного суспендирования. Согласно конкретному варианту осуществления способ, как сообщается, предусматривает две стадии повторного суспендирования, а отношение параксилола ко всем изомерам ксилола в продукте каждой стадии, как сообщается, обычно увеличивается в ходе осуществления способа.
При выделении параксилола из содержащего С8-ароматические углеводороды сырья кристаллизация часто предпочтительна относительно адсорбции и дистилляции, поскольку кристаллизация не требует дорогостоящего адсорбента (как в адсорбционных способах), и поскольку изомеры ксилола и этилбензол характеризуются неудобными подобными температурами кипения (что делает дистилляцию сложной), но значительно отличающимися температурами плавления. Чистый параксилол замерзает при 56°F (13°C), чистый метаксилол замерзает при -54°F (-48°C), чистый ортоксилол замерзает при -13°F (-25°C), а чистый этилбензол замерзает при -139°F (-95°C). Если параксилол находится в таких смешанных сырьевых потоках в низких концентрациях, обычно требуются очень низкие температуры для эффективного извлечения параксилола из сырьевых потоков путем кристаллизации.
Остается потребность в поиске способов, которые направлены на оптимизацию извлечения параксилола из его смешанных сырьевых потоков.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола, предусматривающий:
направление в зону извлечения параксилола обедненного по параксилолу сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, причем зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации;
направление в зону извлечения параксилола обогащенного параксилолом сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50; и
извлечения из зоны извлечения параксилола содержащего параксилол потока продукта, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем такое у обогащенного pX сырьевого потока.
В примере настоящего изобретения обогащенный параксилолом сырьевой поток содержит, по меньшей мере, часть выходящего потока после второй зоны извлечения параксилола, например, зоны извлечения параксилола, содержащей по меньшей мере одну зону кристаллизации и/или по меньшей мере одну зону повторного суспендирования. Использование обогащенного параксилолом сырьевого потока из второй зоны извлечения параксилола в качестве сырьевого потока в первой зоне извлечения параксилола увеличивает эффективность и/или экономическую эффективность, по меньшей мере, первой зоны извлечения параксилола и предпочтительно общую эффективность и/или экономическую эффективность обеих зон извлечения параксилола.
Вышеуказанные аспекты являются иллюстративными для тех, которые можно обеспечить при помощи настоящего изобретения, и не предназначены быть исчерпывающими или ограничивающими для возможных преимуществ, которые можно реализовать. Таким образом, эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны, исходя из описания настоящего документа, или могут быть определены при осуществлении на практике настоящего изобретения или как изложено в настоящем документе, или как модифицировано с учетом любых изменений, которые могут быть очевидны специалистам в данной области.
Краткое описание фигур
Для более полного понимания раскрытия ссылки следует сделать на следующее подробное описание и сопутствующие графические материалы, на которых:
на фигуре 1 представлена принципиальная схема, показывающая вариант осуществления способа извлечения параксилола;
на фигуре 2 представлена принципиальная схема, показывающая другой вариант осуществления способа извлечения параксилола;
на фигуре 3 представлена принципиальная схема способа, показывающая вариант осуществления способа с кристаллизацией/повторным суспендированием, в котором обедненный по параксилолу сырьевой поток и обогащенный параксилолом сырьевой поток обрабатывают в зоне извлечения параксилола;
на фигуре 4 представлена принципиальная схема способа, показывающая вариант осуществления способа, предусматривающего первую зону извлечения параксилола, содержащую стадии кристаллизации и повторного суспендирования, и вторую зону извлечения параксилола, содержащую стадию кристаллизации.
Хотя раскрытые способы допускают варианты осуществления в различных формах, конкретные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на фигурах (и будут далее описаны в настоящем документе) с пониманием того, что раскрытие предназначено быть иллюстративным, а не предназначено для ограничения настоящего изобретения конкретными вариантами осуществления, описанными и показанными в настоящем документе.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
Способ согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения относится к способу извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола. Способ предусматривает направление в зону извлечения параксилола обедненного по параксилолу сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, причем зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации. Способ также предусматривает направление в зону извлечения параксилола обогащенного параксилолом сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50. Способ также предусматривает извлечение из зоны извлечения параксилола содержащего параксилол потока продукта, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое у обогащенного параксилолом сырьевого потока.
При использовании в настоящем документе выражение "отношение параксилола ко всем изомерам ксилола" означает массу параксилола, поделенную на общую массу всех изомеров ксилола (т.е. параксилола, метаксилола и ортоксилола), выраженную как доли единицы.
При использовании в настоящем документе выражение "выходящий поток после" конкретного источника означает выходящий поток, полученный непосредственно или косвенно из этого источника. Таким образом, например, выходящий поток после установки неселективного диспропорционирования толуола относится к выходящему потоку, который возникает в такой установке, но который мог быть затем обработан в одной или нескольких других установках. В частности, поток, полученный в зоне изомеризации, а затем обработанный в зоне фракционирования, можно называть выходящим потоком после зоны изомеризации.
Зона извлечения параксилола, в которую направляют два сырьевых потока (иногда называемая ниже в настоящем документе первой зоной извлечения), имеет по меньшей мере одну зону кристаллизации, и согласно конкретному варианту осуществления, по меньшей мере, часть (и необязательно весь) обедненного по параксилолу сырьевого потока направляют в по меньшей мере одну зону кристаллизации.
Зона кристаллизации представляет собой зону, в которой жидкий параксилол кристаллизуется из сырьевого потока, содержащего параксилол и дополнительные компоненты, например, включая метаксилол, ортоксилол и/или этилбензол. Кристаллизацию параксилола обычно вызывают охлаждением сырьевого потока до температуры ниже температуры замерзания параксилола, но предпочтительно выше температуры замерзания других компонентов в сырьевом потоке. Более конкретно, температуру выбирают так, чтобы добиться оптимизации кристаллизации параксилола, например, путем выбора температуры, при которой параксилол замерзает, но которая выше эвтектической температуры (эвтектическая температура представляет собой температуру, при которой изомер ксилола, отличный от параксилола начинает сокристаллизоваться). Эвтектические температуры параксилола-метаксилола и параксилола-ортоксилола могут быть близкими в зависимости от композиции в кристаллизаторе, поэтому или метаксилол, или ортоксилол может быть первым изомером, который начинает сокристаллизоваться. Для неселективного сырья эвтектическая температура составляет обычно от около -88°F (-67°C) до около -94°F (-70°C).
Зона кристаллизации может содержать одну емкость для кристаллизации (кристаллизатор), или можно использовать множество емкостей для кристаллизации последовательно, причем каждую последующую емкость для кристаллизации охлаждают до более низкой температуры.
Низкие температуры, требуемые для кристаллизации параксилола из смеси ксилолов, обычно обеспечивают каскадной парокомпрессионной холодильной установкой, в которой используют хладагент глубокого охлаждения. Хладагент глубокого охлаждения определяют как такой, для которого обычно невозможно или экономически невыгодно сжимать его пар или газ до уровня давления, при котором его можно сконденсировать воздушным или водяным охлаждением. Этилен представляет собой хладагент глубокого охлаждения, поскольку его критическая температура составляет 49°F (9,5°C), а его критическое давление составляет 50,76 бар. Таким образом, для большинства мест на земле в течение, по меньшей мере, части года этилен представляет собой газ выше его критической температуры при температуре окружающей среды, и невозможно сконденсировать этилен посредством воздушного или водяного охлаждения. При использовании в качестве хладагента этилен обычно конденсируют путем передачи тепла хладагенту верхнего каскада. Хладагент верхнего каскада определяют как такой, для которого возможна конденсация его пара воздухом или водой. Таким образом, каскадные холодильные системы с этиленом/пропиленом, этиленом/пропаном или этиленом/аммиаком можно использовать для обеспечения низких температур, требуемых для кристаллизации параксилола.
Выходящий поток из зоны кристаллизации обычно содержит приблизительно 18 масс. % твердого параксилола, и, таким образом, будет обычно необходимо отделять эти твердые вещества на одном или нескольких устройствах для разделения твердой и жидкой фаз. Подходящие устройства для разделения могут включать фильтровальные колонны, промывные колонны, центрифуги или любые другие типы сепараторов жидкой и твердой фаз, известные в данной области.
Фильтровальная колонна представляет собой аппарат для разделения жидкой и твердой фаз для концентрирования суспензии. Примеры подходящих фильтровальных колонн раскрыты в публикациях патентных заявок США №2005/0056599 и №2007/0225539, раскрытия которых таким образом включены в настоящий документ ссылкой. Подходящая фильтровальная колонна содержит полый цилиндр, содержащий одну или несколько трубок с определенным наружным диаметром и проходящих в осевом направлении в полом цилиндре. Стенка каждой трубки содержит по меньшей мере один фильтр, который образует единственное непосредственное соединение между внутренним пространством трубки и внутренним пространством полого цилиндра. Фильтровальная колонна отделяет твердые вещества от жидкостей в суспензии твердых веществ в жидкости (например, твердый компонент продукта, суспендированный в маточной жидкости) путем направления суспензии в первый конец фильтровальной колонны. Замещающая жидкость (например, газ или жидкость, несмешиваемая с жидкостью суспензии) создает противодавление на втором конце фильтровальной колонны, помогая перемещать часть жидкости суспензии через фильтр во внутреннее пространство трубки, чтобы отводиться в виде фильтрата (например, маточная жидкость) из трубок фильтровальной колонны, таким образом образуя концентрированную суспензию (т.е. слой) твердых веществ в полом цилиндре и вокруг трубок. Концентрированную суспензию твердых веществ отводят из второго конца фильтровальной колонны посредством спускного желоба для продукта, например, в виде концентрированного продукта, содержащего небольшие количества жидкости суспензии (например, маточной жидкости) и/или замещающей жидкости.
Промывная колонна (или гидравлическая промывная колонна) представляет аппарат для разделения жидкой и твердой фаз для концентрирования суспензии. Промывная колонна отделяет твердые вещества от жидкостей в суспензии твердых веществ в жидкости (например, твердый компонент продукта, суспендированный в маточной жидкости) путем направления суспензии в первый конец промывной колонны, а промывной жидкости - во второй конец промывной колонны противотоком суспензии, таким образом образуя слой твердых веществ. Промывная жидкость, вводимая в промывную колонну, повторно суспендирует слой и может плавить некоторую часть извлеченных твердых веществ.
Центрифуги, которые подходят для использования в качестве сепараторов жидкой и твердой фаз, конкретно не ограничены и включают в общем известные в данной области, такие как, например, фильтрующие центрифуги и, в частности, центрифуги-грохоты, бесситовые центрифуги и/или центрифуги с выталкиванием осадка. Подходящая центрифуга обычно содержит впускное отверстие для суспензии твердых веществ в жидкости (например, твердого компонента продукта, суспендированного в маточной жидкости), которую необходимо разделять, первое выпускное отверстие для суспензии концентрированных твердых веществ (например, фильтровального осадок продукта) и второе выпускное отверстие для отфильтрованной жидкости (например, маточной жидкости) из входящей суспензии. Согласно некоторым вариантам осуществления (например, когда используют центрифугу-грохот) центрифуга содержит третье выпускное отверстие для отфильтрованной жидкости из входящей суспензии, причем второй и третий выходящие потоки отличаются по относительным количествам твердых веществ (например, остаточного непревращенного компонента продукта), содержащихся в каждом. Согласно таким вариантам осуществления второе выпускное отверстие может быть потоками фильтрата с низким содержанием твердых веществ, а третье выпускное отверстие может быть потоком фильтрата с высоким содержанием твердых веществ.
Разделение выходящего потока из зоны кристаллизации дает фильтрат и относительно обогащенный параксилолом осадок. Образование эвтектической смеси ограничивает извлечение параксилола в зоне кристаллизации, и, таким образом, фильтрат содержит, по меньшей мере, некоторую часть параксилола. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере, часть фильтрата можно направлять на участок изомеризации для получения дополнительного параксилола и/или удаления этилбензола и любых неароматических веществ из способа.
Осадок, полученный разделением выходящего потока со стадии кристаллизации, содержит кристаллы параксилола с присоединенной маточной жидкостью, которая содержит этилбензол, другие изомеры ксилола, непревращенный параксилол и другие компоненты сырьевого потока. Предпочтительно, таким образом, чтобы осадок дополнительно обрабатывали для увеличения чистоты параксилола.
Согласно конкретному варианту осуществления зона извлечения параксилола также содержит по меньшей мере одну зону повторного суспендирования.
Зона повторного суспендирования включает один или несколько барабанов для повторного суспендирования, в которых находящийся выше по потоку фильтровальный осадок кристаллов компонента продукта приводят в равновесие с обычно более теплым потоком разбавителя, содержащим дополнительный (жидкий) компонент продукта, для обеспечения суспензии, подходящей для обработки ниже по потоку. Подходящие барабаны для повторного суспендирования и зоны повторного суспендирования раскрыты в патенте США №6565653 и заявке на патент США № US 2012/0178980, раскрытия которых таким образом включены в настоящий документ ссылкой. Твердый осадок кристаллов компонента продукта и жидкий разбавитель, содержащий как жидкий продукт, так и вторичные компоненты, подают во впускное отверстие подходящего барабана для повторного суспендирования. Твердый осадок и жидкий разбавитель можно вводить в барабан для повторного суспендирования отдельно (т.е. посредством двух различных линий подачи), или их можно смешивать выше по потоку относительно барабана для повторного суспендирования и вводить в него посредством одной линии подачи. Барабан для повторного суспендирования представляет собой резервуар, содержащий кристаллы компонента продукта, и имеет достаточный объем/время удержания для приведения в равновесие кристаллов компонента продукта с жидким компонентом продукта в резервуаре. Содержимое барабана для повторного суспендирования предпочтительно перемешивают при приведении в равновесие. Выходящий поток суспензии (т.е. суспензии твердых веществ в жидкости) выходит из барабана для повторного суспендирования через выпускное отверстие. Выходящий поток суспензии содержит кристаллы компонентов продукта, диспергированные в жидкости, содержащей жидкий вторичный компонент и часть некристаллизованного жидкого компонента продукта.
Обедненный по параксилолу сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола меньше 0,50 можно получать из любого подходящего источника. Согласно конкретному варианту осуществления обедненный по параксилолу сырьевой поток содержит, по меньшей мере, часть выходящего потока после неселективного источника суммарных ксилолов. Такие неселективные источники суммарных ксилолов могут включать установку каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода, установку неселективного диспропорционирования толуола, установку неселективного переалкилирования толуола/C9-плюс ароматических веществ, установку неселективного переалкилирования C9-плюс ароматических веществ и установку неселективного метилирования толуола.
Обедненный по параксилолу сырьевой поток можно получать непосредственно из неселективного источника суммарных ксилолов, или он может быть дополнительно обработан перед использованием в способе настоящего изобретения, например, для изменения соотношения изомеров ксилола и/или других компонентов в нем. Таким образом, согласно конкретному варианту осуществления обедненный по параксилолу сырьевой поток содержит, по меньшей мере, часть выходящего потока после зоны изомеризации. Кроме того, обедненный по параксилолу сырьевой поток может содержать, по меньшей мере, часть выходящего потока после зоны фракционирования.
Обычно обогащенный параксилолом сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50 можно получать из любого подходящего источника, способного давать смеси, содержащие высокие концентрации параксилола. Подходящие источники включают установку селективного диспропорционирования толуола (STDP) и установку селективного алкилирования толуола. Согласно другому варианту осуществления обогащенный параксилолом сырьевой поток может содержать, по меньшей мере, часть выходящего потока после второй зоны извлечения параксилола. Вторая зона извлечения параксилола может представлять собой любую обычную зону извлечения параксилола, известную в данной области, но согласно предпочтительному варианту осуществления вторая зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации, содержащую по меньшей мере один кристаллизатор. Зона кристаллизации второй зоны извлечения параксилола может представлять собой любую подходящую зону кристаллизации, но предпочтительно представляет собой одностадийную или многостадийную зону кристаллизации, как описано в настоящем документе относительно первой зоны извлечения параксилола.
По меньшей мере один кристаллизатор второй зоны извлечения параксилола можно охлаждать любым образом, но предпочтительно его охлаждают хладагентом верхнего каскада, таким как пропилен, пропан или аммиак.
Альтернативно или дополнительно, вторая зона извлечения параксилола может содержать по меньшей мере одну зону повторного суспендирования. Зона повторного суспендирования второй зоны извлечения параксилола может представлять собой любую подходящую зону повторного суспендирования, известную в данной области, но предпочтительно содержит барабан для повторного суспендирования, как обсуждалось в настоящем документе относительно первой зоны извлечения параксилола.
Альтернативно или дополнительно, вторая зона извлечения может содержать по меньшей мере одну зону селективной адсорбции, такую как любая общеизвестная зона адсорбции параксилола.
Зона селективной адсорбции содержит адсорбент, который или более селективен к метаксилолу и ортоксилолу, или более селективен к параксилолу из сырьевого потока. В любом случае получается два потока, причем первый представляет собой обедненный по параксилолу поток, а второй представляет собой обогащенный параксилолом поток.
Если обогащенный параксилолом сырьевой поток содержит, по меньшей мере, часть выходящего потока после второй зоны извлечения параксилола, любую часть выходящего потока второй зоны извлечения параксилола можно направлять в первую зону извлечения параксилола. Предпочтительно часть выходящего потока второй зоны извлечения параксилола, направляемую в первую зону извлечения параксилола, выбирают так, чтобы увеличить производительность и/или общую экономическую эффективность, по меньшей мере, первой зоны извлечения параксилола. Например, степень излечения параксилола первой зоны извлечения параксилола можно увеличить на 5% или больше до 50% или больше, например, на 10% или на 38%. Экономическую эффективность можно также увеличить, например, изменением требований к нагреванию или охлаждению в первой зоне извлечения параксилола, например, путем уменьшения нагревания одного или нескольких рециркуляционных потоков на одну или несколько стадий повторного суспендирования. Наиболее предпочтительно, чтобы увеличивалась общая эффективность производства параксилола и/или экономическая эффективность объединенных зон извлечения параксилола.
Согласно одному варианту осуществления обедненный по параксилолу сырьевой поток предпочтительно характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,4 или менее. Альтернативно или дополнительно, обедненный по параксилолу сырьевой поток предпочтительно характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,15 или больше.
Согласно одному варианту осуществления обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,55 или больше, предпочтительно 0,70 или больше, еще более предпочтительно 0,80 или больше и еще более предпочтительно 0,90 или больше.
Согласно конкретному варианту осуществления содержащий параксилол поток продукта характеризуется концентрацией параксилола по меньшей мере 99,0 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 99,5 масс. % и более предпочтительно по меньшей мере 99,7 масс. %.
Согласно конкретному варианту осуществления, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют в по меньшей мере одну зону повторного суспендирования первой зоны извлечения параксилола. Это можно осуществлять дополнительно к любому продукту зоны кристаллизации первой зоны извлечения параксилола, который можно также направлять в зону повторного суспендирования первой зоны извлечения параксилола. Если два сырьевых потока направляют в зону повторного суспендирования, их можно подавать отдельно или смешивать пред введением в зону повторного суспендирования.
Согласно конкретному варианту осуществления, в котором зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону повторного суспендирования, по меньшей мере одна зона повторного суспендирования может содержать по меньшей мере одну стадию повышения эффективности и стадию получения продукта после по меньшей мере одной стадии повышения эффективности, и, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют на стадию получения продукта. "Стадия повышения эффективности" представляет собой первую стадию повторного суспендирования, которая в общем дает продукт промежуточной стадии, а "стадия получения продукта" представляет собой последующую стадию повторного суспендирования, которая в общем дает готовый продукт. Обогащенный параксилолом сырьевой поток, направляемый на стадию получения продукта, может быть дополнительным к любому другому содержащему параксилол потоку, направляемому на стадию получения продукта, такому как поток, полученный непосредственно или косвенно со стадии кристаллизации или стадии повышения эффективности первой зоны извлечения параксилола. Если два или более сырьевых потока направляют на стадию получения продукта, каждый из них можно подавать непосредственно на стадию получения продукта, или их можно объединять перед подачей на стадию получения продукта.
Предпочтительно, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают перед его введением на стадию получения продукта. Альтернативно, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока можно нагревать перед его введением на стадию получения продукта. Согласно некоторым вариантам осуществления, однако, не требуется никакой регулировки температуры.
Стадия повышения эффективности зоны повторного суспендирования первой зоны извлечения параксилола обычно содержит один или несколько барабанов для суспендирования, в которых осадок параксилола, например, полученный разделением твердой и жидкой фаз продукта зоны кристаллизации, повторно суспендируют, например, при помощи возвратного фильтрата со стадии повышения эффективности. Температура барабана для повторного суспендирования стадии повышения эффективности обычно составляет от приблизительно 25°F (-10°C) до приблизительно 0°F (-18°C).
Содержание твердых веществ в выходящем потоке из барабанов для повторного суспендирования стадии повышения эффективности обычно регулируют на значении от около 40 масс. % до около 50 масс. %. Этот поток можно, таким образом, направлять в устройство для разделения твердой и жидкой фазы, такое как, например, фильтровальная колонна, промывная колонна или центрифуга. Любое подходящее устройство для разделения твердой и жидкой фазы можно использовать, как обсуждается в настоящем документе относительно разделения выходящего потока со стадии кристаллизации. Жидкий выходящий поток, полученный из устройства для разделения твердой и жидкой фазы, можно удалять из системы, но предпочтительно, по меньшей мере, часть рециркулируют в барабан для повторного суспендирования стадии повышения эффективности и/или, по меньшей мере, часть рециркулируют в зону кристаллизации. Твердый выходящий поток, полученный из устройства для разделения твердой и жидкой фазы, содержит параксилол и обычно характеризуется более высокой концентрацией параксилола, чем концентрация в сырье для зоны суспендирования; однако, концентрацию параксилола можно увеличить дополнительно путем повторного суспендирования, например, на стадии получения продукта. Твердый выходящий поток может содержать присоединенную жидкость, содержащую другие изомеры pX и другие примеси, содержащиеся в сырье устройств для разделения твердой и жидкой фазы.
Стадия получения продукта первой зоны извлечения параксилола предпочтительно содержит один или несколько барабанов для суспендирования, в которых твердый выходящий поток со стадии повышения эффективности повторно суспендируют, предпочтительно при помощи жидких рециркуляционных потоков со стадии получения продукта. Любой подходящий барабан для повторного суспендирования можно использовать, и стадия получения продукта обычно работает при температурах от приблизительно 39°F (-4°C) до приблизительно 44°F (7°C).
Выходящий поток из барабана для повторного суспендирования стадии получения продукта можно дополнительно обрабатывать в устройстве для разделения твердой и жидкой фазы, таком как фильтровальная колонна, промывная колонна или центрифуга. Можно использовать любое подходящее устройство для разделения твердой и жидкой фазы, например, устройство, которое обсуждалось в настоящем документе относительно стадии повышения эффективности или зоны кристаллизации. Жидкость экстрагируют из выходящего потока стадии получения продукта в устройстве для разделения, и ее можно удалять из системы, но предпочтительно, по меньшей мере, часть рециркулируют в барабан для суспендирования стадии получения продукта и/или, по меньшей мере, часть рециркулируют в барабан для суспендирования стадии повышения эффективности.
Твердый компонент выходящего потока барабана для суспендирования стадии получения продукта, полученный в устройстве для разделения твердой и жидкой фазы, можно плавить с образованием содержащего параксилол потока продукта с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое обогащенного параксилолом сырьевого потока; однако, по меньшей мере, часть расплавленного твердого компонента можно рециркулировать в устройство для разделения твердой и жидкой фазы.
Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают, предпочтительно перед направлением в зону извлечения параксилола, при помощи хладагента верхнего каскада. Любой хладагент верхнего каскада подходит, такой как пропилен, пропан и аммиак.
Согласно другому варианту осуществления, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают, предпочтительно перед направлением в зону извлечения параксилола, охлажденной водой или охлажденным раствором гликоля.
Согласно конкретному варианту осуществления, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока можно направлять в по меньшей мере одну зону кристаллизации первой зоны извлечения параксилола. Это можно выполнять альтернативно или дополнительно к направлению, по меньшей мере, части обогащенного параксилолом сырьевого потока на любой другой участок первой зоны извлечения параксилола, такой как зона повторного суспендирования.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна зона кристаллизации первой зоны извлечения параксилола содержала по меньшей мере две последовательные стадии, а обогащенный параксилолом сырьевой поток направляли на стадию, отличную от первой стадии. Например, зона кристаллизации может содержать три стадии кристаллизации, и обогащенный параксилолом сырьевой поток можно направлять на вторую или третью стадию.
Предпочтительно, если, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют в по меньшей мере одну зону кристаллизации, его охлаждают перед его введением туда при помощи хладагента верхнего каскада. Любой подходящий хладагент верхнего каскада можно использовать, включая пропилен, пропан и аммиак.
Альтернативно, если, по меньшей мере, часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют в по меньшей мере одну зону кристаллизации, его можно охлаждать перед его введением туда при помощи среды для косвенного охлаждения. Любую подходящую среду для косвенного охлаждения можно использовать, например, охлажденную воду или охлажденный раствор гликоля.
Согласно варианту осуществления, показанному на фигуре 1, в установку 10 изомеризации подают содержащий углеводороды сырьевой поток 12. Содержащий углеводороды сырьевой поток 12 содержит изомеры ксилола (предпочтительно по меньшей мере 80 масс. %) и может также содержать этилбензол, но характеризуется очень низким содержанием параксилола (обычно меньше 12 масс. % параксилола относительно всех ксилолов). В установке 10 изомеризации содержащий углеводороды сырьевой поток 12 контактирует с катализатором изомеризации при условиях, подходящих для получения первого параксилольного сырьевого потока 14. Первый параксилольный сырьевой поток 14 представляет собой обедненный по параксилолу сырьевой поток, т.е., хотя он обогащен по параксилолу относительно содержащего углеводороды сырьевого потока 12, он характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, обычно 0,4 или меньше. Необязательно первый параксилольный сырьевой поток 14 можно дополнительно обрабатывать 16 для извлечения побочных продуктов 18 из первого параксилольного сырьевого потока 14. Обычные побочные продукты 18 включают, помимо прочего, бензол, толуол, триметилбензол, метил(этил)бензол и подобное, которые можно выделять из первого параксилольного сырьевого потока 14 стандартными методами, такими как фракционная перегонка. Согласно некоторым вариантам осуществления первый параксилольный сырьевой поток 14 обрабатывают 16 для извлечения бензольных побочных продуктов и/или толуольных побочных продуктов. Выходящий поток, выходящий из зоны 16 обработки, вводят в зону 24 извлечения параксилола. Второй параксилольный сырьевой поток 19 можно также вводить в зону 24 извлечения параксилола. Второй параксилольный сырьевой поток 19 также обеднен по параксилолу и характеризуется содержанием параксилола таким, что объединенное отношение параксилола ко всем изомерам ксилола первого и второго параксилольных сырьевых потоков 14 и 19 составляет 0,50 или меньше. Второй параксилольный сырьевой поток 19 можно получать из любого неселективного источника суммарных ксилолов, такого как установка каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода, установка неселективного диспропорционирования толуола, установка неселективного переалкилирования толуола/C9-плюс ароматических веществ, установка неселективного переалкилирования C9-плюс ароматических веществ и установка неселективного метилироания толуола. Второй параксилольный сырьевой поток 19 может также содержать находящийся ниже по потоку выходящий поток из зоны фракционирования.
Если проводят обработку 16 первого параксилольного сырьевого потока 14, первый и второй параксилольные сырьевые потоки 14 и 19 можно объединять или перед, или после обработки 16. Если первый и второй параксилольные сырьевые потоки 14 и 19 объединяют перед обработкой 16, это обеспечивает извлечение не только побочных продуктов, полученных в зоне 10 изомеризации, а также части любых не являющихся C8 ароматических компонентов, присутствующих во втором параксилольном сырьевом потоке 19. Например, если второй параксилольный сырьевой поток 19 представляет собой C8-плюс отгоняемую фракцию из риформера, обработка 16 обеспечивает удаление не только побочных продуктов, полученных в зоне 10 изомеризации, но также C9-плюс компонентов, находящихся в потоке C8-плюс продуктов риформинга.
Третий параксилольный сырьевой поток 20 также вводят в зону 24 извлечения параксилола.
Третий параксилольный сырьевой поток 20 представляет собой обогащенный параксилолом сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50. Третий параксилольный сырьевой поток 20 можно получать из любого подходящего источника, включая сырьевой поток после установки STDP, установки селективного алкилирования толуола или второй зоны извлечения параксилола.
Зона 24 извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации. В зоне 24 извлечения параксилола образуется поток 26 параксилольного продукта с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем во втором параксилольном сырьевом потоке, и содержащий углеводороды сырьевой поток 12 с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола меньшим, чем таковое первого параксилольного сырьевого потока 14.
Согласно варианту осуществления, показанному на фигуре 2, две зоны извлечения параксилола объединены для обеспечения повышенной эффективности и/или экономической эффективности. Первая зона 24 извлечения параксилола работает, как обсуждалось в варианте осуществления, показанном на фигуре 1, но, как показано на фигуре 2, третий параксилольный сырьевой поток 20 получают из второй зоны 40 извлечения параксилола.
Вторая зона 40 извлечения параксилола может быть любой обычной зоной извлечения параксилола. Например, вторая зона 40 извлечения параксилола может содержать один или несколько компонентов, включая установки кристаллизации, установки повторного суспендирования и/или установки адсорбции. Во вторую зону 40 извлечения параксилола подают четвертый параксилольный сырьевой поток 32 и пятый параксилольный сырьевой поток 38. Четвертый параксилольный сырьевой поток 32 получается во второй установке 28 изомеризации. Вторая установка 28 изомеризации получает второй содержащий углеводороды сырьевой поток 30, который содержит по меньшей мере 80 масс. % изомеров ксилола, но характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,12 или меньше. Во втором реакторе 28 изомеризации второй содержащий углеводороды сырьевой поток 30 контактирует с катализатором изомеризации при условиях, подходящих для получения четвертого параксилольного сырьевого потока 32. Четвертый параксилольный сырьевой поток 32 представляет собой обедненный по параксилолу сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, но отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое второго содержащего углеводороды сырьевого потока 30. Необязательно третий параксилольный сырьевой поток 32 можно дополнительно обрабатывать 34 для извлечения побочных продуктов 36 из третьего параксилольного сырьевого потока 32. Обычные побочные продукты 36 включают, помимо прочего, побочные продукты 18, упомянутые относительно первого параксилольного сырьевого потока 14.
Пятый параксилольный сырьевой поток 38 может содержать любой источник параксилола, но обычно представляет собой обедненный по параксилолу сырьевой поток с таким содержанием параксилола, что отношение параксилола ко всем ксилолам четвертого и пятого параксилольных сырьевых потоков 32 и 38 составляет 0,50 или меньше. Пятый параксилольный сырьевой поток 38 можно получать из любого неселективного источника суммарных ксилолов, такого как установка каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода, установка неселективного диспропорционирования толуола, установка неселективного переалкилирования толуола/C9-плюс ароматических веществ, установка неселективного переалкилирования C9-плюс ароматических веществ и установка неселективного метилирования толуола. Пятый параксилольный сырьевой поток 38 может также содержать находящийся ниже по потоку выходящий поток из зоны фракционирования. Как обсуждалось в отношении варианта осуществления, показанного на фигуре 1, четвертый и пятый параксилольные сырьевые потоки 32 и 38 можно смешивать перед или после необязательной стадии 34 дополнительной обработки.
Четвертый и пятый параксилольные сырьевые потоки 32 и 38 направляют во вторую установку 40 для разделения или отдельно, или в комбинации, где их разделяют с образованием третьего параксилольного сырьевого потока 20 и второго содержащего углеводороды сырьевого потока 30. Третий параксилольный сырьевой поток 20 представляет собой обогащенный параксилолом сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50, и его направляют в первую зону 24 извлечения параксилола. Второй содержащий углеводороды сырьевой поток 30 рециркулируют во вторую установку 28 изомеризации для получения дополнительного параксилола.
Способы, показанные на фигурах 1 и 2, можно проводить как периодические, полупериодические или непрерывные операции.
На фигуре 3 показан способ 100 с кристаллизацией/повторным суспендированием, в котором используют стадию 105 кристаллизации с последующей первой стадией 125 повторного суспендирования и второй стадией 145 повторного суспендирования в соединении с по меньшей мере одним сепаратором жидкой и твердой фаз для извлечения твердого (кристаллического) содержащего параксилол потока продукта из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола, причем твердый компонент продукта можно затем расплавить для образования по существу чистого жидкого потока параксилола. Один из двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола, характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, а другой из сырьевых потоков характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50, тогда как содержащий параксилол поток продукта характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое обогащенного параксилолом сырьевого потока. Стадия 105 кристаллизации содержит кристаллизатор 110 и установку 120 для разделения. За стадией 105 кристаллизации следует первая ("повышения эффективности") стадия 125 повторного суспендирования, которая содержит барабан 130 для повторного суспендирования и установку 140 для разделения. За первой стадией 125 повторного суспендирования следует вторая (или "получения продукта" или "конечная") стадия 145 повторного суспендирования, которая содержит барабан 150 для повторного суспендирования и установку 160 для разделения.
Согласно варианту осуществления, показанному на фигуре 3, способ извлечения и очистки параксилола начинается с подачи жидкого обедненного по параксилолу сырьевого потока 296 с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше в кристаллизатор 110. Сырьевой поток 204 содержит жидкий параксилол вместе с другими изомерами ксилола (т.е. ортоксилолом и метаксилолом) и этилбензолом (вместе в настоящем документе называемые "жидкий вторичный компонент") и возможно другие компоненты (такие как неароматические соединения с температурами кипения, близкими к ксилолам, толуолу и C9-плюс ароматическим соединениям). Точный состав обедненного по параксилолу сырьевого потока 204 будет зависеть от его источника, который может включать любой неселективный источник суммарных ксилолов, такой как установка каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода, установка неселективного диспропорционирования толуола, установка неселективного переалкилирования толуола/C9-плюс ароматических веществ и установка неселективного переалкилирования C9-плюс ароматических веществ. Обедненный по параксилолу сырьевой поток 204 может также содержать, по меньшей мере, часть выходящего потока после зоны 180 изомеризации и/или находящийся ниже по потоку выходящий поток из зоны фракционирования (не показано).
Кристаллизатор 110 работает при температуре, достаточной для кристаллизации, по меньшей мере, части параксилола из обедненного по параксилолу сырьевого потока 204 с образованием суспендированного выходящего потока 208, который содержит как кристаллы параксилола, так и жидкие вторичные компоненты сырьевого потока. Например, если сырьевой поток 204 содержит приблизительно 22 масс. % параксилола, подходящая температура кристаллизации и атмосферное давление составляет приблизительно -89°F (-67°C) или на приблизительно 2°F (1,1°C) выше, чем бинарная эвтектическая температура приблизительно -91°F (-68°C). В непрерывном способе очистки параксилола время удержания в кристаллизаторе 110 предпочтительно достаточное для кристаллизации основной части параксилольного компонента в сырьевом потоке 204, например, по меньшей мере приблизительно 50 масс. % (более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70 масс. %) жидкого компонента продукта в сырьевом потоке 204.
Суспендированный выходящий поток 208 затем подают в установку 120 для разделения, которая может представлять собой фильтровальную колонну, промывную колонну или центрифугу. Установка 120 для разделения, по меньшей мере, частично разделяет кристаллы параксилола и жидкий вторичный компонент суспендированного выходящего потока 208 с образованием фильтровального осадка 212 и фильтрата 216. Фильтровальный осадок 212 главным образом представляет собой твердый осадок кристаллов параксилола. Предпочтительно по существу все кристаллы параксилола из суспендированного выходящего потока 208 извлекаются в фильтровальный осадок 212, и фильтровальный осадок 212 характеризуется общей массовой концентрацией параксилола (т.е. объединенные жидкость и твердые вещества) большей, чем таковая фильтрата 216. Фильтровальный осадок 212 также содержит небольшое количество жидкости, обычно включая как жидкий вторичный компонент, так и жидкий параксилол. В частности, фильтровальный осадок 212 предпочтительно содержит от приблизительно 50 масс. % до приблизительно 99 масс. % (более предпочтительно от приблизительно 75 масс. % до приблизительно 88 масс. %) кристаллов параксилола на основе общей массы фильтровального осадка, включая любые жидкости. Фильтрат 216 главным образом представляет собой жидкий поток жидкого вторичного компонента, и предпочтительно по существу весь жидкий вторичный компонент из суспендированного выходящего потока извлекается в фильтрат 216. Однако, фильтрат 216 может содержать небольшое количество жидкого параксилола и/или кристаллов параксилола. В общем, фильтрат 216 можно или отводить в виде возвратного потока или предпочтительно рециркулировать для дальнейшей обработки.
Фильтровальный осадок 212 и разбавитель 240 для повторного суспендирования затем подают в первый барабан 130 для повторного суспендирования в виде потока 220. Разбавитель 240 для повторного суспендирования представляет собой жидкий поток, содержащий как жидкий параксилол, так и жидкий вторичный компонент. Как показано на фигуре 3, фильтровальный осадок 212 и разбавитель 240 для повторного суспендирования смешивают выше по потоку относительно первого барабана 130 для повторного суспендирования, а затем подают в него в виде одного потока 220. Согласно альтернативному варианту осуществления (не показан), однако, фильтровальный осадок 212 и разбавитель 240 для повторного суспендирования можно подавать в первый барабан 130 для повторного суспендирования в виде двух отдельных потоков.
Первый барабан 130 для повторного суспендирования представляет собой резервуар, содержащий суспензию твердых веществ в жидкости, содержащую кристаллы параксилола, жидкий параксилол и жидкий вторичный компонент. В барабане 130 для суспендирования кристаллы параксилола приходят в равновесие с жидким параксилолом и жидким вторичным компонентом в течение времени, достаточного для образования выходящего потока 224 повторного суспендирования. Равновесие нагревает выходящий поток повторного суспендирования относительно температуры фильтровального осадка 212. В непрерывном способе объем барабана 130 для повторного суспендирования и скорости подачи фильтровального осадка 212 и разбавителя 240 для повторного суспендирования можно выбирать, чтобы обеспечить достаточное время удержания для установления равновесия.
Выходящий поток 224 повторного суспендирования затем подают в установку 140 для разделения, которая работает аналогично установке 120 для разделения. Установка 140 для разделения может представлять собой фильтровальную колонну, промывную колонну или центрифугу. В установке 140 для разделения образуется фильтровальный осадок 228 и фильтрат 232. Хотя фильтрат 232 можно отводить в виде возвратного потока, его предпочтительно рециркулируют для дальнейшей обработки. Как показано на фигуре 3, часть 236 фильтрата 232 рециркулируют в первый барабан 130 для повторного суспендирования в качестве разбавителя 240 для повторного суспендирования (в случае чего фильтрат 232 содержит, по меньшей мере, некоторую часть жидкого параксилола), а часть 244 фильтрата 232 рециркулируют в кристаллизатор ПО в качестве части жидкого сырьевого потока 204. Разбавитель 240 для повторного суспендирования можно нагревать при помощи нагревателя 242 для разбавителя, обеспечивая подвод тепла, выбранный так, что полученную температуру суспензии твердых веществ в жидкости в первом барабане 130 для повторного суспендирования доводят до желаемого значения.
Фильтровальный осадок 228 и разбавитель 272 для повторного суспендирования затем подают во второй барабан 150 для повторного суспендирования в виде потока 248. Дополнительно обогащенный параксилолом сырьевой поток с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50 также подают во второй барабан 150 для повторного суспендирования. Как показано на фигуре 3, обогащенный параксилолом сырьевой поток 310 можно объединять с фильтровальным осадком 228 и разбавителем 272 для повторного суспендирования перед подачей во второй барабан 150 для повторного суспендирования в виде потока 248. Альтернативно, обогащенный параксилолом сырьевой поток 310 можно подавать непосредственно во второй барабан 150 для повторного суспендирования, т.е. в виде отдельного потока (не показан).
Альтернативно или дополнительно, один или несколько обогащенных параксилолом сырьевых потоков с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50 можно подавать в способ 100 с первой кристаллизацией/повторным суспендированием в других местах выше по потоку относительно второго барабана 150 для повторного суспендирования, например, в комбинации с фильтровальным осадком 212, поданным в первый барабан 130 для повторного суспендирования в виде потока 220, и/или непосредственно в первый барабан 130 для повторного суспендирования, и/или в кристаллизатор ПО или в комбинации с обедненным по параксилолу сырьевым потоком 204, или посредством отдельного потока (не показан).
Обогащенный параксилолом сырьевой поток 310 можно получать из любого подходящего источника, включая выходящий поток после установки STDP, установки селективного алкилирования толуола или второй зоны извлечения параксилола.
Второй барабан 150 для повторного суспендирования работает аналогично первому барабану 130 для повторного суспендирования, таким образом давая выходящий поток 252 повторного суспендирования, содержащий кристаллы параксилола, жидкий параксилол и жидкий вторичный компонент.
Выходящий поток 252 повторного суспендирования затем подают в установку 160 для окончательного разделения в показанном варианте осуществления фигуры 3. Установка 160 для окончательного разделения представляет собой сепаратор жидкой и твердой фаз, такой как фильтровальная колонна, промывная колонна или центрифуга. Установка 160 для разделения содержит фильтрат 268 (аналогичный другим находящимся выше по потоку фильтратам 216 и 232) в качестве первого выходящего потока. Фильтрат 268 представляет собой жидкий поток, содержащий как жидкий параксилол, так и жидкий вторичный компонент, хотя он может содержать небольшое количество кристаллов параксилола. Хотя фильтрат 268 можно отводить в виде возвратного потока, его предпочтительно рециркулируют для дополнительной обработки. Как показано на фигуре 3, часть фильтрата 268 рециркулируют во второй барабан 150 для повторного суспендирования в качестве разбавителя 272 для повторного суспендирования, а часть 276 фильтрата 268 рециркулируют в первый барабан 130 для повторного суспендирования в качестве части разбавителя 240 для повторного суспендирования. Разбавитель 272 для повторного суспендирования можно нагревать при помощи нагревателя 274 для разбавителя, обеспечивая подвод тепла, выбранный так, чтобы полученную температуру суспензии твердых веществ в жидкости в барабане 150 для повторного суспендирования доводили до желаемого значения. Установка 160 для разделения также содержит поток 256 продукта. Нагреватель 170 предпочтительно используют для плавления каких-либо оставшихся кристаллов параксилола в потоке 256 продукта. Часть расплавленного потока 256 продукта предпочтительно рециркулируют в установку 160 для разделения в качестве промывной жидкости 260, а часть отводят в качестве потока 264 готового продукта, который представляет собой очищенный поток параксилола с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое обогащенного параксилолом сырьевого потока 310. Предпочтительно промывная жидкость 260 и/или поток 264 готового продукта содержит жидкий параксилол в массовой концентрации по меньшей мере приблизительно 99,5 масс. % (предпочтительно по меньшей мере приблизительно 99,7 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 99,8 масс. %, например, приблизительно 99,9 масс. %).
Выход раскрытого способа можно увеличить путем рециркуляции фильтрата из установки 120 для разделения стадии кристаллизации в химический реактор, в котором может превращать, по меньшей мере, часть жидкого вторичного компонента в параксилол, который можно затем рециркулировать на стадию 105 кристаллизации. Например, фильтрат 216 из установки 120 для разделения можно рециркулировать в установку 180 изомеризации (т.е. химический реактор) для превращения жидкого вторичного компонента (т.е. ортоксилола, метаксилола и/или этилбензола) в жидкий параксилол, таким образом повышая потенциальный выход всего способа 100.
Как показано на фигуре 3, обедненный по параксилолу фильтрат 216 (например, содержащий до приблизительно 15 масс. % параксилола) и водородсодержащее сырье 280 подают в установку 180 изомеризации. Каталитическая реакция в установке 180 изомеризации превращает входящий ортоксилол, метаксилол и/или этилбензол в параксилол, а также дает более тяжелые и более легкие углеводородные компоненты. Продукты реакции разделяют в дистилляционной части установки 180 изомеризации с образованием отходящего потока 288 легких углеводородов (например, включая C1-C7 алифатические и ароматические углеводороды), потока 290 тяжелых углеводородов (например, включая C9 и выше алифатические ароматические углеводороды) и изомерата 284. Поток 284 изомерата обычно содержит следующую смесь C8-ароматических углеводородов: от приблизительно 20 масс. % до приблизительно 25 масс. % (например, приблизительно 22 масс. %) параксилола, от приблизительно 15 масс. % до приблизительно 30 масс. % ортоксилола, от приблизительно 40 масс. % до 55 масс. % метаксилола и от приблизительно 5 масс. % до приблизительно 15 масс. % этилбензола. Как показано на фигуре 3, поток 284 изомерата можно смешивать с сырьем 292 из суммарных ксилолов с образованием сырья 296 стадии кристаллизации. Сырье 296 стадии кристаллизации и рециркулирующую часть 244 фильтрата 232 затем объединяют с образованием сырьевого потока 204 для кристаллизатора 110.
Путем подачи обогащенного параксилолом сырьевого потока 310 с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50 в способ 100 получают содержащий большее количество параксилола продукт, но меньшее количество сырья обрабатывают в реакторе 180 изомеризации, хотя нагрузка по холоду, используемая в кристаллизаторе 110, не увеличивается.
На фигуре 4 показан дополнительный вариант осуществления раскрытия, который предусматривает способ 100 с кристаллизацией/повторным суспендированием и способ 100' с кристаллизацией/разделением. Способ с кристаллизацией/повторным суспендированием проводят в первой зоне 100 извлечения параксилола, соответствующей, в общем, способу, показанному на фигуре 3. Стадию 100' с кристаллизацией/разделением проводят в установке для кристаллизации.
Как показано на фигуре 4, параксилольный сырьевой поток 204' кристаллизуется в кристаллизаторе 110'. Параксилольный сырьевой поток 204' можно получать из любого подходящего источника, и он может представлять собой обедненный по параксилолу сырьевой поток или обогащенный параксилолом сырьевой поток, например, с отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,70 или меньше. Кристаллизатор 110' представляет собой любую подходящую установку для кристаллизации, но соответствующе охлаждается хладагентом верхнего каскада, таким как пропан, пропилен или аммиак. Выходящий поток 208', извлеченный из установки 110' для кристаллизации, направляют в сепаратор 120', который может представлять собой любой подходящий сепаратор, такой как фильтровальная колонна, промывная колонна или центрифуга. Выходящий поток 208' разделяют в сепараторе 120' с образованием обогащенного параксилолом осадка 212' и фильтрата 216'. Параксилольный осадок 212' направляют в барабан 150 для повторного суспендирования стадии получения продукта зоны 100 извлечения параксилола, а, по меньшей мере, часть фильтрата 216' направляют в барабан 130 для повторного суспендирования стадии повышения эффективности и/или кристаллизатор 110 зоны 100 извлечения параксилола. Дополнительно, если доступен большой объем обогащенного параксилолом сырья, часть можно направлять в кристаллизатор 110', тогда как дополнительную часть направляют непосредственно в один или оба барабана 130 и 150 для повторного суспендирования стадии повышения эффективности и стадии получения продукта зоны 100 извлечения параксилола.
Пример
В примере 1 показан способ очистки параксилола по существу согласно настоящему изобретению и фигуре 3.
В примере показано разделение обедненного по параксилолу сырьевого потока в зоне извлечения параксилола, по существу как показано на фигуре 3, с добавлением увеличивающихся долей обогащенного параксилолом сырьевого потока.
Обедненный по параксилолу сырьевой поток характеризуется следующим составом:
| Неароматические вещества | 6,19 масс. % |
| Бензол | 0,26 масс. % |
| Толуол | 0,48 масс. % |
| Этилбензол | 6,49 масс. % |
| Параксилол | 21,90 масс. % |
| Метаксилол | 44,12 масс. % |
| Ортоксилол | 20,02 масс. % |
| C9-плюс ароматические вещества | 0,54 масс. % |
Отношение параксилола ко всем изомерам ксилола обедненного по параксилолу сырьевого потока составляло 0,25.
Обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризовался концентрацией параксилола 95,00 масс. %, а отношение параксилола ко всем изомерам ксилола составляло 0,9588.
Во всех случаях нагрузку по холоду первой стадии, которая определяет мощность холодильной машины, фиксировали на 0,03592 MMBTU (миллионы БТЕ) на тысячу фунтов обедненного по параксилолу сырья. Производительность нагревателя для повторного суспендирования стадии повышения эффективности устанавливали на 0,0112 MMBTU/килофунт обедненного по параксилолу сырья и фиксировали на этом абсолютном значении для каждого цикла.
Обогащенный параксилолом сырьевой поток подавали при температуре 65°F (18,3°C).
В таблице 1 показано влияние добавления различных количеств обогащенного параксилолом сырьевого потока на стадии повторного суспендирования стадии получения продукта.
Как показано в таблице 1, относительное количество 0,0621 обогащенного параксилолом сырья можно подавать в барабан для повторного суспендирования стадии получения продукта перед тем, как производительность нагревателя для разбавителя стадии получения продукта не станет 0. Производительность ниже нуля, будет требовать дополнительного нагрузки по холоду, чтобы поддерживать такую же температуру на стадии получения продукта.
Еще более обогащенное параксилолом сырье можно было обеспечивать, если этот поток охлаждали ниже его температуры подачи 18,3°C.
Как также показано в таблице 1, большую долю (больше 89%) параксилола в обогащенном параксилолом потоке извлекали без изменения нагрузки по холоду первой стадии. Кроме того, путем подачи обогащенного параксилолом сырья на стадию повторного суспендирования стадии получения продукта производительность по параксилолу можно увеличить на приблизительно 38,4% без изменения нагрузки по холоду первой стадии и, таким образом, по существу без увеличения мощности компрессора для этилена и пропана.
В качестве дополнительного преимущества скорость возвратного фильтрата параксилола падала на приблизительно 4,2%, когда использовали относительную концентрацию 0,0621 обогащенного параксилолом сырья. Это будет приводить к более низкому расходу веществ на участках изомеризации и фракционирования, а в некоторых установках будет обеспечивать даже большее увеличение выхода параксилола.
1. Способ извлечения параксилола из по меньшей мере двух сырьевых потоков, содержащих изомеры ксилола, включающий:
направление в зону извлечения параксилола обедненного по параксилолу сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,50 или меньше, причем зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации и по меньшей мере одну зону повторного суспендирования;
направление в зону извлечения параксилола обогащенного параксилолом сырьевого потока, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола больше 0,50; и
извлечение из зоны извлечения параксилола содержащего параксилол потока продукта, характеризующегося отношением параксилола ко всем изомерам ксилола большим, чем таковое у обогащенного параксилолом сырьевого потока
при этом по меньшей мере зона повторного суспендирования содержит по меньшей мере одну стадию повышения эффективности и стадию получения продукта после по меньшей мере одной стадии повышения эффективности, при этом стадия повышения эффективности представляет собой первую стадию повторного суспендирования, которая дает продукт промежуточной стадии, а стадия получения продукта представляет собой последующую стадию повторного суспендирования, которая дает готовый продукт;
и по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют на стадию получения продукта, а по меньшей мере часть обедненного по параксилолу сырьевого потока направляют к по меньшей мере одной зоне кристаллизации.
2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один из обогащенного параксилолом сырьевого потока и обедненного по параксилолу сырьевого потока содержит по меньшей мере часть выходящего потока после неселективного источника суммарных ксилолов.
3. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере один из обогащенного параксилолом сырьевого потока и обедненного по параксилолу сырьевого потока содержит по меньшей мере часть выходящего потока после установки каталитического риформинга нефтеперерабатывающего завода.
4. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере один из обогащенного параксилолом сырьевого потока и обедненного по параксилолу сырьевого потока содержит по меньшей мере часть выходящего потока после установки неселективного диспропорционирования толуола.
5. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере один из обогащенного параксилолом сырьевого потока и обедненного по параксилолу сырьевого потока содержит по меньшей мере часть выходящего потока после установки неселективного переалкилирования толуола/С9-плюс ароматических веществ.
6. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере один из обогащенного параксилолом сырьевого потока и обедненного по параксилолу сырьевого потока содержит по меньшей мере часть выходящего потока после установки неселективного переалкилирования С9-плюс ароматических веществ или установки неселективного метилирования.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обедненный по параксилолу сырьевой поток содержит по меньшей мере часть выходящего потока после зоны изомеризации.
8. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обедненный по параксилолу сырьевой поток содержит по меньшей мере часть выходящего потока после зоны фракционирования.
9. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток содержит по меньшей мере часть выходящего потока после второй зоны извлечения параксилола.
10. Способ по п. 9, в котором вторая зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации, содержащую по меньшей мере один кристаллизатор.
11. Способ по п. 10, в котором по меньшей мере один кристаллизатор второй зоны извлечения параксилола охлаждают при помощи хладагента верхнего каскада.
12. Способ по п. 9, в котором вторая зона извлечения параксилола содержит по меньшей мере одну зону кристаллизации и по меньшей мере одну зону повторного суспендирования.
13. Способ по п. 9, в котором вторая зона извлечения содержит по меньшей мере одну зону селективной адсорбции.
14. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обедненный по параксилолу сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,4 или меньше.
15. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обедненный по параксилолу сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,15 или больше.
16. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,55 или больше.
17. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,70 или больше.
18. Способ по любому из пп. 1 -6, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,80 или больше.
19. Способ по любому из пп. 1-6, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток характеризуется отношением параксилола ко всем изомерам ксилола 0,90 или больше.
20. Способ по любому из пп. 1-6, в котором содержащий параксилол поток продукта характеризуется концентрацией параксилола по меньшей мере 99,0 масс. %.
21. Способ по любому из пп. 1-6, в котором содержащий параксилол поток продукта характеризуется концентрацией параксилола по меньшей мере 99,5 масс. %.
22. Способ по любому из пп. 1-6, в котором содержащий параксилол поток продукта характеризуется концентрацией параксилола по меньшей мере 99,7 масс. %.
23. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают перед его введением на стадию получения продукта.
24. Способ по любому из пп. 1-6, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают хладагентом верхнего каскада.
25. Способ по любому из пп. 1-6, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока направляют в по меньшей мере одну зону кристаллизации.
26. Способ по п. 25, в котором по меньшей мере одна зона кристаллизации содержит по меньшей мере две стадии и обогащенный параксилолом сырьевой поток направляют на стадию, отличную от первой стадии.
27. Способ по п. 25, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают перед его введением в по меньшей мере одну зону кристаллизации при помощи хладагента верхнего каскада.
28. Способ по п. 25, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают перед его введением в по меньшей мере одну зону кристаллизации при помощи среды для косвенного охлаждения.
29. Способ по п. 28, в котором среда для косвенного охлаждения содержит охлажденную воду или охлажденный раствор гликоля.
30. Способ по п. 28, в котором среда для косвенного охлаждения содержит пропан.
31. Способ по п. 28, в котором среда для косвенного охлаждения содержит пропилен.
32. Способ по п. 28, в котором среда для косвенного охлаждения содержит аммиак.
33. Способ по п. 11, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропан.
34. Способ по п. 11, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропилен.
35. Способ по п. 11, в котором хладагент верхнего каскада содержит аммиак.
36. Способ по любому из пп. 1-6, в котором по меньшей мере часть обогащенного параксилолом сырьевого потока охлаждают охлажденной водой или охлажденным раствором гликоля.
37. Способ по п. 24, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропан.
38. Способ по п. 24, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропилен.
39. Способ по п. 24, в котором хладагент верхнего каскада содержит аммиак.
40. Способ по п. 27, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропан.
41. Способ по п. 27, в котором хладагент верхнего каскада содержит пропилен.
42. Способ по п. 27, в котором хладагент верхнего каскада содержит аммиак.
43. Способ по п. 1, в котором обогащенный параксилолом сырьевой поток содержит по меньшей мере часть выходящего потока после селективного источника суммарных ксилолов.
44. Способ по п. 43, в котором селективный источник суммарных ксилолов включает установку селективного диспропорционирования толуола (STDP).
45. Способ по п. 43, в котором селективный источник суммарных ксилолов включает установку селективного алкилирования толуола.
