專利名稱：分離系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于將物流中期望的組分與一種或多種其它組分分開的分離 系統(tǒng)。相關(guān)技術(shù)的描述吸附分離可以用于通過將物流中單一化合物與一種或多種其 它化合物進行選擇 來純化烴物流。通常，期望獲得最大可能純度的被吸附化合物。由此，經(jīng)常優(yōu)選使產(chǎn)品的污 染最小化。在諸如模擬移動床的技術(shù)中，典型地將兩個物流提供到該床上，即進料和解吸劑， 且從該床中回收兩個物流，即提余物和提取物。在供給和移除該床的這些各種物流時可能 發(fā)生雜質(zhì)，因為利用相同管線來提供該進料和解吸劑以及回收提余物和提取物。由此，串聯(lián) 中的下一個物流可能含有來自先前物流的殘留物，且由此惡化操作和/或產(chǎn)品純度。由此， 期望提供使污染物最小化且增強操作和產(chǎn)品純度的吸附分離系統(tǒng)。發(fā)明概述一種示例性實施方式可以是分離系統(tǒng)。該分離系統(tǒng)可以包括吸附區(qū)、回轉(zhuǎn)閥、過渡 區(qū)、和一個或多個管。通常，該過渡區(qū)包括一個或多個使回轉(zhuǎn)閥與吸附區(qū)連通的管線。該回 轉(zhuǎn)閥替換性地可以將進料或解吸劑輸入分配到吸附區(qū)，或者替換性地可以在管線中接收來 自吸附區(qū)的提余物或提取物輸出，且來自先前輸入或輸出的殘余物可以保留在管線中。與 回轉(zhuǎn)閥連通的過渡區(qū)之外的一個或多個管可以形成接收用于逐出殘留物的輸入的或者用 于接收來自管線的殘留物的至少一個管容積。該殘留物可以不同于輸入或輸出。另一示例性實施方式可以是用于將物流中期望的組分與一種或多種其它組分分 開的分離系統(tǒng)。該分離系統(tǒng)可以包括吸附區(qū)、回轉(zhuǎn)閥、和過渡區(qū)。該過渡區(qū)可以包括使回轉(zhuǎn) 閥與吸附區(qū)連通的多個管線。該多個管線可以配成對，其中一個管線適合于將輸入帶到吸 附區(qū)，且另一個管線適合于接收來自吸附區(qū)的輸出，且該對的每個管線含有各自的止回閥。另一示例性實施方式可以包括使模擬移動床中流體的交叉污染最小化的方法。該 方法可以包括填充閥一側(cè)上的置換容積，其對應于該閥另一側(cè)上管線的容積，由此逐出管 線中來自先前輸入的殘留物、或是接收管線中來自先前輸出的殘留物。通常，該先前輸入或 輸出不同于當前輸入或輸出。如本文中所公開的那樣，實施方式可以提供用于使從吸附床送出和接收的各種物 流的污染最小化的系統(tǒng)和方法。特別地，本文中所公開的實施方式特別地適用于模擬移動 床技術(shù)，其中可以避免各種物流的污染。作為示例，避免污染可以改進從進料中提取所期望 的組分，以及使最終產(chǎn)物的污染最小化。提供作為用于提余物或提取物輸出、或者可以置換 管線中的進料或解吸劑殘留物的輸入的容器的至少一個管容積，可以促進提供到吸附區(qū)的 物流的純度和/或增強輸出如提余物和提取物的純度。由此，本文中公開的實施方式可以 提供更高純度的產(chǎn)品和更高的產(chǎn)品回收率。 本文中使用的術(shù)語“物流”可以是包括各種烴分子諸如直鏈、支化、或環(huán)狀烷烴、鏈烯烴、鏈二烯、和炔烴，以及任選地其它物質(zhì)諸如氣體(例如氫氣)、或雜質(zhì)諸如重金屬、以 及硫和氮化合物的物流。該物流也可以包括芳族和非芳族烴。另外，該烴分子可以是縮寫 的Cl、C2、C3…Cn，其中“η”表示一個或多個烴分子中碳原子的數(shù)目。本文中使用的術(shù)語“區(qū)”可以表示包括一個或多個設備項目和/或一個或多個子 區(qū)的區(qū)域。設備項目可以包括一個或多個反應器或反應器容器、加熱器、交換器、管、泵、壓 縮機、和控制器。另外，設備項目諸如反應器、干燥器、或容器可以進一步包括一個或多個區(qū) 或子區(qū)。如圖示，附圖中的工藝流程線可以表示管線、管或物流。特別地，管線或管可以含 有一個或多個物流，且一個或多個物流可以被管線或管所包含。為了利于理解，管線可以 表示吸附區(qū)與回轉(zhuǎn)閥之間的過渡區(qū)中的導管，且管可以表示過渡區(qū)和/或回轉(zhuǎn)閥之外的導
管。 本文中使用的術(shù)語“管容積”可以表示一部分管，其直徑可以大于周圍部分，由此 含有來自過渡區(qū)的管線中相應容積。本文中使用的術(shù)語“吸附”可以包括吸附和/或吸收。本文中使用的術(shù)語“吸附劑”可以包括吸附劑和/或吸收劑，且涉及、但并非限定 于吸附和/或吸收。


圖1是示例性分離系統(tǒng)的示意圖。詳細說明本文中公開的實施方式可以用于許多吸附分離工藝。作為示例，這些實施方式可 以用于從C8芳族異構(gòu)體混合物中分離對二甲苯、從C8芳族異構(gòu)體混合物中分離間二甲 苯、從支化和環(huán)狀烴中分離線性烷烴、從鏈烷烴中分離烯烴、從其它甲苯酚異構(gòu)體中分離 對-甲苯酚或間_甲苯酚、從其它甲基異丙基苯異構(gòu)體中分離對-甲基異丙基苯或間_甲 基異丙基苯、和從混合的糖中分離果糖。其它應用可以包括從一種或多種其它化合物之中 單獨地提取一種或多種下列化合物單甲基鏈烷烴、2，6-二甲基萘、乙基苯、1-丁烯、乙基 甲苯、甲苯胺、萜烯、氯和硝基芳烴、α和β萘酚、烷基萘、α烯烴、和妥爾油。由此，本文中 公開的實施方式可以用于將一種烴從一種或多種其它烴中分離。典型地，該吸附劑可以是多孔固體。通常，吸附劑在液體混合物中吸附時，孔隙填 充液體，但是孔隙內(nèi)組分的分布平衡不同于周圍大量液體中的分布。吸附劑可以是對于任 意組分(其可以在孔隙內(nèi)比大量液體周圍更大地濃縮)具有選擇性的。通常，吸附劑可以分類為極性和非極性的。極性或親水性吸附劑可以包括硅膠、活 化鋁、氧化硅氧化鋁吸附劑、分子篩和粘土中的至少一種。一種示例性分子篩可以是合成結(jié) 晶沸石。在這種分子篩中可以通過改變氧化硅-氧化鋁比例、晶體結(jié)構(gòu)、和晶格中的陽離子 獲得多種選擇性。非極性吸附劑可以包括活性碳和源于煤的碳中的至少一種。通常，在將 除去的組分比大量工藝液體極性更大時使用極性吸附劑，同時在目標組分極性更小時使用 非極性吸附劑。本文中公開的實施方式可以與采用回轉(zhuǎn)閥的模擬移動床一起利用。典型地，回轉(zhuǎn) 閥分步切換以促進流體到達和離開吸附床的轉(zhuǎn)移。如前所述，可以使過渡區(qū)之外區(qū)域中的閥與回轉(zhuǎn)閥的運動同步。這種示例性模擬移動床公開于例如US 3 392 113,US 3 617 504、 US 4 434 051和 US 6 407 301B1。這些模擬床中，典型地可以與排出提取物和提余物一起在床中不同位置施用進料 和解吸劑。循環(huán)中的吸附劑室流體可以通過改變吸附劑周圍液體的組分來模擬移動床。改 變液體可以導致不同化學物質(zhì)在吸附劑上被吸附和從吸附劑中解吸。作為示例，首先將進 料施用到吸附劑可以導致期望的化合物或提取物在吸附劑上被吸附，且隨后施用解吸劑可 以導致提取物解吸和解吸劑吸附。這樣，可以從進料中提取各種材料。參照圖1，描述了示例性分離系統(tǒng)100。該分離系統(tǒng)100可以包括吸附區(qū)200、回 轉(zhuǎn)閥300、過渡區(qū)400、和區(qū)域600。該吸附區(qū)200可以包括吸收器210，和可以容許吸附劑 室流體循環(huán)以模擬移動床的管線220。通常，該吸收器210可以包括四個床，即第一床230、 第二床240、第三床250、和第四床260。雖然公開了四個床，應當理解可以使用任意數(shù)目的 床，諸如8、12、16、19、22、25個或更多。另外，描述了回轉(zhuǎn)閥300。應當指出，該回轉(zhuǎn)閥300是以示意性形式描述以簡化各 種物流流動的描述。該回轉(zhuǎn)閥可以是四路(four-track)回轉(zhuǎn)閥，但是可以采用其它回轉(zhuǎn) 閥。另外，應當理解雖然描述了回轉(zhuǎn)閥300，但是也可以使用其它適宜設備如歧管排列。過渡區(qū)400可以包括一個或多個管線諸如多個管線404。通常，一個或多個管線 404可以包括第一對管線410、第二對管線420、第三對管線430、和第四對管線440。參照 第一對管線410，通常，該第一對管線410可以包括具有止回閥414的第一管線412和具有 止回閥418的第二管線416。相應地，該第二對管線420可以包括具有止回閥424的第一 管線422和具有止回閥428的第二管線426。另外，該第三對管線430可以包括具有止回 閥434的第一管線432和具有止回閥438的第二管線436。另外，該第四對管線440可以包 括具有止回閥444的第一管線442和具有止回閥448的第二管線446。通常，止回閥414、 418、424、428、434、438、444、和448容許僅在一個方向上的流體，即朝向或離開吸附區(qū)200。 雖然公開了止回閥，但是也可以使用其他單向流動設備。特別地，各對管線410、420、430、和 440的第一管線412、422、432、和442可以引導在朝向各個床230、240、250、和260的單一方 向上的流體。類似地，第二管線416、426、436、和446可以引導離開各個床230、240、250、和 260的單一方向上的流體。區(qū)域600可以包括在回轉(zhuǎn)閥300和/或過渡區(qū)400之外的一個或多個管604和一 個或多個閥606。該一個或多個管604可以包括對應于如前所述的過渡區(qū)400中一個或多個 管線404的容積的至少一個管容積608。該至少一個管容積608可以包括第一管容積610、 第二管容積630、第三管容積650、和第四管容積670。通常，進料和解吸劑流504和508可 以經(jīng)過該一個或多個管604，即管612、和管632來提供，且提余物流和提取物流524和528 可以經(jīng)過管652和管672離開該分離系統(tǒng)100。通常，吸附區(qū)200可以接收進料流504和解 吸劑流508中至少一個的輸入500，且提供提余物流524和提取物流528中至少一個的輸出 520。另外，該一個或多個閥606可以控制經(jīng)過該 區(qū)域600的流體流動。第一控制閥614 和第二控制閥616可以節(jié)流以調(diào)節(jié)在第一管容積610中和管612中的流體流動，且第一控 制閥634和第二控制閥636可以節(jié)流以調(diào)節(jié)在第二管容積630中和管632中的流體流動。 另外，第一控制閥654和第二控制閥656可以節(jié)流以調(diào)節(jié)在第三管容積650中和管652中的流體流動，且第一控制閥674和第二控制閥676可以節(jié)流以調(diào)節(jié)在第四管容積670中和 管672中的流體流動。這些控制閥可以是流動控制閥，或者可以采用其它工藝參數(shù)如流體 組成產(chǎn)生作用的。除了控制閥之外，可以利用其它閥的組合620、640、660、和680來控制流體流動。 這些組合620、640、660、和680可以是控制閥或球閥，且這種示例性實施方式中它們可以是 球閥。特別地，第一閥組合620可以包括第一閥622和第二閥624，用于調(diào)節(jié)在第一管容積 610和管612中的流體流動；第二閥組合640可以包括第一閥642和第二閥644，用于調(diào)節(jié) 在第二管容積630和管632中的流體流動；第三閥組合660可以包括第一閥662和第二閥 664，用于調(diào)節(jié)在第三管容積650和管652中的流體流動；第四閥組合680可以包括第一閥 682和第二閥684，用于調(diào)節(jié)在第四管容積670和管672中的流體流動。在穩(wěn)態(tài)操作期間，管容積610和630用來預加載管線412、422、432、或442之一，用 于進入該管線的下一輸入500。作為示例，在進料循環(huán)末端，將解吸劑預加載插入將在下一 解吸劑循環(huán)中推入吸附區(qū)200的管線412、422、432、或 442之一中。特別地，可以將管612中的進料和管632中的提余物順序地提供到回轉(zhuǎn)閥300以 及每對管線410、420、430、和440中。由此，作為示例，進料可以通過回轉(zhuǎn)閥300經(jīng)過第一管 線412和止回閥414到吸附區(qū)200中的吸收床230。在本文中公開的實施方式之前，第一 管線412可以含有來自并非進料的先前循環(huán)的殘留物。通常，優(yōu)選地逐出這種殘留物以防 止其在床230中與進料混合。由此，第二控制閥616可以節(jié)流以容許解吸劑填充第一管容 積610 (其最初可以含有進料)，且將第一管容積610中的進料置換到管612。這種置換期 間，第二閥624可以關(guān)閉且第一閥622可以開啟?？梢哉{(diào)節(jié)到管612的流體流動速率以容 許解吸劑緩慢地將處在在第一管容積610中的進料推到管612內(nèi)。此時，一旦第一管容積 610被填充且第二控制閥616可以關(guān)閉，該進料可以通過第一管線412。在進料循環(huán)的末端附近，進料可以通過關(guān)閉第一閥622并開啟第二閥624而通過 第一管容積610。這推動第一管容積610中的解吸劑經(jīng)過第二閥624且進入第一管線412， 在進料流504之前推動解吸劑。由此，在解吸劑循環(huán)開始時，該解吸劑可以在第一管線412 中推動預加載的解吸劑(而不是進料殘留物)進入第一床230。由此，可以使解吸劑循環(huán)的 進料污染最小化。類似地，解吸劑流508可以通過管632且進入回轉(zhuǎn)閥300。隨后，解吸劑可以通到 第一管線422，通過單向止回閥424，且進入第二床240。在該循環(huán)期間，進料可以通過第二 控制閥636且用進料填充第二管容積630。在第二管容積630被填充的同時，解吸劑可以被 置換并推入管632。第一控制閥634可以控制管632中的解吸劑的正常流動。一旦第二管 容積630填充了進料，在解吸循環(huán)末端附近可以開啟第二閥644且關(guān)閉第一閥642。解吸劑 可以將第二管容積630中的進料推到回轉(zhuǎn)閥300，且置換第一管線422中的解吸劑。由此， 在下一進料循環(huán)開始時進入第一管線422的進料可以將預加載的進料推到第二床240。由 此，第二管容積630隨后可以填充解吸劑且在解吸循環(huán)再次啟動時，隨后可以使進料返回 到第二管容積630以置換解吸劑到管632之中。關(guān)于輸出520，提余物流524和提取物流528可以用來在循環(huán)開始時各自填充第 三和第四管容積650和670。作為示例，如果提余物離開第一床230，該提余物可以通過第 二管線416，通過止回閥418到回轉(zhuǎn)閥300。但是在循環(huán)開始時，第二管線416可以填充有來自先前循環(huán)的提取物。由此，可以關(guān)閉第一閥662且可以開啟第二閥664，容許該提余物 將第二管線416中的提取物殘留物經(jīng)過回轉(zhuǎn)閥300經(jīng)過管652推到第三管容積650內(nèi)。首 先，第三管容積650可以填充有來自先前循環(huán)的提余物。進入第三管容積650的提取物可 以將該提余物推到閥662下游的管652內(nèi)。一旦第三管容積650填充有提取物，第一閥662 可以開啟且第二閥664可以關(guān)閉。此時，第一和第二控制閥654和656可以節(jié)流以容許管 652中的提余物推動第三管容積650中的提取物殘留物通過第二控制閥656，此處可以將提 取物排出并與提取物流528混合。一旦第三管容積650無提取物且填充有提余物，第二控 制閥656可以關(guān)閉，且第一控制閥654可以開啟并且提余物可以進入到提余物流524。由 此，在下一提余物循環(huán)開始時第三管容積650填充有提余物。類似地，如果從第三床250中排出提取物，先前循環(huán)將在第二管線436中具有提余 物。從第三床250中排出提取物可以逐出第二管線436 (其通過止回閥438和回轉(zhuǎn)閥300) 中的提余物。第一閥682可以關(guān)閉且第二閥684可以開啟以推動第二管線436中的提余物 通到第四管容積670 (其可以填充有來自先前循環(huán)的提取物)內(nèi)。接著，第二閥684和第一 控制閥674可以開啟且第一閥682和第二控制閥676可以關(guān)閉，由此提余物將逐出第四管 容積670中的提取物，且將其推到第二閥684之后并推出到提取物流528。一旦第四管容積 670填充有來自第二管線436的提余物，第一閥682可以開啟且第二閥684可以關(guān)閉。第一 和第二控制閥674和676可以節(jié)流以容許現(xiàn)在通過管線672的提取物推動第四管容積670 中的提余物到第二控制閥676之后，直到提余物流524。一旦第四管容積670無提余物，第 二控制閥676可以關(guān)閉且第一控制閥674可以保持開啟，使得提取物可以經(jīng)過管672離開 該系統(tǒng)并通過提取物流528離開。由此，第四管容積670可以填充有用于下一循環(huán)的提取 物。 雖然無進一步詳細闡述，但是認為本領(lǐng)域技術(shù)人員，利用前述說明，可以在最大程 度上利用本發(fā)明。由此，前述優(yōu)選的具體實施方式
應當認為僅是示例性的，且并非是以任意 方式限定本公開內(nèi)容的其它部分。由前述說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地確定本發(fā)明的基本特征，且可以在并不 背離其精神和范圍下對本發(fā)明進行各種改變和改進以使其適應于各種應用和條件。
權(quán)利要求
一種分離系統(tǒng)(100)，其包括A)吸附區(qū)(200)；B)回轉(zhuǎn)閥(300)；C)過渡區(qū)(400)，其包括一個或多個將回轉(zhuǎn)閥(300)與吸附區(qū)(200)連通的管線(404)，其中該回轉(zhuǎn)閥(300)替換性地將進料或解吸劑輸入(500)分配到吸附區(qū)(200)或者替換性地接收來自吸附區(qū)(200)的提余物或提取物輸出(520)在管線(412)或(416)中，且來自先前輸入(500)或輸出(520)的殘余物保留在管線(412)或(416)中；和D)與回轉(zhuǎn)閥(300)連通的過渡區(qū)(400)之外的一個或多個管(604)形成接收用于逐出殘留物的輸入(500)的或者用于接收來自管線(416)的殘留物的至少一個管容積(608)，其中該殘留物不同于輸入(500)或輸出(520)。
2.權(quán)利要求1的分離系統(tǒng)(100)，其中該吸附區(qū)(200)選擇地保留一種或多種正鏈烷 烴或二甲苯。
3.權(quán)利要求1或2的分離系統(tǒng)(100)，其中該吸附區(qū)(200)包括極性或非極性吸附劑。
4.權(quán)利要求1、2或3的分離系統(tǒng)(100)，其中一個或多個管線(404)包括至少八個分 成對(410，420，430，440)的管線(412，416，422，426，432，436，442，446)，其中該對(410)的 一個管線(412)容許流到分離區(qū)(200)且該對(410)的另一個管線(416)容許流出吸附區(qū) (200)。
5.權(quán)利要求1、2、3或4的分離系統(tǒng)(100)，其中該對(410)的每個管線(412，416)包 括單向流動裝置(414，418)以確保單向流動。
6.前述權(quán)利要求中任一項的分離系統(tǒng)(100)，其中該輸入(500)是進料且殘留物是解 吸劑。
7.前述權(quán)利要求中任一項的分離系統(tǒng)(100)，其中該輸出(520)是提余物且殘留物是 提取物。
8.權(quán)利要求1的分離系統(tǒng)(100)，其進一步包括至少八個管線(412，416，422，426，432， 436，442，446)和四個管容積(610，630，650，670)，其中每個管容積(610，630，650，670)對 應于接收進料、解吸劑、提余物、或提取物。
9.權(quán)利要求8的分離系統(tǒng)(100)，其進一步包括控制閥(614，634)以節(jié)流進入相應管 容積(610，630)的進料或解吸劑。
10.權(quán)利要求8或9的分離系統(tǒng)(100)，其進一步包括控制閥(656，676)以節(jié)流離開相 應管容積(650，670)用于下游處理的提余物或提取物。
全文摘要
一種示例性實施方式可以是分離系統(tǒng)。該分離系統(tǒng)可以包括吸附區(qū)、回轉(zhuǎn)閥、過渡區(qū)、和一個或多個管。通常，該過渡區(qū)包括一個或多個將回轉(zhuǎn)閥與吸附區(qū)連通的管線。該回轉(zhuǎn)閥替換性地可以在管線中將進料或解吸劑輸入分配到吸附區(qū)或者替換性地可以接收來自吸附區(qū)的提余物或提取物輸出，且來自先前輸入或輸出的殘余物可以保留在管線中。與回轉(zhuǎn)閥連通的過渡區(qū)之外的一個或多個管可以形成接收用于逐出殘留物的輸入的或者用于接收來自管線的殘留物的至少一個管容積。該殘留物可以不同于輸入或輸出。
文檔編號B01D53/02GK101844022SQ20101014322
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者B·E·史密斯, D·G·斯圖爾特, G·查奧, R·J·L·諾亞, S·W·索恩 申請人:環(huán)球油品公司