专利名称：蒸馏分离c的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸馏分离C5+切取馏分的方法，以及涉及进行该方法的装置。
在炼油厂和石油化工厂(蒸汽裂解器、FCC裂解器和重整装置)中，烃料流在很大程度上进行生产、储存和加工。为了确保在下游有价值的制造链中的特定用途，通常将该烃料流蒸馏分离成各种馏分。就体积而言的重要馏分是C5+切取馏分。它一般包含不饱和化合物，它们的存在，正如公知的会导致许多问题，尤其在加工和/或储存过程中。因此在大多数情况下都要进行脂族烃的选择氢化和/或完全氢化。不饱和烃通常在液相中在含有Pd或Ni的催化剂上氢化。在C5+切取馏分的选择氢化中，多不饱和化合物例如二烯类和炔类优选氢化得到单烯，以及苯乙烯优选氢化得到乙苯。
氢化的C5+切取馏分在大多数情况下随后用于获取芳族化合物。进一步加工通常是通过蒸馏、氢化和/或回收芳族化合物用的萃取蒸馏的合适结合来进行。
这类方法例如在1993年11月11-12日在Kassel举行的DGMK会议—“选择性氢化和脱氢”—上提出，并描述在DGMK会议报告9305，第1-30页中，其中具有下列工艺链来自裂解器的C5切取馏分的选择氢化；通过蒸馏分离成C5切取馏分、C6-8切取馏分和C9+切取馏分；C6-8切取馏分的完全氢化；以及回收芳族化合物的萃取蒸馏。
通过蒸馏分离C5+切取馏分(也已知为粗苯)的方法描述在H.-G.Franck和J.W.Stadelhofer“Industrielle Aromatenchemie”[工业化芳族化合物化学]，Springer-Verlag，柏林，1987，第126页及其后中。根据该文献，C5+切取馏分在第一个塔中分离成C5馏分和C6+馏分，然后在第二个塔中C6+分离成C6-8馏分和C9+馏分。
所述C5+切取馏分是相对挥发度通常差异较小的许多组分的复杂混合物。在用于其分离的所有已知蒸馏工艺中，为了获得纯产物总是必需多个塔。另外，C5切取馏分的组成会有许多变化，尤其归因于加入裂解器或重整装置中的原料料流的不同组成和所需产物组成的差异，这使得必需不同操作条件的裂解器或重整装置。
为了蒸馏分离多组分混合物，所谓的隔离壁塔，即具有垂直隔离壁的蒸馏塔是已知的，该垂直隔离壁可防止液体和蒸汽流在各部分-区域中交叉混合。该隔离壁由平的金属板构成，它在蒸馏塔的中心区域沿纵向将蒸馏塔分成进料部分和出料部分。
使用所谓的热联合塔，即至少两个塔的联合，也可获得类似的结果，其中这些塔中的每一个都具有至少两个与每个其它塔连接的空间位置分开的接管。
从Chemical Engineering(化学工程)，2000年7月，第27-30页基本获知，利用隔离壁式塔将苯从含有苯的混合物中分离。然而，这一参考文献没有给出可实现这些分离任务(已知很难)的具体工艺条件。
本发明的目的是提供一种在一个或多个隔离壁塔中蒸馏分离C5+切取馏分的方法，从该塔中可排出作为中沸点馏分的纯净的、符合技术要求的产物。
我们已经发现这一目的通过一种在一个或多个隔离壁式塔中将C5+切取馏分蒸馏分离成低沸点馏分(A)、中沸点馏分(B)和高沸点馏分(C)的方法来实现，在该塔中隔离壁沿塔的纵向设置，形成上公共塔区域、下公共塔区域、具有精馏段和汽提段的进料部分以及具有精馏段和汽提段的出料部分，其中C5+切取馏分的原料加入进料部分的中心区域中，高沸点馏分从塔底排出，低沸点馏分经由塔顶排出，中沸点馏分从出料部分的中心区域排出，在该方法中设定在隔离壁上端的液体回流料的分配比，使得在隔离壁上端的出料部分的汽提段上方的液体回流料中的高沸点关键组分的比例为中沸点馏分中所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％，以及在该方法中设定在隔离壁式塔底部的蒸发器中的加热功率，使得在隔离壁下端的液体中的低沸点关键组分的浓度为中沸点馏分中所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％。
此处用作起始混合物的C5+切取馏分以已知方式表示为每分子中具有5个或更多个碳原子的烃类的混合物。它主要包含正戊烷、异戊烷、甲基丁烯类、环戊烷、苯、甲苯、乙苯和二甲苯类。它可以例如是氢化的C5+切取馏分如氢化的裂解汽油，但是本发明方法不限于此，本发明方法还可通常用于蒸馏分离C5+切取馏分。
令人惊奇的是，已发现依照本发明来进行所述方法的方式有利于蒸馏分离的最佳能量运行性能，而同时保持了对中沸点馏分的技术要求的良好值，甚至当改变该C5切取馏分的进料组成时亦如此。尤其，可用于三组分混合物的、以相对挥发度为基础的已知计算公式不能用于本情况，因为进料组成可能发生较大变化而且特定组分或代表性组分总体的选择存在问题。
隔离壁式塔一般具有沿塔的纵向设置的隔离壁，该隔离壁将塔内部分成下列各亚区上公共塔区域、下公共塔区域以及都具有精馏段和汽提段的进料部分和出料部分。待分离的混合物，此处为C5+切取馏分引入进料部分的中心区域中，高沸点馏分从塔底排出，低沸点馏分经由塔顶排出，中沸点馏分从出料部分的中心区域排出。
在多组分混合物分离成低沸点馏分、中沸点馏分和高沸点馏分的过程中，通常规定了中沸点馏分中的低沸点馏分和高沸点馏分的最大可允许含量。本文规定了对分离关键的组分(所谓关键组分)。它可以是单种关键组分或几种关键组分的总和。在本发明方法中，中沸点馏分的关键组分例如是环戊烷、环戊烯、己烷和己烯(低沸点关键组分)和壬烷(高沸点关键组分)，只要苯/甲苯/二甲苯分离出来即是。
令人惊奇地发现，通过进行本发明方法，与有关关键组分的技术要求的相符可通过以某种方式调节在隔离壁上端的液体的分配比和蒸发器的加热功率来确保。设定在隔离壁上端的液体的分配比，使得在出料部分的汽提段上方的液体回流料中的高沸点关键组分的含量为中沸点馏分中所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％，以及设定在隔离壁底部的蒸发器的加热功率，使得在隔离壁下端的液体中的低沸点关键组分的浓度为中沸点馏分所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％。相应地，调节设定在隔离壁上端的液体分配，使得在高沸点关键组分的较高含量下，更多的液体加入到进料部分，而在其较低的含量下，较少的液体加入到进料部分。类似地，调节加热功率，使得在低沸点关键组分的较高含量下，提高加热功率，而在其较低的含量下，降低加热功率。
已经发现，本发明方法的进一步改进可通过确保由相应的控制技术要求保持液体的基本均匀的输入来实现。补偿了进料量或进料浓度的偏差。在本发明情况下，进料部分的上区域特别敏感，因为此处有仅仅非常少量的液体以最佳程序发生。在该塔部分中，对液体载荷的下限所要求的调节是防止塔由于各分离内部构件的不畅连接而出现故障的简单且有效的措施。为此，根据本发明确保调节在隔离壁上端的液体分配，使得在进料部分的精馏段中的液体载量不下降到它的正常值的30％以下。
也优选调节从隔离壁式塔的出料部分的精馏段流出的液体进入排出的中沸点馏分中和进入隔离壁式塔的出料部分的精馏段中的分配，使得引入到精馏段的液体量不下降到它的正常值的30％以下。如以上有关进料部分的上区域所述，为了优化的程序，在该塔部分中也发生仅仅极低的液体载量。该优选的工艺措施以简单且有效的方式防止塔出现故障。
在塔的内部和外部设置的并发挥泵储罐功能或确保足够高的静液面以使液体在由控制元件例如阀门调节下通过的液体收集室适合于在隔离壁上端或出料部分中心区域中的侧输出点的液体的分配和排出。对于板式塔，特别有利的是通过将流出通道(Ablaufschacht)扩大到平常高度的约2-3倍并在其中贮存相应量的液体来实现。当使用填充塔时，该液体首先收集在收集器中，液体从该收集器中进入内部或外部收集室中。
中沸点馏分优选以液体形式排出；该工艺变体在热方式上是有利的并可以用较简单的设备来实现。
在优选的工艺变体中，设定在隔离壁下端的蒸汽流，使得进料部分中的蒸汽流量与出料部分中的蒸汽流量的比例是0.8-1.2，优选是0.9-1.1，以及调节从上公共塔部分中返回的料流，使得进料部分中的返回料流与出料部分中的返回料流的比例是0.1-2，优选是0.3-0.6，这优选通过可发挥分离作用的内部构件的选择和/或尺寸规格和/或通过产生压力损失的设备的安装来实现。
顶部料流的排出还可优选在温度控制下进行，其中控制温度用的测量点设置在塔的上公共部分-区域中，位于塔上端下方的3-8个、优选4-6个理论分离段处。
对应于进一步优选的工艺变体，高沸点料流的排出可以在温度控制下进行，其中控制温度用的测量点设置在下公共塔区域中，位于塔下端上方的3-8个、优选4-6个理论阶段处。
控制温度用的测量点的适当选择由于不同的进料组成不是无关紧要的。
根据另一方法变体，中沸点馏分的排出在液面控制下进行，其中控制变量是蒸发器中的液面或塔底处的液面。塔底液面通常利用塔底输出来调节。然而，这种常规调节导致本方法的不令人满意的控制行为。要求利用侧输出来调节塔底液面的优选的控制概念显著地改进了稳定性。
优选操作压力为0.5-5巴，尤其为1-2巴。
本发明还涉及进行本发明方法的隔离壁式塔。具有20-60个、优选具有25-45个理论分离段的隔离壁式塔特别适合于这一目的。
优选进行隔离壁式塔的各部分-区域的分离段数的分配，使得隔离壁式塔6个塔区域各自具有的分离段为隔离壁式塔的理论分离段总数的5-50％，优选为15-30％。
可优选进行理论分离段到塔的各亚区的分配，使得进料部分中的理论分离段的数量为出料部分的理论分离段总数的80-110％，优选为90-100％。
在隔离壁式塔的优选实施方案中，待分离料流的进料点和中沸点馏分的排出点可以设置在塔的不同高度处，优选被1-20个、尤其3-8个理论分离段隔开。
原则上对于可用于隔离壁式塔中的可发挥分离作用的内部构件没有限制填充元件和有序填充料或塔板都适合于此目的。由于费用原因，一般将塔板、优选阀门或多孔塔板用于直径大于1.2m的塔中。在填料塔的情况下，特别合适的是具有100-500m2/m3、优选约250-300m2/m3的比表面积的有序片状金属填充料。
在对产品纯度有特别高的要求的情况下，尤其在填充料用作可发挥分离作用的内部构件的情况下，有利的是为隔离壁配备绝热材料。这类隔离壁设计描述在例如EP-A-0 640 367中。在相互之间具有窄气体空间的双壁式设计特别有利。
根据本发明，也可以使用热联合塔代替隔离壁式塔。热联合塔的布置与隔离壁式塔就能量要求而言是相等的。如果现有的塔可以利用的话，本发明的这一变体特别适合作为经济上有利的供选择的方案。互联的最适合的形式可根据可利用的塔的分离段的数量来选择。
因此，热联合塔每个都可以安装它自己的蒸发器和/或冷凝器。
在热联合塔的优选连接中，低沸点馏分和高沸点馏分从不同塔中排出，以及高沸点馏分从中排出的塔的操作压力设定比低沸点馏分从中排出的塔的操作压力优选低0.1-2巴。
根据特定的连接形式，可将来自第一个塔的塔底料流部分或完全在蒸发器中蒸发并随后以两相形式或以气流和液流的形式送入第二个塔中。
可以优选使用隔离壁式塔和热联合塔来进行本发明方法，使得进料流部分或完全预蒸发并以两相形式或以气流和液流形式送入塔中。
如果来自第一个塔的底部料流包含较大量中沸点化合物，则所述预蒸发特别合适。在这种情况下，预蒸发可以在较低温度和第二个塔中的蒸发器的载量减少的情况下进行。此外，该措施显著减少第二个塔中汽提段上的载量。预蒸发料流可以以两相形式或以两股单独的料流形式送入第二个塔中。
进行本发明方法用的隔离壁塔优选在隔离壁的上下端装配有取样设备，经由该设备可以连续地或以一定时间间隔从塔中取出液体和/或气体样品，并分析它们的组成，优选通过气相色谱法分析。技术设计计算以外的进料组成可存在于蒸馏分离C5切取馏分的本发明方法中。在这种情况下，隔离壁上下端的这些取样设备的设置(这在隔离壁式塔中是不常见的)和样品分析提供了确定适合的操作条件的有效辅助手段。
在利用热联合塔的实施方案中，取样设备类似地设置在热联合塔的各个区域(对应于隔离壁式塔的各亚区)之间的连接管线中。
在优选的实施方案中，将压力损失随着气体载量增加而不断增加(优选F因数每提高0.5Pa0.5压力损失就增加至少10％)的塔板用于隔离壁式塔或热联合塔中。此处的F因数(量纲帕斯卡)以已知方式以气体流速(量纲m/s)与在该方向上的气体密度(kg/m3)的平方根的乘积的形式表示气体载量。优选使用仅仅压力损失随着具有塔板的隔离壁式塔中气体载量增加而不断增加的内部构件的技术指导思想是新的。它确保了塔的提高的操作可靠性。对于某些泡罩式塔板而言，已发现例如在某些情况下在塔启动的过程中或在气体载量进一步增加时气体不再流过塔的进料部分或出料部分，这意味着不再确保所希望的操作。
本发明下面将参考附图和工作实施例来详细地进行解释。
在附图中，相同的参考编号表示相同或相应的特征。
详细地，
图1表示用于进行本发明方法的隔离壁式塔的示意图，图2-9表示热联合塔的不同的连接方案，和图10-12表示在每种情况下用于蒸馏分离C5+切取馏分的两个隔离壁式塔的连接方案。
图1示意表示具有垂直设置在其中的隔离壁(T)的隔离壁式塔(TK)，该隔离壁将塔分成上公共塔区域1、下公共塔区域6、具有精馏段2和汽提段4的进料部分2，4和具有汽提段3和精馏段5的出料部分3，5。待分离混合物(A，B，C)加入进料部分2，4的中心区域中。低沸点馏分(A)从塔顶排出，高沸点馏分(C)从塔底排出，以及中沸点馏分(B)从出料部分3，5的中心区域排出。根据本发明，调节塔上下两端的液体回流料的分配(QC)。优选地，如表1所示，顶部料流(A)和高沸点料流(C)的排出可以在温度控制(TC)下进行。中沸点馏分(B)优选在液面控制下排出，所使用的控制量是蒸发器中的或塔底处的液面(LC)。
在图2-5中所示的具有热联合塔的装置变体中，隔离壁式塔的各亚区1-6各自被热联合塔的不同区域替代。在每种情况下相应区域由相同的参考数字表示。其中高沸点料流(C)和低沸点料流(A)从不同塔离开的特别优选的实施方案示于图4和图5中。此处，这两个塔优选在不同的操作压力下操作，其中高沸点馏分(C)从中排出的塔的操作压力低于低沸点馏分(A)从中排出的塔的操作压力，优选低0.1-2巴。图6-9表示具有热联合塔的优选实施方案，每一个塔都有它自己的在底部的蒸发器和它自己的冷凝器。
图10-12表示用于蒸馏分离C5+切取馏分的隔离壁式塔的特定连接方案。所示的每个隔离壁式塔(TK)优选依照本发明方法操作。图10表示将裂解汽油分离成C5-馏分、C9+馏分和C6-C8馏分的实施例。该C6-C8馏分，合适的话可以在氢化H之后在另一个隔离壁式塔中分离成C6馏分、C7馏分和C8馏分。同样也可首先在隔离壁式塔的底部分离出C9+馏分，以从侧输出获得C8馏分，以及在另一个隔离壁式塔中将塔顶产物，合适的话在氢化H之后分离成C5-馏分、C6馏分和C7馏分(图11)。此外还可首先在隔离壁式塔中获得作为塔顶产物的C5-馏分并经由侧输出排出C6馏分。在这种情况下，该塔底产物，合适的话在氢化H之后可以在下游的隔离壁式塔中分离成C7馏分、C8馏分和C9+馏分(图12)。
分离可在图1所示的隔离壁式塔中进行。
做为选择，隔离壁式塔用两个热联合塔的连接方案来代替，如图9所示。
在两个供选择的方案中，设定在隔离壁式塔或第一个热联合塔的底部的蒸发器的加热功率，使得在隔离壁下端的液体中的或在各热联合塔之间的下交换料流中的环戊烷和戊烷(低沸点关键组分)的浓度总和低于1.5重量％。同时，设定在隔离壁上端或在各热联合塔之间的上交换料流中的液体回流料的分配比，使得进入进料部分精馏段中或进入具有热联合塔的供选择的另一实施例的相应塔部分中的液体回流料中的1，2-二氢化茚和双环戊二烯的浓度总和低于0.5重量％。
按照上述调整方案进行本发明方法可符合上述技术要求，但是当不按照上述调整方案来进行该方法时则不会符合。
权利要求
1.一种在一个或多个隔离壁式塔(TK)中将C5+切取馏分蒸馏分离成低沸点馏分(A)、中沸点馏分(B)和高沸点馏分(C)的方法，在该塔中隔离壁(T)沿塔的纵向设置，形成上公共塔区域(1)、下公共塔区域(6)、具有精馏段(2)和汽提段(4)的进料部分(2，4)以及具有精馏段(5)和汽提段(3)的出料部分(3，5)，其中C5+切取馏分(A，B，C)加入进料部分(2，4)的中心区域中，高沸点馏分(C)从塔底排出，低沸点馏分(A)经由塔顶排出，以及中沸点馏分(B)从出料部分(3，5)的中心区域排出，在该方法中设定在隔离壁(T)上端的液体回流料的分配比，使得在隔离壁(T)上端的出料部分的汽提段(3)上方的液体回流料中的高沸点关键组分的比例为中沸点馏分(B)中所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％，以及在该方法中设定在隔离壁式塔(TK)底部的蒸发器的加热功率，使得在隔离壁(T)下端的液体中的低沸点关键组分的浓度为中沸点馏分(B)中所允许的极限值的10-80％，优选为30-50％。
2.如权利要求1所要求的方法，其中调节在隔离壁(T)上端的液体分配，使得在进料部分(2，4)的精馏段(2)中的液体载量不下降到它的正常值的30％以下。
3.如权利要求1或2所要求的方法，其中调节设定从隔离壁式塔(TK)的出料部分(3，5)的精馏段(3)流出的液体进入排出的中沸点馏分(B)中和进入隔离壁式塔(TK)的出料部分(3，5)的精馏段(5)中的分配，使得引入到精馏段(5)中的液体量不下降到它的正常值的30％以下。
4.如权利要求1-3中任一项所要求的方法，其中中沸点馏分(B)以液体形式排出。
5.如权利要求1-4中任一项所要求的方法，其中设定在隔离壁(T)下端的蒸汽流，使得进料部分(2，4)中的蒸汽流与出料部分(3，5)中的蒸汽流的比例是0.8-.1.2，优选是0.9-1.1，以及调节从上公共塔部分(1)返回的料流，使得进料部分(2，4)中的返回料流与出料部分(3，5)中的返回料流的比例是0.1-1.0，优选是0.3-0.6，这优选通过可发挥分离作用的内部构件的选择和/或尺寸设计和/或产生压力损失的设备的安装来实现。
6.如权利要求1-5中任一项所要求的方法，其中顶部料流(A)的排出在温度控制下进行，其中控制温度用的测量点设置在塔的上公共部分-区域(1)中，位于塔上端下方的3-8个、优选4-6个理论分离段处。
7.如权利要求1-6中任一项所要求的方法，其中高沸点料流(C)的排出在温度控制下进行，其中控制温度用的测量点设置在下公共塔区域(6)中，位于塔下端上方的3-8个、优选4-6个理论分离段处。
8.如权利要求4-7中任一项所要求的方法，其中中沸点馏分(B)的排出在液面控制下进行，其中所使用的控制量是蒸发器中的液面或塔底处的液面。
9.一种用于进行如权利要求1-8中任一项所要求的方法的隔离壁式塔(TK)，具有20-60个、优选25-45个理论分离段。
10.如权利要求9所要求的隔离壁式塔(TK)，其中塔区域1-6各自具有的分离段为该隔离壁式塔(TK)的理论分离段总数的5-50％，优选为15-30％。
11.如权利要求9或10所要求的隔离壁式塔(TK)，其中料流(A，B，C)的进料点和中沸点馏分(B)的出料点设置在塔的不同高度处，优选被1-20个、尤其被3-8个理论分离段隔开。
12.如权利要求1-8中任一项所要求的方法，其中使用热联合塔代替隔离壁式塔(TK)，其中低沸点馏分(A)和高沸点馏分(C)从不同的塔中排出，以及高沸点馏分(C)从中排出的塔的操作压力优选设定比低沸点馏分(A)从中排出的塔的操作压力低0.1-2巴。
13.如权利要求1-8中任一项所要求的方法，其中使用热联合塔代替隔离壁式塔(TK)，其中将来自第一个塔的底部料流部分或完全在蒸发器中蒸发并随后以两相形式或以气流和液流形式送入第二个塔中。
14.一种用于进行如权利要求12或13所要求的方法的装置，其中热联合塔每个都安装有它们自己的蒸发器和/或冷凝器。
15.如权利要求1-8或12-14中任一项所要求的方法或使用如权利要求9-11中任一项所要求的装置的方法，其中将进料流(A，B，C)部分或完全预蒸发并以两相形式或以气流和液流形式送入塔中。
16.一种用于进行如权利要求1-8中任一项或15所要求的方法的装置或如权利要求9-11中任一项所要求的装置，其中取样设备提供在隔离壁(T)的上下两端，经由该设备可以连续地或以一定时间间隔从塔中排出液体和/或气体样品并分析它们的组成，优选通过气相色谱法分析。
17.一种用于进行如权利要求1-8中任一项、12、13或15所要求的方法的装置或如权利要求9-11中任一项或14所要求的装置，其中将塔板用于隔离壁式塔(TK)或热联合塔，该塔板的压力损失随着增加的气体载量而不断增加，优选F因数每提高0.5Pa0.5压力损失就增加至少10％。
全文摘要
本发明涉及一种在一个或多个隔板塔(TK)中将C
文档编号C10G7/02GK1469765SQ01817575
公开日2004年1月21日 申请日期2001年9月19日 优先权日2000年9月20日
发明者G·凯贝尔, G 凯贝尔, C·奥斯特, 固, M·施特罗埃泽勒, 芈薨Ｔ罄, G·迈尔, 辣景秃, P·特吕本巴赫, 卸, K－H·萨尔托尔, 伤, J·黑纳斯 申请人:巴斯福股份公司