Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ АБСОРБЦИИ/ДИСТИЛЛЯЦИИ В ОДНОКОЛОННОЙ КОНСТРУКЦИИ

Ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно §119(e) Раздела 35 Свода законов США в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №61/931440, поданной 24 января 2014 г., которая включена в настоящий документ посредством отсылки во всей своей полноте, как если бы была полностью изложена в настоящем документе.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Парциальные конденсаторы используют в дистилляционных колоннах, когда дистиллят удаляют в виде потока пара. Этот подход обычно используют, когда есть очень легкие, т.е. летучие, компоненты в подающемся в колонну сырье, что будет требовать высокого давления в колонне и низкой температуры в конденсаторе для полной конденсации этих очень летучих компонентов. Использование парциального конденсатора может предупреждать использование дорогостоящего охлаждения в конденсаторе. Многие схемы дистилляции с парциальными конденсаторами имеют как жидкие, так и парообразные продукты. В таких случаях существует значительный избыток более тяжелых компонентов в парообразном продукте и наоборот. Невозможно поддерживать точное разделение жидких и парообразных продуктов в обычных схемах с частичной конденсацией. Этот недостаток можно преодолеть путем использования колонны с разделительной стенкой в верхней части, в которой применяются как абсорбционные, так и дистилляционные техники по обеим сторонам от разделительной стенки для обеспечения точного разделения парообразных и жидких компонентов.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Существует несколько схем дистилляции в комплексах получения ароматических веществ, в которых используют парциальный конденсатор для отделения более легких компонентов. Типичные примеры таких колонн включают C₅ стабилизационную колонну или гептаноотгонную колонну.

На фиг. 1 представлена известная из уровня техники система обычной C₅ стабилизационной колонны. Эта обычная стабилизационная колонна направлена на отделение С₁-С₄ компонентов в виде головного парообразного продукта, C₅ в виде головного жидкого продукта и С₆₊ компонентов в виде кубового продукта колонны. Колонна работает при 8,5 кг/(см²⋅г) с температурой наверху колонны 40°С.

Однако, система уровня техники имеет несколько недостатков. Невозможно конденсировать более легкие компоненты в головном продукте при 8,5 кг/(см²⋅г) и использовать охлаждающую воду в качестве хладагента верхней части колонны. Система в верхней части колонны имеет парциальный конденсатор. Более легкие компоненты (используемые как отходящий газ) отводят в виде парообразного продукта из парциального конденсатора. C₅ продукт представляет собой жидкий поток из парциального конденсатора. Значительное количество C₅ компонентов теряется с отходящим потоком пара. Потери C₅ компонентов можно избежать путем снижения температуры в верхней части колонны (например, путем использования охлаждения) или повышения давления в колонне. Однако, это увеличивает эксплуатационные расходы колонны. Системы уровня техники обеспечивают слабое разделение между C₁-С₄ в парообразном и C₅ в жидком продукте, степени извлечения этих компонентов также низки, поскольку они теряются с отходящим потоком пара.

На фиг. 2 представлена система уровня техники обычной гептаноотгонной колонны. Эта обычная гептаноотгонная колонна направлена на разделение более легких компонентов (C₁-С₅) в виде головного парообразного продукта, С₇ в виде головного жидкого продукта и С₈₊ компонентов в виде кубового продукта колонны. Колонна работает при 5,0 кг/(см²⋅г) с температурой наверху колонны 40°С.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения направлен на способ, в котором два различных типовых процесса (абсорбция и дистилляция) происходят по обеим сторонам от колонны с разделительной стенкой в верхней части. Одна сторона колонны с разделительной стенкой использует абсорбцию для отделения неконденсирующихся компонентов сырья; другая сторона разделительной стенки использует дистилляцию для отделения более тяжелых жидких компонентов.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлена обычная C₅ стабилизационная колонна согласно уровню техники;

на фиг. 2 представлена обычная гептаноотгонная колонна согласно уровню техники;

на фиг. 3 представлена схема способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения для конструкции стабилизационной колонны; и

на фиг. 4 представлена схема способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения для конструкции гептаноотгонной колонны.

Подробное раскрытие типичных вариантов осуществления

Вариант осуществления настоящего изобретения направлен на способ, в котором два различных типовых процесса (абсорбция и дистилляция) происходят по обеим сторонам от колонны с разделительной стенкой в верхней части.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг. 3, схема способа заявляемого изобретения разработана для разделения легких компонентов (неконденсирующихся), C₅ (головного жидкого продукта) и С₆₊ (тяжелой фракции) в одной разделенной в верхней части колонне. Поток сырья сначала направляют на сторону предварительного фракционирования разделенной в верхней части колонны. Вертикальная разделительная стенка делит верхнюю часть колонны на две половины. Питающая сторона стенки называется секцией предварительного фракционирования. Неконденсирующиеся вещества (используемые как отходящий газ) удаляют в виде головного парообразного продукта из конденсатора выпара. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения давление в верхней части колонны устанавливают на 2,7 кг/(см²⋅г) при помощи регулятора давления на трубопроводе головного парообразного продукта. Секция над питающей выступает в качестве секции абсорбции, которую главным образом используют для минимизации потери более тяжелых компонентов. Сторона предварительного фракционирования имеет обратный поток, приходящий из двух источников: жидкий поток, сконденсированный из конденсатора выпара; и тяжелый поток из насоса кубового продукта.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения пар из верхней части основной секции конденсируется и охлаждается до 40°С в теплообменнике с воздушным охлаждением с последующим конденсатором с водяным охлаждением. Выходящий поток конденсатора собирают в приемник головного продукта. C₅ жидкость выкачивают из барабана посредством насосов обратного потока. Часть легкой жидкости направляют назад в колонну в качестве обратного потока, а остальное отводят в виде C₅ продукта.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения температуру в верхней секции основной колонны регулируют в каскаде при помощи регулирующего контура обратного потока. Это обеспечивает контроль качества C₅ продукта путем подавления свойства более тяжелых компонентов поступать в верхнюю часть колонны.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения подогреватель, соединенный с основной секцией, представляет собой термосифонный подогреватель пара, в котором используют пар в качестве нагревающей среды. Подвод тепла к подогревателю регулируют путем контроля расхода пара, стекающего на регулятор температуры нижней тарелки колонны.

C₅ кубовый продукт контролируют при помощи регулирующего уровень контура в каскаде с расходом кубового продукта.

В таблице 1 представлено сравнение рабочих параметров между обычной конструкцией стабилизационной колонны и конструкцией TDWC стабилизационной колонны заявляемого изобретения.

На фиг. 4 представлена схема способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения для конструкции гептаноотгонной колонны. Давление колонны снижают до 1,8 кг/(см²⋅г). Гептаноотгонная колонна GT с низким давлением снижает потребление энергии на 19%.

В таблице 2 представлено сравнение обычной конструкции гептаноотгонной колонны и конструкции TDWC стабилизационной колонны заявляемого изобретения.

Общие аспекты настоящего изобретения относятся к способам повышения энергоэффективности или увеличения чистоты продукта в процессе дистилляции, используя разделенную в верхней части колонну. Специалисты в данной области техники со знаниями, полученными из настоящего раскрытия, оценят, что различные изменения можно сделать в способах, раскрытых в настоящем документе, без отклонения от объема настоящего изобретения. Механизмы, используемые для пояснения теоретических или наблюдаемых явлений или результатов, следует интерпретировать только как иллюстративные, а не ограничивающие каким-либо образом объем приложенной формулы изобретения.