混合二甲苯的分离制造技术

提供适用于小型烃的烃反渗透的不对称膜结构。对二甲苯与邻二甲苯和间二甲苯的分离是可使用烃反渗透进行的分离的一个实例。烃反渗透分离可以各种方式并入对二甲苯异构化和回收系统中。

Separation of mixed xylene

An asymmetric membrane structure suitable for hydrocarbon hydrocarbon reverse osmosis is provided. The separation of p-xylene with o-xylene and para xylene is an example of separation by hydrocarbon reverse osmosis. Hydrocarbon reverse osmosis separation can be incorporated into para xylene isomerization and recovery systems in various ways.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合二甲苯的分离领域本说明书涉及部分基于各种化合物的反渗透膜分离处理和分离混合二甲苯。背景许多石油炼制和化学生产工艺包括一种或多种用于分离所需产品的分离工艺。由于进行分离的能量要求低，膜分离是潜在合意的分离方法。但是，膜分离的使用局限于有合适的膜可供进行商业规模分离的情况。对二甲苯与其它C8芳烃的分离是难以通过沸点分离进行的分离的一个实例。现行商业方法涉及选择性结晶或模拟移动床色谱法以将对二甲苯与邻-和间-二甲苯分离。这些方法是能量和/或设备密集的。美国专利4,510,047描述了用于烃质化合物，如芳族萃取溶剂的反渗透分离的再生纤维素膜。再生纤维素膜在此类溶剂存在下容易发生孔隙溶胀。美国专利4,571,444描述了使用不对称聚酰亚胺纤维膜将烷基芳族化合物与芳族溶剂分离的方法。该膜被描述为适用于将苯、甲苯和/或乙苯与用C8至C20烷基烷基化的单环芳族化合物至少部分分离。概述在各种方面中，提供用于进行二甲苯异构化和/或分离的系统和方法。例如，在一个方面中，用于二甲苯的异构化和分离的系统可包括配置成生成至少富对二甲苯馏分的基于沸点分离的分离阶段；与所述分离阶段流体连通以接收来自所述分离阶段的富对二甲苯馏分的二甲苯回收单元，所述二甲苯回收单元包含产物出口和残留物出口；与所述残留物出口流体连通以接收至少一部分残留料流的膜结构；和与所述膜结构流体连通以接收来自所述膜结构的渗余物的液相异构化反应器。在另一方面中，用于二甲苯的异构化和分离的系统可包括配置成生成至少富对二甲苯馏分的基于沸点分离的分离阶段；至少一个用于形成包含对二甲苯的渗透物和渗余物的膜结构；和与所述膜结构流体连通以接收来自所述膜结构的渗余物的异构化反应器。在再一方面中，用于二甲苯的异构化和分离的方法可包括使含二甲苯的进料在液相异构化条件下暴露在异构化催化剂下以产生异构化流出物；和对至少一部分异构化流出物进行膜分离以产生相对于含二甲苯的进料和异构化流出物富集对二甲苯的渗透物。在一些方面中，所述膜结构可相当于包含多个膜层的膜结构。第一膜层具有至少0.2立方厘米/克的中值孔尺寸为至少20纳米的孔隙的孔隙体积，第二膜层包含具有至少大约100平方米/克(或至少大约300平方米/克)的BET表面积的多孔碳层，第二膜层具有包含具有大约5.8埃至大约7.0埃的中值孔尺寸的最小实质孔尺寸峰(smallestsubstantialporesizepeak)的孔尺寸分布。任选地，所述最小实质孔尺寸峰可具有大约5.8埃至大约6.8埃或大约6.0至大约6.5埃的中值孔尺寸。任选地，所述膜结构可相当于中空纤维膜结构。附图简述图1示意性显示用于从混合芳烃输入料流中分离更高纯度对二甲苯料流的工艺配置。图2示意性显示用于从混合芳烃输入料流中分离更高纯度对二甲苯料流的包括烃反渗透膜的工艺配置。图3示意性显示用于从混合芳烃输入料流中分离更高纯度对二甲苯料流的包括烃反渗透膜的工艺配置。图4示意性显示用于从混合芳烃输入料流中分离更高纯度对二甲苯料流的包括烃反渗透膜的工艺配置。图5显示不对称膜结构的实例。图6显示在热解之前和之后的由未交联聚偏二氟乙烯形成的膜结构的实例。图7示意性显示由存在和不存在预先交联的聚偏二氟乙烯膜结构的热解形成的多孔碳膜结构的孔尺寸分布的实例。图8显示聚偏二氟乙烯和多孔碳膜结构上的N2物理吸附的实例。图9显示不对称多孔碳膜结构对各种单环芳族化合物的单组分渗透值。图10显示不对称多孔碳膜结构对各种单环芳族化合物的单组分渗透值。图11显示不对称多孔碳膜结构的对二甲苯和邻二甲苯扩散率值。图12显示不对称多孔碳膜结构的对二甲苯和邻二甲苯的作为压力的函数的吸附。图13显示来自对二甲苯和邻二甲苯的50:50和90:10混合物的烃反渗透分离的结果。图14显示来自对二甲苯和邻二甲苯的50:50和90:10混合物的烃反渗透分离的结果。图15显示来自对二甲苯和邻二甲苯的50:50和90:10混合物的烃反渗透分离的结果。图16显示存在和不存在交联的聚偏二氟乙烯膜结构的储能模量值。图17显示由金属粒子和聚合物粘合剂的混合物的挤出形成的挤出结构的一个实例。图18显示由图17的挤出结构的烧结形成的多孔金属结构。图19显示多孔金属结构的孔尺寸分布。图20显示不对称膜结构的一个实例。图21显示甲苯和正庚烷经过不对称膜结构的单组分渗透率的实例。图22示意性显示用于从混合芳烃输入料流中分离更高纯度对二甲苯料流的包括烃反渗透膜的工艺配置。详述在各种方面中，提供适用于例如小型烃的烃反渗透的不对称膜结构。在一个具体实例中，不对称膜结构可具有无定形孔隙网络，其具有适用于将对二甲苯(p-二甲苯)与邻二甲苯(o-二甲苯)和间二甲苯(m-二甲苯)分离的最小或控制孔尺寸。还提供由聚偏二氟乙烯(或另一部分氟化单体)制造不对称膜结构的方法。合适的不对称膜结构的一个实例可以是中空纤维膜。当使用聚合物形成膜结构时，该膜结构在使用前可随后交联和/或热解。在一些方面中，膜结构的交联可稳定该膜结构的各种部分，以在随后的热解步骤的过程中实现和/或保持所需性质。在一些方面中，聚合物在热解后可保持合意的孔隙结构而不需要预先交联。热解可随后用于将聚合膜结构转化成具有更高碳氢比的多孔碳结构。在这一论述中，符号“Cx”是指具有至少50重量％含有“x”个碳数的烃的烃料流。符号“Cx+”是指具有至少50重量％含有“x”个或更多个碳的烃的烃料流。对于这些定义，烃料流被定义为包括其中该料流中的至少一部分化合物含有非碳和氢的杂原子的料流。在这一论述中，基于沸点分离的分离阶段是指包括一个或多个用于进行基于蒸馏、分馏、闪蒸分离、气-液分离和/或其它分离方法的分离的分离器的分离阶段，其中所得分离馏分的组成基本取决于分离阶段的进料组分在分离条件下的蒸气压。这不同于膜分离，其(根据进料性质)有可能产生具有基本类似的沸程的分离馏分。不对称膜结构在各种方面中，本文所述的膜可相当于具有不对称膜结构的膜。在不对称膜结构中，第一膜层可相当于多孔载体层，而第二膜层可相当于选择性层。第二膜层或选择性层可相当于在膜分离过程中暴露在进料下的层。在聚合物最初用于形成膜结构的至少一部分的方面中，除非另行规定，这一节中描述的性质对应于在任何交联和/或热解后的膜结构的性质。第二膜层或选择性层可具有无定形互连孔隙结构。该无定形互连孔隙结构能在适用于烃反渗透的条件下基于分子大小选择性分离化合物。由于在分离过程中限制了渗透物类经过选择性层，该选择性层可以相对较薄以保持穿过该膜的合意的传输速率。例如，选择性层的厚度可以为大约0.08μm至大约5μm。根据该方面，选择性层的厚度可以为大约0.1μm至大约5μm、或大约0.1μm至大约3μm、或大约0.1μm至大约2.0μm、或大约0.1μm至大约1.5μm、或大约0.1μm至大约1.0μm、或大约0.1μm至大约0.5μm。为了提供足够数量的传输孔隙，该选择性层可具有至少大约100平方米/克、或至少大约200平方米/克、或至少大约300平方米/克、或至少大约500平方米/克或至少大约700平方米/克的具有5埃至100埃、或5至75埃、或5至50埃、或5埃至35埃、或5埃至20埃的孔尺寸的孔隙的如通过氮气吸附(BET)测得的表面积。特别地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二甲苯的异构化和分离的系统，其包含：配置成生成至少富对二甲苯馏分的基于沸点分离的分离阶段；与所述分离阶段流体连通以接收来自所述分离阶段的富对二甲苯馏分的二甲苯回收单元，所述二甲苯回收单元包含产物出口和残留物出口；与所述残留物出口流体连通以接收至少一部分残留料流的膜结构；和与所述膜结构流体连通以接收来自所述膜结构的渗余物的液相异构化反应器，其中所述膜结构包含多个膜层，第一膜层包含至少0.2立方厘米/克的中值孔尺寸为至少20纳米的孔隙的孔隙体积，第二膜层包含具有至少大约100平方米/克的BET表面积的多孔碳层，第二膜层具有包含具有大约5.8埃至大约6.8埃的中值孔尺寸的最小实质孔尺寸峰的孔尺寸分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 62/254,792;2016.07.27 US 62/367,168;1.一种用于二甲苯的异构化和分离的系统，其包含：配置成生成至少富对二甲苯馏分的基于沸点分离的分离阶段；与所述分离阶段流体连通以接收来自所述分离阶段的富对二甲苯馏分的二甲苯回收单元，所述二甲苯回收单元包含产物出口和残留物出口；与所述残留物出口流体连通以接收至少一部分残留料流的膜结构；和与所述膜结构流体连通以接收来自所述膜结构的渗余物的液相异构化反应器，其中所述膜结构包含多个膜层，第一膜层包含至少0.2立方厘米/克的中值孔尺寸为至少20纳米的孔隙的孔隙体积，第二膜层包含具有至少大约100平方米/克的BET表面积的多孔碳层，第二膜层具有包含具有大约5.8埃至大约6.8埃的中值孔尺寸的最小实质孔尺寸峰的孔尺寸分布。2.一种用于二甲苯的异构化和分离的系统，其包含：配置成生成至少富对二甲苯馏分的基于沸点分离的分离阶段；至少一个用于形成包含对二甲苯的渗透物和渗余物的膜结构；和与所述膜结构流体连通以接收来自所述膜结构的渗余物的异构化反应器，其中所述至少一个膜结构包含多个膜层，所述膜结构的第一膜层包含至少0.2立方厘米/克的中值孔尺寸为至少20纳米的孔隙的孔隙体积，所述膜结构的第二膜层包含具有至少大约100平方米/克的BET表面积的多孔碳层，第二膜层具有包含具有大约5.8埃至大约6.8埃的中值孔尺寸的最小实质孔尺寸峰的孔尺寸分布。3.权利要求2的系统，其中所述异构化反应器包含液相异构化反应器。4.权利要求2或3的系统，其中所述至少一个膜结构与所述分离阶段流体连通以接收所述富对二甲苯料流，所述异构化反应器与所述分离阶段流体连通以将至少一部分异构化渗余物再循环至所述分离阶段。5.权利要求2或3的系统，所述系统进一步包含二甲苯回收单元，所述异构化反应器与所述分离阶段流体连通以接收所述富对二甲苯料流，所述至少一个膜结构与所述异构化反应器流体连通以接收至少一部分异构化富对二甲苯料流以形成渗透物和渗余物，第一膜结构与所述分离阶段流体连通以将至少一部分所述渗余物再循环至所述分离阶段，且所述二甲苯回收单元与所述至少一个膜结构流体连通以接收至少一部分渗透物，所述二甲苯回收单元包含产物出口和残留物出口，所述异构化反应器与所述残留物出口流体连通。6.权利要求1或5的系统，其中所述二甲苯回收单元包含对二甲苯结晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·麦库尔，B·M·韦斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：美国,US