通过用轻质烃处理由芳香烃萃取过程再生极性溶剂的方法

摘要

一种用于萃取蒸馏与液-液萃取过程的改良式溶剂再生系统，其能有效地移除否则会在封闭的溶剂回路中形成的重质烃与聚合物质。此改良的过程在几乎无需额外能源需求的情况下，利用能够至少部分地溶解于溶剂中的轻质烃驱油剂来将重质烃与聚合物质从溶剂中榨取出来。已证实从用于芳香烃回收的萃取蒸馏或液-液萃取过程生成的萃余物物流中的轻质非芳香烃，能够置换来自于萃取溶剂的重质非芳香烃与重质芳香烃，特别是当溶剂中的芳香烃在C10+分子量范围内时。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从富溶剂物流中再生溶剂的新颖方法。此方法适于回收萃取蒸馏和液-液萃取过程中的萃取溶剂，且特别适于从包含极性烃类和低极性烃类、可测量的量的比预期原料更重的烃类、和/或在这些过程中所生成的聚合物质的混合物中回收萃取溶剂。此方法能够在温和的操作条件下从封闭的溶剂回路有效地移除并且回收重质烃而不需要额外的过程能量。

背景技术

多年来，使用环丁砜或者是聚亚烷基二醇作为萃取溶剂的液-液萃取(LLE)，已成为从包括重整油、裂解汽油、焦炉油和煤焦油的石油流(petroleum stream)纯化全范围(C₆至C₈)芳香烃的最重要的工业化生产过程。以N-甲基吡咯烷酮作为萃取溶剂的萃取蒸馏(ED)已广泛地应用于从煤焦油与焦炉油的苯回收。近年来，对于从原料移除C₈₊馏分后从重整油或者是裂解汽油的苯和甲苯回收来说，利用环丁砜溶剂来进行ED已在商业上可行。在处于封闭回路中的工艺系统中，在用于芳香烃回收的ED和LLE过程两者中的萃取溶剂，皆无限地进行内循环。

一般来说，ED或者是LLE原料会被加料到初步分馏塔(prefractionationcolumn)，以移除重质部分，并且仅会保留要加料至ED塔或者是LLE塔的所需部分。即使是设计良好的初步分馏塔，在合理的操作条件下，仍有部分可测量的量的重质烃将会流入进至ED或LLE过程的进料物流中。而且，在操作不良或者是初步分馏塔故障的情况下，进料物流中重质烃量会显著地增加。接着，重质烃以及通过重质烃、分解的溶剂、溶剂添加剂和来自于设备腐蚀的物种之间的相互作用所生成的聚合物质的浓度可能会快速地增加，进而使溶剂的性能劣化。严重时还可能会使得上述过程无法运作。

Diaz的美国专利号第4,820,849号描述了一种用来降低环丁砜溶剂中的腐蚀性杂质水平的方法，所述环丁砜溶剂源自于从石油萃取芳香烃的过程，且具有至少8.5的pH。此方法将可溶解于环丁砜的多质子酸性物质与环丁砜结合，以形成包含有至少一部分腐蚀性杂质的一种固相，并且将环丁砜与固相分离。此多质子酸性物质为硫酸或者是磷酸。然而，此方法不但过程冗长，且需要酸性添加剂与固体处理，而且只处理了溶剂中的腐蚀性杂质。此方法并不适用于重质烃或者是聚合物质的移除。另外，Lal的美国专利号第5,053,137号中公开的再生和/或纯化方法使用了以串联排列的一对塔来从溶剂(环丁砜)移除离子杂质与极性杂质，其中第一个塔容纳有阳离子交换树脂，而第二个塔则容纳有阴离子交换树脂。

为了要将从氧化溶剂取得的重质烃、聚合物质和极性杂质移除，一种广泛应用在商用LLE或者是ED过程中的方法使用了一种热溶剂再生器，其中贫溶剂的小滑流(约为全部贫溶剂物流的1至2％)用汽提蒸汽或不用汽提蒸汽加热以便回收再生溶剂或者是沸点低于溶剂沸点的任何重质组分。沸点高于溶剂沸点的重质聚合物质会被当成污泥从溶剂再生器的底部移除。此热溶剂再生方案的基本概念已描述于Asselin的与用于芳香烃回收的LLE过程有关的两件专利：美国专利号第4,046,676号和第4,048,062号中，其中来自于溶剂回收塔(SRC)底部的一部分贫溶剂被转移至溶剂再生区。蒸汽汽提介质(蒸汽)会被单独地引入至溶剂再生区中，会随着再生溶剂一并回收并且会被当成至少一部分的汽提蒸汽引入至SRC中。当应用于将环丁砜/水或者是聚亚烷基二醇/水当成萃取溶剂使用的LLE过程时，热溶剂再生法在产业上已成功的将贫溶剂中的重质烃与聚合物质维持在可容许水平。这是因为原料中大量的重质烃(C₉至C₁₂₊)会被LLE塔中的溶剂相排斥，并且会被当成非芳香烃产物的一部分而随着萃余液相一并被移除。对于同类分子而言，沸点越高极性就会越低。在重质烃之中，只有C₉₊芳香烃化合物可能被溶剂萃取出来，其能够在一般操作条件下从溶剂回收塔中的溶剂中几乎全部被汽提出来。

然而，在用于芳香烃回收的一般萃取蒸馏过程中，所有的重质烃会因为其高沸点而倾向于保持在萃取蒸馏塔(EDC)底部处的富溶剂中。即使是对用于苯与甲苯回收的狭窄沸点范围(C₆至C₇)的原料而言，尽管增加SRC的操作苛刻度(较高的温度与体积水平，以及更多的汽提蒸汽)以从贫溶剂中驱除额外的重质烃，也可能会有3至5％的重质烃留存在溶剂中。然而，对用于苯、甲苯与二甲苯回收的全沸点范围(C₆至C₈)的原料而言，大部分重质烃的沸点太高而无法从SRC中的溶剂中汽提出来，并且它们会因为溶剂在EDC与SRC之间的封闭回路中不断地循环而在溶剂中累积。

上述的溶剂再生方案并不适用于ED过程，因为它们是特地为了用于移除相对较少量的聚合物质的LLE过程而设计，所述聚合物质可能是由氧化或者是分解溶剂组分与溶剂中微量的重质烃之间的反应形成的。更确切地说，当这些溶剂再生方案与萃取蒸馏过程一并实施时，重质烃会倾向于在封闭的溶剂回路中累积并且聚合。这种现象将会持续到聚合的物质的沸点达到高于环丁砜的沸点(＞287℃)为止，于是它们便会经由溶剂再生器的底部离开封闭回路。这将会是一个潜在的危机，因为溶剂中过多的聚合物质不仅会明显地改变溶剂特性(选择性与溶解力)，还会塞住诸如泵、阀门、塔内件、管线等工艺设备，使得萃取蒸馏过程无法操作。

为了利用用于ED与LLE的大部分萃取溶剂都可溶于水的这项优点，Wu的美国专利号第7,666,299号采用了一种不同的手段，以从萃取溶剂移除重质烃，藉此，贫溶剂会被引入至低温、节能与易于操作的溶剂洗涤区，并且会接触在封闭回路中循环的工艺用水物流。溶剂溶解于水相，而重质烃则会被水排斥，并且会累积成烃相。至少会将溶剂洗涤区当成倾析器使用，以便从大量的水相移除及分离少量的重质烃相。倾析出来的烃相会累积，并且会定期地从倾析器的顶部被移出。在一种配置中，洗涤用水会以逆流的方式接触贫溶剂，以将溶剂萃取至水相中，并且将重质烃和其他不溶于水的物质排斥至油相中。包含有基本上纯化的溶剂的水相会持续地从接触器的下部部分移出。少量的烃相会累积在接触器的顶部处，并且会根据液位控制而定期地从接触器移除。形成于溶剂洗涤区中的任何固体沉淀物都会从接触器的底部移除。由于此方法需要大量的水，因此可能难以在封闭系统中平衡与分布工艺用水。

发明内容

本发明针对一种用于萃取蒸馏与液-液萃取过程的改良式溶剂再生系统，其能有效地移除否则会在封闭的溶剂回路中形成的重质烃与聚合物质。本发明以部分实证为基础，即从用于芳香烃回收的萃取蒸馏或液-液萃取过程生成的萃余液流中的轻质非芳香烃，能够置换掉来自于萃取溶剂的重质非芳香烃与重质芳香烃，特别是当溶剂中的重质芳香烃在C₁₀₊分子量范围内时。本发明的过程不需要水，便能将溶剂从重质烃和杂质中萃取出来以便纯化溶剂，更确切地说，即采用至少部分可溶于溶剂的称为“驱油剂(displacement agent)”的极性较大的烃类来将低极性重质物质从溶剂中“榨取”出来。

在一个方面，本发明针对用于从富溶剂物流回收基本上不具有烃类以及其他杂质的极性烃选择性溶剂的方法，所述富溶剂物流包含选择性溶剂、可测量的量的重质烃以及从热分解的或氧化的溶剂、重质烃以及添加剂之间的反应所生成的聚合物质，此方法包括下列步骤：

(a)将包含极性烃类和低极性烃类的进料引入至萃取蒸馏塔(EDC)的中部部分中，并且将富溶剂物流作为选择性溶剂进料引入至所述萃取蒸馏塔的上部部分中；

(b)从萃取蒸馏塔的顶部回收含水的、富含低极性的烃类的物流，并且从萃取蒸馏塔的底部移出包含溶剂、极性烃和可测量的量的重质烃和聚合物质的第一富溶剂物流；

(c)将第一富溶剂物流引入至溶剂回收塔(SRC)的中部部分，从溶剂回收塔的顶部回收基本上不具有溶剂和低极性烃类的富极性烃物流，并且从溶剂回收塔的底部移除第二富溶剂物流；

(d)将第二富溶剂物流的第一部分作为选择性溶剂进料引入至步骤(a)中的萃取蒸馏塔的上部部分中；

(e)冷却步骤(c)中的第二富溶剂物流的第二部分，并且将冷却后的第二富溶剂物流的第二部分引入至溶剂净化区的上部部分中以形成溶剂相；

(f)将富轻质烃物流作为重质烃驱油剂引入至溶剂净化区的下部部分中，以从溶剂相榨取出重质烃和聚合物质进入烃相中；

(g)从溶剂净化区的上部部分移出包含重质烃和聚合物质的累积的烃相，并且从溶剂净化区的下部部分回收溶剂相，所述溶剂相包含溶剂和充当重质烃驱油剂的轻质烃，并且具有基本上降低水平的重质烃与聚合物质；以及

(h)将步骤(g)中的来自于溶剂净化区的溶剂相作为选择性溶剂进料的一部分引入至步骤(a)中的萃取蒸馏塔的上部部分中，以将纯化后的溶剂再循环至溶剂回路中。

在一个优选实施方案中，步骤(d)包括将第二富溶剂物流的较多部分引入至萃取蒸馏塔的上部部分中，并将第二富溶剂物流的第一较少部分引入至高温热溶剂再生区的上部部分中，从溶剂再生区的顶部回收包含溶剂、水以及沸点低于溶剂沸点的烃类和其他化合物的第三富溶剂物流，以及从溶剂再生区的下部部分移除重质污泥，并且其中步骤(e)包括冷却包含步骤(d)中的第三富溶剂物流和步骤(c)中的第二富溶剂物流的第二较少部分的混合物，以及将混合物引入至溶剂净化区的上部部分中以形成溶剂相。

在另一个方面，本发明针对一种用于从富溶剂物流中回收基本上不具有烃类以及其他杂质的极性烃选择性溶剂的方法，所述富溶剂物流包含选择性溶剂、可测量的量的重质烃以及从热分解的或氧化的溶剂、重质烃以及添加剂之间的反应所生成的聚合物质，此方法包括下列步骤：

(a)将包含极性的和低极性烃类的进料引入至液-液萃取塔(LLE)的中部部分中，并且将富溶剂物流作为选择性溶剂进料引入至液-液萃取塔的上部部分中；

(b)从液-液萃取塔的顶部回收含水的、富含低极性的烃类的物流，并且从液-液萃取塔的底部移出包含溶剂、极性烃、少量的低极性烃类以及可测量的量的重质烃和聚合物质的第一富溶剂物流；

(c)将包含第一富溶剂物流和来自于溶剂回收塔的底部的第三富溶剂物流的较少部分的混合物引入至萃取汽提塔(ESC)的上部部分中，回收包含低极性烃类以及大量的苯和较重质芳香烃的富烃蒸汽，所述富烃蒸汽被冷凝且作为回流再循环至液-液萃取塔的下部部分，并且从萃取汽提塔的底部移出包含溶剂、基本上不具有低极性烃类的极性烃和可测量的量的重质烃和聚合物质的第二富溶剂物流；

(d)将步骤(c)中的第二富溶剂物流引入至溶剂回收塔的中部部分中，从溶剂回收塔的顶部移出基本上不具有溶剂和非极性烃的富极性烃物流，并且从溶剂回收塔的底部移除第三富溶剂物流；

(e)将第三富溶剂物流的一部分作为选择性溶剂进料引入至步骤(a)中的液-液萃取塔的上部部分中；

(f)冷却步骤(d)中的第三富溶剂物流的较少部分，并且将冷却后的第三富溶剂物流的较少部分引入至溶剂净化区的上部部分中以形成溶剂相；

(g)将富轻质烃物流作为重质烃驱油剂引入至溶剂净化区的下部部分中，以从溶剂相榨取出重质烃和聚合物质进入烃相中；

(h)从溶剂净化区的上部部分移出包含重质烃和聚合物质的累积的烃相，并且从溶剂净化区的下部部分回收溶剂相，所述溶剂相包含溶剂、充当重质烃驱油剂的轻质烃，并且具有基本上降低水平的重质烃和聚合物质；以及

(i)将步骤(h)中的来自于溶剂净化区的溶剂相作为选择性溶剂进料的一部分引入至步骤(a)中的液-液萃取塔的上部部分中，以将纯化后的溶剂再循环至溶剂回路中。

在一个优选实施方案中，步骤(e)包括将第三富溶剂物流的较多部分引入至步骤(a)中的液-液萃取塔的上部部分中，并将第三富溶剂物流的第一较少部分引入至高温热溶剂再生区的上部部分中，从溶剂再生区的顶部回收包含溶剂、水以及沸点低于所述溶剂沸点的烃类和其他化合物的第四富溶剂物流，以及从溶剂再生区的下部部分移除重质污泥，并且其中步骤(f)包括冷却包含步骤(e)中的第四富溶剂物流和步骤(d)中的第三富溶剂物流的第二较少部分的混合物，以及将混合物引入至溶剂净化区的上部部分中以形成溶剂相。

本发明提供了用于ED过程与LLE过程的改良式溶剂再生系统，以显著地减少积聚在封闭的溶剂回路中的重质烃(C₉至C₁₂)的量，并藉此提高溶剂性能、减少(或甚至完全消除)传统热再生器中每次循环所处理的溶剂量，以及恢复重质烃的价值，而且还能节省工艺过程能量。

由于C₉₊烃类可被移除并且可从封闭的溶剂回路回收，因此利用本发明的萃取蒸馏过程，通过允许增加的量的C₉₊烃类流入至萃取蒸馏塔底部的具有芳香烃的富溶剂中可以实现苯回收的提高。本发明的过程并不需要现有技术中典型地用来将萃取蒸馏或者是液-液萃取过程的芳香烃产品部分中的二甲苯产物与C₉₊烃类分离的二甲苯塔，因此不仅能节省工艺过程能量，还能降低整体操作成本。这部分地通过下面的方式实现：将基本上全部的C₉₊烃类与贫溶剂一起保持在SRC的底部处，其能够从封闭的溶剂回路中被移除及回收。相似地，由于烯烃在重质烃馏分中的浓度较高，基本上全部的C₉₊烃类与贫溶剂一起保持在SRC的底部处，本发明显著地减少用于从芳香烃产物移除烯烃的粘土塔或者是其他系统的负载。

附图说明

图1是经由萃取蒸馏过程从芳香烃和非芳香烃的混合物进行芳香烃回收的过程的示意图，其中使用来自萃取蒸馏塔的塔顶的萃余物作为驱油剂经由热溶剂再生器结合溶剂净化塔再生溶剂。

图2是经由萃取蒸馏过程从芳香烃和非芳香烃的混合物进行芳香烃回收的过程的示意图，其中使用来自萃取蒸馏塔的塔顶的萃余物作为驱油剂单独经由溶剂净化塔再生溶剂。

图3是经由液-液萃取过程从芳香烃和非芳香烃的混合物进行芳香烃回收的过程的示意图，其中使用来自液-液萃取塔的萃余物作为驱油剂经由热溶剂再生器结合溶剂净化塔再生溶剂。

图4是经由液-液萃取过程从芳香烃和非芳香烃的混合物进行芳香烃回收的过程的示意图，其中使用来自液-液萃取塔的萃余物作为驱油剂单独经由溶剂净化塔再生溶剂。

图5为来自在芳香烃回收过程中使用的贫环丁砜溶剂样品中的重质烃组分与聚合物质的GC/MS分析的层析图。

具体实施方式

本发明的技术可被整合至用于从包含极性烃和低极性烃类的混合物进行极性烃的选择分离与回收的萃取蒸馏或者是液-液萃取过程中。本发明的过程将关于从包含芳香烃与非芳香烃，包括链烷烃(paraffins)、异烷烃(isoparaffins)、环烷烃(naphthenes)和/或烯烃(olefins)的混合物进行芳香烃的分离与回收来进行描述，但是本发明的技术应该被理解为能够应用于众多的烃类混合物。

在本发明用于芳香烃回收的一个实施方案中，如图1与图3所示，萃取蒸馏或者是液-液萃取过程中包含可测量的量的重质烃与聚合物质的一部分贫溶剂会从溶剂回收塔的底部移出，并且与来自于热溶剂再生器的塔顶(overhead)的再生溶剂合并。合并的物流在冷却之后会被引入至低温、节能并且易于操作的溶剂净化区中。溶剂净化区(或者是溶剂净化塔)优选由具有塔板、填料和/或转盘的塔或者是脉冲塔所构成。来自于萃取蒸馏过程中的萃取蒸馏塔的塔顶(或者是液-液萃取过程中的液-液萃取塔的塔顶)的萃余物物流亦会被引入至溶剂净化区中，以接触合并的溶剂物流。溶剂净化区至少能当成相分离器来使用，例如是沉降池或者是倾析器的形式，以移除并分离包含从溶剂相所“榨取”出来的重质烃与聚合物质的烃相，并且生产出仅包含轻质非芳香烃(即驱油剂)与基本上减少的重质烃的溶剂相。分离的烃相会持续地从相分离器的顶部移出。备选地，溶剂净化区还能够包括用来混合萃余物与溶剂物流的静态混合器以及相分离器，其中混合后的组合物被输送至相分离器并且能够被相分离器分离。

为了要将重质烃与聚合物质从溶剂相榨取出来并且进入烃相中，萃余物(其包含驱油剂)优选以逆流的方式接触合并的溶剂物流。基本上包含溶剂、轻质驱油剂(轻质非芳香烃)以及实质上降低水平的重质烃和聚合物质的溶剂相会持续地从接触器的下部部分移出，并且作为以将纯化后的溶剂再循环至封闭的溶剂回路中的方式进料至萃取蒸馏塔中的贫溶剂的一部分进料至萃取蒸馏塔(或者是液-液萃取过程的液-液萃取塔)。来自于接触器顶部的烃相优选在液位控制下持续地从接触器移除，并且进料至水洗涤塔以移除烃相中的任何溶剂。

备选地，任何无苯、轻质烃混合物都能够当作驱油剂来使用，以从贫溶剂移除重质烃与聚合物质。当使用了热溶剂再生器时，采用本发明，结合溶剂净化区来移除大部分的重质烃与聚合物质将会大量地减少热溶剂再生器的负荷要求，而且能够让过程较易于操作，特别是对于萃取蒸馏过程来说。

在如图2与图4所描绘的本发明的另一个实施方案中，溶剂再生方案利用了有效、低温并且节能的溶剂净化系统。此过程并不需要任何高温与能源密集型热溶剂再生器。从溶剂回收塔的底部移出的贫溶剂物流的一部分在冷却之后会被转移并且引入至溶剂净化区。从萃取蒸馏塔的塔顶(或者是从液-液萃取过程中的液-液萃取塔的塔顶)收集到的萃余物的一部分会被引入至溶剂净化区，以接触转移后的贫溶剂物流。溶剂净化区至少能够当成相分离器使用，例如是以沉降池或者是倾析器的形式，以移除并分离包含从溶剂相所“榨取”出来的重质烃与聚合物质的烃相，以生产出仅包含轻质非芳香烃(驱油剂)和基本上降低水平的重质烃与聚合物质的溶剂相。分离后的烃相会持续地从相分离器的顶部移出。

溶剂净化操作通常会在连续多级接触装置中进行，并且优选在设计用于逆流萃取的装置中进行。适当的设计包括具有塔板的塔、具有填料的塔、具有转盘的塔、脉冲塔、多级混合器/沉降器以及任何其他的旋转式接触器。备选地，溶剂净化区可包括用以混合萃余物与溶剂物流的静态混合器以及相分离器，其中混合后的组合物会被输送至相分离器并且能够被相分离器分离。驱油剂优选以逆流的方式接触贫溶剂，以将重质烃与聚合物质从溶剂相“榨取”进入烃相中。基本上包含溶剂、轻质非芳香烃(即驱油剂)和实质上降低水平的重质烃的溶剂相会持续地从接触器的底部移出，并且会被当成贫溶剂进料的一部分进料至萃取蒸馏塔或者是液-液萃取塔。包含有“榨取出来的”重质烃与聚合物质的烃相会在接触器的顶部累积，并且会在界面液位控制下定期地从接触器移除。备选地，任何无苯、轻质烃混合物都能够当作驱油剂来使用，以从贫溶剂移除重质烃与聚合物质。任选地，在溶剂回路中安装过滤器(优选用磁场强化过的过滤器)，以选择性地移除从分解的溶剂与各式各样的溶剂添加剂以及重质烃的相互作用所生成的顺磁性物种。适当的具有磁体的过滤器如Yen等人的美国专利公开号第20100065504中所述。

在上述优选实施方案中，由于事实上C₉₊重质烃是从溶剂净化区中的贫溶剂回收而来，萃取蒸馏过程中的萃取蒸馏塔优选在通过将基本上全部的C₉₊烃类与富溶剂(萃取物)物流一起保持在萃取蒸馏塔的底部以回收最多苯的条件下进行操作。溶剂回收塔优选在从富溶剂物流仅汽提C₈和更轻的烃类，并且将基本上全部的C₉和更重的烃类与贫溶剂物流一起保持在萃取蒸馏塔的底部的条件下进行操作。

图1是在其他装置中尤其采用萃取蒸馏塔(EDC)、溶剂回收塔(SRC)、热溶剂再生器(SRG)、溶剂净化塔(SCC)和水洗涤塔(WWC)等的用于芳香烃回收的萃取蒸馏过程的示意图。将包含芳香烃与非芳香烃的混合物的烃进料经由管路41进料至EDC的中部部分，而来自于SRC底部的贫溶剂则经由管路55、57、59和71在EDC顶部附近在塔顶回流入口点下方进料。适当的萃取溶剂包括，例如，环丁砜、烷基-环丁砜、N-甲酰基吗啉、N-甲基吡咯烷酮、四甘醇、三甘醇、二甘醇及其混合物，并且以水为助溶剂。一种较佳的溶剂包括环丁砜，并且以水为助溶剂。

经由管路42离开EDC顶部的非芳香烃蒸汽在冷凝器(未绘示)中冷凝，并且冷凝物被输送至塔顶接收器D1，用以在非芳香烃与水相之间产生相分离。非芳香烃相的一部分在第二部分经由管路45与70导入WWC时作为回流而经由管路43与44再循环至EDC的顶部。管路49中来自于塔顶接收器D1的水相与管路69中来自于WWC的水合并，并且此混合物经由管路60而被输送至蒸汽发生器SR1，以形成经由管路62引入至SRC中和经由管路61引入至溶剂再生器SRG中的汽提蒸汽。包含溶剂、芳香烃与可测量水平的重质烃的富溶剂物流经由管路46从EDC的底部移出。富溶剂物流的一部分在再沸器R1中被加热，并且经由管路47再循环至EDC的底部，以在该塔中生成蒸汽物流，而剩下的富溶剂物流则经由管路48进料至SRC的中部部分。

当经由管路62注入至溶剂回收塔下部部分时汽提蒸汽会辅助芳香烃从溶剂移除。包含水且基本上不具有溶剂与非芳香烃类的芳香烃浓缩物作为来自SRC的塔顶蒸汽物流经由管路50被移出，并且在冷凝器(未绘示)中冷凝之后，液体会被引入至塔顶接收器D2。塔顶接收器用来在芳香烃相与水相之间产生相分离。来自于管路51的芳香烃相的一部分作为回流经由管路52再循环至SRC的顶部，而剩余的部分则作为芳香烃产物经由管路53被移出。水相经由管路54输送至WWC的顶部，并且无溶剂非芳香烃产物则经由管路72从WWC的顶部移除。

为了要使SRC的塔底温度达到最低，接收器D2连接至真空源，以在溶剂回收塔SRC中生成亚大气压条件。包含可测量的量的重质烃的贫溶剂物流经由管路55从SRC的底部移出。绝大部分的贫溶剂物流经由管路57与59进行再循环，并且与管路67中的来自于SCC的溶剂相结合，以形成贫溶剂进料71，贫溶剂进料被供应至EDC的上部部分，用以对EDC中的芳香烃进行萃取。贫溶剂的较少部分经由管路58转移至SRG，并且蒸汽经由管路61在位于贫溶剂进料入口点下方的入口点处引入至SRG中。贫溶剂的另一较少部分会在再沸器R2中进行加热，并且经由管路56再循环至SRC的底部。

劣化的溶剂(Deteriorated solvent)与聚合的污泥作为塔底物流(bottomstream)经由管路73移除，而包含重质材料(其沸点低于溶剂的沸点)与基本上所有的汽提蒸汽的再生溶剂则作为塔顶蒸汽物流63回收。此蒸汽与经由管路64来自SRC底部的分流的贫溶剂(split lean solvent)结合，包含溶剂、可测量的量的重质烃和基本上所有的来自于SRG的汽提蒸汽，以形成在冷却器C1中冷凝及冷却然后经由管路65在溶剂/烃类界面的位置下方引入至SCC上部部分中的混合物。从EDC的塔顶收集到的萃余物的一部分经由管路43及45与来自于SCC的物流68中的溶剂相结合，以形成经由管路70输送至WWC的混合物。萃余物的另一部分经由管路43与66引入至SCC的下部部分中，以作为驱油剂逆流地接触贫溶剂相，进而从溶剂相榨取出重质烃与聚合物质。任选地，任何外部无苯轻质烃物流都能够有效用为驱油剂。优选在降低压力(真空)的情况下进行操作，以使SRG的塔底温度达到最低。

在图1中所描绘的萃取蒸馏过程的一种较佳应用中，优选以环丁砜当作溶剂，并且来自于SRG的塔顶蒸汽63的温度通常介于150°至200℃之间，并且优选160°至180℃，而其压力则为0.1至10个大气压之间，并且优选0.1至0.8个大气压之间。蒸汽在冷却器C1中冷却至大约0至100℃的温度，并且优选25至80℃。SCC中萃余物与溶剂进料重量比通常为0.1至100，并且优选0.5至10。SCC中的接触温度通常介于0°至100℃之间，并且优选25至80℃。塔SCC的操作压力则通常介于1至100个大气压之间，并且优选1至10个大气压。

图2描绘了用于芳香烃回收的萃取蒸馏过程的实施方案，其中使用轻质烃驱油剂单独采用净化塔来对溶剂进行再生。高温、能源密集且难以操作的热溶剂再生器在此溶剂再生方案中并不考虑使用。此过程能够使用与图1中所示的过程相同的溶剂。此萃取蒸馏过程在其他装置中尤其采用萃取蒸馏塔(EDC)、溶剂回收塔(SRC)、溶剂净化塔(SCC)以及水洗涤塔(WWC)。

包含有芳香烃与非芳香烃的混合物的烃类进料经由管路81进料至EDC的中部部分，而通过将经由管路95，97及99来自SRC的塔底物流与来自SCC的溶剂物流105合并所形成的物流108中的贫溶剂在EDC顶部附近在塔顶回流入口点下方进料。来自于SRC的贫溶剂能够利用磁铁辅助过滤器(magnet-assistedfilter)F1进行过滤，以移除铁锈微粒和在自然界中呈顺磁性的聚合污泥。经由管路82排出EDC顶部的非芳香烃蒸汽在冷凝器(未绘示)中进行冷凝，并且冷凝物被输送至用以在非芳香烃与水相之间产生相分离的塔顶接收器D1。在管路83中的非芳香烃相的一部分作为回流经由管路84再循环至EDC的顶部，而第二部分则经由管路85与107导入WWC。在管路89中来自于塔顶接收器D1的水相与在管路100中来自于WWC的水结合，并且其混合物经由管路102输送至蒸汽发生器SR1，以形成汽提蒸汽，汽提蒸汽再经由管路103引入至SRC中，并辅助芳香烃从溶剂中移除。包含溶剂、芳香烃与可测量的量的重质烃的富溶剂物流经由管路86从EDC的底部移出。富溶剂物流的一部分在再沸器R1中进行加热，并且经由管路87再循环至EDC的底部，以在EDC中生成蒸汽物流，而剩下的富溶剂物流则经由管路88进料至SRC的中部部分。

包含水且基本上不具有溶剂与非芳香烃的芳香烃浓缩物作为来自于SRC的塔顶蒸汽流经由管路90移出，而且在冷凝器(未绘示)中进行冷凝之后，液体被引入至塔顶接收器D2中。塔顶接收器D2用来在芳香烃相与水相之间产生相分离。来自于管路91的芳香烃相的一部分作为回流经由管路92再循环至SRC的顶部，而剩余的部分则作为芳香烃产物经由管路93移出。水相经由管路94输送至WWC的顶部，并且无溶剂非芳香烃产物经由管路109从顶部移除。

为了使SRC的塔底温度达到最低，接收器D2连接至真空源，以在SRC中生成亚大气压条件。包含有可测量的量的重质烃的贫溶剂物流经由管路95从SRC底部移出。贫溶剂的较多部分经由管路97与99进行再循环，并且与管路105中来自于SCC的溶剂相结合，以形成贫溶剂进料108，该贫溶剂进料被供应至EDC的上部部分，用以对EDC中的芳香烃进行萃取。贫溶剂的较少部分经由管路98进行转移，并且在冷却器C1中进行冷却，然后再经由管路101在溶剂/烃类界面的位置下方处引入至SCC的上部部分中。贫溶剂的另一个较少部分在再沸器R2中进行加热，并且经由管路96再循环至SRC的底部。从EDC的塔顶所收集到的萃余物的一部分经由管路83与104引入至SCC的下部部分中，以作为从溶剂相榨取出重质烃与聚合物质的驱油剂来逆流地接触贫溶剂相。

来自SCC的塔底物流105的溶剂相基本上包含有纯化后的溶剂、轻质非芳香烃驱油剂以及水平极大降低的重质烃和聚合物质，该溶剂相持续地从SCC的下部部分移出，并且以将纯化后的溶剂再循环至溶剂回路的方式作为贫溶剂进料的一部分经由管路108引入至EDC中。少量的烃相累积在SCC的顶部上，并且在界面液位控制下定期地经由管路106从SCC的塔顶移除，然后在经由管路107进料至WWC之前，与来自于EDC的塔顶的萃余物混合，以从最终萃余物产物移除任何溶剂。溶剂净化操作亦可在任何其他连续多级接触装置中进行，优选被设计用于逆流萃取的装置，诸如多级混合器/沉降器，或者是任何其他的旋转式接触器。在缺少传统热溶剂再生器的情况下，过滤器F1优选安装在介于SRC与EDC之间的贫溶剂管路中，以选择性地移除由分解的溶剂与各种溶剂添加剂及重质烃之间的相互作用生成的顺磁性物种。

在图2中所描绘的萃取蒸馏过程的一种较佳应用中，优选以环丁砜为溶剂，来自于SRC底部的溶剂优选在冷却器C1中冷却至大约0至100℃范围内的温度，并且优选25至80℃。SCC中的萃余物与溶剂进料重量比通常为0.1至100，并且优选0.5至10。SCC中的接触温度通常介于0至100℃之间，并且优选25至80℃。SCC的操作压力通常为1至100个大气压，并且优选1至10个大气压。

对于图1与图2中所描绘的两种过程而言，优选对EDC的操作条件进行调整，以通过将基本上所有的C₉₊烃类与富溶剂(萃取物)物流保持在EDC的底部，从而将基本上所有的苯(最轻的芳香烃)保持在EDC的底部，以便使其回收最大化。SRC的操作条件也要做出变更，以从富溶剂物流中仅汽提出C₈和更轻的烃类，并且使基本上所有的C₉和更重的烃类与贫溶剂物流保持在SRC的底部。这是因为能够在溶剂净化区中从贫溶剂回收到C₉₊烃类。

图3是在其他装置中尤其采用液-液萃取塔(LLE)、溶剂回收塔(SRC)、溶剂再生器(SRG)、溶剂净化塔(SCC)、水洗涤塔(WWC)以及萃取汽提塔(ESC)的用于进行芳香烃回收的液-液萃取过程的示意图。可以使用与图1及图2中所描绘的过程相同的溶剂。包含芳香烃与非芳香烃的混合物的烃类进料经由管路161进料至液-液萃取塔LLE的中部部分中，而贫溶剂则经由管路162在LLE的顶部附近引入以逆流地接触烃类进料。烃类进料中的芳香烃通常会包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、C₉₊芳香烃及其混合物，而非芳香烃则通常会包括C₅至C₉₊链烷烃、环烷烃、烯烃及其混合物。

基本上包含具有少量溶剂的非芳香烃的萃余物相作为物流163从LLE的顶部移出，并且其一部分经由管路194进料至WWC的中部部分，而剩余的部分则经由管路193导入至SCC的中部部分中。在管路164中来自于LLE底部的萃取相与来自于管路165的二次贫溶剂(secondary lean solvent)混合；合并后的物流166进料至ESC的顶部。

通过ESC的蒸汽流通过再沸器R1的作用而生成，由此塔底物流170中的富溶剂的一部分经由管路171再循环至ESC。再沸器R1通常以足以控制塔底温度、塔顶物流组成和流速的速率被蒸汽加热。离开ESC顶部的塔顶蒸汽在冷却器(未绘示)中冷凝，并且冷凝物经由管路167输送至塔顶接收器D1，塔顶接收器D1用以在烃类与水相之间产生相分离。包含非芳香烃和高达30至40％的苯与较重的芳香烃的烃相作为回流经由管路169再循环至LLE的下部部分。水相经由管路168与187输送至蒸汽发生器SR1，以生成用于SRC的汽提蒸汽。包含溶剂、不具有非芳香烃的芳香烃以及可测量的量的重质烃和聚合物质的富溶剂物流从ESC的底部移出，并且经由管路170与172输送至SRC的中部部分。汽提蒸汽经由管路184从蒸汽发生器SR1注入至SRC的下部部分，以辅助从溶剂移除芳香烃。包含水且基本上不具有溶剂与非芳香烃的芳香烃浓缩物作为塔顶蒸汽物流从SRC移出，并且在冷却器(未绘示)中被冷凝之后再经由管路173引入至塔顶接收器D2。为了要使SRC的塔底温度达到最低，塔顶接收器D2连接至真空源，以在SRC中生成亚大气压条件。

塔顶接收器D2用来在芳香烃与水相之间产生相分离。管路174中的芳香烃相的一部分作为回流经由管路175再循环至SRC的顶部，而剩余的部分则作为芳香烃产物经由管路176移出。在塔顶接收器D2的水夹套中累积的水相作为洗涤用水经由管路177在WWC顶部附近在烃相和水相之间的界面下方的位置处进料至WWC。溶剂通过逆流水洗涤从LLE萃余物移除，并且在烃相中累积的无溶剂非芳香烃则接着作为无溶剂非芳香烃产物经由管路185从WWC的顶部移出。包含有溶剂的水相经由管路186从WWC的底部离开，并且与管路168，即来自D1的水相合并，并经由管路187进料至蒸汽发生器SR1中，在蒸汽发生器SR1中其转变为汽提蒸汽，汽提蒸汽经由管路184引入至SRC中并经由管路182引入至SRG中。

从SRC经由管路178与180而来的贫溶剂的分支物流经由管路181转移至SRG，并且蒸汽经由管路182在贫溶剂进料入口点下方的位置处引入至SRG中。贫溶剂的另一部分在再沸器R2中进行加热，并且经由管路179再循环至SRC的底部。劣化的溶剂与聚合污泥作为塔底物流经由管路188移除，而再生的溶剂与基本上所有的汽提蒸汽则作为塔顶物流183回收。由管路183中的此蒸汽与管路189中的来自于SRC底部的分流的贫溶剂形成的混合物，其包含有溶剂、可测量的量的重质烃以及基本上所有的来自于SRG的汽提蒸汽，在冷却器C1中进行冷凝与冷却，并且经由管路190在溶剂/烃类界面的位置下方引入至SCC的上部部分中。

包含有轻质非芳香烃驱油剂的萃余物与溶剂相接触，以从溶剂相榨取出重质烃与聚合物质进入至SCC中的烃相。任选地，任何外部无苯轻质烃物流都能够有效地用作驱油剂。基本上包含纯化后的溶剂、轻质非芳香烃(驱油剂)与基本上降低水平的重质烃的溶剂相持续地从SCC的下部部分移出，并且以将纯化后的溶剂再循环至溶剂回路中的方式作为贫溶剂进料的一部分经由管路191、195与162引入至LLE中。烃相持续地累积在SCC的顶部，并且在界面液位控制下定期地经由管路192从SCC的塔顶移除，然后再与来自于LLE的塔顶的萃余物混合，并且经由管路194进料至WWC。溶剂净化操作亦可在任何其他连续多级接触装置中进行，优选设计用于逆流萃取的装置，诸如多级混合器/沉降器，或者是任何其他的旋转式接触器。

在图3中所描绘的液-液萃取过程的一种优选应用中，并且优选是以环丁砜为溶剂，来自于SRG的塔顶蒸汽的温度通常介于150°至200℃之间，并且优选160°至180℃，其压力为0.1至10个大气压，并且优选0.1至0.8个大气压。包括来自于SRG的溶剂蒸汽和来自于SRC的贫溶剂的混合物在冷却器C1中冷凝和冷却至介于大约0至100℃之间的温度，并且优选25至80℃。SCC中的萃余物与溶剂进料重量比通常为0.1至100，并且优选0.5至10。SCC中的接触温度通常介于0至100℃之间，并且优选25至80℃。SCC的操作压力则通常介于1至100个大气压之间，并且优选1至10个大气压。

图4绘示出一种用于从芳香烃与非芳香烃混合物进行芳香烃回收的液-液萃取过程，其中使用轻质烃驱油剂单独采用溶剂净化塔来对溶剂进行再生。高温、能源密集且难以操作的传统式溶剂再生器在此溶剂再生方案中并不考虑使用。此过程能够使用与图3中所示的过程中所采用的溶剂相同的溶剂。所示的过程在其他装置中尤其采用液液萃取塔(LLE)、溶剂回收塔(SRC)、溶剂净化塔(SCC)、水洗涤塔(WWC)以及萃取分离塔(ESC)。包含有芳香烃与非芳香烃的混合物的烃类进料经由管路201进料至LLE的中部部分，而贫溶剂则在LLE的顶部附近经由管路202逆流地接触烃类进料。在物流203中的基本上包含非芳香烃与少量溶剂的萃余物相从LLE的顶部移出，并且其一部分经由管路227进料至WWC的中部部分，而剩余的部分则经由管路223导入至SCC的中部。萃取物相从LLE的底部经由管路204进行输送，并且与来自于管路205的二次贫溶剂混合；合并的物流206进料至ESC的顶部。

通过ESC的蒸汽流经由再沸器R1的作用而生成，由此塔底物流201中的一部分富溶剂经由管路211再循环至ESC。再沸器R1通常以足以控制塔底温度、塔顶物流组成和流速的速率被蒸汽加热。离开ESC顶部的塔顶蒸汽在冷却器(未绘示)中冷凝，并且冷凝物经由管路207输送至塔顶接收器D1，塔顶接收器D1用以在烃类和水相之间产生相分离。包含非芳香烃和高达30至40％的苯和较重的芳香烃的烃相作为回流经由管路209再循环至LLE的下部部分。水相经由管路208与226输送至蒸汽发生器SR1，以生成用于SRC的汽提蒸汽。包含溶剂、纯化后的芳香烃以及可测量的量的重质烃和聚合物质的富溶剂从ESC的底部移出，并且经由管路210与212输送至SRC的中部部分。汽提蒸汽经由管路234从蒸汽发生器SR1注入至SRC的下部部分，以辅助从溶剂移除芳香烃。包含水且基本上不具有溶剂和非芳香烃的芳香烃浓缩物作为塔顶蒸汽物流从SRC移出，并且在冷却器(未绘示)中被冷凝之后经由管路213引入至塔顶接收器D2。为了使SRC的塔底温度达到最低，塔顶接收器D2连接至真空源，以在SRC中生成亚大气压条件。

塔顶接收器D2用来在芳香烃与水相之间产生相分离。管路214中的芳香烃相的一部分作为回流经由管路215再循环至SRC的顶部，而剩余的部分则作为芳香烃产物经由管路216移出。在塔顶接收器D2的水夹套中累积的水相作为洗涤用水经由管路217在WWC的顶部附近在烃相和水相之间的界面下方的位置处进料至WWC。溶剂通过逆流水洗涤从LLE萃余物移除，并且在烃相中累积的无溶剂非芳香烃则作为无溶剂非芳香烃产物通过管路228从WWC的顶部移出。包含有溶剂的水相经由管路235从WWC的底部离开，并且与管路208，即来自D1的水相合并，并经由管路226进料至蒸汽发生器SR1，在蒸汽发生器SR1其转变成汽提蒸汽，经由管路234引入至SRC中。

在管路218与220中来自于SRC的贫溶剂的分支物流221在冷却器C1中进行冷凝与冷却，然后经由管路222在溶剂/烃类界面的位置的下方引入至SCC的上部部分。贫溶剂的另一部分在再沸器R2中进行加热，并且经由管路219再循环至SRC的底部。优选地，管路218中从SRC底部离开的贫溶剂的主要部分经由管路202输送至LLE。

包含有轻质非芳香烃驱油剂的萃余物与溶剂相接触，以从溶剂相榨取出重质烃与聚合物质进入至SCC中的烃相中。基本上包含有纯化后的溶剂、轻质非芳香烃(驱油剂)和基本上降低水平的重质烃的溶剂相持续地从SCC的下部部分移出，并且以将纯化后的溶剂再循环至溶剂回路的方式作为贫溶剂进料的一部分经由管路224、229与202引入至LLE中。用磁场强化的过滤器F1优选安装在管路229中，以移除从分解的溶剂与各式各样的溶剂添加剂以及重质烃的相互作用所生成的顺磁性物种。

持续地累积在SCC的顶部，并且在界面液位控制下定期地经由管路225从SCC的塔顶移除的烃相在经由管路227进料至WWC之前与来自于LLE的塔顶的萃余物混合，其中来自于最终萃余物产物的任何溶剂都会在WWC中被移除。

在图4中所描绘的液-液萃取过程的优选应用中，优选以环丁砜为溶剂，优选从SRC底部移出并且导入至冷却器C1的部分贫溶剂通常冷却至大约0至100℃范围内的温度，并且优选25至80℃。另外，SCC中的萃余物与溶剂进料重量比通常为0.1至100，并且优选0.5至10。SCC中的接触温度通常为0至100℃的范围，并且优选25至80℃。SCC的操作压力则通常为1至100个大气压，并且优选1至10个大气压。

实施例

给出下面的实施例以进一步说明本发明的不同方面和实施方案，但这些实施例不应视为限制本发明的范围。

采用在图1中所示的萃取蒸馏过程的芳香烃回收过程在工厂设施处进行测试。为了确认使用轻质的、低极性烃类作为驱油剂从贫溶剂移除重质烃与聚合物质的有效性，对来自于萃取蒸馏塔的塔顶的萃余物和供应至溶剂净化塔的贫溶剂的样品进行测试与分析。

实施例1

移出来自于EDC的塔顶物流的萃余物的样品(对应于图1中的管路66)并进行分析。样品的链烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃(PONA)分析总结如下。

表1

根据群组类型与碳数所报告的对ED萃余物的分析(Wt％)

表1中的数据证实EDC萃余物中的主要组分为C₆至C₇范围内的低极性烃类，并且次要组分在C₈至C₉范围内。

来自于图1中管路65的包含有环丁砜的贫溶剂也进行测试并且发现包含1.4wt％的重质烃与聚合物质。此溶剂样品的PONA分析总结于下表中。

表2

根据群组类型与碳数所报告的对贫溶剂的分析(wt％)

表2中所示的结果指出贫溶剂中大概所有可识别的C₇至C₁₄烃类为芳香烃。为了识别重质烃与聚合物质中的物种，使用气相层析-质谱分析(GC/MS)法对相同的贫溶剂样品进行分析，并且将贫溶剂样品的重质烃与未知烃类的层析图呈现于图5中。如预期的那样，只有少量的重质烃物种能够通过其分子结构而被识别出来。不过，图5仍确定了关键性发现，即由多非稠合环芳香烃化合物所组成的重质烃的主要部分比C₁₂烃类更重。不限于特定理论，相信在各个芳香环通过脂肪链连接的反应中形成重质烃。此反应通过在贫溶剂中延长的提高温度的条件下而诱发。

实施例2

贫溶剂的样品与萃余物(驱油剂)的样品以不同的萃余物与溶剂进料重量比(R/S)混合，以测量驱油剂从溶剂移除重质烃与聚合物质的能力。如实施例1那样，溶剂与萃余物样品会具有相同的组成构造。溶剂与萃余物在室温下在容器中通过剧烈地摇动而彻底地混合。使烃相与溶剂相分离30分钟，虽然一旦停止摇动就会立即观察到清楚的相分离。实验室萃取测试的结果总结于表3中。

表3

实验室萃取(驱油)测试的质量平衡

表3中的数据显示出烃相的总重增加量(或溶剂相的总重减小量)正比于R/S(使用的萃余物量)。由于萃余物进料包括了大量的非芳香烃，萃余物并不容易溶解于环丁砜溶剂中，并且反之亦然。因此，在分子-分子的基础上，相信通过萃余物(驱油剂)溶解于溶剂相中且伴随着从溶剂相置换掉重质烃与聚合物质而驱动两相之间的质量转移。由于重质烃与聚合物质的分子量明显高于萃余物中物种的分子量，因此在分子-分子的基础上，相信在烃相中所增加的重量是来自于加入的重质烃减去离去的萃余物(驱油剂)物种的重量差。换句话说，上述测试显示出萃余物中的物种对来自于贫溶剂的重质烃与聚合物质的置换通过相接触而发生。

实施例3

为了确认从实施例2中的结果所推论出来的结论，在R/S为3.0的情况之下，经由GC/MS来对接触萃余物之前与之后的贫溶剂样品(其对应于接触萃余物之后的贫溶剂进料与溶剂相)进行分析。还获得两种溶剂样品的层析图。在接触萃余物之前的贫溶剂样品的层析图显示环丁砜的峰作为溶剂中的主要组分在GC滞留时间(GC elusion time)中的21至23分钟(标示在22.1分钟)时出现。沸点低于环丁砜沸点的几个重要的重质烃组分出现在滞留时间中的12.5、12.9、13.9、16.2、16.4、17.0、18.5与20.2分钟，而沸点高于环丁砜沸点的那些则出现在滞留时间中的第23至31分钟。

在贫溶剂与萃余物(驱油剂)接触之后，这些重质烃的峰基本上在溶剂相中消失。特别地，层析图显示在接触萃余物之后，基本上仅包含有来自萃余物的物种(驱油剂)的溶剂相，其中峰出现在滞留时间中的1.9至7.1分钟。此结果是出人意料的和令人吃惊的，因为其证实了萃余物极为有效地从环丁砜溶剂中置换掉重质烃，即使当在环境条件下仅接触萃余物一次时。

实施例4

在此实施例中，贫溶剂中各个重质烃物种的质量是在R/S为3.0的条件下，于溶剂接触萃余物之前与之后所测量到的。如表4所列示，质量的差异决定了对于各个物种的移除效率。

表4

通过作为驱油剂的萃余物移除各个重质烃物种的效率

表4中所示的结果证实萃余物(轻质烃驱油剂)对于从贫溶剂中置换掉基本上所有的重质烃与聚合物质(沸点高于或低于溶剂的沸点)来说非常有效。在室温下的一级萃取中，萃余物从溶剂中置换掉86至95％的重质物种。可以预期的是，在不需要任何显著的能量消耗的条件下，重质烃与聚合物质就可以通过采用再多几个萃取级而从贫溶剂中完全地被移除。