纯苯和纯甲苯的生产方法 本发明涉及一种由含芳烃的中间产品生产纯苯和纯甲苯的方法，在该法中该中间产品在蒸馏稳定段中脱除气体，在蒸馏稳定段中将稳定的中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品，将富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品送到抽提蒸馏段，并分别送到抽提蒸馏塔的不同塔板，纯苯、纯甲苯和抽提剂的混合物从抽提蒸馏塔的塔釜抽出，并在汽提段中使抽提剂与纯苯和纯甲苯分离，然后将抽提剂返回抽提蒸馏段。纯苯和纯甲苯指的是在技术上纯净的苯和甲苯，也就是说其中仍可能含有包括外来物在内的微量杂质。通常，煤焦化得到的焦化粗苯和/或加工原油得到的热解汽油可用作含芳烃的中间产品。但是，原则上由煤或原油气化得到地气化苯或者由加工原油得到的催化重整油也都可使用。在大多数情况下，这些中间产品都含有从中间产品生产中带入的残留量气体。这样的残留气体例如是硫化氢、氨或氢。在这些情况下，中间产品被认为是不稳定的。但是，在进一步加工以前，必须使不稳定的中间产品稳定，也就是说脱除残留的气体，以避免在进一步加工中发生不希望的反应。这一过程在蒸馏稳定段中进行，将不稳定的中间产品加到稳定塔中，残留气体从塔顶抽出。在抽提蒸馏段中，除了要加工的中间产品外还将带有极性基团的选择性溶剂作为抽提剂送入抽提蒸馏塔，通常在抽提蒸馏塔顶送入。这样使非芳烃的分压比芳烃的分压有更大的增加，因此有助于它们在抽提蒸馏塔中分离。非芳烃被抽提出，并从抽提蒸馏塔顶部流出。而抽提剂和被溶解的芳烃留在抽提蒸馏塔塔釜。汽提段使用一适合的蒸馏塔来分离抽提剂和芳烃。这样得到的苯和甲苯的混合物实际上可以不费力地分离成单一组分。
上述类型的方法从背景技术中就已经知道了，大体上在EP0434959A2中已描述。根据该文献，稳定的中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品是在蒸馏塔中进行。富含苯的中间产品从蒸馏塔顶抽出，富含甲苯的中间产品从蒸馏塔的侧线抽出，而中间产品中的高沸点组分沉降在蒸馏塔塔釜，它们从塔釜抽出。在背景技术方法的实际装置中，蒸馏稳定塔安装在一般类型蒸馏塔的上游。这一方法原则上已经受检验，但是就所含苯和甲苯的纯度而言，这一方法还可改进，因为在苯中仍含有约0.1％非芳烃，而在甲苯中仍含有约0.2％非芳烃。
DE1543119A1提出由含芳烃的中间产品生产苯和甲苯的另一方法，它生产很纯的苯，但同时还得到含有大约1.5％(重)非芳烃的不纯的甲苯。这一方法使用一蒸馏段，在蒸馏段中从(稳定后的)中间产品中分离出沸点大于150℃的组分。在不进一步分离的情况下将预净化的中间产品送到单一塔板的抽提蒸馏塔中。在应用中，通过抽提蒸馏段的间歇操作已进一步发展了这一方法，所描述的方法需不时地中断，以便从抽提蒸馏段中生成的不纯甲苯中分离出不需要的非芳烃。从而生产极纯的苯和极纯的甲苯；但是，该法有一个缺点，由于操作中断，因此为了中间产品或不纯甲苯的中间储存需要大型储罐，费用高。此外，间歇操作的能耗高，因为需要相当大量高压蒸汽。为了进一步加工不纯的甲苯也可安装第二抽提蒸馏段来代替间歇操作，但这样的费用很高。
根据上述背景技术，本发明用来解决由含芳烃的中间产品生产纯苯和纯甲苯的方法遇到的技术问题。在该法中生产的苯和甲苯含有很少的外来物，特别是很少的非芳烃，并且费用不高。
为了解决这一技术问题，本发明提出，为了将中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品，安装蒸馏稳定段，并提出一方面将富含苯的中间产品直接从蒸馏稳定段送入抽提蒸馏段，另一方面富含甲苯的中间产品在送入抽提蒸馏段以前在预蒸馏段中汽提除去高沸点组分。本发明是以下列知识为基础：现有的蒸馏稳定段不仅可用于除去不需要的残留气体，而且还可用于将中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品。这就不需要通常为了从富含甲苯的中间产品除去高沸点组分专门的预纯化分离中间产品的蒸馏段。此外，由于流量较小，预蒸馏段的尺寸可以减小。这样就以连续的方法得到极纯的苯和甲苯，也就是说不需要昂贵的中间储罐或不需要另外的抽提蒸馏段。因此本发明的方法就纯度而言在基本上相同的费用下可得到更高质量的目的产品。同样，能耗也比最新的背景技术改型要低得多。总地来说，本发明的方法产生令人吃惊的协同效果，因为通常对目的产品纯度的改进，特别是对已有高纯度的目的产品纯度的改进只有在高费用的情况下才能达到。
下面用一张仅包括本发明一个实施方案的附图，详细地描述本发明的设备以及在该设备中实施的本发明的方法。
首先该附图说明，一般有一蒸馏稳定段1、一预蒸馏段6、一抽提蒸馏段2、一汽提段5和一分离段7。蒸馏稳定段1通常包括一带有侧线出口9的稳定塔8。稳定塔使中间产品脱除气体以及使中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品。它有大约60块实际塔板，侧线出口在大约52块塔板处。预蒸馏段6有一预蒸馏塔11，用于使富含甲苯的中间产品脱除高沸点组分。预蒸馏塔11有大约65块实际塔板，它与稳定塔8的塔釜10相连。在抽提蒸馏段2内装有抽提蒸馏塔4。抽提蒸馏塔4用两根中间产品进料连接管12、13一端与稳定塔8的出口9相连，而另一端与预蒸馏塔11的塔顶14相连。它有70块理论塔板，富含甲苯的中间产品用中间产品进料连接管13连接在抽提剂进料管17以下大约20块理论塔板处，而富含苯的中间产品用中间产品进料连接管12连接在抽提剂进料管17以下大约40块理论塔板处。在中间产品进料连接管12、13之间可安装升汽管塔板。汽提段5有与抽提蒸馏塔4的塔釜3相连的汽提塔15。抽提剂可从汽提塔15的塔釜16抽出，并送入抽提蒸馏塔4的抽提剂进料管线17。纯苯和纯甲苯的混合物可从汽提塔15的塔顶18抽出。分离段7主要由有约60块实际塔板的分馏塔19构成。分馏塔19与汽提塔15的塔顶18相连。纯甲苯可从分馏塔19的塔釜20抽出，而纯苯从分馏塔19的塔顶21抽出。
该附图还有几个热交换器和塔回流，这里未谈到。普通的专业人员就可安排它们并确定大小尺寸，不会有什么问题。显然，热能应最大限度的利用。
按照本发明的一个实施方案，富含苯的中间产品通过侧线出口(9)从蒸馏稳定段(1)的稳定塔(8)中抽出，而富含甲苯的中间产品从稳定塔(8)的塔釜(10)抽出。
按照本发明的二个实施方案，蒸馏稳定段(1)按这样操作，以致富含甲苯的中间产品中含有10～40％苯，优选约20％苯。
按照本发明的三个实施方案，预蒸馏段(6)按这样操作，以致沸点高于约120℃的组分从富含甲苯的中间产物中分出。
按照本发明的四个实施方案，有小于8个碳原子的取代基的N-取代吗啉类物质或其混合物用作抽提剂，优选N-甲酰基吗啉。
按照本发明的五个实施方案，使用有约70块理论塔板的抽提蒸馏塔(4)，富含甲苯的中间产品送入抽提剂入口以下约20块理论塔板处，而富含苯的中间产品送入抽提剂入口以下约40块理论塔板处。
按照本发明的六个实施方案，在汽提段(5)中抽出的纯苯和纯甲苯的混合物在分离段(7)中分离成它们的组分。
本发明的另一目的是完成这一方法的设备，其特征是一个有侧线出口的稳定塔，用于中间产品脱除气体以及将中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品；一个预蒸馏塔，用于富含甲苯的中间产品脱除高沸点组分，该塔与稳定塔塔釜相连，抽提蒸馏段用两条中间产品进料连接管一端连接到稳定塔的侧线出口管，另一端连接到预蒸馏塔塔顶，汽提塔与抽提蒸馏塔塔釜相连，抽提剂可从汽提塔塔釜抽出，抽提剂进料管线与抽提蒸馏段相连，在汽提塔中纯苯和纯甲苯的混合物可从汽提塔顶抽出。
按照本发明的一个实施方案，稳定塔(8)有大约60块实际塔板，侧线出口(9)在约52块塔板处，其中预蒸馏塔(11)有约65块实际塔板，抽提蒸馏塔(4)有约70块理论塔板，用于富含甲苯的中间产品的中间产品连接管(13)位于抽提剂进料管线(17)以下约20块理论塔板处，而用于富含苯的中间产品的中间产品进料连接管(12)位于抽提剂进料管线(17)以下约40块理论塔板处。
按照本发明的另一个实施方案，有约60块实际塔板的分馏塔(19)与汽提塔(15)的塔顶(18)相连，纯甲苯可从分馏塔(19)的塔釜(20)抽出，而纯苯可从分馏塔(19)的塔顶(21)抽出。
使用本发明的设备，可按如下实施本发明的方法。在蒸馏稳定段1中使中间产品脱除气体。蒸馏稳定段1用来将中间产品分离成富含苯的中间产品和富含甲苯的中间产品。通过从稳定塔8的侧线出口9抽出富含苯的中间产品以及从稳定塔8的塔釜10抽出富含甲苯的中间产品的方法很容易进行这一分离。同时蒸馏稳定段1按这样操作：富含甲苯的中间产品含有10～40％苯，优选约20％(±5％)苯。这与以下的情况同样重要，含在中间产品中的甲苯环己烷中70％转到富含甲苯的中间产品中。将富含苯的中间产品从蒸馏稳定段1直接送到抽提蒸馏段2。而富含甲苯的中间产品在送入抽提蒸馏段2以前在预蒸馏段6中汽提除去高沸点组分。同时预蒸馏段6按这样的方法安排和操作：从富含甲苯的中间产品中分离出沸点高于120℃的组分。这样的组分主要是大于7个碳原子的芳烃和更高碳数的非芳烃。抽提蒸馏段2使用N-甲酰基吗啉作为抽提剂。但是，也可以使用有小于8个碳原子的取代基的N-取代吗啉类的其他物质或其混合物。这类抽提剂通常是已知的，例如从DE1568940C3中已知。将抽提剂在抽提蒸馏塔3的塔顶处加入。纯苯、纯甲苯和抽提剂的混合物从抽提蒸馏塔4的塔釜3抽出。抽提剂在汽提段5中从纯苯和纯甲苯中分出，并返回抽提蒸馏段2。从汽提段5中抽出的纯苯和纯甲苯的混合物在分离段7中分离成其组分，也就是纯苯组分和纯甲苯组分。这种分离实现没有什么问题，并有高的选择性。
本发明方法和EP0434959A2的方法的比较试验得到列入下表的结果：
表1 按本发明的方法 按EP0434 959A2 的方法获得的苯获得甲苯在苯中的NA在甲苯中的NA 98.90％ 94.85％ ＜0.012％ ＜0.051％ 98.48％ 98.33％ 0.093％ 0.202％
文中NA代表非芳烃。就苯而言，显然苯不仅是相当纯的，而且还有很高的数量。就环保而言，这是特别重要的，因为从排放气体中消除排放的苯的费用很高。提高产量从而减少损失将使这一费用减少。此外，苯与甲苯相比是“更有价值”的物质。就甲苯而言，可以确定纯度有相当大的提高。但同时，生成量稍有下降。就所需的设备和能量来说，两种方法相比没有重大的差别。
本发明的方法与上述基于DE1543119A1的间歇法的比较表明，虽然达到的苯和甲苯的纯度相当，但本发明的方法需要的设备要少得多，因为不需要用于中间储存的大型储罐。此外，本发明所需有价值的高压蒸汽大约少三分之一。