Способ выделения бензола
Патент 399103
Авторы
Классы МПК
Способ выделения бензола
Иллюстрации
Реферат
ВВтенти ::бп, ИЗОБРЕТЕН И 399103
Союз Советски)
Социалистических
Республик и ПАТЕНТУ
Зависимый от патента ¹
Заявлено 01.VI.1971 (¹ 1664996 23-4)
Приоритет 01 VI.1970 № P 2026693.7, ФР
M. Кл. С 07с ?/98
С 07с 15/04
Государственный.комитет
Совета Министров СССР но делам изоаретений и еткрьгвй
Оп,;бликовано 27.1.Х„ .1973, Бюллетень №
УД К 66.048.65:547.532 (088.8) Дата опуб —,. кованая описания 4.II.1974
Авторы изобретения
Иностранцы
Экарт Мюллер, Карл-Хейнц Эйзенлор, Готтфрид Хефельд и Перси Ен (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма
«Металлгезельшафт АГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕНЗОЛА
Данное изобретение относится к способу выделения бензола из его смесей:с неароматическими углеводородами.
Известен способ выделения бензола из его смесей ic неароматическими углеводородами, за ключающийся в том, что исходную смесь подвергают экстрактивной перегонке в присутствии N-метилпирролидона.
Однако при осуществлении этого процесса не удается .получить бензол с остаточным содержанием примесей менее 0,001 вес. %.
Кроме того, специальные исследования,по этому вопросу позволяют сделать следующий вывод: при получении бензола высокой степени чистоты оказалось целесообразным вместо флегмового числа определять коэффициент парообразования и коэффициент отношения растворителей.
Под коэффициентом парообразования следует .понимать количество тепла, подводимое в нижнюю часть колонны экстрактивной перегонки, необходимое для выпаривания чистого бензола V-раз.
Под отношением растворителя L здесь следует понимать: L — кратное весовое количество растворителя, отнесенное к полученному чи"тому бензолу. Было найдено, что в случае получения чистого бензола одним повышением коэффициента парообразования не достигают улучшения чистоты бензола, если одновременно не по вышают также отношение раство5 рителя.
Таким образом, целью данного изобретения является повышение чистоты получаемого продукта, а та|кже интенсификация всего процесса экстрактивной перегонки в целом. По
10 предлагаемому способу эта цель доститается за счет того, что между коэффициентом парообразования V и отношением растворителя поддерживается зависимость, описанная следующей формулой:
V 0,6L+C, где С имеет значение (— 0,5) —: (+1,5);
L имеет значение 1 — 10; а в рафинатной фазе — головном продукте
20 экстрактивной перегонки содержание бензола .поддерживают ра вным 10 — 30 вес. О о.
Повышением концентрации бензола в головном продукте можно еще значительнее уменьшить содержа ние неароматических угле25 водородов в чистом бензоле, лочти не изменяя циркуляцию растворителя, расход тепла и число тарелок, 399103
Одна ко это возможно только до содержания 30 бензола в головном, продукте.
Далынейшее повышение содержания бензола не приводит к заметному уменьшению содер>каяния неароматических углеводородов в чистом бензоле. Для переработки беизольной фракции.с содержанием от 0,1 до 1 вес. /о неароматических углеводорода в и с пределами кипения от 95 до 105 С, остаточное количество бензола IB головном продукте составляет 10 вес, /о.
Далее было найдено, что содержание бензола в циркулирующем распворителе оказывает влияние на чистоту бензола. Если содержание неароматичеоких углеводородов в чистом бензоле составляет 0,1 вес. о/о, то повышение содержания бензола в циркулирующем растворителе от 1 /о до 5 /о компенсируется за счет увеличения содержания бензола в головном продукте эк страктивной перегoHêè, например от 13/о до 17 /о. Остаточное содержание от 1 до 5 вес. /о бензола в растворителе после отгонки чистого бензола позволяет предотвратить термическое разложение растворителя, так что в свою очередь позволяет отказаться от,перегонки при пониженном давлении.
Если необходимо получить бензол с содержанием иеаро>матических углеводородов
0,003 вес., то количество бензола в циркулирующем растворителе ни в коем случае не долж но превышать 1 /о. Далее при заданном коэффициенте концентрации неароматических углеводородов в бензольной фракции как исходном продукте и в чистом бензоле как экстракта на каждую десятую степень требуемого коэффициента концентрации необходимы
10 — 13 практических тарело к в отгонной,колонне. Следовательно, если беизольная фра кция исходного продукта содержит 10 /> неароматических углеводородов и требуется содер>канне 0,01 вес. %,иеароматических углеводородов в чистом беизоле, то коэффициент концентрации составляет 10 и в зависимости от конструкции тарелок и размера колонн, обычно в отгонной колон не используют 30 — 39 практических тарелок.
Число тарело к укрепляющей колонны, напротив, не зависит от рабочих условий и от требований, предъявляемых к чистоте продукта, и составляет 10 — 15 практических тарелок.
Наконец, чистота полученного экстрактивной перегонкой бензола зависит не только от описа нных до сих пор влияющих параметров — циркуляции растворителя, подвода тепла, содержания бензола в верхней части коJIoiHHbI экстрактивной перегонки, содержания бензола .в растворителе и числа тарелок в колонне, но и от уровня кипения неароматических углеводородов, которые содержатся в исходном. продукте для экстрактив ной перего нки. На.уровень кипения неароматических углеводородов может оказывать влияние предварительная перегоновка, при которой получается бензольная фракция. Оказалось, что
45 на чистоту бензола существенное влияние оказывает содержание в,примененной бензоль,ной фракции, наиболее высококипящих неароматических соединений — метилциклогексана и изооктанов. Если требуемое содержание в чистом бензоле неароматических углеводородов составляет менее 500 п пм, то,в большинстве случаев ка к,примеси появляются толыко эти компоненты.
Было найдено, что при средних промышленных затратах на экстрактивную перегонку, что касается капитальных затрат, рабочих сред и потери бензола, содержание метилциклогексана и изооктанов можно снизить до
0,1 от их содержания в исходном продукте.
Можно также снижать содержание этих соединений до 0,01 от их содержания в исходном продукте. Но в этом случае требуемые затраты достигают предела экономичности.
Отсюда следует, что для изготовления чистого бензола, при котором получается бензольная фракция для введения в колонну экстрактивной перегонки, предварительную перегонку целесообразно проводить таким образом, чтобы содержание метилциклогексана и изооктана в ней было ниже 1О/о, а при более высоких требованиях к чистоте получаемого продукта — ниже 0,1 /о. На чертеже показана в качестве примера технологическая схема установки для осуществления способа согласно данному изобретению. Бензольную фракцию подают через трубопровод 1 после теплообмена с горячим, рекуперированным при подготовке экстракта растворителем в теплообменнике 2 в колонну экстрактивной перегонки 3 на средней высоте. На несколько тарелок под верхней частью колонны экстрактивной перегонки подают из трубопровода 4 рекупирированный растворитель, Головным продуктом колонны экстрактивной перегонки является состоящий в основном из неароматических углеводородов рафинат. Его отбирают через трубопровод 5 и конденсируют. Часть конденсата выводят из установки через трубопровод 6, остальную часть подают обратно через трубопровод 7 как флегму на верхнюю ча сть колон н ы.
Из нижней части колонны экстрактивной перегонки 3 отбирают экстракт — смесь растворителя и бензола, и подают через трубопровод 8 в колонну для отгонки легких фракций 9 в среду ее. В качестве остатка перегонки здесь остается рекуперирова нный растворитель, который через трубопровод 10, теплообменник 2 и трубопровод 4 возвращают обратно в колонну экстрактивной перегонки.
В качестве головного продукта колонны для отгонки легких фракций 9 получают не содержащие растворителя пары бензола. Их конденсируют. Одну часть отводят через трубопровод 11 как полученный чистый бензол, в то время как другая часть через трубопровод
12 возвращается как флегма обратно в колонну для отгонки легких фракций 10, 399103
Компонента кг/час вес. Оо
С,-углеводороды
Н.-гексан
Иэогсксаи
Метилциклопентан
Циклоге ксан
Н.-гептаи
Изогептаи
Метилци клогексаи
Диметилциклопентаиы
Изооктаиы
Беизол
20,7
4,2
2,5
5,5
3,0
2,5
2,2
2,0
0,3
0,1
17,0
34,50
7,00
4,17
9,17
5,0
4,17
3,67
3,33
0,50
0 ° 17
28,32
Вссго
60,0
100,00
Компонента кг/час вес. %
С,-углеводороды
Н.-гексан
Иэогексаиы
Метилциклопеитаи
Циклогексан
Н.-гептаи
Изогептаи
Метилциклогсксаи
Диметилциклопевтаиы
Иэооктаиы
Бенэол
20,7
4,2
2,5
5,5
3,2
2,7
2,3
2,3
0,4
0,2
10,15
1,955
0,396
0,236
0,519
0,302
0,255
0,217
0,217
0,038
0,019
95,646
Всего
1060
100,000
Компонента кг/час вес. %
0,2.
0,2
0,1
0,3
0,1
0,1
999,0
0,02
0,02
0,01
0,03
0,01
0,01
99,9
Циклогек сан
Н.-гептан
Изопентзвы
Метилциклогексан
Диметилциклопентаиы
Изооктаиы
Беизои
100,0
Всего
1000,0
Прим ер 1. Из коксового бензола, из которого удалена сера в результате гидрогенизацио нной очистки, получают чистый бе нзол.
Так как бе нзольная фракция коксового бензола содержит только небольшое количество нсароматических углеводородов, можно допускать относительно высокую концентрацию бензола в рафинате, не теряя заметных количеств бензола.
Ра ботают с отношением растворителя L 2,5 и коэффициентом парооб разова ния V=2,0, так что для С получают величину 0,5. Из коксового бензола, из которого удалена сера прп помощи водорода под давлением, получают перегон кой бензольную фракци1о. Количество и состав этой фракции следующие:
Эту фракцию через трубопровод 1 направляют в установку, нагревают в теплообменнике 2 от 25 С до 80 С и затем подают в колонну экстрактивной перегонки З,на 20-ую тарелку. Колонна экстрактивной перегонки 3 имеет
40 практических тарелок и работает при нормальном давлении. Через труоспровод 4 в эту колонну экстракти вной перегонки 3 на 35-у1о тарелку при температуре 110 С подают
2500 кг селективного растворителя, который состоит из 95% N-метил1пи1рролидона (далее называемого NMP) и 5% бензола.
В вы парной аппарат колонны экстрактивной перегонки 3 подают 190 000 ккал тепла, Получающиеся в верхней части колонны экстрактивной перегонки 3 пары отводят через трубопровод 5 и конденсируют. Часть конденсат:i в следующем количестве и со следующим составом:
30 выводят через трубопровод 6 из установки.
Остальную часть, возвращают обратно через трубопровод 7 в верхн1о1о часть колонны экстрактивной перегонки.
Из нпжпсп iHcTII колонны э кстр<1ктпв!10!! перегонки 3 отводят смесь растворителя и бензола в ко.чпчестве 3500 кг час и направляют через трубопровод 8 в колонну для отгонки легкi!x Qpaiaii!iI 9 Ia 5-ую тарелку.
Колон на 9 имеет 25 тарелок и работает прп нормальном давлении. В выпарной аппарат колонны для отгонки легких фракций 9 .подают 210 000 ккал тепла. Получающиеся в верхней части колонны для отгонкп легких фракций 9 пары отводят через трубопро вод и конденсируют. Часть конденсата в,следующем количестве и со следующим составом: отбира1от liaH 1пстый бензо.l из установки.
Остальную часть направляют через труooIIpoвод 12 обратно в верхнюю часть колонны для отгонкп легких фр;1кций 9.
KyooeI>1iI »poдукт колонны для отгонки легких фракций состоит пз N ÌP с 5,р бензола.
399103 вес, ",, Компонента кг/час о,го
1,3ã
0,83
33,04
19,68
2,23 го,оо
0,66
1,12
0,87 го,оз
0,5
3,3
2,2
82,6
49,2
5,5
50,0
1,64
2,79
2,17
50,1
С;-углеводороды
H.-ге ксан
Изогексаны
Метилци клопентан
Циклоге ксан
Н.-гептан
Изогептаны
Метилциклогексан
Диметилциклопентаны
Изоктан
Бензол
10
100,00
Всего
15 вес. %
Компонента кг/час
0,04
0,26
О, 18
6,63
3,94
0,44
4,00
О, 14
0,22
0,18
84,00
0,5
3,3
2,2
82,6
49,2
5,5
50,0
1,7
2,8
2,2
1050,0
С,-углеводороды
Н.-гексан
Изогексаны
Метилциклопентаи
Циклогексан
Н.-гептан
И зоге-цтаиы
Метилциклоге ксан
Диметилциклопентаны
Изооктаиы
Бензол
Компонента кг/час вес. впм
Всего
100,00
1250,0
0,06
0,01
0,03
999,9
Метилциклогексан
Диметилциклоцентаны
Изооктаны
Бензол
Всего
100
1000,0
Это содержание бензола снижает температуру нижней части до 165 С. Кубовый продукт отводят в количестве 2500 .кг1час, нагревают в теплообмен нике 2 исходный продукт до 80 С и, если требуется, охлаждают в холодилынике до 110 С и возвращают. затем через трубопровод 4 обратно в колонну экстрактив ной перегонки 3.
Пример 2. В этом приме1ре в колонну экстрактивной перегонки вводят полностью гидрированную бензольную фракцию пиролизного бензина. Требования чи стоты соответствуют максималыно 0,01 вес. % неароматически.; углеводородов:в чи стом бензоле. Вследствие этого рабочие условия для экстрактивной перонки 1в проти во положность первому примеру ис1полнения изменяют. Отношение растворителя L=6,0; коэффициент,парообразования
V=4,Î; для С получают значение 0,4.
Из обработанного водородом пиролизного бензина получают перего нкой бензольную фракцию. Количество и состав этой фракции следующие:
Эту ф р а кци ю н а п р а в л я Iо 1 и е р е 3 1 р у б о 111р овод 1 в установку, нагревают в теплообменнпке 2 от 25 С до 80 С и затем подают в 1колонну э истрактивной перегонки 3 на 40-ую тарелку. Колон на экстрактивной,перегонки 3 имеет
60 пра1ктических тарелок и работает при нормальном давлении. Через трубопровод 4 в эту колонну эк ст1рактивной,перегонки 3 на 55-ую тарелку при температуре 110 С подают
6000 1ег селекти1вного растворителя, который состоит из 99% N-метилпирролидона и 1% бензола.
В вы1парной ап1парат колонны экстрактив11ой1 перегонки 3 подводят 380 000 ккал тепла. Получающиеся в верхней части коло1нны экстрактивной перего нки 3 пары отводят через трубопровод 5 и конденсируют. Часть конденсата в следующем количестве и со следующим составом:
35 выводят через трубопровод 6 из установки. ОстальHóio часть возвращают через трубопровод
7 в верхнюю часть колонны экстрактивной перегонки.
Из нижней части колонны экстрактивной перегонки 3 отводят смесь растворителя и бензола в количестве 7000 кг/час и,подают через трубопровод 8 в колонну для отгонки легких фракций 10»а 8-ую тарелку. Колонна 9 имеет
25 тарелок и работает при давлении 0,35 атм в верхней части. В выпарной а ппарат колонны для отгонки легких фракций 9 подводят
230000 ккал тепла. Почучающиеся в верхней части колонны для отгонки легких фракций 9 пары отводят через т1рубопровод и конде нсируют. 1асть конденсата в следующем количестве и со следу1ощим,саста вам: отбирают как чистый бензол из установки.
Остальную часть через трубопровод 12 подают обратно в верхнюю часть колонны для отгонки легких фракций 9.
Кубовый продукт колонны л я отгопки легких фракций состоит из NNP " 1% бензола.
Это содержание бензола и примененный вакуум снижают температуру кубовой части до
165 С. Кубовый продукт отводят в количестве
6000 кг/час, нагревают в теплообменнике 2 исходный продукт до 80 С, и, если требуется, охлаждают в холодильнике до 110 С и затем возвращают обратно через трубопровод 4 в колонну экстракти вной перегонки 3, 399103
V=0,6L+С, Предмет изобретения
Редактор Л. Емельянова
Техред T. Ускова
Корректор Л. Новожилова
Заказ 1)477 Изд. № 1977 Тираж 523 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
1. С пособ выделения оензола из смесей его с неароматическими углеводородами путем экстрактивной перегонки B присутствии селективных растворителей, отличающийся теМ, что, с целью:по вышения чистоты целевого продукта и интенсификации процесса, между коэффициентом,парообразования V и весовым отношением растворителя к выделенному бензолу поддерживают зависимость, описанную следуюгцей формулой: где С имеет значение (— 0,5) —: (+1,5), L имеет значение 1 —:10 и в рафинатной фазе — головном продукте экстракти вной перегонки содержание бензола поддерживают равным 10 — 30 вес. о/о.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве селектпвного растворителя используют N-метилпирролпдон, а отношение растворителя L составляет 2 —:6.