Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами

Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 5I9406

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.74 (21) 2049612/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 21.10.76 г ...(51-) М-."Кзг. "С 07Г 7/10

С 07С 15/02

С 10G 21/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 665.66.062 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Ластовкин, В. А. Проскуряков, В. Л. Клименко, А. А. Гайле, Л. В. Семенов, М. H. Пульцин, Н. Ф. Грищенко и В. П. Пушкарев.

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ

ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

ИЗ ИХ СМЕСЕЙ С НЕАРОМАТИЧЕСКИМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ!

Изобретение относится к области нефтехимической технологии и может быть использовано при выделении индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и др.) из их смесей с неароматическими углеводородами.

Известны способы выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами путем жидкостной экстракции с применением различных селективных растворителей, например диэтиленгликоля, сульфолана, цианэтильного производного метилцеллозольва.

Недостатком всех предложенных растворителей являются или низкая селективность, или малая растворяющая способность, что приводит к необходимости проводить процессы экстракции при значительном соотношении растворитель — сырье и при повышенной температуре.

Например, для применяемого в промышленности диэтиленгликоля соотношение растворитель — сырье составляет 15 — 18: 1, температура экстракции 100 — 150 С. В случае применения сульфолана температура экстракции

80 — 100 С, соотношение растворитель — сырье 5 — 6: 1. Это приводит к значительным энергетическим затратам и требует большого объема экстракционной аппаратуры.

Больших энергетических и капитальных затрат можно избежать, используя растворитель с высокой растворяющей способностью.

Однако, большинство экстрагентов с высокой растворяющей способностью дают слиш5 ком низкую для промышленного использования концентрацию экстракта.

Важными технологическими требованиями являются высокая термическая стабильность растворителя и малая вязкость. Многие из

10 предложенных ранее растворителей этим требованиям не удовлетворяют.

С целью устранения указанных недостатков, согласно изобретению, предложено в качестве селективного растворителя использовать

15 соединения общей формулы

Х вЂ” СН вЂ” СН2CN, где R=H;

О О О !! !! !!

Х= СНзС СНзОС > СНзСО или их смеси с водой.

25 Предлагаемые растворители обладают оптимальным сочетанием селективности и растворяющей способности, являются термически стабильными жидкостями с малой вязкостью.

Применение их позволит повысить степень изЗэ влечения ароматических углеводородов при

519406 одновременном снижении температуры процесса и концентрации растворителя.

Таблица 1

Температура кипения, С

Показатель преломления

Удельный

Наименование

Формула вес

Нитрил левулиновой кислоты

СНзССН СИ

1!

105/8 мм

1,4290

0,989 — 24

Метиловый эфир 2-цианпровионовой кислоты

CH3ОССН,СНяС1ч

II

215

1,4243

1,0792

210 †2

Ацетат 2-цианэтанола-2

СНзСОСНЯСНДC N

О

1,4200

Для получения перечисленных растворителей может быть использовано доступное и дешевое сырье. 5

Нитрил левулиновой кислоты может быть получен реакцией метилвинилкетона с синильной кислотой в присутствии щелочных катализаторов.

Ацетат 2-цианэтанола может быть получен ацетилированием этиленциангидрина, который в свою очередь получается реакцией окиси этилена с синильной кислотой.

Таблица 2

Содержание ароматических углеводородов

Степень извлечения

Разделяемая смесь

Температура С

Кратность

Растворитель сырье рафинат экстракт

Нитрил левулиновой кислоты

35,5

35,0

35,0

35,0

35,.0

16,6

19,8

19,9

22,4

18,0

78,4

80,5

74,0

87,7

79,3

67,5

56,7

59,5

52,9

64,3

0,67

0,49

0,51

0,40

0,60

Нитрил левулиновой кислоты

22,1

81,8

35,0

51,5

0,45

35,0

25,2

40,6

87,2

0,30

35,0

35,0

18,4

21,3

74,1

79,5

58,1

55,0

0,49

0,415

35,0

35,0

35,0

23,0

30,0

21,0

79,6

75,0

75,0

48,0

23,8

54,3

0,34

0,13

0,42

Толуолгептан

72,9

35,5

28,0

52,5

0,39

Как видно из табл. 2, нитрил левулиновой кислоты, как в чистом виде, так и с добавками воды, превосходит известные эстрагенты по всем показателям.

Ацетат 2-цианэтанола при практической равной концентрации экстракта позволяет достичь более высокой степени извлечения ароматических углеводородов по сравнению с

15 противопоставленными растворителями.

Из данных табл. 2 следует, что предложенные растворители показывают высокую эффективность при извлечении ароматических углеводородов как из искусственных смесей, так

20 и из промышленных фракций.

Нитрил левулиновой кислоты с 5,8Ч; воды

Нитрил левулиновой кислоты с 19О воды

Ацетат 2-цианэтанола

Метиловый эфир 2 цианпропионовой кислотыСульфолан

Диэтиленгликоль с 7ч. воды

Цианэтильное производное метилцеллозольва с 59о воды с 10% воды

Бензолгексан

Толуолгевтан и-Ксилолоктан

Катализат риформинга фр. 62 — 105 С

Толуолгептан

Физико-химические показатели предлагаемых экстрагентов приведены в табл. 1.

Метиловый эфир 2-цианпропионовой кислоты получают взаимодействием метилакрилата с синильной кислотой.

Указанные растворители неограниченно смешиваются с ароматическими углеводородами и незначительно растворяют неароматические углеводороды.

В табл. 2 приведены результаты одноступенчатой экстракции ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами. Соотношение растворитель — сырье 2: 1.

519406

Таблица 3

Вязкость, сст

Температура =C

Образец II

Образец 1

2,83

2,31

1,94

1,69

1,47

2,75

2,25

1,89

1,61

1,41

45

l

60 где R=H;

Таким образом, использование предложенных растворителей с высокой селективностью и растворяющей способностью дает возможность снизить температуру экстракции, повысить чистоту экстракта и увеличить степень извлечения ароматических углеводородов.

Испытание термической стабильности нитрила левулиновой кислоты осуществлялось путем выдерживания его при температуре 150 C в течение 50 час. Хроматографический анализ показал отсутствие продуктов разложения.

Дериватографические испытания также показали отсутствие признаков разложения или полимеризации продукта при нагревании его до температуры кипения (240 С).

В табл. 3 приведены данные по вязкости нитрила левулиновой кислоты как свежеприготовленного (I), так и после испытания термической стабильности (II).

Как видно из табл. 3, нитрил левулиновой кислоты при 50 С имеет вязкость 1,6 — 1,7 сст, что значительно ниже вязкости сульфолана и диэтиленгликоля и создает благоприятные условия для массообмена при промышленном использовании.

После 50 час нагрева при 150 С вязкость растворителя практически не изменилась, что также свидетельствует о его высокой термической стабильности и об отсутствии образования полимеров.

Регенерация предложенных растворителей может быть осуществлена путем отгонки ароматических углеводородов простой ректификацией.

Пример 1. В герметическую емкость с магнитной мешалкой загружают 3,108 г нитрила левулиновой кислоты и 1,573 г сырья, содержащего 35 вес. % толуола и 65 вес, % гептана. Смесь термостатируют при 20 С в течение 30 мин при интенсивном перемешивании. После отстаиьания экстрактную фазу отбирают шприцем. Вес экстрактой фазы

3,412 г, вес рафинатной фазы 1,269 r, Состав обеих фаз анализируют хроматографически.

Состав экстрактной фазы, %: растворитель

88,61, толуол 9,16, гептан 2,23.

Состав рефинатной фазы, %: растворитель

6,6, толуол 18,6, гептан 74,8.

Состав экстракта, %: толуол 80,5, гептан

19,5.

Состав рафината, %: толуол 19,8, гептан

80,2.

Степень извлечения толуола составила

56,7% от потенциального содержания в сырье.

П р и м ер 2. В герметичную емкость с магнитной мешалкой загружают 3,270 r нитрила левулиновой кислоты, содержащего 5,8% воды и 1,752 г сырья, содср;кащего 35,0% толуола и 65% гептана. Смесь термостатируют при 50 С в течение 30 мин при интенсивном перемешивании.

После отстаивания экстрактную фазу отбирают шприцем. Вес экстрактной фазы 3,742 г, вес рафинатной фазы 1,47 г.

Состав обеих фаз анализируют хроматографи чески.

Состав экстрактной фазы, %: растворитель

89,5, толуол 8,6, гептан 1,9.

Состав рафинатной фазы, %: растворитель

7,45, толуол 20,4, гептан 72,15.

Состав экстракта, %: толуол 82, гептан 18, Состав рафината, %: толуол 22,1, гептан

77,9.

Степень извлечения толуола при одноступенчатой экстракции 51,55%.

Пример 3. В герметичную емкость с магнитной мешалкой загружают 3,092 г ацетата

2-цианэтанола и 1,522 г сырья, содержащего

35,0% толуола и 65,0% гептана.

Смесь термостатируют при температуре

20 С при интенсивном перемешивании.

После отстаивания экстрактную фазу отбирают шприцем. Вес экстрактной фазы 3,467 г, вес рафинатной фазы 1,147 r.

Состав обеих фаз анализируют хроматографически.

Состав экстрактной фазы, %: растворитель

87,85, толуол 8,95, гептан 3,1.

Состав рафинатной фазы, %: растворитель

3,67, толуол 17,8, гептан 78,53.

Состав экстракта, %: толуол 74,1, гептан

25,9.

Состав рафината, %: толуол 18,4, гептан

81,6.

Степень извлечения составила 58,1%.

Фор мул а изобретения

Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами путем жидкостной экстракцип селективным растворителем, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью снижения температуры экстракции, увеличения степени извлечения и повышения чистоты экстракта, в качестве селективного растворителя используют соединения общей формулы

Х вЂ” СН вЂ” СНзCN

О О О !! (!

Х вЂ” СНзС 1 СНзСО 1 СНзОС или их смеси с водой.