Способ разделения смесей углеводородов с или с разной степени насыщенности

Способ разделения смесей углеводородов с или с разной степени насыщенности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

<" 697491

Союз Соеетскнх

Соцнапыстнческнх

Рееттубянк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6i) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.08.76 (21) 2395080/23-04 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (5 3 ) M. Кл.

С 07 С 7/08

Гесудерстеанный каннтет

СССР нс делам нэабретеннй н отмрктнй (53) УДК 547.347. ,07. (088.8) Опубликовано 15.11.79. Бюллетень рр 42

Д та опубликования описания 15.11.79

В. А. Горшков, С. 10. Павлов, С. Г. Кузнецов, Г. А. Кириллова, Л. К. Ератов, Г. А. Степанов, Б. С. Короткевич, В. А. Андреев, В. И. Бытина, Н. В. Лемаев, П. А. Вернов, Г. П. Жестовский, Е. А. Малов и В. И. Пономаренко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

С4 ИЛИ С5 РАЗНОЙ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕННОСТИ

Изобретение относится к области разделения смесей углеводородов С4 или С, экстрактивной ректификацией с полярными органическими экстрагентами или их смесями с водой.

Известны способы разделения углеводоро5 дов С4 или С, экстрактивной ректификацией с ацетонитрилом fi). или его смесями с водой 12).

Ацетонитрил является наиболее селективным экстрагентом. Коэффициент относительной летучести и-бутана по отношению к 1-бутену в присутствии 857о 50 С составляет 1,45. Однако растворяющаяся способность ацетонитрила по отношению к углеводородам недостаточна. Так, растворимость и-бутана в ацетонитриле при 40 С составляет 25,0%. Растворимость изопентана при тех условиях 22% вес.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения смесей алифатических углеводородов С4 или С, разной степени насыщенности экстрактивной ректификацией с использованием в качестве экстрагента смеси ацетонитрила с кетоном или смеси ацегонитрила с водой и с кетоном, взятом в количестве от 0,1 до 20% вес. В качестве кетонов используют ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон, метилизопропилкетон 13).

Известный способ позволяет увеличить растворяющую способность экстрагента. Однако используемые в нем кетоны являются малоселективными разделяющими агентами. Кроме того, кетоны — низкокипящие продукты, вследствие чего наблюдается их значительный унос с углеводородными потоками, что усложняет схему рекуперации и регенерации ацетонитрила и при.водит к его потерям.

Целью изобретения является уменьшение потерь ацетонитрила.

Поставленная цель достигается описываемым способом разделения смесей углеводородов С4 или С5 разной степени насыщенности, заключающимся в том, что указанную смесь подвергают экстрактивной ректификации в присутствии смеси экстрагентов, одним из которых является ацетонитрил или его смесь с водой и вторым— диметилацетамид в количестве 5 -75% вес.

697491

Отличием способа является использование в качестве второго экстрагента диметилацетамида в количестве 5 — 75% вес.

При проведении ректификации в заявленных условиях рекуперация ацетонитрила из углеводородных потоков может проводиться известными способами, например водной отмывкой. Однако наиболее предпочтительной является рекуперация ацетонитрила из углеводородных потоков путем экстрактивной ректификации с при- 10 ! менением в качестве экстрагента диметилацетамида, что значительно упрощает процесс.

Разделение бутан-бутиленовых фракций с применением экстрагента, содержащего диметилацетамид, с рекуперацией ацетонитрила из углеводородных потоков путем водной отмывки может осуществляться по схеме, приведенной на фиг. 1.

Исходную фракцию углеводородов через испаритель 1 по линии 2 подают в колонну зкстрактивной ректификации 3. Экстрагент подают по линии 4. Бутановую фракцию конденсируют в конденсаторе 5. Часть конденсата по линии 6 возвращают в колонну 3 в качестве флегмы, другую часть по линии 7 направляют в колонну 3 для извлечения ацетонитрила путем водной г отмывки. Тепло в колонну 3 подводят через кипятильники 9 и 10.

Кубовый продукт колонны 3 по линии 11 направляют в колонну 12; обогреваемую через кипятильник 13. Бутиленовую фракцию конденсируют в конденсаторе 14. Часть конденсата по лилии 15 возвращают в колонну 12, другую часть по линии 16 направляют в колонну водной отмывки 17. Отмытую бутановую фракцию выводят иэ колонны 8 по линии 18 и отмытую бутиленовую фракцию из колонны 17 — по линии 19. Промывные водь по линии 20 через испаритель 21 подают в колонну 22, обогреваемую через кипятильник 23, для извлечения ацетонитрила. Азеотроп ацетонитрила и воды конденсируют в конденсаторе 24. Часть его по линии 25 возвращают в колонну 22. Другую часть по линии 26 возвращают в систему экстрактивной ректификации. Воду из куба колон- 45 ны 22 по ликии 27 через теплообменник 21 направляют в колонны:8 и 17. Часть экстрагента . выводят на регенерацию.

Технологическая схема разделения бутанбутиленовых фракций с применением в качестве экстрагента смеси ацетонитрила и диметилацетамида с рекуперацией ацетонитрила из углеводородных потоков экстрактнвной ректификацией с диметилацетамидом приведена на фиг. 2.

Исходную фракцию углеводородов С через испаритель 1 по линии 2 подают в колонну экстрактивной ректификашти 3, обогреваемую через кипятильники 4 и 5. Бутановую фракцию по линии 6 направляют в колонну 7 для рекуперации ацетонитрила. В верхнюю часть колонны 7 по линии 8 подают диметилацетамид, Сверху колонны отбирают бутановую фракцию и конденсируют в конденсаторе 9. Часть конденсата из сборника 10 по линии 11 возвращают в колонну 7 в качестве флегмы, а другую часть по линии 12 отбирают как продукт разделения.

Кубовый продукт выводят по линии 13, смешивают с зкстрагентом в емкости 14 и по линии

15 направляют в колонну 3. По линии 16 из емкости 14 выводят соли и другие нерастворимые в экстрагенте примеси.

Кубовый продукт колонны 3 по линии 17 направляют в колонну 18, обогреваемую через кипятильник 19. По линии 20 в верхнюю часть колонны 18 подают диметилацетамид. Сверху колонны отбирают бутиленовую фракцию и конденсируют в конденсаторе 21. Конденсат из емкости 22 частично возвращают в колонну 18 по линии 23 в качестве флегмы, а частично выводят как продукт разделения..Кубовый продукт колонны 18 по линии 24 через кипятильник 4, испаритель 1 и холодильник 25 направляют в емкость 14. Часть экстрагента по линии

26 выводят в колонну 27, обогреваемую через кипятильник 28. Ацетонитрил отбирают сверху колонны и конденсируют в дефлегматоре 29.

Конденсат из емкости 30 по линии 31 частично возвращают в колонну 27 в качестве флегмы, а частично по линии 32 через узел регенерации экстрагента направляют в колонну 3. Кубовый продукт колонны 27 по линии 34 направляют в колонны 7 и 18 на рекуперацию ацетонитрила.

Часть циркулирующего экстрагента выводят на регенерацию.

При выделении и очистке бутадиена на рекуперацию ацетонитрила направляют, только бутиленовую фракцию и фракцию ацетиленовых углеводородов.

Пример 1. (для сравнения), Бутан-бутиленовую фракцию в количестве 25,5 т/ч, имеющую состав (% вес., здесь и далее): углеводородов С3 0,1; изобутана 0,6; н-бутана 68,5;

1-бутена 8,4; изобутена 0,5; транс-2-бутена

11,56; цис-2-бутена 9,04, бутадиена 1,2; углеводородов С, 0,1, подвергают разделению экстрактивной ректификацией с "ацетонитрилом в колонне эффективностью 130 колпачковых тарелок с флегмовым числом 3,9. Пиркуляция экстрагента составляет 210 т/ч. Получено 17,6 т/ч бутановой фракции, имеющей состав: углеводородов Сз 0,14; изобутана 0,85; н-бутана 97,08;

1-бутена 1,79; изобутена О,1: транс-2-бутена

0,04, и 7,9 т/ч бутилеиовой фракции, имеющей состав: и-бутена 1,93; I-бутена 23,81; изобутс. на 1,43; транс-2-бутена 38,4; цис-2-бутена 30,!; бутадиена 4,0, угленодоролов С, 0,33. Извлече,пачковых тарелок и флегмовое число 0,1. Дистиллят в количестве 13,9 т/ч, состоящий из апетонитрила 97,07о и диметилацетамида 3,0%, направляют в систему разделения. Кубовый продукт колонны в количестве 13,1 т/ч, содержащий ацетонитрила 0,01% и диметилацетамида

99,99%, направляют на очистку бутановой и бутиленовой фракции от ацетонитрила экстрактивной ректификацией с диметилацетамщом. Потери ацетонитрила за счет гидролиза отсутствуют.

Затраты на рекуперацию ацетонитрила составляют 4,1 руб на 1 т бутиленовой фракции.

Пример 4. Бутен-бутадиеновую фракцию с первой стадии дегидрирования, имеющую состав: н-бутана 5,3; изобутена 3,6; 1-бутена 17,8; транс-2-бутена 35,5; цис-2-бутена

29,0; бутадиена 8,5; углеводородов С, 0,3; в количестве 10,2 т/ч и бутен-бутадиеновую фракцию со второй стадии дегидрирования, имеющую состав: углеводородов С, 0,3; изобутана 0,1; н- бутана 18,32; изобутана 9.8; 1- бутена 2,8; транс-2-бутена 15,3; цис-2-бутена 17,1; бутадиена 26,0; углеводородов С, 0,28, в количестве

16,3 т/ч подвергают разделе п»о экстрактивной ректификацпей со смешанным экстрагентом, имеющим состав: ацетонитрила 86,5; днметилацетамида 5,0; воды 8,5: циркуляция экстраген та составляет 300 т/ч. Эффективность колонны

150 тарелок, флегмовое число 1,5. Получают

5,2 т/ч фракции, содержащей 0,5% бутадиена.

Извлечение ацетонитрила нз углеводородных потоков осуществляют водной отмывкой. Содержание ацетонитрнла до отмывки составляет

2,5% в бутиленовой фракции. 50% во фракции ацетиленовых углеводородов и после отмывки

0,01%.

Количество промывных вод составляет !

4,3 т/ч. Содержание ацетонитрила в промывной воде составляет 4,74%. Отделение ацетонитрила из промывных вод осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1.

Пример 5. Фракцию С, опностадийного дегидрированпя изопентана под вакуумом, имеющую состав: углеводородов С4 0,78, изопентана 63,96: 3-метил-1-бутена 0,78; и-пентана 1,67; 1-пентена 0,08, 2-меп л-1-бутена 5,43;

2-нентена 0,31; 2-метил-2-бу.тена 9,61; изопрена 14,84; 1,3-пентадиена 2,05, циклопентадиена 0,31; углеводородов С6 0,17, в количестве

42 т/ч подвергают разделе п»о экстрактивной ректификацией с экстрагентом, содержащим

65% ацетонитрила, 32% диметилацетамида и 3% воды. Циркуляция экстрагента составляет 200 т/ч.

Эффективность колонны 150 тарелок, флегмовое число 1,2. Получают 7,2 т/ч изопрена-сырца, имеющего состав: 2-метил-1-бутена 1,6;

5 697491 ние ацетонитрила иэ углеводородных потоков осуществляют водной отмывкой в колоннах рекуперации. Содержание ацетонитрила до отмывки составляет 1-3% и после отмывки 0,001— .: ф)1%.Количество промывных вод составляет 5

32,4 т/ч. Содержание ацетонитрила в промывной воде составляет 9,0%. Отделение ацетонитрила от промывной воды осуществляют путем ректификации. Температура верха колонны 40 С, температура куба 90 С. Давление верха 0,2 ата, давление куба 0,6 ата. Количество дистиллята составляет 3,6 т/ч. Содержание воды в дистилляте 20%. Количество кубового продукта 28,8 т/ч, количество флегмы 7,2 т/ч. Потери ацетонитрила за счет гидролиза составляют 7,9 кг/ч. Затраты на рекуперацию и регенерацию ацетонитрила составляют 5,о руб. на 1 т б"тиленовой фракции.

Пример 2. Бутан-бутиленовую фракцию, имеющую состав, аналогичный приведенному в примере 1, подвергают разделению экстрактивной ректификацией в условиях, аналогичных примеру 1, с использованием экстрагента, содержащего 49% ацетонитрила, 50% диметилацетамида и 1,0% воды. Извлечение ацетонитрила из

25 углеводородных потоков осуществляют водной ° отмывкой. Содержание ацетонитрила цо отмывки составляет 0,7 — 2,0%, после отмывки 0,0010,01%. Количество промывных вод составляет

20;0 т/ч, содержание ацетонитрила в промывной

30 воде составляет 1,45%. Отделение ацетонитрила от промывных вод осуществляют в условиях примера 1. Количество дистиллята составляет

1,5 т/ч. Содержание воды в дистилляте 2(Я. Количество кубового продукта 18,5 т/ч, количество флегмы 3,0 т/ч.

Потери ацетонитрила за счет гидролиза составляют 5,3 кг/ч. Затраты на рекуперацию и регенерацию экстрагента составляют 3,4 руб. на 1 т бутиленовой фракции, 40

Пример 3. Бутан-бутиленовую фракцию, имеющую состав, аналогичный приведенному в примере 1, подвергают разделению экстрактивной ректификацией . в условиях, аналогичных примеру 1, с использованием экстрагента, содер45 жащего 49% ацетонитрила, 49% диметилацетамида и 2,0% воды, Извлечение ацетонитрила из углеводородных потоков осуществляют путем экстрактивной ректификации с диметилацетамидом в колоннах, имеющих по 30 колпачковых

50 тарелок. Количество диметилацетамида. подаваемого на очистку бутановой фракции, составляет 8,4 т/ч, на очистку бутиленовой фракции

3,7 т/ч. Содержание ацетонитрила в очищенных

55 бутановой и бутиленовой фракциях составляет

0,01%. Часть циркулирующего в системе смешанного экстрагента в количестве 27,0 T/÷ подверга-. ют ректификации в колонне, именяцей 15 кол изопрена 84,60; 1,3-пентадиена 12,0; циклопентадиена 1,81; углеводородов С„0,59, и 34,8 т/ч

697491 иэопентан-изоамнленовой фракции, имеющей состав: углеводородов С4 0,94; изопентана 77,06;

3-метил-!-бутена 0,96; и-пентана 2,02; 1-пенте на 0,11; 2-метил-1-бутена 6,62; 2-пентена 0,37;

2-метил-2-бутена 11,42; иэопрена 0,5, Извлечение ацетонитрила иэ углеводородных потоков осуществляют экстрактивной ректификацией с диметилацетамидом в колоннах, имеюших по

30 тарелок. Содержание ацетонитрила до отмыв. ки в изоамилен-изопреновой фракции составля- ет 3,0%, в изопрене-сырце 2 3%. Количество диметилацетамида, подаваемого на очистку изопентанизоамиленовой фракции, составляет 11 4 т/ч. Количество диметилацетамида, подаваемого на очистку изопрена-сырца, составляет 7,5 т/ч. Содержание ацетонитрила в очищенных фракциях не превышает 0,01%. Часть циркулирующего в системе смешанного экстрагента в количестве 57,3 т/ч подвергают ректификации в условиях примера 3.

Дистиллят в количестве 38,4 т/ч направляют в систему разделения, а кубовый продукт в количестве 18,9 т/ч направляют на очистку углеводородных потоков от ацетонитрила, Предлагаемый способ имеет следующие преимущества: его применение позволяет получить растворяющун способность экстрагента по отношению к углеводородам, близкую к растворяющей способности смеси ацетонитрииа с кетонами, но при более высокой селективности добавки, Например, коэффициент относительной летучести цис-2-бутена по бутадиену при 50 С составляет 1,23 в присутствии 70% вес.диметнлаиетамида и 1,13 в присутствии ацетона.

Использование высококнпящего диметнлформамида уменьшает унос ацетонитрила с углеводородными токами за счет снижения его концентрации на тарелках колонны экстрактивной ректификации, Это позволяет значительно снизить затраты на рекуперацию ацетонитрила.

В известном способе требуемая растворяющая способность экстрагента по отношению к нитриту натрия, используемому при разделении в качестве ингибитора термополимериэации,обес5 печивается добавлением к ацетонитриду 5 — 10% вес.воды.

Наличие диметилацетамида в составе экстрагента н более высокая вследствие этого растворяющая способность экстрагента по отношению к нитрнту натрия, а также новый прием рекуперации ацетонитрила позволяют снизить концентрацию воды в экстрагенте и уменыпить потери ацетонитрила за счет гидролиза.

При гидролизе ацетонитрила и диметилацета15 мида образуется один и тот же продукт — уксусная кислота. Это упрощает задачу борьбы с гидролиэом экстрагента и коррозией технологического оборудования..

Формула изобретения

Способ разделения смесей углеводородов

С4 или С разной степени насьпценности путем ректн4нкации в присутствии смеси двух экстрагентов, одним из которых является ацетонитрил или его смесь с водой, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь ацетонитрила, в качестве второго экстрагента используют диметилацетамид в количестве 5 — 75% вес.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 259825, кл. С 07 С 7/08,. 1970, 2. Авторское свидетельство СССР М 270716, кл. С 07 С 7/08, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке

И 2045031 23-04, кл. С 07 С 7/08, 1974 (прото4о TBII) .