Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими

Патент 700059

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

я -,, (ирц гт".

ОПИСАЙИЕ

ИЗОБРЕ1ЕЛИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик р>700059

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 19,1273 (21) 1979888/23-04 (23) Приоритет (32) 20. 12. 72 (5l) М. Кл.

С 07 С 7/10

С 07 С 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (31) Р 2262303 ° 6 (33) ФРГ

Опубликовано 25.1179. Бюллетень Эй 43

Дата опубликования описания 25.1179 (53) УДК 547.665.662 ° . 3 (088. 8) Иностранцы

Фритц Швалль, Герхард Пройсер и Мартин Шульце (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Хайнрих Коппврс Гмбх

ФРГ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

ИЗ ИХ СМЕСЕЙ С . НЕАРОМАТИЧЕСКИМИ

Изобретение относится к способу выделения ароматических углеводородов путем экстракции или экстрактивной перегонки.

Наиболее близким к описываемовЂ” му способу по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения ароматических углеводородов иэ их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции или экстрактивной первгонки в присутствии селективного водосодержащего растворителя с получением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, в верхнюю и нижнюю части которой вводят воду, с последующим отбором азеотропной смеси ароматических углеводородов с водой и водосодержащвго растворителя соответствен" но иэ верхней и нижней частей отгон" ной колонны (ll .

Согласно известному способу в качестве селективного растворителя используют морфолин и/или замещвнные .морфолины, содержащие водуs

Для экстракции жидкость - жид:кость растворитpJIb содержит 215 вес. Ъ воды, а для экстрактивной перегонки 1 0-8 вес.Ъ воды.

Использование водосодержащего растворителя способствует снижению температуры в разделительной колонне по сравнению с безводным растворителем, однако при этом колонна для отгонки работает неспокойно °

Тарелки колонн частично заливаются и нельзя поддерживать постоянными температуры колонны и остатка.

При применении в разделительной колонне содержащих воду растворителей возможен гидролиэ последних.

Продукты гидролиза загрязняют целевые продукты процесса выделения.

Цель изобретения вЂ” снижение температуры и увеличение селективности процесса.

Это достигается согласно описываемому способу выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракпии или экстрактинной перегонки в присутствии селективнаго волосодержацего растворителя с получением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, в верхнюю и нижнюю

700059

Таблица чка кипения, С водой

Бенэол

Толу ол о-Ксилол

110

84 части которой вводят воду, с последующим отбором азотропной смеси ароматических углеводородов с водой и водосодержащего растворителя соответственно из верхней и нижней частей отгонной колонны, причем в нижнюю часть отгонной колонны вводят воду в количестве 60-100 вес.Ъ по отношению к количеству воды, содержащейся в азеотропной смеси ароматических углеводородов с всдой.

Предпочтительным является проведение процесса с отбором углеводо родной Фракции иэ середины отгонной колонны и подачей ее на . выпаривание с получением потОков пара и жидкости с возвратом потока пара в нижнюю часть отгонной колон" ны в точку, расположенную между серединой отгонной колонны и выводом водосодержащего растворителя, и потока жидкости вЂ” между вводом, потока пара и выводом водосодержащего растворителя.

Отличительные признаки способа введение в нижнюю часть отгонной колонны воды в количестве 60-100 вес.Ъ по отношению к количест" ву воды, содержащейся в азеотропной смеси ароматических углевоцородов с водой.

Технология способа состоит в следующем.

При увеличении количества воды в колонне улучшается отгонка ароматики благодаря дополнительному введению воды в куб колонны для отгонки, температуру отгонки можно снизить до 160 С (отгонку без воды проводят при нормальном давлении и при температуре около 224@С) . Благода" ря тому, что при таком способе работы тарелки заполнены водой выше места загрузки, верхняя часть отгонной колонны действует как разделительный слой, отгоняемые ароматические углеводороды не должны проходить через этот разделительный слой. Таким образом, ароматические углеводороды не должны проходить в виде Флегмы через тарелку

Ароматические вещества из загрузочного патрубка, в который может попадать растворитель, находящийся в нижней части отгонной колонны, следовательно, они не будут отгоняться. Однако неспокойная работа отгонной колонны связана с не поддающимся контролю заполнением тарелок водой и отгоняемыми ароматическими углеводородами, так как зти компоненты являются несмешиваю щимися и их различные плотности вызывают не поддающееся влиянию заполнение тарелок колонны и неравномерное течение процесса. Это можно устранить при осуществлении предложенного способа. Объем добавки воды в куб отгонной колонны зависит от вида и количества отгоняемых ароматических углеводородов °

Обычнс зта добавка должна составлять

60-100 вес.Ъ того количества воды, . которое способно азеотропно отгоняться с отгоняемыми ароматическими веществами.

Так, например, на 100 вес.ч., бензола добавляют 9,4 вес.ч. воды, на 200 вес.ч. ксилола вЂ” 66,7 вес.ч. воды для того, чтобы степень отгонки ароматических углеводородов была достаточной.

Каждый органический растворитвл под действием сильной температурной нагрузке подвергается гидролизу или разложению, и отгоняемые ароматические углеводороды загрязняются продуктами гидролиза и разложения.

Для предотвращения загрязнения ароматических углеводородов указанными продуктами и предусматривается работа на отгонной колонне с рециркуляцией воды вместо обыч-. ной рециркуляции ароматических уг- леводородов. Верхние тарелки отгонной колонны способствуют водяной промывке поднимающихся ароматических углеводородов„ 3 T apo"" матических углеводородов отгоняются из колонны в виде аэеотропной смеси, причем точка кипения ароматических веществ снижается следующим образом (см. таблицу).

700059

Это снижение температуры способствует увеличению разности температур между температурами кипения продуктов разложения или гидролиза растворителя и ароматических углеводородов, которые отделяются друг от друга при помощи дистилляции.

На чертеже приведена технологи- ческая схема устанонки для осуществления предложенного способа.

Исходную смесь углеводородон через трубопровод 1 подают в экстракционную колонну 2. Можно применять как экстракцию жидкость - жидкость, так и экстрактивную перегонку. Содержащий воду селективный растворитель через трубопронод 3 подают в экстракционную колонну 2 любой конструкции.

Неароматическую фракцию отводят из экстракционной установки 2 в виде головного продукта {фазы рафината).через трубопровод 4. Через трубопровод 5 из куба экстракционной установки 2 отводят ароматические вещества с растворителем, содержащим воду в виде фазы экстракта, и подводят в снабженную тарельчатую колонну б для отгонки. Это место загрузки смеси ароматические вещества-растноритель-вода находится обычно н средней части колонны для отгонки, Колонна б для отгонки имеет трубопровод 7, через который можно подводить необходимую воду в парооб" разном или жидком виде н куб колонны. Кроме того, от средней тарелки колонны для отгонки, например от

15-ой тарелки, ответвляется отводящий трубопровод 8, через который можно отводить часть получающейся там смеси веществ. В этом случае смесь веществ подают по трубопроводу 8. в испаритель 9, н котором происходит ее частичное испарение, Затем пар и жидкость возвращают н .куб колонны для отгонки через радиальные трубопроводы 10 и 11.

При этом трубопровод 11 служит для возврата пара и лежит выше трубопровода 10, через который возвращают жидкость. В этом случае необходимов количество воды в куб ко" лонны б может быть подведено через трубопроводы 10 и 11, так что вентиль 12 может оставаться закрытым, и, следовательно, не происходит никакой подачи воды через трубопро. вод 7. Однако при запуске колонны б для отгонки н работу через трубопровод 7 обязательно подводят воду.

Испаритель 9 может работать с обменом тепла с другими частями установки.

Можно поднести отводящий трубопровод 8 непосредственно в остаток колонны и не проводить никакого частичного испарения отводимой смеси веществ.

Отводимые через верх колонны б для отгонки ароматические углеводороды через трубопровод 13 и водоотделитель 14 попадают в колонну

15, в которой происходит их дальнейшее разделение, например, на бен" зольно-толуольную и ксилольную фракции. Эти продукты можно отводить через трубопроводы 16, 17 и 18.

Собирающуюся в водоотделителе 14 воду можно отводить по трубопроводу 19. От трубопровода 19 отходит трубопровод 20, через который подают необходимое количество во" ды н качестве Флегмы н верхнюю асть колонны б для отгонки. Остальной поток воды через трубопровод 19 попадает в трубопровод 7, через который он при соответствующем положении вентиля 12 может быть возвращен н куб колонны б для от2э гонки. Если же вентиль 12 закрыт или открыт только частично, то избыточная вода, которая не протекает через трубопровод 7, может попасть н трубопровод 21, через кото30 рый проходит обогащенный растворитель, отведенный из остатка колонны 6 для отгонки. Следовательно, вода подключается к замкнутому циклу циркуляции растворителя н служит для регулирования содержания воды н растворителе.

Через трубопровод 21 растворитель попадает в трубопровод 3. Отсюда происходит затем вго понторная загрузка в экстракционную колонну 2.

Пример. Экстракт, содер-жащий ароматические вещества, предварительно обрабатывают на првдыду45 щей стадии экстракции жидкость-жид" кость, на которой работают с селектинным растворителем„ содержащим

4,5 нес.Ъ воды. Отгонная колонна б может работать без дальнейшей добавки воды, так что снижение точки кипения получается исключительно эа счет содержания воды в растворителе (нариант A). При осуществлении предлагаемого способа необходимое количество воды в куб отгонной

55 колонны б добавляют за счет возврата части смеси веществ с 5-ой тарелки в остаток (вариант В) .

В обоих случаях исходный продукт вводя н количестве 25 т/ч с тем-6G пературой 50 С через трубопровод

1 н экстракционную колонну 2, работающую в данном случае как экстрактинная перегонка. При этом исходный продукт имеет следующий состав:

65 64,05 нес.% неароматических углево700059 дородов, 17,8 вес.% бензола;

10,4 вес.% толуола и 7,75 вес.% ксилолов.

В качестве растворителя н обоих случаях применяют К-формилморфолин (_#_PM) ° Через трубопровод 3 н сред" нюю часть экстракционной колонны 2 .вводят при 50 С 79 т/ч растворителя (NFM); 3,8 т/ч воды, 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов.

В качестве головного продукта ,(рафинатной фазы) иэ экстракционнбй установки 2 через трубопровод ,4 отбирают при температуре около

50 С 16 т/ч неароматических углеводородов и 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов. Количество экстракционной фазы, отбираемой через трубопровод 5 при температуре 150ОС и вводимой в снабжен" ную тарелками отгонную колонну б, составляет 91,8 т/ч. Экстрактивная фаза имеет следующий состав:.

86,0 вес ° % N РМ, 4,4. нес.% воды; ., 4,8 вес.% бензола, 2,8 вес.% толуо-" ла 2,0 вес.% ксилолов.

До сих пор обе части сравнительного опыта совпадали. для дальнейшей обработки экстрактивной фазы в отгонной колонне б предусмотрен раз" личный порядок работы. В нижней части отгонной колонны б есть подво" дящий трубопровод 7, через который можно вводить необходимую воду в виде пара или жидкости. В данном случае добавка воды через трубопоовол 7 составляет 0 т/ч (вариант ,A), 2,7 т/ч» при начале работы по данному способу (нариант В), после начала работы по данному способу

0 т/ч. Температура 50 С.

Кроме того, со средней тарелки отгонной колонны, например с 15-oN тарелки, ответвляется отводящий трубопровод 8, через который можно отбирать часть выпадающей там смеси веществ. В данном случае этот отбор через трубопровод 8 составля.ет 0 т/ч (вариант A), 2 т/ч (вариант В) . Температура 102» C. Содержание воды 94,8 вес.% ((РM или морфолина 5,8 вес.%.

Отбираемую через трубопровод 8 смесь веществ (вариант B) вводят в выпарной аппарат 9, н котором происходит частичное его выпарй вание затем возвращают пар и жидко4ть через раздельные трубопроводы 10 и ll в нижнюю часть отгонной колонны б. При этом трубопровод 11 для нового пара расположен над трубопроводом 10, через который возвращают жидкость. Через трубопровод 10 отводят обратно воду (жидкое состояние) 0 т/ч (вариант A) и О, 1 т/ч (вариант В) .

Температура 105 С. Содержание воды 80 вес.% H»-"M или морфолина

20 вес.% °

Одновременно через трубопровод

11 возвращают воду (парообразное состояние) 0 т/ч (нариант A) и

1,9 т/ч (нариант В). Температура

102 С ° - Содержание воды 95 вес.ч, о

ЯГ М или морфолина 5 нес.%.

Как только при осуществлении варианта В сравнительного опыта про" изойдет достаточный ввод воды в отгонную колонну 6 через трубопроводы 10 и 11, можно закрыть клапан

l2 так что дальнейший подвод воды через трубопровод 7 больше не про" изводится. При пуске отгонной колон ны .б вода подводится через трубопровод 7. Выпарной аппарат 9 может работать в теплообмене с другими частями установки. Ароматические углеводороды, улетучинающиеся через головную часть отгонной колонны б, отбираются через трубопровод 13. При этом отбираемов.количество (нариант A) 8,2 т/ч.

Состав: 54,7 вес.% бензола;

31,7 вес. % толуола; 43,6 вес ° % ксилолов; 400 /% загрязнений, Отбираемое количество 8,9 т/ч (ва" риант В) . Состав: 50,5 вес.% бензола; 29,2 вес.% толуола1 20,4 вес.%

30 ксилолов; 1 /% загрязнений.

Отбиравмые ароматические углеводороды попадают по трубопроводу

13 через водоотделитель 14 в ко-.. лонну 15, в которой происходит их дальнейшее разделение, например, на фракции бенэола, толуола и ксилола. Эти продукты можно отбирать через трубопроводы 16, 17 и 18. Собирающаяся н водоотдвлите4р ле 14 вода отбирается через трубопровод 19 в следующих количествах:

2,7 т/ч (нариант A) и 1,9 т/ (вариант B).

От трубопровода 19 ответвляется трубопровод 20, по которому течет необходимое количество воды, подаваемое в качестне обратного потока на голонную часть отгонной колонны 6 Это количество обратного потока составляет после начала работы по данному способу 0 т/ч (вариант A) и 0,7 т/ч (вариант В) °

Температура 400С.

Остальной поток воды поступает по трубопроводе 19 к трубопроноду

7, через который он при соответствующем положении клапана 12 может идти обратно н нижнюю часть отгонной колонны 6. Если же клапан 12 закрыт или открыт лишь частично, 6() избыточная вода, не стекающая по трубопроводу 7, может попадать через трубопровод 19 к трубопроводу

21, по которому отбнраемый из нижней части отгонной колонны б раство

65 ритель течет в трубопровод 3, отку100059

Формула изобретения да происходит его новая подача на экстракционную колонну 2.

Следовательно, в этом случае вода вводится в циркуляцию растворите ля ° При этом через трубопровод 21 отбираются 79,0 т/ч hIFM, 1,1 т/ч воды и 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов вЂ” ксилолов (вариант A)i 79,0 т/ч ЛМ, 1,9 т/ч воды и .0,1 т/ч остаточных ароматических углеводородоэ - ксилолов. (вариант В).

Если сравнить оба варианта, то при осуществлении варианта В полу,чают на 0,7 т/ч более высокий выход ароматических углеводородов, что по сравнению с вариантом A означает повышение приблизительно на 8,5 %.

Кроме того, при варианте В получаемые ароматические углеводороды не загрязняются продуктами распада растворителя. В отношении теплового баланса применение предложенного способа дает, помимо этого, то

:преимущество, что отгонная колонна

6 может эксплуатироваться при рабочей температуре лишь 160 С, тогда как при варианте A эта температура составляет 200 С.

Д ° Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной акстракции или экстрактивной перегонки в присутствии селективного водосодержащего растворителя с полу" чением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, в верхнюю и нижнюю части которой вводят воду, с последующим отбором азеотропной смеси ароматических углеводородов с водой и водосодержащего растворителя соответственно из верхней и нижней частей отгонной колонны, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры и повышения селективности процесса, воду в нижнюю часть отгонной колонны вводят в количестве 60100 вес.Ъ по отношению к количеству воды, содержащейся в азеотропной смеси ароматических углеводородов с водой.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю20 шийся тем, что процесс проводят с отбором углеводородной фракции из середины отгонной колонны и йодачей ее на выпаривание с получением потоков пара и жидкости с

25 возвратом потока пара в нижнюю часть отгонной колонны в точку, располо" женную между серединой отгонной колонны и выводом водосодержащего растворителя, и потока жидкости

30 между вводом потока пара и выводом водосодержащего растворителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР Р 365071, 35 кл. С 07 С 7/10, 1973 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 7260/62

Тираж 513 Подписное

Филиал ППП Патент

r. Ужгород, ул. Проектная,4