Способ выделения ароматических углеводородовиз их смесей c неароматическими

Способ выделения ароматических углеводородовиз их смесей c неароматическими

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

27469

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИ союз Советских

Соииалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 20.07.79 (21) 2801689/23-04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 07.05.81

07 С 7/10

07 С 7/08

Государственный комитет

665.662.3 (088.8) по делам изобретений н открытий

Т. В. Мирошникова, И. А. Александров, А.

В. Л. Осадчий, Н. А. Панин, В. Ф. Кондрать

А. Г. Сыресин и Л. П. Тарел (72) Авторы изобретения -. Мирошников, в, В. Е. Власенко, ин

Кемеровский научно-исследовательский институт киинческойпромышленности Кемеровского научно-производственного объединения «Карболит», Кемеровское производственное объединение «Химпром» и Производственное объединение

«Горькнефтеоргсинтез» (71) Заявители

4 (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ

УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ИХ СМЕСЕЙ С НЕАРОМАТИЧЕСКИМИ

Изобретение относится к области выделения ароматических углеводородов из смесей с неароматическими углеводородами из нефтяных фракций и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, Известны способы выделения ароматических углеводородов из смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции и экстрактивной ректификации с использова. нием в качестве селективного растворителя моно-, ди-, три-, тетраэтиленгликолей, сложных и простых алкиловых эфиров диэтиленгликоля,(1).

Сложные эфиры диэтиленгликоля и карбоновых кислот являются эффективными экстрагентами, но использование их осложняется тем, что уже при комнатной температуре они гидролизуются с образованием агрессивных веществ и корродируют аппаратуру.

Наибольшее распространение в качестве экстрагента ароматических углеводородов в промышленности получил диэтиленгликоль (ДЭГ) (2). Обладая относительно высокой селективностью к ароматическим углеводородам, высокой температурой кипения и достаточной стабильностью ДЭГ, как экстрагент имеет ряд недостатков: низкую растворяющую способность аро5 матических соединений: 31,4% бензола и

17,2% толуола (в 100 г растворителя); высокую температуру замерзания (— 8 С), что затрудняет транспортирование и хранение при эксплуатации в умеренном

10 и холодном климате; высокую вязкость 35,7 сПз при 20 С, что вызывает диффузионное торможение процессов массообмена и увеличивает энергозатраты на перекачивание и перемешива15 использование большого весового избытка ДЭГ (8 — 11) по отношению к сырью и повышение температуры экстракции до

150 С.

Для повышения селективности к ДЭГ добавляют воду в количестве 5 — 7%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Монометиловый или моноэтиловый эфир д триэтиленгли кол я (ТЭГ) 35,0 — 65,0

Вода 0,2 — 7,5

Диэтиленгликоль Остальное

Смесь, состоящая из ДЭГ и простого мо10 ноалкилового эфира ТЭГа, по своей термической устойчивости и гидролизуемости соизмерима с ДЭГ, поэтому регенерация растворителя может проводиться обычным методом ректификации или отгонки с во15 дяным

В табл, 1 приведены некоторые показатели бинарных (азеотропных) смесей

ДЭГ+моноалкиловый эфир ТЭГ и тройных смесей ДЭГ, эфир ТЭГ и вода. Здесь же для сравнения охарактеризована смесь

ДЭГ+ вода.

Таблица 1

Вязкость, сПз, при 20 С

Температура кипения, С

Температура плавления, С д20

Состав

240,0 — 36

1,068

1,068—

1,072

1,083 — 42 — 50

14,2 — 51

240,0

1,083—

1,085

1,114—

1,110 — 52 — 60

26 — 32 — 12,7 — 30

Из таблицы видно, что температура замерзания тройных смесей лежит в интервале минус 42 — минус 60 С, что позволяет ее использовать практически по всей тер- 25 ритории страны.

На чертеже приведены диаграммы состояния для системы гексан-бензол-экстрагент на основе этилового эфира ТЭГ. На диаграмме 1 — гексан-бензол-смесь ДЭГ с этиловым эфиром ТЭГ и водой (49,9—

49,9 — 0,2 вес. %); на диаграмме II — то же (40 — 57,5 — 25 вес. 0); на диаграмме III— то же (40 — 52,5 — 7,5 вес. % ) .

Из диаграммы видно, что незначительными добавками воды можно регулировать селективность и растворяющую способность смешанного экстрагента и получать аром атические углеводороды требуемой чистоты. 40

При экспериментальной проверке новых экстрагентов эффективность моноалкиловых эфиров ТЭГа оценивали по результатам выполненных одноступенчатых экстракций; коэффициентам распределения 45 (К4), коэффициентам разделения (p) и

Или экстрактивной ректификации селективным растворителем на основе смеси диэтиленгликоля и воды (3).

В известном способе селективный растворитель представляет собой смесь диэтиленгликоля и 0,5 — 10 вес. воды. Однако указанный растворитель имеет низкую степень извлечения и коэффициент распределения ароматических углеводородов.

Целью изобретения является повышение селективности процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции или экстрактивной ректификации с использованием в качестве селективного растворителя смеси диэтиленгликоля и воды, дополнительно содержащей монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля, Азеотроп: (50 вес. % ДЭГ-+50 вес. „этилового эфира ТЭГ)

Азеотроп: 50 вес, o,, ДЭГа+50 вес. % этилового эфира ТЭГа с водой (2 — 10 вес. %)

Азеотроп: 50 вес, „ДЭГа-+50 вес. О метилового эфира ТЭГа

Азеотроп 50 вес. % ДЭГа-+50 вес. % метилового эфира ТЭГа с водой (2 — 10 вес. %)

Диэтиленгликоль+-вода (2 — 10 вес. %) степеням извлечения (1,) . Расчет К>, 1, проводили по формулам:

А

1(А

В где А и  — содержание ароматического углеводорода в экстрактной и рафинатной части соответственно.

-х(1 — у) у (1 — х) где х и у — содержание ароматических углеводородов в экстракте и рафинате.

1 Иэ "1

Л4с С где А и С вЂ” содержание ароматического углеводорода в экстрактной части и сырье, подаваемого на экстракцию;

Мэ и M — вес экстрактной части и подаваемого на экстракцию сырья.

Опыты по экстракции проводят на смесях толуол-гептан с 35 вес. % толуола; бензол-гексан с 35 вес. % бензола, ароматизированный бензин, содержащий

827469

Из сопоставления различных растворителей ароматических углеводородов по данным табл. 2 (условия опытов для одноступенчатой экстракции из смеси толуол-геп5 тан приведены в примере 1) видно, что экстрагент на основе 3-х компонентов превосходит бинарную смесь ДЭГ+вода по коэффициентам распределения и степеням извлечения.

Таблица 2

Содержание толуола, вес. у, Весовое отношение сырье: растворитель

Коэффи циент распределения

Степень извлече ния толуола, вес. у, Содержание тол уола в сырье, вес. у, Коэффициент разделения

ТемпераРастворитель: тура опыта, С в рафи в экстракте нате

0,31

1:2

77,2

45,0

24,1

10,6

23,4

35

73,9

0,36

1:2

9,3

49,1

23,3

1:2

77,2

0,39

11,3

49,0

1:2

27,1

84,9

0,18

15,1

27,1

150

30,0 75,0

0,13

7,0

1:2

23,8

Так, коэффициент распределения увеличивается в 1,5 — 3 раза, а степень извлечения до 34 — 49% вместо 23,8% при экстракции (ДЭГ+7% воды), при сохранении такой же избирательной способности экстрагента. 15

Применение указанных эфиров удобно и тем, что они образуют с диэтиленгликолем азеотропные смеси, которые ведут себя в процессе регенерации как индивидуальное вещество. 20

Пример 1. Экстракция смеси толуолгептан.

В герметичную термостатируемую емкость с магнитной мешалкой вносят

3,8533 г экстрагента, состоящего из

40вес. % диэтиленгликоля, 57,5 вес. % этилового эфира тпиэтиленгликоля, 2,5 вес. % воды и 2,0869 г сырья, содержащего

35 вес. % толуола и 65 вес. % гептана.

Смесь термостатируют при 20 С и перемешивают в течение 30 мин. После отстаивания экстрактнчю фазу отделяют шприцем от пафинатной. Рафинатная часть весит

1,7905 г, экстрактная 4,1497.

Состав экстрактной фазы, вес. %: гек- 35 сан 2,5; бензол 8,7; растворитель 88,8.

Состав райинатной фазы, вес. %: гексан

73.4; бензол 22.3; растворитель 4,1.

Отсюда состав экстракта, вес. %: гексан

22,86; бензол 77,2. 4л

Состав рафината, вес. %: гексан 77,7; бензол 23,3. Коэффициент распределения

50,4 вес. % ароматических углеводородов.

Составы экстракта и рафината анализируют на хроматографе с детектором по теплопроводности, на колонке длиной 1 м, диаметром 3 мм, заполненной твердым носителем полисорб-1 с нанесенной на него неподвижной фазой Твин-80, температура колонок термостата программировалась от

100 до 180 С, газ-носитель — гелий.

Мет илов ы и эфир Т Э1 +дЭ г+

+ вода, (49,9 + 49,9 + 0,2 вес. 0 )

Этиловый эфир ТЭ1 у ДЭ1-+

+ вода (65+30+5 вес. y)

Этиловый эфир ТЭ1 1 дЭ1 +

+вода (57,5+40-1-2,5 вес. о )

Этиловый эфир ТЭ1 1дЭ1- +

+вода (35+60+5 вес. р )

Диэтиленгликоль +- 7 вес. N воды бензола КА=0,39. Степень извлечения

49,4%.

Пример 2. Экстракция смеси бензолгексан.

В герметичную термостатируемую емкость с магнитной мешалкой вносят

2,7385 r экстр агента, состоящего из

49,9 вес. % диэтиленгликоля, 49,9 вес. % этилового эфира триэтиленгликоля, 0,2% воды и 1,3906 r сырья, содержащего

35 вес. % бензола и 65 вес. % гексана.

Смесь термостатируют при 20 С и перемешивают в течение 30 мин. После отстаивания экстрактнчю фазу отделяют шприцем от пафинатной.

Рафинатная часть весит 1,1626 г, экстрактная 2,9665 г. Состав экстрактной фазы, вес. %: гексан 2,35; бензол 8,7; растворитель 88,95%.

Состав рафинатной фазы, вес. %: гексан

76,45; бензол 21,26; растворитель 1,6.

Отсюда состав экстракта, вес. %. гексан

21,35; бензол 78.65. Состав рафината, вес. %.. гексан 78,38; бензол 21,62. Коэффициент распределения бензола К1=0,409, степень извлечения 53%.

Пример 3. Экстракция ароматизированного бензина.

Сырье — ароматизированный бензин, содержащий 50.4 вес. % ароматических углеводородов, в том числе 4,11 вес. % бензола, 19,82 вес. % толуола, 26,47 вес. % KcHлола и выше в количестве 1,1471 г подвер827469 гают одноступенчатой экстракции двукратным количеством смешанного экстрагента — 2,2191 r, состоящего пз 49,9 вес. %

ДЭГ, 49,9 вес. /, метилового эфира ТЭГ, и

0,2% воды. После перемешивания и отстаи-;i вания по условиям примера 1, шприцем отделяется экстрактная фаза и определяется состав обеих фаз.

Вес рафинатной части 0,8670 r.

Вес экстрактной части 2,4992 г. 0

Состав экстрактной фазы, вес. %: ароматические углеводороды 13,03; неароматические углеводороды 5.09; экстрагент

81,88.

Состав рафинатной фазы, вес. %. арома- 13 тические углеводороды 55,19; неароматические углеводороды 40,49; экстрагент 4,32.

Состав экстракта, вес. %: ароматические углеводороды 72,93; неароматические углеводороды 28,48. 20

Состав рафината, вес. %: ароматические углеводороды 42,32; неароматические углеводороды 57,68.

Коэффициенты распределения ароматических углеводородов 0,32. Степень извле- 25 чения ароматических углеводородов

56 34%

Пример 4. Непрерывная экстракция смеси бензол-гексан.

Сырье, содержащее 50 вес. % бензола 30 и 50 вес. % гексана разделяют экстракцией селективным растворителем, состоящим из диэтиленгликоля 47.5 вес. %, простого моноэтилового эфира ТЭГ 47,5 вес. % и 5 вес. % воды. Экстракцию проводят на 35 колонке с насадкой эффективностью 8 теоретических тарелок при 20 С. Соотношение растворителя и сырья 8,5: 1.

Состав рафинатной фазы, вес. %: гексан

96,9; бензол 1,7; экстрагент 1,4. 40

Состав экстрактной фазы, вес. %: гексан

1,8; бензол 7,4; экстрагент 90,8.

Содержание ароматических углеводородов в экстракте и рафинате 80,8 и 1,74% соответственно. 45

Пример 5. Экстрактивная ректификация смеси бензол-гексан.

Смесь, содержащую 35 вес. % бензола и

65 вес. о/, гексана, разделяют методом экстрактивной ректификации с использованием в качестве селективного растворителя смеси, состоящей из ДЭГ, этилового эфира ТЭГ и воды (47,5 вес. %+47,5 вес. %+5 вес. %). Извлечение ароматических углеводородов проводят на колонке эффективностью 20 теоретических тарелок при флегмовом числе, равном 2, и атмосферном давлении. Весовое соотношение растворителя и сырья 3: 1. В процессе экстрактивной ректификации отгоняют гексан, содержащийся в сырье, с концентрацией

) 99%, концентрация выделенного бензола)99%.

Таким образом, данный способ позволяет увеличить выход ароматических углеводородов за счет более полного извлечения из сырья, уменьшить энергетические затраты в процессе экстракции при снижении избытка экстрагента и температуры.

Формула изобретения

Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции или экстрактивной ректификации селективным растворителем на основе смеси диэтиленгликоля и воды, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности процесса, в качестве селективного растворителя используют смесь диэтиленгликоля и воды, дополнительно содержащую монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля 35,0 — 65,0

Вода 0,2 — 7,5

Диэтиленгликоль Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 499255, кл. С 07С 7/10, 1958.

2. Патент США № 2770663, кл. 260—

674, опублик. 1956.

3. Патент США № 2770664, кл. 260 — 674, опублик. 1956 (прототип).

827469

Растборитель - геен

Редактор Н. Потапова

Заказ 1005/6 Изд. № 352 Тираж 448 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Л. Боброва

Техред А; Камышникова

Корректоры: Н. Федорова и Л. Слепая