Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111 59406 Союз Советских Социалистических РеспубликаявкиГосударственный квинте Совета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий 3) УДК 665,66,06(088,8) Опубликовано 30.06.76. Бюллетень24 Дата опубликования описания 21.10.76(72) Авторыизобретени Г, А. ЛастовкинА, Гайле, Л. В. В. А, Проскуряков, В, Леменов, М. Н. Пульцин,и В. П, Пушкарев,ордена Трудового Красиеский институт им. Ле лименко,Ф. Грищенко(71) Заявитель нинградский технологи ого Знаменнсовета 54) СПОСОБАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВМАТИЧ ЕСКИМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ ВЫДЕЛЕНИЯ АРО Х СМЕСЕЙ С НЕА трат можно избежать, используяс высокой растворяющей способнОднако, большинство экстрагекой растворяющей способностью5 ком низкую для промышленногония концентрацию экстракта.Важными технологическимиявляются высокая термическаярастворителя и малая вязкость.0 предложенных ранее растворителбованиям не удовлетворяют.С целью устранения указанныхсогласно изобретению, предложве селективного растворителя5 соединения общей формулыХ - СН - СН 2 СХ,растворитель остью.НТОВ С ВЫСО- дают слиш- использоваребованиями стабильность Многие из ей этим тренедостатков, но в качест- использовать К=Н О ОСН,С - ; СН,ОС НзСО -их смеси с водои,едлагаемые растворители ным сочетанием селекти ей способности, являю ильными жидкостями с м менение их позволит повь ения ароматических угл или 25 Пр маль ряющ стаб При Зэ влечобладают оптиности и раствотся термически алой вязкостью. сить степень изводородов при Изобретение относится к области нефтехимической технологии и может быть использовано при выделении индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и др.) из их смесей с неароматическимиуглеводородами.Известны способы выделения ароматическихуглеводородов из их смесей с неароматическими углеводородами путем жидкостной экстракции с применением различных селективных 1растворителей, например диэтиленгликоля,сульфолана, цианэтильного производного метилцеллозольва.Недостатком всех предложенных растворителей являются или низкая селективность, или 1малая растворяющая способность, что приводит к необходимости проводить процессы экстракции при значительном соотношении растворитель - сырье и при повышенной температуре. 2Например, для применяемого в промышленности диэтиленгликоля соотношение растворитель - сырье составляет 15 - 18: 1, температура экстракции 100 - 150 С. В случае применения сульфолана температура экстракции80 - 100 С, соотношение растворитель - сырье 5 - 6:1. Это приводит к значительнымэнергетическим затратам и требует большогообъема экстракционной аппаратуры,Больших энергетических и капитальных за.(51-)М-,"Кл.С 07 С 7/10С 07 С 15/02 С 106 21/06519406 одновременном снижении температуры процесса и концентрации растворителя. Таблица 1 Температура кипения, СУдельный Наименование Формула вес Нитрил левулиновой кислоты 105/8 мм О, 989 - 24 СНзССНяСИ О 1,4290 Метиловый эфир 2-цианпровионовой кислоты СНзОССН,СНяС 1 ЧО 215 1,4243 1,0792 210 в 2 Ацетат 2-цианэтанолаСНзСОСНЯСНдС ИО 1,4200 Для получения перечисленных растворителей может быть использовано доступное и дешевое сырье. 5Нитрил левулиновой кислоты может быть получен реакцией метилвинилкетона с синильной кислотой в присутствии щелочных катализаторов,10Ацетат 2-цианэтанола может быть получен ацетилированием этиленциангидрина, который в свою очередь получается реакцией окиси этилена с синильной кислотой. Таблица 2 Содержание ароматических углеводородовТемпература С Крат- ность Растворитель рафинат сырье экстракт Нитрил левулиновой кислоты 20 20 50 20 20 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 50 35,0 25,2 40,6 50 87,2 0,30 35,0 35,0 18,4 21,3 74,1 79,5 58,1 55,0 0,490,415 20 20 35,0 35,0 35,0 23,030,0 21,0 79,6 75,0 75,0 48,0 23,8 54,3 0,34 0,13 0,42 70 150 20 Толуолгептан 72,9 50 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 кислотыс 5,8% водыНитрил левулиновой кислотыс 19% водыАцетат 2-цианэтанола Метиловый эфир 2 цианпропионовой кислотыСульфоланДиэтиленгликоль с 7% воды Цианэтильное производноеметилцеллозольва с 5% водыс 10% воды Бензолгексан Толуолгевтан л-КсилолоктанКатализат 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 2:1,5 10 15 20 Таблица 3 Вязкость, сст Температура С Образец П Образец 1 25 30 35 40 2,83 2,31 1,94 1,69 1,47 20 30 40 50 60 2,75 2,25 1,89 1,61 1,41 45 50 55 60 где й=Н; 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 С 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 (1), так и после испытания термической стабильности (11) . 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,П р и м е р 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 г, 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 г 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 хроматографически.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 7,9.Степень извлечения толуола при одноступенчатой экстракции 51,55%. П р и м е р 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 г.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%. Формула 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 формулыХ - СН - СНСИ,О О ОХ=СН,С - ; СН,СО - ; СН,ОС - или их смеси с водой,