Способ разделения углеводородных компонентов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ п 502260 Сова Советских Социалистических Респтбчик(31) (33)Опубликовано 15.03.76, Бюллетень Ме 1 Государстеенныи комите Совета Министров СССР К 66,048.7ло делам изобретен и открытий публикования описания 12.05.76 2) Автор изобретен Иностранец Деннис Джон Ворд(США) Иностранная фирма Юниверсал Ойл Продактс Квитель пани 54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВКОМПОНЕНТОВ ДНЫХ Изобретение относится к области разделения компонентов смесей ректификацией под давлением и посвящено разделению углеводородных компонентов каталитического алкилирования изобутана (азо-С,) олефинами: пропиленом (=Сз), бутиленами (=С 4) и/илиамиленами (=С 5).Алкилирование изопарафинов олефинами с использованием кислого катализатора, такого как фтористый водород или серная кислота, хорошо известно для получения высокооктанового топлива, Обычно изопарафин и олефин реагируют с катализатором в реакторе алкилирования. Изопарафин, обычно изо-С 4 (изобутан), реагирует со смесью -С 4 (бутилены) изомерами или смесью -Сз (пропилеи) и -С 4 изомсрами с получением реакционного продукта, состоящего из С 5 - С 9 изопарафинов; Сг, и высшие продукты являются термическим алкила 1 ом. Обычно эффлюен г из алкилирующего реактора, содержащий катализатор, неизрасходованные реагенты и алкилат, подвергают отстаиванию с образованием катализаторной фазы и углеводородной фазы. Катализаторную фазу обычно возвращают в реактор, в то время как углеводородную фазу далее подвергают разделению. Избыток изо-С 4 обычно повторно используют в реакции, так что углеводородная фаза из реакционной зоны содержит большое количество изо-С 4, который может быть извлечен и возвращен в цикл. В коммерческих установках некоторое количество Сз (пропан) постоянно подается в реактор с изо-С 4 и олефином. Не которое количество Сз также образуется в течение реакции алкилирования, в частности, когда С, включается в олефиновую подачу в зону алкилирования. Поданное количество Сз или образованное в зоне алкилирования дол жны быть удалены из рецикла изо-С 4 для того, чтобы предотвратить накопление С, в системе. Обычно углеводородный поток из алкилирующей реакционной зоны подается в фракционирующую колонну, известную под 15 названием деизобутанпзатор или изоотпар аяколонна. Озо-С 4 извлекается из выходящих сверху паров, а алкилат удаляется снизу, В одних случаях Сз отводится как отходящая сверху фракция, изо-С 4 удаляется сбоку, а 20 алкилат удаляется как нижняя фракция. Вэтих случаях фракционирующая колонна должна уже быть спроектирована для работы при избыточном давлении около 15 ати, что приводит к дополнительным затратам и 25 неудобствам при создании и работе фракционирующей колонны, По другой схеме поток Сз и изо-С 4 можно удалить сверху изоотпарной колонны, частично конденсировать изо-С, в жидкость и сжиженный изо-С 4 соединить с Зз боковым отводом фракции изо-С 4. Хотя изо5О 15 2 Д го .д И 45 50 55 60 65 отпарная колонна может работать при умеренном давлении по такой схеме, затраты на сооружение установки по этой схеме чрезмерны.С целью упрощения технологии процесса, последний в предлагаемом способе ведут при давлении не выше 15 ати с получением головной фракции, содержащей не более 50 мол. /ю пропана, которую конденсируют и частично возвращают в колонну в качестве орошения верхней зоны, флегму подогревают в пром"- жуточном подогревателе, установленном выше кубового подогревателя, также получают азо-бутановую фракцию, содержащую не более 8 мол. / пропана, которую удаляют из колонны в точке, расположенной ниже точки ввода сырья.Предпочтительно головную фракцию перегоняют в отдельной колонне на пропановую и изобутановую фракции. Способ разделения компонентов углеводородного эффлюента из алкилирующей реакционной зоны, в которой изобутан алкилируется олефиновым реагентом в присутствии катализатора, включает стадии:отделения катализатора от указанного углеводородного эффлюента;подачи указанного углеводородного потока в фракционирующую колонну, включающую верхнюю обогащающую и нижнюю фракционирующую секции, причем указанная колонна работает при давлении не выше 15 ати;удаления из указанной верхней обогатительной секции верхней фракции, содержащей изобутан и менее 50 мол, /о пропана;удаления из указанной фракционирующей колонны бокового потока изобутановой фракции, содержащей менее 8 мол. / пропана, причем указанная изобутановая фракция удаляется в паровой фазе в месте, расположенном ниже места входа указанного потока;удаления из указанной фракционирующей колонны существенно чистой боковой фракции нормального бутана ниже указанного места отвода указанной изобутановой фракции;повторного подогрева углеводородного потока в указанной фракционирующей зоне с применением промежуточного ребойлера, помещенного в указанной нижней фракционирующей секции;удаления из указанной фракционирующей колонны нижней фракции, содержащей алкилат;конденсации по крайней мере части указанной выходящей сверху фракции для получения верхнего жидкого потока н подачи по крайней мере части указанного выходящего сверху жидкого потока в указанную фракционирующую колонну в месте, выше места для ввода указанного эффлюента.Можно использовать обычные условия алкилнрующей реакции, температуру, давление, отношение изо-С 4 к олефину и отношение катализатора к углеводороду. Алкилирование изо-С=Сз =С 4 и амиленами можно проводить при температуре от 18 до 93, лучше при 24 - 52 С, давлении, достаточном для поддерживания жидкой фазы, и при отношении изо-С 4 к олефину 5: 1 - 20: 1, предпочтительно 10:1 - 15: 1. Объемное отношение катализатора к углеводородам в реакционной зоне может быть 0,5: 1 - 10:1. Когда НГ является алкилирующим катализатором, кислота должна иметь менее 5 вес,воды и содержать по крайней мере 65 вес. % титрационной кислоты.На чертеже представлена технологическая схема способа разделения углеводородных компонентов продукта реакции каталитического алкилирования изобутана.Углеводородный поток, выходящий из алкилирующей зоны, практически свободный от НГ, подается по линии 1 во фракционирующую колонну 2, Углеводородный эффлюент, содержащий С и-С 4 (н-бутан), изо-С 4, С-алкилат, подается в колонну 2 при 27 - 54 С. Колонна 2 работает при давлении менее 15, предпочтительно 10,5 - 13,3 ати, с температурой выходящих сверху паров 49 - 60 С и температурой низа 149 - 188 С, в зависимости от степени желаемой дебутанизации, При давлении выше 15 ати удовлетворительное разделение алкилата становится трудным, Предлагаемый способ позволяет проводить операцию в колонне 2 при низком давлении, улучшает относительную летучесть различных компонентов и уменьшает потребность в тепле на входе в колонну 2. Колонна 2 может быть, например, обычной фракционирующей колонной и состоит из верхней обогатительной секции и нижней фракционирующей. Предпочтительно, чтобы верхняя секция была короче и меньше в поперечном сечении, чем нижняя, Как верхняя, так и нижняя секции должны иметь обычные тарелки и горизонтальные секции отбойных перегородок, чтобы обеспечить отделение углеводородов, лучше эффлюент алкилирующей реакции подавать по линии 1 в колонну 2 около соединения обогатительной и фракционирующей секций, и предпочтительно на верхний конец нижней фракционирующей секции, Изо-С., боковая фракция удаляет я через линию 3, лучше при 66 - 93 С в паровой фазе. Поток в линии 3 содержит менее 8 мол. / Сз и практически свободен от НГ. Поток в линии 3 проходит конденсатор 4,где он охлаждается и сжижается, Колонна 2 имеет известный промежуточный ребойлер, расположенный в нижней секции, Ребойлер может быть выносным пли встроенным.Один из подходящих встроенных ребойлеров приведен на чертеже. Горячая подогревающая среда, например пар или горячее масло, проходит в реактор 2 по линии 5 для непосредственного обмена теплом с углеводорода ми. Охлажденный нагревающий поток уда. ляется по линии 6. Одним из первых преимуществ изобретения является способ нагрева, который может быть использован в промежу55 Г 0 55 точных ребойлерах, а именно: стало возможным использование для нагрева низкотемпературных источников тепла, что ранее было невозможно. Низкотемпературный нагревающий поток, например пар, проходит в колонну 2 по линии 5 при температуре предпочтительно 99149 С, хотя более высокотемпературный поток можно использовать с сопутствующей экономией поверхности ребойлера, Холодная нагревающая жидкость удаляется по линии 6, предпочтительно при 93 в 1 С, н-С, промежуточная фракция удаляется из фракционирующей колонны в точке ниже места расположения нагревательного устройства, описанного выше. При этом возможно удалять поток и-С из фракционирующей колонны 2. По известным способам обычно использовалась и-С ректификационная колонна для получения существенно чистого потока и-С 4. Предлагаемый способ использует такие удобные операции, которые обеспечивают экономически выгодный процесс. и-С 4 промежуточный поток удаляется из колонны 2 при 88 - 99 С по линии 7. Нижняя фракция удаляется из фракционирующей колонны 2 при 149 - 189 С по линии 8. Ни)княя фракция содержит Сз и выше углеводороды, т. е. исключается необходимость в дебутанизации, обычно требуемой в известных способах, Нижняя фракция в линии 8 разделяется, причем одна порция, проходящая по линии 9 удаляется как алкилат, в то время как остаток проходит по линии 10 через горячий нагреватель 11. Углеводороды нагреваются в нагревателе 11 до 177 - 232 С, Нагретые углеводороды удаляются из нагревателя 11 по линии 12 в фракционирующую колонну 2. Нагретая нижняя фракция снова подастся в колонну 2 в точку, расположенную ниже места удаления н-С 4, по линии 7. Из-за наличия промежуточного нагревателя нижний нагреватель нагружается меньше, чем в известных способах, Верхняя фракция удаляется сверху фракционирующей колонны 2 нри 43 60 С. Верхняя фракция содержит менес, чем 50, предпочтительно менее 35 мол. % Сз.Прекрасные результаты могут оыть достигнуты при сохранении концентрации Сз в верхней (головОй) фракции около 25 мол, /О и удалении верхней фракции при 54 С. Верхняя фракция содер)кит С изо-С 4 и некоторое количество НР, например она может содержать 60 мол. /О изо-С 4, 25 мол, % Сз и 15 мол. О/О НГ. Верхняя фракция проходит по линии 13 в конденсатор 14, где она конденсируется в жидкость, например, при охлаждении до 38 С. Эта жидкость удаляется из конденсатора 14 по линии 15 в отстойник 16, В отстойнике 16 НГ отстаивается в нижней отделяющейся фазе для удаления по линии 17 в алкилирующую реакционную зону, Жидкость в отстойнике 16 после удаления фазы НР, если нужно, удаляется по линии 18, проходит через насос 19 и поступает в линию 20. жидкость в линии 20 разделяется на две порции. Одна 5 1 о 15 20 25 з 35 40 45 50 порция проходит по линии 21 в колонну 2 вблизи верха верхней секции. Температура жидкости в линии 21 около 27 - 49, лучше 38 С, Эта жидкость действует как рефлюкс орошения. Количество рефлюкса должно быть достаточно, чтобы обеспечить оптимальное использование, например, обычных тарелок, которыми может быть оборудована обогатительная секция, Оставшаяся жидкость по линии 20 проходит по линии 22 в нагреватель 23 и нагревастся до 71 С, Нагретая жидкость удаляется через линио 24 в пропановую фракционирующую колонну 25, где изо-С 4 отделяется от С, и НР, Фракционирующая колонна 25 включает нагревающее устройст- ВО 2 О Н 1)книи поток, Вкл 10 чаОн 1:1 иО-С 4, удаляется по линии 27 при 93 - 116 С и ох,:аждается в теплообменнике, не указанном здесь. С)киженная фракция изо-С 4 из конденсатора 4 удаляется по линии 28, жидкий поток изо-С 4 из конденсатора 4 удаляется по линии 28. жидкий поток изо-С из линий 27 и 28 соединяется в линии 29. Изо-С в линии 29 можно, если необходМо, возвратить в обычную алкилирующую зону. В случае необходимости изо-С 4 из линий 27 и 28 может быть использован для других целей. Например, часть углеводородов с относительно высокой температурой из линии 27 может быть использована в обычной схеме регенерации НР.В фракционирующей колонне 25 поддержиВается давление около 21,4 - 24,8 ати, верхний поток, содержан 1 нй Сз и НР, удаляется через линию 30 при 52 - 66 С и проходит по линии 31 в конденсатор 32, где верхний поток охла)кдается до 38 С и с)кижается. Холодный поток удаляется через линию 33 в отстойник 34. В отстойнике 34 НР отделяется и фаза, его содержащая, удаляется по линии 35 и, если необходимо, подается в алкилирующую зону. Ожиженные Сз и НР удаляются из отстойника 34 по линии 36 и разделяются на две порции. Одна часть проходит по линии 37 в фракционирующую колонну Сз 25. Другая часть проходит по линии 38 в колонну для отпарки НР 39, которая оборудована ребойлером 40. Смесь НР и Сз удаляется сверху из колонны 39 по линии 41, где она соединяется с верхней фракцией из колонны 25. Нижний поток, состо 5 ц 1 В ОснОВнОм из ч 1 стого Сз, удаляется из колонны 39 по линии 42 и извлекается как второй продукт реакции алкилирования,Фор мула изобретения 1, Способ разделения углеводородных компонентов продукта реакции каталитического алкилирования изобутана пропиленом и/или бутиленами и/или амиленами перегонкой в ректификацион ной колонке, имеющей верхнюю обогатительную и оборудованную кубовым подогревателем нижнюю фракционирующую зоны, включающий удаление из верхней зоны головной фракции, удаление из нижней зоны изобутановой фракции, удаление н-бута507260 С оста и и тель В. Пере крестова Редактор Т, Девятко Техред Т. Колесова Корректор Е, ХмелеваЗаказ 983/19 Изд. М 1190 Тираж 690 Подппсво". Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и скрытий 113035, Москва, 7 К, Раушская наб., д. 4/5Типография. ш. Сапнова, и новой фракции из точки колонны, находящейся ниже точки удаления изобутановой фракции, повторную отгонку летучих компонен.-ов из кубового погона и удаление последнего из нижней зоны колонны, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, последний ведут при давлении не выше 15 ати с получением головной фракции, содержащей не более 50 мол. в/о пропана, которую конденсируют и частично возвращают в качестве флегмы в верхнюю зону колонны с последующим подогревом флегмы в промежуточном подогревателе, установленном выше кубового подогревателя, и июбутановой фракции, содержащей не более 8 мол. % 5 пропана, которую удаляют из колонны в точке, располоненной ниже точки ввода сырья в колонну.2. Способ по п. 1, отл ич а ю щи й с я тем,что головну 1 о фракцию перегоняют в отдель.10 ной колонне на пропановую и изобутановуюфракции.