Способ разделения бутан-бутеновых смесей

(11) 687 О 58 Союз Советских Ощиалистических т"еспублик(22) Эеввлеио 04.04.75 (21 2120331/23-04 (51) М. Кл. с присоедииеиием заявки Йо(23) Приоритет -С 07 С 7/08 Государственный комнтет СССР оо делам изобретения я открцтяй(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БУТАН-БУТЕНОВЫХ СМЕСЕЙ Изобретение относится к разделению бутан-бутеновых смесей, содержащих изобутен, бутени бутен, являющихся ценным исходным сырьем для производства различных органических продуктов.Известны способы разделения бутан бутеновых смесей путем экстрактивной ректификации с применением до и после 0 нее гидратации изобутилена, содержащегося в смеси, в присутствии кислот или ионообменных смол 1).Недостатком способа с использованием кислот является их высокая коррозионная агрессивность, а с использованием ионообменных смол - сложность технологического оформления,Наиболее близким по технической 20 сущности к изобретению является способ разделения бутан-бутеновых смесей путем экстрактивной ректификации с использованием в качестве экстрагента частично или полностью алкилзаме щенных амидов фосфорной кислоты 2,Однако при этом способе не удается достичь высокой степени разделения изобутена и бутена, поскольку от. - носительная летучесть их в присут ствии указанного экстрагента практически одинакова.Целью изобретения является повышение степени разделения,гЭто достигается описываемым способом разделения бутан-бутеновых смесей, заключающимся в том, что исходную смесь подвергают экстрактивной ректификации с использованием в качестве экстрагента частично или полностью алкилзамещенных амидов фосфорной кислоты в присутствии щелочного металла, взятого в количестве 1-5 от веса экстрагента, с последующей десорбцией бутенов из раствора и отделением изобутена от бутеновобычной ректификацией.Отличием способа является проведение процесса в присутствии щелочного металла, взятого в количестве 1-5 от веса экстрагента с последующей десорбцией бутенов из раствора и отделением изобутена от бутеновобычной ректификацией.При осуществлении предлагаемого способа происходит изомеризация бутенав бутен, что позволяет отделить изобутен от бутеновобычной ректификацией.687058П р я м е р 1. Бутан-бутеновую смесь, полученную дегидрированием н-бутена и имеющуЮ состав, приведенный ниже, разделяют на бутановую и бутеновую Фракции экстрактивной ректификацией на колонке со 120 колпачкбвыми тарелками в присутствии гексаметилфосфортриамида (ТМФА) . Подача. Фракции составляет 0,6 кг/час. Трудн 9 разделимой парой в процессе экстрактивной ректификации в данном случае является н-бутан-бутен, коэфФициент относительной летучести которОй составляет всего лишь 1,21 при условиях, характерных для средней части колонныДля получения бутановой Фракции с содержанием 5 бутенов и бутеновой Фракции, содержащей 5 бутана, требуется циркуляция экстрагента 68 кг/час. Бутановую фракцию в количестве 0 4с Щ кг/час собирают в специальный сборник, а экстрагент, насыщенный бутеновой Фракцией, подвергают отпарке в отпарной колонке, имеющей 20 колпачковых тарелок, при атмосферном давлении. Десорбированные бутены в коли честве 0,21 кг/час конденсируют и очищают от экстрагента в колонке, имеющей 10 тарелок при флегмовом числе 1.Получают 0,2 кг/час очищенной от рабтворителя бутановой фракциир имеющей следующий состав, вес.Ъ:Изабутан 3. 9 3Н-бутан 63 оИзобутен 8,81-Бутен 7,5 35Транс-бутен 13,6Цис-бутен 9,71,3-Бутадиен 1 ю 2П р и м е р 2, Прн условиях примера 1, бутан-бутеновую фракцию раз О деляют с применением в качестве экстрагента ГМФА,содержащего 485 вес. металлического калия, В этом случае одновременно с процессом разделения происходит изомеризация бутена 1 в бутен, Поэтому наиболее трудно- разделимой парой становятся н-бутан- транс-бутенкоэффициент относительной летучести которой равен 1,47 (вместо 1,21 для пары н-бутан-бутен- -1) при условиях, характерных для средней части колонны экстрактивной ректификации,Для получения четности разделения смеси, указанной в примере 1, требуется циркуляция экстрагента 2,8 кг/час 5 (вместо 6,8 кг/час, как в примере 1).П р и м е р 3, Бутен-изобутеновую Фракцию, состав которой приведен ниже, подвергают экстрактивной ректибикации в присутствии ГМФА, содержащего 6 О 2 у 5 весе. калия, Фракция. имеет следую щяй состав, вес.:Я бутан 8,5ИзОбутеи 44,31-Бутен 28,8 65 Транс-бутен 10,6Цис-бутен 7,3Бутадие н, 3 0,5Экстрактивную ректификацию осуществляют в лабораторной колонке, имеющей 120 тарелок. Циркуляция экстрагента составляет 2,7 кг/час Количествоподаваемой Фракции 1,2 кг/час. Температура верха колон - 40 С, температу-.ра куба - 700 С. С верха колонны отбирают бутановую Фракцию, содержащую 2,0 йзобутена, в количестве 0,1 кг/час. Кубовый продукт напразляют в десорбци" онную колонку, имеющую 20 тарелок,температура верха колонны 35 фС. Десорбированные углеводороды имеют следующий состав, вес.:Н-Бутан 0,5Изобутен 48,61-бутен 0,5Транс-бутен 29,4Цис-бутен 21,0Количество углеводородов 1, 1 кг/час. Десорбированный экстрагент возвраща-ют в колонну экстрактивной ректификации. Десорбированные углеводородыкомприщруют и направляют в колоннуректификации, имеющую 110 тарелок. Температура верха колонны 50 С, Флегмовое число 5. С верха колонны отбирают 99 изобутена в количестве0,53 кг/час.Бутеновую фракцию отделяют от ГМФА в колонне, имеющей 10 тарелок, Температура верха колонны составляет 50 С, температура куба 70 С.С верха колонны отбирают бутеновуюфракцию, содержащую 0,005 вес. ГМФА,в количестве 0,56 кг/час. Кубовыйпродукт в количестве 0,01 кг/час, содержащий 30 ГМФА и 70 углеводородов, возвращают в колонну экстрактивной ректификации.П р и м е р 4. Бутан-бутеновую смесь, полученную дегидрированиемн-бутана и содержащую, вес.: изобутана 1,3, н-бутана 65,8, изобутена, 0,8, 1-бутена -7,5,транс-бутена13,7, цис-бутена,4, 1,3-бутадиена 0,5 разделяют в условиях примера 1. В качестве экстрагента используют ГМФА, содержащий 1 металлического калия, Коэффициент относительной летучести трудноразделимой пары н-бутан-транс-бутен (бутен 1 при контактировании превращаетсяв бутены) составляет 1,47.Для получения н-бутановой Фракции, содержащей 5 бутенов, и бутеновой Фракции, содержащей 5 н-бутана, требуется циркуляция экстрагента 2,8 кг/час (вместо 6,8 кг/час,как в примере 1)П р и м е р 5. Бутан-бутеновую смесь указанного состава разделяют в условиях примера 1. В качестве экстрагента используют тетраэтилдиамидэтилФосфиновой кислоты, содержащий 5,0металлического натрия.687058 Т а б л и ц а 1 Коэффициенты относительной летучести углеоводородов С 4 при 40 С ( о( ) по отношению к бутенуКомпоненты без разделяющегоагента. присутствии 75едлагаемого экстранта Н-БутанИзобутенБутен транс-Бутен цис-Бутен0,82 1,15 1,02 1,02 1,00 1,00 0,80 0,73 0,85 0,74 углеводороды Легкокипящи глеводородыутен раис-Бутен 74,6 9,0 с-Бутен Коэффициент относительной летучести, определякщей пары н-бутан-транс- .-2-бутен, составляет 1,53, Циркуляция экстрагента равна 2,4 кг/час,вместо 6,8 кг/час, как в примереПри этом в верхней части колонны получают 0,4 кг/час бутановой Фракции,содержащей 5 бутенов в нижней части колонны, и 2,6 кг/час растворителя, насыщенного бутеновой фракциейи содержащей 5,0 бутанов, Экстрагент, насыщенный бутенами, подвергают отпарке в отпарной колонне, имеющей 29 колпачковых тарелок, при атмосФерном давленич. Десорбированные бутены в количестве 0,21 кг/час конденсируют и очищают от экстрагента в ректификационной колонне, имеющей 10 тар 4 Яок при флегмоэом числе 1,Как видно из таблицы, в отсутствии 40 зкстрагента н-бутан не может быть отделен от бутенов(относительные летучести их близки), В предлагаемых условиях относительная летучесть н-бутана по отношению к транс-бутенурав- на 1,35 и по отношению к цис-бутену 45 -2-1,56,Затем 10 мл раствора контактируют с 10 мл бутенав течение 20 мин Получают 0,2 кг/час очищенной от растворителя бутеновой Фракции состава,вес.:н-бутана,изобутана 22,75, бутена0,25, транс-бутена40, цис-бутена 31,0, 1,3-бутадиена 1,0. Ректификацией указанной Фракции на колонне, имеющей 110 тарелок, при Флегмовом числе 7 получают изобутилен 99-ной концентрации.П р и м е р 6. Берут 20 мл раствора, содержащего 1,85 металлического лития в тетраэтилдиамидэтилбосАиновой кислоты. Определяют коЭФФициенты отно" сительной летучести углеводородов С 4 в присутствии данного раствора. Резуль таты приведены в табл. 1 (для сравнения даны коэффициенты относительной летучести тех же углеводородов в отсутствии указанного экстрагента 1. пУтем встряхивания смеси в баллончи-ке на встряхивающей машине со 135 возвратно-поступательными движениями в 1 мин. После контакта углеводороды испаряют из баллончика и анализируют, Результаты приведены в табл. 2. Как видно из таблицы, в процессе контакта происходит изомеризацин бутенав бутени. Конверсия бутенав бутенысоставляет 74,6.Таблица 2687058. Составитель Н. ГлебоваРедактор Д. Пинчук ТехредН.ХовалеваКорректор Г. Решетник Заказ 5653/23 Тираж 513 Подписное ЦНИИПИ Государственногокомитета СССР по деламизобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый способ позволяет значительно повысить селективность процесса разделения бутан-бутеновых смесей экстрактивной ректнфикацией за счет превращения бутенав бутен, в результате чего определяющей парой процесса становится н-бутан-транс-бутенс относительной летучестью 1,47, а не н-бутан-бутенс относительной летучестью 1,21 и удешевить процесс за счет снижения циркуляции зкстрагента.Формула изобретенияСпособ разделения бутан-бутеновых .смесей путем ректификации с использованием в качестве зкстрагента час" тичио или полностью алкилзамещениых амидов фосфорной кислоты, о т л и -.М ающийс я тем, что, с цельюповышения степени разделения, процесс осуществляют в присутствии щелочного металла, взятого в количестве 1-5 от веса экстрагента, с последукщей десорбцией бутенов из экстрагента и Ьтделевием иэобутена от бутенов-обычной ректификацией.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Чаплиц Д. Н. Промышленные способы выделения изобутена, М. 1971,с. 58-59.2. Авторское свидетельство СССРЮ 341783, кл. С 07 М 7/08, 1972 (прототип).