Способ разделения смесей ароматических углеводородов

,5 О ННОЕ ПАТЕНТНСССРСССР) ГОСУДАРСТ ВЕДОМСТВ 1 ГОСПАТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТВ ВТОРСКОМУ СВИ из А,А. Кон ви Б.М ктифи- , 1981. ЕЙ АРО 1 ЕДО) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМ АТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОД Изобретение относится к разделению смесей ароматических углеводородов ректификацией и может быть использовано при получении продуктов разделения высокой чистоты в ректификационной колонне.Известен способ получения продуктов разделения в ректификационной колонне, поддержанием постоянной температуры верха и низа колонны изменением отбора продуктов разделения.Недостатками данного способа является низкое качество продуктов разделения.Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ разделения смесей ароматических углеводородов в ректификацион ной колонне, включающий поддержание постоянной величины двойной разности между температурэми укрепляющей и отгонкой секций колонны,Недостатком дЭнного способа являетсястаточно высокая четкость разделения,1)5 С 07 С 7/04. С 10 О 7/1(57) Сущность изобретения: разделение смесей ароматических углеводородов в ректификационной колонне, Для повышения четкости разделения измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке В верхней части отгонной секции и нэ малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции . и абсолютную величину разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке и подцерживают постоянную разность между указанными величинами разностей. 1 ил., 3 табл,Целью изобретения является повышение четкости разделения.Поставленная цель достигается тем, что в соответствии со способом разделения смесей ароматических углеводородов в ректификационной колонне, включающем поддержание постоянной величины двойной разности между температурами укрепляющей и отгонной секций колонны, измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и нэ малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур нэ малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей.В сравнении с ближайшим аналогом (прототипом) предлагэемый способ разде 1778108ления смесей ароматических углеводородов отличается тем, что измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на вышеуказанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей.При таком способе повышается четкость разделения.На чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ разделения смесей ароматических углеводородов.Способ осуществляется следующим образом, Сырье по линии 1 вводят в ректификационную колонну 2. Пары с верха колонны конденсируют в конденсаторе 3.Часть полученного конденсата возвращают на орошение колонны по линии 4, а балансовый избыток по линии 5 выводят в качестве дистиллята, С низа колонны по линии 6 выводят остаток. Часть остатка нагревают в нагревателе 7 и по линии 8 вводят в низ колонны 2. Производят замер температуры на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции терМопарой 9 и на малочувствительных тарелках в верхней части укрепляющей секции, термопарой 10, и в нижней части отгонной секции, термопарой 11. Сигналы с термопар подают на прибор 12, который вычисляет разность абсолютных величин разностей показаний термопар 9 и 10 и 11 и 9, а также поддерживает постоянной указанную разность абсо" лютных величин разностей температур с помощью подачи сигнала на регулирующий клапан 13. который изменяет количество потока 4, подаваемого на орошение колонны 2. Количество и температуру ввода потоков 8 и 1, а также температуру ввода потока 4 поддерживают постоянными, поэтому при постоянном составе сырья (поток 1) изменение количества потока 4 приводит к изменению отборов продуктов разделения, выводимых из колонны 2 по линиям 5 и 6., Были проведены расчеты колонны для выделения толуола иэ смеси его с более высококипящими ароматическими углеводородами по предлагаемому способу и прототипу.П р и м е р 1(по предлагаемому способу). Колонна предназначена для получения в виде дистиллята качественного толуола при минимальном содержании его в остатке, Диаметр колонны 3,4 м. В ней располо жено 58 ситчатых тарелок, Ввод сырья вколичестве 77,1 т/ч осуществляют на 26 тарелку (счет с низа колонны). Пары с верха колонны поступают в конденсатор-холо дильник, откуда конденсат при температуре55 С направляется в емкость орошения.Часть конденсата из емкости возвращают на орошение колонны, а балансовый избыток выводят из колонны в качестве дистил лята (толуола), Паровое орошение в колоннесоздается за счет ввода части нагретого в нагревателе остатка, Расчет проводился по теоретическим тарелкам. 8 колонне было принято 29 теоретических тарелок, Давле ние верха колонны принято равным0,15 МПа, перепад давления на теоретическую тарелку 0,0016 МПа, в паровых трубопроводах 0,02 МПа. Теплосодержание сырья на входе в колонну 295,85 кДж/кг, Основ ные режимные параметры работы колонныприведены в табл, 1, фракционный состав продуктов разделения - в табл. 2, температуры на тарелках колонны - в табл. 3, При 25 30 35 40 45 50 55 этом для поддержания заданного режима работы колонны и получения продуктов разделения заданной чистоты измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной (восьмой) тарелке в верхней части отгонной секции и на мало- чувствительной (двадцать восьмой) тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительный (первой) тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке, которые равны 153,9 - 126,1 С и 172,8 - 153,9 С, то есть 27,8 и 18,9 С соответственно, и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей, которая равна 27,8-18,9=8,9 С, Принята шкала прибора от 5 до 10 С, погрешность прибора 0,5 оот шкалы, то есть 0,025 С. Тогда указанная двойная разность будет меняться от 8,875 до 8,925 О С, а температура на контрольной тарелке от 153,8875 до 153,9125 С.(153,9125 - 126,1) - (172,8 - 153,9125) = 8925 С.П р и м е р 2 (по прототипу). Процесс проводят в условиях примера 1 за исключением измерения абсолютной величины разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютной величины разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на укаэанной наиболее чувствительной тарелке и поддер 177810818 С (диапазон шкалы превышает поддер 50 55 жания постоянной разности между укаэанными величинами разностей. При этом регулирование качества продуктов разделения осуществляют по профилю температур в колонне (постоянной поддерживают двойную разность между температурами на верхней и нижней тарелках укрепляющей и верхней и нижней тарелках отгонной секций). Основные режимные параметры работы колонны приведены в табл. 1, фракционный состав сырья и продуктов разделения колонны в табл. 2, температуры на тарелках - в табл. 3,Как и в предлагаемом способе, за верхнюю тарелку отгонной секции принята восьмая тарелка, за нижнюю - первая тарелка, за верхнюю тарелку укрепляющей секции, как и в предлагаемом способе, принята двадцать восьмая тарелка, а за нижнюю - новая девятнадцатая тарелка, При этом соблюдаются одинаковые условия сравнения прототипа и предлагаемого способа. Тогда разность между температурами на верхней и нижней тарелках укрепляющей секции равна 126,1 - 131,0 = -4,9 С, на верхней и нижней тарелках отгонной секции равна 153,87 - 172,8 = -18,93 С. Двойная разность равна -4,9 - (-18,93) = 14.03 С.Примем шкалу прибора, замеряющего эту двойную разность температур, от 10 до живаемую температуру примерно в такое же число раз, как в предлагаемом способе). Примем, что погрешность прибора, как и в предлагаемом способе, составляет 0,5; от шкалы, то есть 0,04 С, тогда укаэанная двойная оразность будет меняться от 13,99 С до 14,07 С, а таемпература на контрольной (восьмой) тарелке, от которой будет зависеть качество продуктов разделения, от 153,83 до 153,91 С, так как температурьтна первой, двадцать восьмой и девятнадцатой тарелках колонны малочувствительны к изменению отбора и не изменяются 153,91 - 172,8 = - 18,89 С126,1 - 131,0 = - 4,9 СТогда двойная разность - 4,9 - (- 18,89) = 13,99 О С; 153,83 - 172,8 = - 18,97; 126,1 - 131,0 = - 4,9 С. Двойная разность - 4,9 - - 18,97) = 14,07 С.Таким образом, температура на контрольной тарелке в прототипе изменяется на 0,08 С.Итак, в предлагаемом способе температура на контрольной тарелке меняется лишь со 153,8875 да 153,9125 С, то есть на 0,025 С, а в прототипе на 0,08 С, то есть точность поддержания заданной температуры на контрольной тарелке, которая как наиболее чувствительная реагирует на малейшее изменение качества продуктов разделения и определяет их, в предлагаемом 5 10 15 20 25 способе в 3 раза выше, чем в прототипе. 31 о связано с тем, что в предлагаемом способе по сравнению с прототипом предлагается поддерживать постоя н ной другую двойную разность температур. При этом уменьшается диапзон шкалы прибора с 8 до 5 С. Кроме того, вследствие того, что температура на наиболее чувствительной тарелке участвует в определении как первой, так и второй разности температур, а в прототипе лишь во второй разности температур, как показали приведенные выше расчеты, изменение температуры на контрольной тарелке даже йри одинаковой шкале прибора происходит в 2 разя меньше, чем двойной разности температур, То есть изменение новой двойной разности температур, по сравнению с температурой на контрольной тарелке, наиболее сильно реагирующей на качества продуктов разделения и изменение отборов, происходит в 2 раза сильнее, Иначе говоря, новая разность в 2 раза чувствительней, чем сама температура на контрольной тарелке, в прототипе чувствительность их одинакова, Так, если в прототипе двойная разность изменялась с 13,99 до 14,07" С, то есть на 0,08 С, и температура на контрольной тарелке со 153,83 до 153,91 С, то есть тоже на 0,08 С, то в предлагаемом сособе двойнаЯ разность бувет меняться от 8,Г/5 до 8".25 С, то есть на 0 050 С а те;пео:-2 ту 2 а на кчтрольноО тарелке. которая определяет л,ес",2 лродуктоь разделения - со 1:=" 8875 до 153,9125 С, то есть на 0,025" ., 2 раза меньше. Значит, даже при Одинаковой шкале при оорз тоность повдер(ануя э" .,а. РО- го качества продуктов разде,;е:-,;:я в предлагаемсм способе будет в 2 раэ;-. г: ыыи, Все это позволяет повысить че гкость разделения в колонне.сРООмула иэобо ения пособ разделения с 1 ссей аооматиче. ских углеводородсв 8 Оектифкациа 1".,Ой ко" лон не, включаощий поддержание постоянной величины дво:,г.РЙ ра,.ности между температурами у:,"рс-.ляюшей и о.- гонной секций колоннь., О, -, и а ю щ и ис я тем, что, с целью повьшения четкости разделения, измеряют абсолю;ную величину разности температур на аиболее чувствительнойтарелке а верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувстзительной тарелке г: нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживаю постоянную разнос гь ме:кдч укаэанными величинами разностей,17 8108 Таблица 1 Основные режимные параметры работы колонны П име Показатель 2 прототип Расход, т/чсырьядистиллятаостаткаорошенияпаров в низ колонны Температура,ОСввода сырьяверхамалочувствительной верхней тарелкималочувствительной нижней тарелкинижней тарелки укрепляющей секциинаиболее чувствительной тарелкинизапаров низа колонны Тепловая нагрузка,ГДж/ч нагревателя остатка конденсатораСодержание толуола,мас. , . в дистиллятев остатке 77,10 56,10 21,00 58,40 140,00 77,10 56.099 21,001 58,402 140,000 143,00 125,60 143,00 125,60 126,10 172,80 126,10 172,80 131,00 153,87 173,50 183,00 153,90 173,50 183,00 42,11 51,44 42,11 51,44 99,770,54 99,77 0,542 Таблица 2 Фракционный состав сырья и продуктов разделенияколонны10 1778108 Таблица 3 Температура на тарелках колонны по предлагаемомуспособу и прототипу Температура,ОС Темпе а а, С Тарелки Предлагаемый способ Предлагаемый способ Тарелки Прототип Прототип оставитель В. Печкохред М.Моргентал Коррект симишинец едэкт аз 4161 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 .17, 16 15 14 125,60 126.10 126,50 127,00 127,50 128,00 128,50 129,10 129,70 130,30 131,00 131,80 132,60 133,60 134,70 136,00 125,60 126,10 126,50 127,00 127,50 128,00 128,50 129,10 129,70 130,30 131,00 131,80 132,60 133,60 134,70 136,00 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Низ колонны 137,70 139.00 140,90 143,70 147,40 153,90 156,00 159,90 163,00 165,40 167,50 169,80 172,80 173,50 137,70 138,99 140,89 143,68 147,38 153,87 155,98 159,88 162,98 165,39 167.49 169,80 172 80 173,50