Способ выделения бензола

ВВтентио-оп 1 ; . ИЗОБРЕТЕН И 399103 Союз Советских.СоциалистическихРеспублик й ПАТЕНТУ Зависимый от патентаЗаявлено 01,П,1971 ( 166499623-4)Приоритет 01 Х 1.1970Р 2026693.7, ФР М, Кл. С 07 с /98С 07 с 15/04 Государственный. комитет Совета Министров СССР до делам изооретений и еткрьгвйОг,бликовано 27.1 Х.1973, БюллетеньУДК 66.048,65:547,532 (088,8) Дата опуб - ,икования описания 4,11,1974 Авторыизобретения Иностранцы Экарт Мюллер, Карл-Хейнц Эйзенлор, Готтфрид Хефельд и Перси Ен(Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма Металлгезельшафт АГЗаявитель СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕНЗОЛА Данное изобретение относится к способу выделения бензола из его смесей,с неароматическими углеводородами.Известен способ выделения бензола из его смесей с неароматическими углеводородами, заключающийся в том, что исходную смесь подвергают экстрактивной перегонке в присутствии М-метилпирролидона.Однако при осуществлении этого процесса не удается получить бензол с остаточным содержанием примесей менее 0,001 вес, %.Кроме того, специальные исследования,по этому вопросу позволяют сделать следующий вывод: при получении бензола высокой степени чистоты оказалось целесообразным вместо флегмового числа определять коэффициент парообразования и коэффициент отношения растворителей,Под коэффициентом парообразования следует .понимать количество тепла, подводимое в нижнюю часть колонны экстрактивной перегонки, необходимое для выпаривания чистого бензола У-раз.Под отношением растворителя Л здесь следует понимать: Е - кратное весовое количество растворителя, отнесенное к полученному чи"тому бензолу. Было найдено, что в случае получения чистого бензола одним повышением коэффициента парообразования не достигают улучшения чистоты бензола, если одновременно не повышают также отношение раство рителя.Таким образом, целью данного изобретенияявляется повышение чистоты получаемого продукта, а также интенсификация всего процесса экстрактивной перегонки в целом. По 10 предлагаемому способу эта цель доститаетсяза счет того, что между коэффициентом парообразования Р и отношением растворителя поддерживается зависимость, описанная следующей формулой:Р=0,61,+С,где С имеет значение ( - 0,5) - . (+1,5);Ь имеет значение 1 - 10;а в рафинатной фазе - головном продукте 20 экстрактивной перегонки содержание бензолаподдерживают равным 10 - 30 вес. %.Повышением концентрации бензола в головном продукте можно еще значительнее уменьшить содержание неароматических уеле водородов в чистом бензоле, лочти не изменяяциркуляцию растворителя, расход тепла и число тарелок,50 55 60 65 Однако это возможно только до содержания 30% бензола в головном, продукте.Далынейшее повышение содержания бензола не приводит к заметному уменьшению содеркаяния неароматических углеводородов в чистом бензоле. Для переработки беизольной фракции с содержанием от 0,1 до 1 вес. % неароматических углеводородав и с пределами кипения от 95 до 105 С, остаточное количество бензола в головном продукте составляет 10 вес, о/оДалее было найдено, что содержание бензола в циркулирующем распворителе оказывает влияние на чистоту бензола. Если содержание неароматичеоких углеводородов в чистом бензоле составляет 0,1 вес. о/о, то повышение содержания бензола в циркулирующем растворителе от 1/о до 5% компенсируется за счет увеличения содержания бензола в головном продукте экстрактивной перегонки, например от 13% до 17/о. Остаточное содержание от 1 до 5 вес. /о бензола в растворителе после отгонки чистого бензола позволяет предотвратить термическое разложение растворителя, так что в свою очередь позволяет отказаться от,перегонки при пониженном давлении.Если необходимо получить бензол с содержанием иеароматических углеводородов 0,003 вес. о/ то количество бензола в циркулирующем растворителе ни в коем случае не должно превышать 1/о. Далее при заданном коэффициенте концентрации неароматических углеводородов в бензольной фракции как исходном продукте и в чистом бензоле как экстракта на каждую десятую степень требуемого коэффициента концентрации необходимы 10 - 13 практических тарелочек в отгонной,колонне. Следовательно, если беизольная фракция исходного продукта содержит 10% неароматических углеводородов и требуется содеркание 0,01 вес. %,иеароматических углеводородов в чистом беизоле, то коэффициент концентрации составляет 10 и в зависимости от конструкции тарелок и размера колонн, обычно в отгонной колонне используют 30 - 39 практических тарелок.Число тарелочек укрепляющей колонны, напротив, не зависит от рабочих условий и от требований,предъявляемых к чистоте продукта, и составляет 10 - 15 практических тарелок.Наконец, чистота полученного экстрактивной перегонкой бензола зависит не только от описанных до сих пор влияющих параметров - циркуляции растворителя, подвода тепла, содержания бензола в верхней части колонны экстрактивной перегонки, содержания бензола в растворителе и числа тарелок в колонне, но и от уровня кипения неароматических углеводородов, которые содержатся в исходном. продукте для экстрактивной перегонки. На.уровень кипения неароматических углеводородов может оказывать влияние предварительная перегоновка, при которой получается бензольная фракция. Оказалось, что 5 10 15 го 25 30 35 40 45 на чистоту бензола существенное влияние оказывает содержание в,примененной бензоль,ной фракции, наиболее высококипящих неароматических соединений - метилциклогексана и изооктанов. Если требуемое содержание в чистом бензоле неароматических углеводородов составляет менее 500 ппм, то,в большинстве случаев как,примеси появляются толыко эти компоненты.Было найдено, что при средних промышленных затратах на экстрактивную перегонку, что касается капитальных затрат, рабочих сред и потери бензола, содержание метилциклогексана и изооктанов можно снизить до 0,1 от их содержания в исходном продукте. Можно также снижать содержание этих соединений до 0,01 от их содержания в исходном продукте. Но в этом случае требуемые затраты достигают предела экономичности.Отсюда следует, что для изготовления чистого бензола, при котором получается бензольная фракция для введения в колонну экстрактивной перегонки, предварительную перегонку целесообразно проводить таким образом, чтобы содержание метилциклогексана и изооктана в ней было ниже 1%, а при более высоких требованиях к чистоте получаемого продукта - ниже 0,1/,. На чертеже показана в качестве примера технологическая схема установки для осуществления способа согласно данному изобретению. Бензольную фракцию подают через трубопровод 1 после теплообмена с горячим, рекуперированным при подготовке экстракта растворителем в теплообменнике 2 в колонну экстрактивной перегонки 3 на средней высоте. На несколько тарелок под верхней частью колонны экстрактивной перегонки подают из трубопровода 4 рекупирированный растворитель, Головным продуктом колонны экстрактивной перегонки является состоящий в основном из неаромати. ческих углеводородов рафинат. Его отбирают через трубопровод 5 и конденсируют. Часть конденсата выводят из установки через трубопровод 6, остальную часть подают обратно через трубопровод 7 как флегму на верхнюю часть колонны. Из нижней части колонны экстрактивной перегонки 3 отбирают экстракт - смесь раст. ворителя и бензола, и подают через трубопровод 8 в колонну для отгонки легких фрак. ций 9 в среду ее. В качестве остатка перегон. ки здесь остается рекуперированный раст. воритель, который через трубопровод 10, теп лообменник 2 и трубопровод 4 возвращают обратно в колонну экстрактивной перегонки. В качестве головного продукта колонны для отгонки легких фракций 9 получают не содержащие растворителя пары бензола. Их конденсируют, Одну часть отводят через трубопровод 11 как полученный чистый бензол, в то время как другая часть через трубопровод 12 возвращается как флегма обратно в колонну для отгонки легких фракций 10,Вссго 60,0 100,00 15 Компонента кгчас вес, % С,-углеводородыН.-гексанИэогексаиыМетилциклопеитаиЦиклогексанН,-гептаиИзогептаиМетилциклогсксаиДиметилциклопевтаиыИэооктаиыБеиэол 20,74,2 2,5 5,5 3,2 2,7 2,3 2,3 0,4 0,2 10,15 1,955 0,396 0,236 0,519 0,302 0,255 0,217 0,217 0,038 0,019 95,646 Всего 1060 100,000 Компонента кг/час вес,0,2.0,2 0,1 0,3 0,1 0,1 999,0 0,02 0,02 0,01 0,03 0,01 0,01 99,9 ЦиклогексаиН,-гептанИзопентаиыМетилциклогексанДиметилциклопентаи 1,ИзооктаиыБеизои 40 100,0 Всего 1000,0 50 Прим ер 1. Из коксового бензола, из которого удалена сера в результате гидрогенизационной очистки, получают чистый бензол. Так как бензольная фракция коксового бензола содержит только небольшое количество нсароматических углеводородов, можно допускать относительно высокую концентрацию бензола в рафинате, не теряя заметных количеств бензола.Работают с отношепнем растворителя У.=2,5 и коэффициентом парообразоваНия Ъ=2,0, так что для С получают величину 0,5. Из коксового беНзола, из которого удалена сера прп помощи водорода под давлением, получают перегонкой бензольную фракци 1 о. Количество и состав этой фракции следуюцие: Эту фракцию через трубопровод 1 направляют в установку, нагревают в теплообменнике 2 от 25 С до 80 С и затем подают в колонну экстрактивной перегонки З,на 20-ую тарелку. Колонна экстрактивной перегонки 3 имеет 40 практических тарелок и работает при нормальном давлении. Через труоспровод 4 в эту колодину экстрактивной перегонки 3 на 35-уО тарелку при температуре 110 С подают 2500 кг селективного растворителя, который состоит из 95% М-метилпирролидона (далее называемого ММР) и 5% бензола.В выпарной аппарат колонвы экстрактивной перегонки 3 подают 190 000 ккал тепла, Полу. чаю 1 циеся в верхней части колонны экстрактивн 051 перегонки 3 пары отводят через трубопровод 5 и конденсируют, Часть конденсата в следующем количестве и со с 5 едуОгнив составом; 20 25 30 выводят через трубопровод 6 из установки, Остальную часть,возвраща 1 от обратно через трубопровод 7 в верхн 1010 часть колонНы экстра 5 ктивной перегонки.Из н 11 жнсй 1 аст 11 колонны экстр 11 ктпвпой перегонки 3 Отводят смесь растворителя и бензола в количестве 3500 кг 1 час и направляют через трубопровод 8 в колонну для отгонки легких фракций 9 па 5-ую тарелку.Колонна 9 имеет 25 тарелок и работает прп нормальном давлении. В выпарной аппарат колонны для отгонки легких фракций 9 подают 210 000 ккал тепла. Получающиеся в верхней части колонны для отгонкп легких фракций 9 пары отводят через трубопровод и конденсируют. Часть конденсата в,следующем количестве и со следующим составом: отбираОт ка истый бензо. Нз установки. Осталь 5 ю часть направляют через троопров 0 д 1 0 0 р а т н д в в е р х н 10 103 с т ь к 0 л О н н ь л ч я Отгонки легк 11 х 1151:1 к 11 9.Кубовый продукт колонны дл отгонки легких фракций состоит пз гМР с 5 бензола.С,-углеводородыН.-гексанИзогексаныМетилциклопентаиЦиклогексанН,-гент анИзогецтаиыМетилциклогексаиДиметилциклопентаныИзооктаиыБензол Компонента кг/час вес. впм Всего 100,00 1250,0 0,06 0,01 0,03 999,9 60 10 30 МетилциклогексанДиметилциклонентаныИзооктаныБензол 40 Всего 100 1000,0 45 50 55 Это содержание бензола снижает температуру нижней части до 165 С, Кубовый продукт отводят в количестве 2500 кгчас, нагревают в теплообмен 1 нике 2 исходный продукт до 80 С и, если требуется, охлаждают в холодилынике до 110 С и воз 1 эращают затем через трубопровод 4 обратно в колонну экстрактивной перегонки 3.П р и м е р 2. В этом приме 1 ре в колонну экстрактивной перегоновки вводят полностью гидрированную бензольную фракцию пиролизного бензина, Требования чистоты соответствуют максималыно 0,01 вес. % неаромати 11 еских утлевадородов;в чистом бензоле. Вследствие этого рабочие условия для экстрактивпой перонки 1 в противо 1 положность первому примору ис 1 полнения изменяют. Отношение растворителя 1,=6,0; коэффициент,парообразования К=4,0; для С получают 1 значение 0,4.Из обработанного водородом пиролизного бензина получают перегонкой бензольную фракцию. Количество и состав этой фракции следующие: Эту фракцию направля 101 через 1 рубо 1111 човод 1 в установку, нагревают в теплообменнпке 2 от 25 С до 80 С и затем подают в 1 колонну эистрактивной перегонки 3 на 40-ую тарелку. Колонна экстрактивной,перегонки 3 имеет 60 пра 1 ктических тарелок и работает при нормальном давлении. Через трубопровод 4 в эту колонну экст 1 рактивной,перегонки 3 на 55-ую тарелку при температуре 110 С подают 6000 к 1 г селекти 1 внопо растворителя, который состоит из 99% 1 ч-метилпирролидона и 1% бензола.В вы 1 парной ап 1 парат колонны экстрактив 11 ой 1 перегонки 3 подводят 380 000 ккал тепла. Получающиеся в верхней части 1 коло 1 нны экстрактивной перегонки 3 пары отводят через трубопровод 5 и конденсируют. Часть конденсата в следующем 1 количестве и со следую 1 щим составом: 20 25 30 35 выводят через трубопровод 6 из установки. Остальную часть возвращают через трубопровод 7 в верхнюю часть колонны экстрактивной перегонки.Из нижней части колонны экстрактивной перегонки 3 отводят смесь растворителя и бензола в количестве 7000 кг/час и,подают через трубопровод 8 в колонну для отгонки легких фракций 10 на 8-ую тарелку. Колонна 9 имеет 25 тарелок и работает при давлении 0,35 атм в верхней части. В выпарной аппарат колонны для отгонки легких фракций 9 подводят 230000 ккал тепла. По 1 учаю 1 циеся в верхней части колонны для отгонки легких фракций 9 пары отводят через трубо 11 ровод и конденсируют.Часть конденсата ь следующем количестве и со следу 1 ощим,саставам: отбирают как чистый бензол из установки. Остальную часть через трубопровод 12 подают обратно в верхнюю часть колонны для отгонки легких фракций 9.Кубовый продукт колонны л;я отгопки легких фракций состоит из ХМР с 1% бензола, Это содержание бензола и примененный вакуум снижают температуру кубовой части до 165 Г. Кубовый продукт отводят в количестве 6000 кг/час, нагревают в теплообменнике 2 исходный продукт до 80 С, и, если требуется, охлаждают в холодильнике до 110 С и затем возвращают обратно через трубопровод 4 в колонну экстрактивной перегонки 3,399103 10 А=0,6 У.+С,Предмет изобретения Редактор Л. Емельянова Техред Т. У а Корректор Л. Новожилова аказ 11477ЦНИИПИ Изд. Ма 197 сударственног по делам нз Москва, ЖТираж 523комитета Совета Министрабретеннй н открытийРаушская наб д. 4/5 ПодпнсноССР нпографня, пр. Сапунова, 2 1. Способ выделения оензола из смесей его с неароматическими углеводородами путем экстрактивной перегонки в присутствии селективных растворителей, отлггчаюги,ийся теМ, что, с целью повышения чистоты целевого продукта и интенсификации процесса, между коэффициентом:парообразованияи весовым отношением растворителя к выделенному бонзолу поддерживают зависимость, описанную следуюгцей формулой: где С имеет значение ( - 0,5) - : (+1,5),Е, имеет значение 1 - :10 и в рафинатной 5 фазе - головном продукте экстрактдвной перегонки содержание бензола поддерживают равным 10 - 30 вес. огго. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в 1 о качестве селектпвного растворителя используют И-метилпирролпдон, а отношение растворителя 1. составляет 2 - :6.