Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими

ЙБ,., нГгт" ОПИСАЙИЕ ИЗОБРЕ 1 ЕпИЯ Союз Сфветсиик Социалистических Республик(51) М. Кл.С 07 С 7/10 С 07 С 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(31) Р 22623036 (33) ФРГ Опубликовано 25.11.79. Бюллетень Эй 43 Лата опубликования описания 25,11,79(72) Авторы изобретения Иностранная фирмаХайнрих Коппврс ГмбхФРГ(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ИХ СМЕСЕЙ С.НЕАРОМАТИЧЕСКИМИ Изобретение относится к способу выделения ароматических углеводородов путем экстракции или экстрактивной перегонки.Наиболее близким к описываемо - му способу по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения ароматических углеводородов иэ их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции или экстрактивной перв- гонки в присутствии селективного водосодержащего растворителя с получением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, в верхнюю и нижнюю части которой вводят воду, с последующим отбором азеотропной смеси ароматических углеводородов с водой и водосодержащвго растворителя соответствен" но иэ верхней и нижней частей отгон" ной колонны 11 .Согласно известному способу в качестве селвктивного растворителя используют морфолин и/или заме" щвнные морфолины, содержащие во- дуе Для экстракции жидкость " жид:кость растворитель солержит 215 вес.% воды, а для экстрактивной перегонки 1,0-8 вес.Ъ воды.Использование водосодержащего растворителя способствует снижению температуры в разделительной колонне по сравнению с безводным растворителем, однако при этом колонна для отгонки работает неспокойно. Тарелки колонн частично заливаются и нельзя поддерживать постоянными температуры колонны и остатка.При применении в разделительной колонне содержащих воду растворителей возможен гидролиэ последних.Продукты гидролиза загрязняют целевые продукты процесса выделе" ния.Цель изобретения - снижение температуры и увеличение селективности процесса,Это достигается согласно описываемому способу виделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракпии или экстрактинной перегонки в присутствии селективнаго волосодержацего растворителя с получением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, в верхнюю и нижнюю700059 30 35 40 Табли ца ка кипения ОС водой енэол 84 олуо о-Ксилою части которой вводят воду, с последуюцим отбором азотропной смеси ароматических углеводородов с водой и нодосодержащего растворителя соответстнвнно из верхней и нижней частей отгонной колонны, причем в нижнюю часть отгонной колонны вводят воду в количестве 60-100 вес,Ъ по отношению к количеству воды, содержащейся н азеотропной смеси ароматических угленодородон с водой.Предпочтительным является проведение процесса с отбором углеводородной Фракции иэ середины отгонной колонны и подачей ее на . выпаривание с получением потсков пара и жидкости с вознратом потока пара в нижнюю часть отгонной колон" ны в точку, расположенную между серединой отгонной колонны и выво" дом водосодержащего растворителя, и потокажидкости - между вводом, потока пара и выводом нодосодержацего растворителя.Отличительные признаки способа введение н нижнюю часть отгонной колонны воды в количестве 60- -100 вес.З по отношению к количест" ву воды, содержацейся в азеотропной смеси ароматических углевоцородов с водой.Технология способа состоит в следующем.При увеличении количества воды в колонне улучшается отгонка ароматики благодаря Дополнительному введению ноды в куб колонны для отгонки, температуру отгонки можно снизить до 160 фС отгонку без воды проводят при нормальном давлении и при температуре около 224 фС) . Благода" ря тому, что при таком способе работы тарелки заполнены водой нышв места загрузки, верхняя часть от . гонной колонны действует как разделительный слой, отгоняемые ароматические углеводороды не дОлжны проходить через этот разделительный слой. Таким образом, ароматические углеводороды не должны проходить в виде Флегмы через тарелку Ароматические вещества из загрузочного патрубка, н которыйможет попадать растворитель, находя"цийся в нижней части отгонной колонны, следовательно, они не будутотгоняться. Однако неспокойная работа отгонной колонны снязана сне поддаюцимся контролю заполнениемтарелок водой и отгоняемыми ароматическими углеводородами, так какэти компоненты являются несмешиваю 0 щимися и их различные плотностивызынают не поддающееся влияниюзаполнение тарелок колонны и неравномерное течение процесса. Этоможно устранить при осуцествлениипредложенного способа. Объем добавки воды н куб отгонной колонны за"висит от нида и количестна отгоняемых ароматических углеводородовОбычнс эта добавка должна составлять60-100 вес.3 того количестна воды,20. которое способно азеотропно отго"няться с отгоняемыми ароматическиминещестнами,Так,например, на 100 вес.ч.,бензола добавляют 9,4 вес,ч. воды,на 200 нвс.ч. ксилола - 66,7 вес.ч.воды для того, чтобы степень отгонкиароматических углеводородов быладостаточной.Каждый органический растноритвл под действием сильной температурной нагрузке подвергается гидролизу или разложению, и отгоняемые ароматические углеводороды загряз" няются продуктами гидролиза и разложения.йпя предотвращения загрязнения ароМатических углеводородов указанными продуктами и првдусматринается работа на отгонной колонне с рециркуляцией воды вместо обыч-. ной рециркуляции ароматических уг- леводородов. Верхние тарелки отгонной колонны способствуют водяной промывке поднимающихся ароматических углеводородов Затем пары аро" матических углеводородов отгоняются из колонны в виде аэеотропной смеси, причем точка кипения ароматических нецеств снижается следующим образом (см, таблицу).Это снижение температуры способствует увеличению разности температур между температурами кипенияпродуктов разлбжения или гидролиза растворителя и ароматическихуглеводородов, которые отделяютсядруг от друга при помощи дистилляции.На чертеже приведена технологи-ческая схема устанонки для осуществления предложенного способа.Исходную смесь углеводородончерез трубопровод 1 подают в экстракционную колонну 2. Можно применять как экстракцию жидкость - жидкость, так и экстрактивную перегонку. Содержащий воду селективныйрастворитель через трубопровод 3подают в экстракционную колонну 2любой конструкции.Неароматическую фракцию отводятиз экстракционной установки 2 в виде головного продукта (фазы рафината).через трубопровод 4. Через трубопровод 5 из куба экстракционнойустановки 2 отводят ароматическиевещества с растворителем, содержащим воду в виде фазы экстракта,и подводят в снабженную тарельчатую колонну б для отгонки. Этоместо загрузки смеси ароматическиевещества-растноритель-вода находит"ся обычно н средней части колонныдля отгонки,Колонна б для отгонки имеет трубопровод 7, через который можноподводить необходимую воду в парооб"разном или жидком виде н куб колонны. Кроме того, от средней тарелки колонны для отгонки, например от 15"ой тарелки, ответвляется отводящий трубопровод 8, через который можно отводить часть получающейся там смеси веществ. В этом случае смесь веществ подают по трубопроводу 8, в испаритель 9, н котором происходит ее частичное испарение, Затем пар и жидкость возвращают н куб колонны для отгонки через радиальные трубопроводы 10 и 11. При этом трубопровод 11 служит для возврата пара и лежит выше трубопровода 10, через который возвращают жидкость. В этом случае необ" ходимов количество воды в куб ко" лонны б может быть подведено через трубопроводы 10 и 11, так что вентиль 12 может оставаться закрытым, и, следовательно, не происходит никакой подачи воды через трубопро. вод 7. Однако при запуске колонны б для отгонки н работу через трубопровод 7 обязательно подводят воду. Испаритель 9 может работать с обменом тепла с другими частямиустановки. Можно подвести отводящий трубопровод 8 непосредственно в остатокколонны и не проводить никакого частичного испарения отводимой смеси веществ.Отводимые через верх колонны бдля отгонки ароматические углеводороды через трубопровод 13 и водо"отделитель 14 попадают в колонну15, в которой происходит их дальнейшее разделение, например, на бензольно-толуольную и ксилольнуюфракции. Эти продукты можно отводить через трубопроводы 16, 17 и 18.Собирающуюся в водоотделителе 14воду можно отводить по трубопроводу 19. От трубопровода 19 отходиттрубопровод 20, через которыйподают необходимое количество во"ды в качестве Флегмы в верхнюю.асть колонны б для отгонки, Ос тальной поток воды через трубопровод 19 попадает в трубопровод 7,через который он при соответствующем положении вентиля 12 может бытьвозвращен н куб колонны б для от гонки. Если же вентиль 12 закрытили открыт только частично, то избыточная вода, которая не протекает через трубопровод 7, может попасть н трубопровод 21, через кото- ЗО рый проходит обогащенный растворитель, отведенный из остатка колонны 6 для отгонки. Следовательно,вода подключается к замкнутомуциклу циркуляции растворителян служит для регулирования содержания воды н растворителе.Через трубопровод 21 растворитель попадает в трубопровод 3. Отсюда происходит затем его понтор"ная загрузка в экстракционнуюколонну 2.П р и м е р. Экстракт, содер-.жащий ароматические вещества, предварительно обрабатывают на првдыдущей стадии экстракции жидкость"жид"кость, на которой работают с селектинным растворителем содержащим4,5 нес.Ъ воды, Отгонная колонна бможет работать без дальнейшей добавки воды, так что снижение точки кипения получается исключительно эасчет содержания воды в растворите"ле (вариант А). При осуществлениипредлагаемого способа необходимоеколичество воды в куб отгонной 55 колонны б добавляют за счет возврата части смеси веществ с 5-ой тарелки в остаток (вариант В) .В обоих случаях исходный продуктвводят н количестве 25 т/ч с тем-.6 О пературой 50 С через трубопровод1 н экстракционную колонну 2, работающую в данном случае как экстрактинная перегонка. При этом исходныйпродукт имеет следующий состав: 65 64,05 нес.% неароматических углево 700059дородов, 17,8 вес.Ъ бензола;10,4 вес.Ъ толуола и 7,75 вес.Ъ ксилолов.В качестве растворителя н обоих случаях применяют К-ФормилморФолин (М 0 М) . Через трубопровод 3 н сред" нюю часть экстракционной колонны 2 .вводят при 50 С 79 т/ч растворителя (БГМ); 3,8 т/ч воды, 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов. В качестве головного продукта ,(рафинатной Фазы) иэ экстракционнбй установки 2 через трубопровод ,4 отбирают при температуре около 50 С 16 т/ч неароматических углеводородов и 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов. Количество экстракционной Фазы, отбираемой через трубопровод 5 при температуре 150 ОС и вводимой в снабжен" ную тарелками отгонную колонну б, составляет 91,8 т/ч, Экстрактивная Фаза имеет следующий состав: 86,0 вес.Ъ И РМ, 4,4 нес.Ъ воды;4,8 ввс.Ъ бвнзола; 2,8 вес.Ъ толуо ла 2,0 вес.Ъ ксилолов.До сих пор обе части сравнитвль" ного опыта совпадали. для дальнейшей обработки экстрактивной фазы в отгонной колонне б предусмотрен раз" личный порядок работы. В нижней час. ти отгонной колонны б есть подво" дящий трубопровод 7, через который можно вводить необходимую воду в вкдв пара или жидкости. В данном случае добавка вода через трубопоовол 7 составляет 0 т/ч (вариант ,А), 2,7 т/ч при начале работы по данному способу (нариант В), после начала работы по данному способу 0 т/ч. Температура 50 ОС.Кроме того, со средней тарелки отгонной колонны, например с 15-ой тарелки, ответвляется отводящий трубопровод 8, через который можно отбирать часть выпадающей там сме" ск веществ. В данном случае этот отбор через трубопровод 8 составля,ет 0 т/ч (вариант А), 2 т/ч (вариант В) . Температура 102 фС. Содержание воды 94,8 вес.Ъ РМ или морфолина 5,8 вес,Ъ.Отбираемую через трубопровод 8 смесь веществ (вариант В) вводят в выпарной аппарат 9, н котором происходит частичное его выпарй"вание затем возвращают пар ижкдко 4 ть через раздельные трубо" проводы 10 и 11 в нижнюю частьотгонной колонны б. При этом трубопровод 11 для нового пара расположен над трубопроводом 10, черезкоторый возвращают жидкость. Черезтрубопровод 10 отводят обратно воду (жидкое состояние) 0 т/ч (вариант А) и О, 1 т/ч (вариант В), Температура 105 С, Содержание воды 80 вес.Ъ МРМ или морфолина20 вес.ЪОдновременно через трубопровод11 возвращают воду (парообразноесостояние) 0 т/ч (вариант А) и1,9 т/ч (вариант В), Температура102 С. Содержание воды 95 вес.ч,оЮГ М или морФолина 5 нес,Ъ.Как только при осуществлении варианта В сравнительного опыта про"изойдет достаточный ввод воды вотгонную колонну б через трубопроводы 10 и 11, можно закрыть клапан12, так что дальнейший подвод водычерез трубопровод 7 больше не про"изводится. При пуске отгонной колонны б вода подводится через трубопровод 7, Выпарной аппарат 9 можетработать в теплообмене с другимичастями установки. Ароматическиеуглеводороды, улетучинающиеся че"20 рез головную часть отгонной колонны б, отбираются через трубопро"нод 13. При этом отбираемов.количество (вариант А) 8,2 т/ч.Состав: 54,7 вес,Ъ бензола;25 31,7 вес,Ъ толуола; 43,6 вес,Ъксилолов; 400 /Ъ загрязнений, Отбиравмое количество 8,9 т/ч (ва"риант В) . Состав: 50,5 вес.Ъ бен"зола; 29,2 вес.Ъ толуола 1 20,4 вес.Ъ30 ксилолов; 1 /Ъ загрязнений.Отбиравмые ароматические углеводороды попадают по трубопроводу13 через водоотделитель 14 в ко-лонну 15, в которой происходитих дальнейшее разделение, например, на Фракции бенэола, толуолаи ксилола. Эти продукты можно отбирать через трубопроводы 16, 17и 18. Собирающаяся н водоотделите 4 О ле 14 вода отбирается через трубопровод 19 в следующих количествах:2,7 т/ч (нариант А) и 1,9 т/ч(вариант В).От трубопровода 19 ответвляетсятрубопровод 20, по которому течетнеобходимое количество воды, подаваемое в качестне обратного пото"ка на голонную часть отгонной колонны 6; Это количество обратногопотока составляет после начала работы по данному способу 0 т/ч (вариант А) и 0,7 т/ч (вариант В)Температура 400 СОстальной поток воды поступаетпо трубопроводе 19 к трубопроноду7, через который он при соответствующем положении клапана 12 можетидти обратно н нижнюю часть отгонной колонны 6. Если же клапан 12закрыт или открыт лишь частично,60 избыточная вода, не стекающая потрубопроводу 7, может попадать через трубопровод 19 к трубопроводу21, по которому отбнраемый из нижней части отгонной колонны б раство65 ритель течет в трубопровод 3, отку100059 10 Формула изобретения тент Проектная илиал ППП Ужгород,да происходит его новая подача на экстракционную колонну 2.Следовательно, в этом случае вода вводится в циркуляцию растворите. ляПри этом через трубопровод 21 отбираются 79,0 т/ч КЕМ, 1,1 т/ч воды и 0,8 т/ч остаточных ароматических углеводородов - ксилолов (вариант А) ) 79,0 т/ч МРМ, 1,9 т/ч воды и .0,1 т/ч остаточных ароматических углвводородоэ - ксилолов. (вариант В).Если сравнить оба варианта, то при осуществлении варианта В полу,чают на 0,7 т/ч более высокий выход ароматических углеводородов, что по сравнению с вариантом л означает повышение приблизительно на 8,5 .Кроме того, при варианте В получаемые ароматические углеводороды не загрязняются продуктами распада растворителя. В отношении теплового баланса применение предложенного способа дает, помимо этого, то :преимущество, что отгонная колонна 6 может эксплуатироваться при рабочей температуре лишь 160 С, тогда как при варианте А эта температура составляет 200 фС. Д. Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматичвскими гутвм жидкостной экстракции или экстрактивной перегонки в присутствии селективного водосодержащего растворителя с полу"чением рафината и экстракта, направляемого в отгонную колонну, вверхнюю и нижнюю части которойвводят воду, с последующим отборомазеотропной смеси ароматическихуглеводородов с водой и водосодержащвго растворителя соответственноиз верхней и нижней частей отгоннойколонны, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения температуры и повышения селективности процесса воду в нижнюю часть отгоннойколонны вводят в количестве 60100 вес.З по отношению к количеству воды, содержащейся в азеотроп"ной смеси ароматических углеводородов с водой.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю"20 щ и й с я тем, что процесс проводят с отбором углеводородной фракции из середины отгонной колонныи йодачей ее на выпаривание с получением потоков пара и жидкости с25 возвратом потока пара в нижнюю частьотгонной колонны в точку, располо"женную между серединой отгоннойколонны и выводом водосодержащегорастворителя, и потока жидкости30 между вводом потока пара и выводомводосодержащего растворителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СССР 9 365071,35 кл. С 07 С 7/10, 1973 (прототип) . НИИПИ Заказ 7260/6ираж 513 Подписное