Способ разделения смеси с углеводородов разной степени насыщенности

О и и С А:.н;:-";В.изакаеткнЙ" и) 72 ббб 2 Союз Соеетсккх Социалистических Республик(72) Авторы изобретени Иностранць Клаус Фольк р, Харальд Ш анс-Мартин(ФРГ) Дитер Штокбургелаус-Юрген Шнейд мер, Детлеф Бендер,енткер, Ульрих Вагнерайтц Заявитель ностранная фирма БАСФ АГ (ФРГ) 54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ С 4-УГЛЕВОДОРОД РАЗНОЙ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕННОСТИ1Изобретение относится к разделению смеси С 4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции с использованием селективного растворителя. 5Известен способ разделения смеси С 4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны 10 экстрактивной дистилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта - менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе с последующим отделением менее насыщенных уг леводородов, испарением кубового продукта путем расширения, рециклом образующейся при этом парообразной фазы на стадию экстрактивной дистилляции и отделением на стадии рекуперации раствори теля от оставшейся жидкой фазы продукта, содержащего углеводороды, и селективного растворителя с рециклом последних на стадию экстрактивной дистилляции 11,Недостаток известного способа заключа ется в том, что для рециркуляции парооб. разнои фазы на экстрактивную дистилляцию необходимо применять компрессор (для предотвращения перепада давления). Так как при испарении расширением более 80% содержащихся в экстракте углеводородов испаряется, то необходимо применять относительно большой компрессор с соответственно большим потреблением электроэнергии.Цель предлагаемого изобретения - снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается описываемым способом разделения смеси С 4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в при. сутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны экстрактивной дпстилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта - менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе. Последующее отделение менее насыщенных углеводородов заключается в том, что кубовый продукт доводят до давления, превышающего на 3 - 15,3 ата давление в нижней части колонны экстрактивной дистттлляции.3.:,Температуру кубового продукта повышают на 15 - 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем. Затем испаряют путем расширения, образующуюся при этом парообразную фазу рециркулируют на стадию экстрактивной ректификации. Из оставшейся жидкой фазы на стадии рекуперации отделяют продукт, содержащий углеводороды, селективный растворитель и углеводороды рециркулируют на стадию экстрактивной дистилляции. На стадии испарения давление понижают до величины на 0,1 - 1 ата, превышающей давление в нижней части колонны экстрактивной дистилляции и 1 - 6,1 ата на стадии рекуперации растворителя.Отличие способа заключается в том, что кубовый продукт перед испарением расширением доводят до давления, превышающего 3 - 15 ата давление в нижней части колонное экстрактивной дистилляции. Температуру кубового продукта повышают на 15 - 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем, и на стадии испарения расширением давления понижают до величины на 0,1 - 1 ата, превышающее давления в нижней части колонны экстрактивной дистилляции, и 1 - 6 ата на стадии рекуперации растворителя.Предлагаемый способ можно применять для разделения смесей С 4-углеводородов, которые содержат различно ненасыщенные соединения. При разделении более насыщенные соединения представляют собой труднорастворимые в селективном растворителе компоненты, а менее насыщенные соединения - легкорастворимые в селективном растворителе компоненты. При изомерах, например ацетиленовом соединении и диолефине, ацетиленовое соединение растворяется легче, чем диолефины.Описанный способ применим для разделения смеси С 4-углеводородов, содержащей 1,3-бутадиен. Такие смеси С 4-углеводородов получают, например, в качестве С 4-фракций при производстве этилена и/или пропилена путем термического расщепления нефтяной фракции, например сжиженного нефтяного газа, легкого бензина, газойля и при каталитическом дегидрировании и-бутана и/или н-бутена, С 4-фракции, как правило, содержат бутаны, н-бутен, изобутен, 1,3-бутадиен, винилацетилен, этилацетилен.1,2-бутадиен и возможно небольшое количество С-углеводородов, Содержание 1,3- бутадиена обычно составляет 10 - 80 вес. %, в то время как общее содержание винил- ацетилена, этилацетилена и 1,2-бутадиена в С 4-фракциях не превышает 5 вес.Ъ. При экстрактивной дистилляции С 4-фракций согласно изобретения получают насыщенные и ненасыщенный С 4-углеводороды, как бутан, и-бутен и изобутен, в качестве го 5 10 15 20 25 30 35 40 ф 5 50 55 60 65 4ловного продукта экстрактивной дистилляции перегонки, а 1,3-бутадиен наряду с другими легкорастворимыми в селективном растворителе углеводородами, как винил- ацетилен, этилацетилен и 1,2-бутадиен в качестве продукта стадии рекуперации растворителя, который для получения чистого бутадиена подвергают дальнейшей очистке.Кроме того, согласно описанному способу, можно разделять сырые бутадиены, которые содержат 90 - 98 вес./ц 1,3-бутадиена, а в качестве примеси - высшие ацетилены, как винилацетилен и этилацетилен, и высшие аллены, как 1,2-бутадиен. Такие сырые бутадиены выделяют экстрактивной дистилляцией, например согласно описанному способу, из полученных при термическом расщеплении нефтяных фракций или при каталитическом дегидрировании и-бутана и/или н-бутена С 4-фракций. При разделении сырого бутадиена 1,3-бутадиен как труднорастворимый в селективном растворителе углеводород отводят в качестве головного продукта экстрактивной дистилляции, а высшие ацетилены и по меньшей мере часть высших алленов как легкорастворимые в селективном растворителе углеводороды - в качестве продукта стадии рекуперации растворителя,В качестве селективного растворителя пригодны, например, амиды карбоновой кислоты, как диметнлформамид, диэтилформамид, формилфорфолин, а также ацетонитрил, фурфурол, М-метилпирролидон, бутиролактон, ацетон и их смеси с водой. Предпочтительно в качестве селективного растворителя используют Х-метилпирролидон. Экстрактивную дистилляцию можно проводить в одной колонне. При большом количестве тарелок, например при колоннах с более чем 100 практическими тарелками, целесообразно проводить процесс в двух колоннах. При использовании двух колонн стадию абсорбции, лежащую выше точки подачи смеси С 4-углеводородов на экстрактивную дистилляцию, целесообразно переносить в первую колонну, а лежащую ниже точки введения смеси углеводородов стадию концентрирования - во вторую ко. лонну, т, е. точка введения смеси углево. дородов лежит в верхней части второй колонны или предпочтительно в кубе первой колонны, Между стадиями абсорбции и концентрирования не включают стадию сжатия, а поддерживают на экстрактивной дистилляции такое соотношение давлений, которое устанавливается само по себе на стадии экстрактивной дистилляции при отсутствии стадии сжатия и/или стадии снижения давления. Давление в кубе экстрактивной дистилляции согласно обычной потере давления в колоннах соответствует по меньшей мере давлению в верхней части колонны экстрактивной дистилляции, Как725552 5правило, разность давлений между верхней частью и кубом колонны экстрактивной дистилляции составляет 0,1 - 3, предпочтительно 0,2 - 2 ата,П р и м е р 1, Процесс разделения проводят согласно схеме, представленной на чертеже, 1785,19 кг/ч смеси С 4-углеводородов состава 1, указанного в таблице (1), по трубопроводу 1 и через испаритель 2 подают в куб колонны 3 на экстрактивную дистилляцию. При этом первую стадию экстрактивной дистилляции проводят в колонне 3 и в сужающейся верхней части 4 колонны 5, а вторую стадию экстрактивной дистилляции - в колонне 6 и нижней части 7 колонны 5, В качестве селективного растворителя применяют М-метилпирролидон, который по трубопроводу 8 подают в верхнюю часть 1 олонны 3, а по трубопроводу 9 - в верхнюю часть колонны 6. Из верхней части колонны 3 по трубопроводу 10 отводят 7 381,66 кг/ч рафината состава 2, указанного в таблице (2),Из верхней части колонны 6 по трубопроводу 11 отводят 6211,59 кг/ч чистого бутадиена состава 3, указанного в таблице (3).Из газоотделителя 12, к которому подводят тепло при помогци нагревательного приспособления 13, через трубопровод 14 Состав, кг/ч Сырье 0,056 0,187 0,037 0,003 5,789 1,867 26,145 48,557 9,329 7,736 0,2 0,089 0,327 0,005 0,010 0,350 98,801 0,333 0,009 26,800 3,574 14,082 50,276 5,179 0,165 0,1 П р имер 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 20,4 ата и затем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до 130 С. Экстракт пропускают через редукцисный клапан 18, в котором его доводят до 6,1 ата. Жидкую 35 ПропавПропевПропадиеиПропиви-Б утаиизо-БутаиБутен изо БутеиБ утеи-трансБутеи-аисБутадиеи,3Бутадиеи,2Бутии БутанонСь-Углеводороды 0,03 0,10 0,02 0,15 3)1 1,0 14,0 26,0 5,0 4,3 45,0 0,2 0,2 0,7 0,25 10 15 20 25 30 6отводят 191,94 кг/ч углеводородов состава 4, указанного в таблице (4).Давление в нижней части 7 колонны 5 составляет 5,1 ата. Отводимый через трубопровод 15 экстракт жидкостным насосом 16 доводят до давления 14,3 ата и затем в теплообменнике 17 нагревают с 70 С до 125 С. Нагретый экстракт пропускают через редукционный клапан 18 и разрежают до давления 5,4 ата, Получаемую в фазо. вом разделителе 19 после испарения расширением жидкую фазу экстракта через трубопровод 20 и редукционный клапан 21 подают в газоотделитель 12, при этом давление снижают до 1,5 ата,Из верхней части газоотделителя через трубопровод 22 отводят поток углеводородов, который после сжатия в компрессоре 23 через трубопроводы 24 и 25 вместе с парообразными компонентами экстракта, отводимь 1 ми из разделителя 19 по трубопроводу 26, рециркулируют в нижнюю часть 7 колонны 5. Мощность малого компрессора составляет 335 кВт, Если получение бутадиена проводят согласно известному способу, то требуется значительно больший компрессор с тройной мощностью, так что потребление компрессором электроэнергии возрастает в три раза. фазу экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через редукцпонный клапан 21, в котором ее доводят до 1,0 ата перед подачей в газоотделптель 12.Мощность малого компрессора составляет 600 кВт. Если получение бутадиена проводить согласно известному способу, потребуется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,7 раза.П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что экстракт, отводимый по тру бопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 8,1 ата и затем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до 85 С, Затем экстракт пропускают через редукционный клапан 18, 10 в котором его доводят до давления 5,2 ата, Жидкую фазу экстракта, получаемую в в разделителе 19 по трубопроводу 20 пропускают через редукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 2,0 ата 1 д перед подачей в газоотделитель 12.Мощность малого компрессора составляет 800 кВт.Если же получение бутадиена проводить согласно известному способу, то требуется 20 применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,26 раза.Пр имер 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что в нижней части 7 колонны 5 25 создают давление 7,3 ата. При этом экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 15 доводят до давления 12,3 ата и атем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до 30 110 С. Затем экстракт пропускают через редукционный клапан 18, в котором его доводят до давления 7,4 ата. Жидкую фаз экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через ре дукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 1,3 ата перед подачей в газоотделитель 12, Мощность малого компрессора составляет 850 кВт.Если получение бутадиена проводить со гласно известному способу, то требуется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,2 раза.Пример 5. Повторяют пример 1 с той 45 разницей, что в нижней части 7 колонны 5 создают давление 2,4 ата, При этом экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 8,2 ата и затем в теплообменнике 50 17 температуру повышают с 70 С до 85 С. Затем экстракт пропускают через редук 8ционный клапан 18, в котором его доводят до давления 2,5 ата. Жидкую фазу экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через редукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 1,5 ата перед подачей в газоотделитель 12. Мощность малого компрессора составляет 700 кВт.Если получение бутадиена проводить согласно известному способу, то требуется применение значительно большего компрессора, При этом энергозатраты повышаются в 1,5 раза. Формула изобретенияСпособ разделения смеси С 4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны экстрактивной дистилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе с последующим отделением менее насыщенных углеводородов, испарением кубового продукта путем расширения, рециклом образующейся при этом парообразной фазы на стадию экстрактивной дистилляции и отделением на стадии рекуперации от оставшейся жидкой фазы продукта, содержащего углеводороды, и селективного растворителя с рециклом последних на стадию экстрактивной дистилляции, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, кубовый продукт перед испарением доводят до давления, превышающего на 3 - 15,3 ата давление в нижней части колонны экстрактивной дистилляции, и температуру кубового продукта повышают на 15 - 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем, и на стадии испарения давление понижают до величины на 0,1 - 1 ата, превышающей давление в нижней части колонны экстрактивной дистилляции и на 1 - 6,1 ата на стадии рекуперации растворителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка ФРГ Мо 1519726, кл. В 010 3/40, опублик, 1976 (прототип).Составитель Г. ГуляеваРедактор Л. Герасимова Техред А. Камышникова Корректор А. ГалаховаЗаказ 1225/17 Изд Мо 293 Тираж 497 Подписное НПО Поискя Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2