Способ выделения изопрена из содержащих его смесей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(45) Дата опубликования описания 09 08 78 2(51) М. Кл,С 07 С 7/08 Государственный иомнтет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Иностранная фирма( 54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗОПРЕНА ИЗ СОДЕРЖАШИХ ЕГО СМЕСЕЙ Изобретение относится к способам выделения изопрена из ссдеожащих его смесей,Известен способ выделения изопренаиз углеводородных смесей путем экстрактивной дистилляции в поисутствии в качестве селективного растворителя водного ацетонитрила,Недостатком такого способа является гидролизуемость селективного оастворителя с образованием продуктов, вызывающих коррозию аппаратуры 111Известен способ выделения изопоена из содержащих его смесей, включающий двухстадийную экстрактивную дистилляцию в присутствии в качестве селективного растворителя, например, М -формилморфолина, путем подачи исходного сырья в первую колонну экстрактивной дистилляции, куда вводится М -формилморфолин, с получением в качестве дистиллята насыщенных и олефиновых углеводородов и в качестве куба потока селективного растворителя с изопреном и циклопентадиеном, подачи этого потока во вторую колонну экстрактивной дистилляции,куда вводится и К -формилморфолин, сполучением в качестве куба потока селективного растворителя, содержащего5 циклопентадиен, который после отделенияот него ректификацией циклопентадиенавозвращается на орошение первой и второй колонн экстрактивной дистилляции,и отбором в качестве дистиллята изо 1 О прена, подачей его нЖ оектификацию с,получением в виде верхнего продукта чистого изопрена 2Недостатком этого способа являетсябольшой расход растворителя, димериза 15 ция циклопентадиена в процессе выделения изопрена, что затрудняет регенерацию растворителя, а также загрязнениеизопрена циклопентадиеном, образующимся из дициклопентадиена в колонне отде 20 ления изопрена от циклопентадиена.Целью изобретения является упрощениепроцесса выделения изопрена,Цель достигается описываемым способом выделения изопрена из содержащих25 его смесей.Путем подачи исходной смеси в ректификационную колонну с Отделением в видедистиллята углеводооодов С и в видекуба димеоов и полимеров с отбором впаровой фазе изопренсодержащего потокав виде боковой фоакции, котооую напоавляют на пеовую стадию экстоактивной дистилляции с Отделением в качестве дистиллята смеси изопрена с олефиновыми цпредельными углеводородами С 5 и подачей ее на вторую стадию экстрактивцойдистилляции, отделением в виде уба селективного оастворителя, содеожащегоциклопента иен который после отделенияциклопентадиена подают на вторую стадиюэкстоактивной дцстилляции, где в качестве дистиллята отбиоают олефиновые и поедельные углеводооодь С 5. ц в качествекуба - изопоенсодеожащий оаствооитель,который после отделения изопрена путемоднократного испарения возвоашают напервую стадию экстоактивной дистилляциис подачей изопоена в оектифцкационнуюколонну, в кстооой в виде дцстцллята Отбирают поимеси Олефццовых и поедельныхуглеВодородов, в качестве куба - цнклопентадиен с выводом чистого изопоенав виде боковой жидкой фракции.Пооцесс выделения изопрена согласно изобоетению осуществляют по схемеТ, изображенной на фиг. 1,30Подаваемая по линии 1 углеводородная смесь, содеожашая изопоен поступаетпо линии 2 в ректцфцкационную колонну 3.Все углеводороды С, низкокипяциеацетиленовые углеводороды и 70-90 ьЭЗизопентана удаляются с верха этой колонныпо линии 4 в качестве дистиллята, а30-60% высококипяшцх углеводородови продукты полцмеризации содержащиесяВ исхОДнОЙ смес. вывОДятся ПО лцнцц 5 40в качестве куба.С бока исчеопывающеЙ секции колонны 3 в паровой фазе по линии 6 отводится изопренсодеожаший поток, котооый поступает в первую коонну 7 экстоактивной дистцлляции.Селективный раствооитель подается вэту колонну по линии 8, СО дна колонны7 по линии 9 удаляется растворитель,содержащий весь циклопентадцен ацетцленовые соединения и 40-70.с пентадиенов, Поток изопрена, включающий всеолефиновые углеводоооды С 5., циклопентен, изопентан, удаляется с верха колонны 7 по линии 10, 55Поток со дна колонны 7 по линии 9подается в отпарную колонну 1 1 для отделения растворителя, Последний отбирается со дна этой колонны по линии 12.60 Углеводороды, выделенные из растворителя, удаляются из этой колонны по линии 13 ц подаются в ректификационнуюколонну 14, со дна которой по линии 15выводится весь циклопентадиен, тяжелыеацетиленовые соединения и 40-70%, всехдценовых соединений, в частности 1,3 пентадиен. С верха колонны 14 отбирается по линии 16 цзопоен, который сновареццокулирует в колонну 3,Поток цзопоена по линии 10 поступаетво втооую колонну 17 экстоактивнойдистилляции. Растворитель в эту колонну подается по линии 12 из колонны 1 1.С веоха колонны 17 по линии 18 выводятся олефиновые углеводороды, пентани цзопентан. Раствооитель, содержащийцзопрен, удаляется со дна этой колонныпо линии 19 и подается в испаритель 20,со дна котдрого по линии 8 выводитсяоастворитель и направляется в колонну 7,Пар, образующийся в испаоителе 20, полинии 21 поступает в ректификационнуюколонну 22. Со дна этой колонны по линии 23 удаляются все тяжелые углеводороды, которые еще содержатся в изопрене (циклопентан, циклопентен и остальные пентены), С веоха колонны 22по линии 24 выводится изопрен, содержащий следы низкокипящих углеводооодов, котооые не были удалены в колоннах 3 и 17, и возвращается в колонну3 для выделения изопрена, Чистый изопоен отбирается в жидкой фазе с бокаобогатительной секции колонны 22 полинии 25.г 1 а фиг, 2 представлена схема 1 модифициоованного процесса согласно цзобретению.Подаваемая по линии 1 исходная смесьпоступает по линии 2 в оектификационнуюколонну 3, с низа которой по линии 4 удаляются все продукты димеоизации и полимеоцзациц и 30-60% высококипящих углеводооодов, если онц находятся в исходной смеси. С веоха этой колонны полинии 5 выводятся углеводороды С , низкокцпяшце ацетиленовые углевсдорэды и70-90% изопентана, содержащегося в исходной смеси, С бока исчерпывающей секции колонны 3 по линии 6 удаляется впаровой фазе поток изопрена, который поступает затем в колонну 7 экстрактивнойдистилляции для удаления циклопентадиена, 11 о линии 8 в эту колонну подается оаствооитель. В паоовой фазе с таоелки исчерпывающей секции колонны 7 отбирается по линии 9 весь циклопентадиен совместно с 30-60% высших ацетиленовых и диеновых соединений. С веоха этой колоннь:623514ну. Можно применять и другие аствооителп, напоимео ацетоннтоил, фурфурол,анилин, диметилфоомамид, диметилацетамид, метилпиооолидон, (Ь -метоксипоопионитоил или их смесь, Селективныйоастворитель может содержать воду.П о и м е р 1 (см, схему Т),По линии 2 в колонну 3 поступаетисходная смесь следующего состава,моль/ч:10 зопренв Поедельные и олефиновь.еуглеводороды 59,33-Метил-бутен 13,7 16 1, 4-П ентадиен 25,915 2-БутинИзопоопилацетилен9,6Изопентан1-Пентен2-М етил-бут ен20 Изопоопенилацетилен7 н-Пентана 2-Пентен транс2-Пентен цис2-Метил-бутен25 1, 3-Пиклопентадиен1,3-Пентадиен тоансо,3-Пентадиен цис1 иклопентен1 иклопентанку 30 2,3-ПентадиенДициклопентадиен 268,0 114,8 58,7 3 1 141,7 36,1 27,3 51,0 130,9 141,5 91,5 82,1 23,3 6 52,22,0 10 100 45 90 колон 4,0 59,3 13,7 24,5 90,3 17,8 10,91,1 удаляетль/ч:.4,0 3,9 38,5 51,3 47,2 47,1 Изопоен2-Метил-бутен1,3-Пиклопентадиен1,3-Пентадиен транс1,3-Пентадиен цисЦиклопентен по линии 10 удаляется поток изопрена,содержащий олефиновые углеводоооды Сциклопентан, пентан и изопентан, Со днаколонны по линии 1 1 выводится растворитель, который направляется на ооошение во вторую колонну 1 2 экстрактивнодистилляции, Туда же по линии 10 поступает поток изопрена. С верха колонны12 по линии 13 удаляются олефиновыеуглеводороды С, пснтан и изопентан,а со дна по линии 14 - оаствооитель,содеожаший изопрен, котооый поступаетиспаоитель 1 5, откуда по линии 8 выводится оастворитель, оециркулиоуюшпй вколонну 7. Из испаоителя 15 по линииудаляется изопрен и подается в ректификационную колонну 17. С верха этойколонны по линии 18 отоирается потокизопоена, включающий следы низкокипяших соединений, которые не были удалены оанее, и возвращается в колонну 3,С бока обогатительной секции колонны 1по линии 1 9 удаляется чистый изопоен,с низа колонны по линии 20 - тяжелыеуглеводороды, котооые не были удаленыиз изопрена ранее.Е схемеколонная 7 выполняетфункции колонн 7 и 1 1 в схеме 1 . Коме того, отсутствует колонна 1 4 схемы 1, так как колонна 7 схемыработает в условиях, обеспечиваюшихочистпотока, поступающего по линии 9 в схеме 1 ),Согласно изобретению оаствооитель,необходимый для отделения олефиновых ипредельных углеводооодов от изопрена 35используется также для отделения циклопентадиена с применением лишь однойколонны для выделения растворителя,Таким образом достигается упрощение процесса, а также устраняется возможностьполимеризации диеновых углевсдооодов впроцессе выделения изопоена, в частности димеризации циклопентадиена.Применение поедлагаемого способапозволяет значительно уменьшить содержание дициклопентадиена в оастворителе. и,следовательно, получить изопоен, который не содержит циклопентадиена, обоазуюшего из дициклопентадиена пои отделении олефиновых углеводогодов.В способе согласно изобоетениюможно использовать в качестве селективного растворителя К -фоомилморфолинморфолин и их смеси друг с другом ис водой (1-20 вес.%), При этом получа-ется изопрен, содержаший циклопентадиенвколичестве менее 1 ч. на 1 млн, прииспользовании смеси, включающей циклопентадиен при соотношении 1:1 к изопре 60 Условия оаботы колонны 3:Давление вверху, атафлегмовое числоЧисло тарелокТемпература ввеоху, оСТемператуоа в кубе, оССостав потока, удаляемого изны 3,. по линии 4, моль/ч:ИзопренПредельные и олефиновыеуглеводороды С,3-М етил-буте н1,4-Пентадиен2-БутинИзопрогилацетиленИзопентан1-Пентен2-Метил-бутенИзопропенилацетиленСо дна колонны 3 по линии 5 ся поток следующего состава, мо6235 Циклопентан 21,8 2,3-Пентадиен 5,6 Дициклопентадиен 52,1 Поток, выводимый по линии 6 в колонну 7, содержит почти весь изопрен, имеющийся в сырье.Колонна 7 работает при следующих условиях:Давление вверху, атаоТемпература вверху, СоТемпература в кубе, СЧисло тарелокУсловия работы колонны 1 4:Давление вверху, ата 1,2 флегмовое число 5оТемпература вверху, С 40оТемпература в кубе, С 50 Число тарелок 50 Из колонны 14 по линии 15 удаляются высококипяшие углеводороды ссстава, моль/ч:Изопрен 7,0 1,3-Пиклопентадиан 92,4 1,3-Пентадиен транс 85,6 1,3-Пентадиен цис 44,1 Циклопентен 22,1 2,3-Пентадиен 0,6 Колонна 17 работает при следующих условиях:Давление вверху, атаФлегмовое числооТемпература вверху, СоТемпература в кубе, СЧисло тарелокРастворитель 1,1408050 15 20 25 1,2 2,0 40 55 70М-формилмоофолин, содержащийвес. 5% воды Скорость подачи растворителя, кг/ч 120040 45 50 55 С верха колонны 17 по линии 18 удаляется поток, содержащий олефиновые и предельные углеводороды С, состава моль/ч:Изопрен 3,0 1,4-Пентадиен 1,3 Изопентан 24,5 1-Пентен 40,9 2-Метил-бутен 68,4 н-Пентан 141,7 2-Пентен цис2-Пентен транс 27,1 2-Метил-бутен 44,5 Циклопентан 0,6 Поток по линии 19 из колонны 17 поступает в колонну 20, где давление падает до 1,1 ата, за счет чего из растворителя выделяются углеводороды. Последние по линии 21 направляются в ко 14 59,3 13,7 251 94,9 22,6 8лонну 22, а растворитель по линии 8 возвоашается в процесс.Колонна 22 работает при следующих условиях:Давление вверху, ата , 1,0флегмовое число 80оТемпература вверху С 60оТемпература в кубе, С 65Число тарелок 100Поток по линии 24, удаляемый из колонны 22 и возвращаемый в колонну 3, содержит, моль/ч;Изопрен 11,91,4-Пентадиен 0,1Со дна колонны 22 по линии 23 выводятся высококипящие углеводороды С 5 состава, моль/ч:Изопрен 4,02-Метил-бутен 2,61,3-Пентадиен транс 4,61,3-Пентадиен цисЦиклопентен 12,9Циклопентан 0,92,3-Пентадиен 0,1Чистый изопрен, удаляемый из колонны 22 по линии 25 в количестве 246 моль/ч, пригодный для полимеризации, содержит в качестве примесей;Циклопентадиен, рра 12-Бутен, рр и 10Ацетиленовые кислоты впересчете на изопропенилацетилен,рр н 3 2Олефиновые углеводородыв пересчете на 2-метилбутен, вес.% 0,18Диеновые углеводороды впересчете на 1,3-пентадиен,вес.%: 0,040П р и м е р 2, (см. схему), Исходное сырье состава, как в примере 1, поступает по линии 2 в колонну 3, работающую при следующих условиях:Давление вверху, ата 1,8Флегмовое число 8Число тарелок 90оТемпература вверху, С 43оТемпература в кубе С 90С верха колонны 3 по линии 5 удаляются низкокйпяшие углеводородь 1, моль/ч:Изопоен 4,0Насыщенные и олефиновыеуглеводороды С3-Метил-бутен1, 4-П ентадиен2-БутинИзопропилацетилен 1Изопентан1-Пентен623514 5 20 25 30 0,22 0,01 1,2 2 4 О 40 55 65 К -формилморфолин, содержа 45 ший 5 вес.% 92-Метил-бутен 15,4 Изопропенилацетилен 1,0 Со дна колонны 3 по линии 4 выводится весь дициклопентадиен и часть други: высококипяших углеводородов, мольч:Изопоен - ) 2-Метил-бутен1, 3-Циклопентадиен 1.7,-.1,3-Г 1 ентадиен тоанс 29,3 1,3-Пентадиен цис 35,6 Циклопентен 38,2 Циклопентан 23,3 2,3-Пентадиен 6,3 Пициклопентадиен 52,0 Колонна 7 работает при следуюших условиях:Давление вверху, ата 1,1 Температуоа вверху, Со40оТемпература в кубе, С 155 Число таоелок 70 В эту колонну подается изопренсодержаший поток с 20 тарелки колонны 3 по линии 6. С 1 5-ой таоелки колонны 7 удаляется в паровой фазе го линии 9 потоксостава, моль/ч;Изопрен 7,0 Изопропенилацетилен 0,1 1,3-Ыиклопентадиен 113,5 1,3-Пентадиен тоанс 79,7 1,3-Пентадиен цис 53,8 Циклопентен 3,2 Растворитель из колонны 7 направляется по линии 11 в колонну 12, туда же поступает и поток изопрена по линии 10 для удаления из него поедельных и олефиновых углеводородов С,Колонна 12 работает пои следуюшихусловиях:Давление вверху, атафлегмовое числооТемпература вверху, СоТемпература в кубе, СЧисло тарелокРастворитель водыСкорость подачи растворителя, кг/ч 1200 С верха колонны 12 удаляются по линии 13 поедельные и олефиновые углеводороды С, моль/ч;Изопрен 3,01,4 ,.н 1 чиен 0,6 И; гентан 19,9-Пентен 36,12-Метил-бутен 63,8Пентан ь 37,7 2-Пентен цис : 2 2-Пентен тоанс 35,0 2-Метил-бутен 42 6 Со дна колонны 12 по линии 14 выводится поток, который расширяется в колонне 15 до давления 1,1 ата. Образуюшийся при этом поток изопоена направляется в кдонну 17, работаюшую пои следуюших условиях:Давление вверху, ата 1,8 :легмовое число 80 ,емпература вверху, оС 60оТемпература в кубе, С 65 Число тарелок 100 Из этой колонны по линии 18 уда -ется поток, возвращаемый в колонну , состава, моль/ч:Изопрен 11,9 1,4-Пентадиен 0,4 2-Метил-бутен 0,1 Бысококипяшие углеводороды, выводимые из колонны 17 по линии 20, содержат, моль/ч:Изопрен 4,0 2-Метил-бутен 4,6 1,3-Пентадиен транс 32,5 1,3-Пентадиен цис 2 1 Г 1 иклопентан 40,7 С 70 тарелки этой колонны в жидкой фазе по линии 19 удаляется чистый из, - поен в количестве 246 моль/ч, содержащий в виде примесей:Циклопентадиен, рр пз 1 2-Бутен, ор п 1 10 Ацетиленовые соединения, ррах 5 Олефиновые углеводородыв пеоесчете на 2-метил-бутен вес,%:Диеновые соединения, РРгп формула изобретения Способ выделения изопрена из содержаших его смесей, включаюший двухстадийную экстрактивную дистилляцию в присутствии селективного раствсрителя с последующей ректификационной очисткой выделенного изопрена, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что, с целью упрошения процесса, исходную смесь подают в ректификационную колонну с отделением в виде дистиллята углеводородов С, и в виде куба димеров и полимеров с отбором в паровой фазе изопренсодержашего потока в виде боковой фракции, которую направляют на первуюстадиюэкстрактивной дистилляции с отделением в качестве дистиллята смеси изопоена с олефиновыми и предельными углеводооодами023514 12 О Фиг 2Заказ 4741/2 Тираж 559 ; подписное ЦНИИПИ Филиал ППП "Патент", т. Ужгород, ул. Ппсектная, 4 С и подачей ее на вторую стадиюэкстрактивной дистилляции, отделением в видекуба селективного растворителя, с ;жащего циклопентадиен, которьш после отделения циклопентадиена подают на вторую стадию экстрактивной дистилляции,где в качестве дистиллята отбирают олефиновые и предельные углеводороды Си в качестве куба - изопренсодержащийрастворитель, котооый после отделенияизопрена путем однокоатного испарениявозвращают на первую стадию экстрактивной дистилляции с подачей изопрена в. ктификационную колонну, в которой в виде дистиллята отбирают примеси оле:овых и предельных углеводородов, в кастве куба - циклопентадиен с выводом чистого изопрена в виде боковой жидкой фоакции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Авторское свидетельство СССР Ъ 131349, кл. С 07 С 7/08, 1960. 2. Патент СССР % 339038,кл. С 07 С 7/08, 1972,