Способ удаления адсорбированного материала из адсорбента

(19) (11) 4(51) В 01 3 20,34 РЕТЕ дтенту 9 16д н Джордж иакрщФЖЪ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНКс И 2(72) Деннис Джон ВорРоберт Уинтер (США)(54)(57) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЛДСОРБИРОВАННОГО МАТЕРИАЛЛ ИЗ АДСОРБЕНТАна основе окиси алюминия, использованного для удаления гидратов трехфтористого бора и воды из рецикловойбензольной фракции, фракционно ректифицированной из смеси процуктов алкилирования, получаемой при алкилировании бензола этиленом, в присутствии катализатора на основе трех фтористого бора, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат, отработанный адсорбе обрабатывают газообразным бензолом, перегретым до 300-350 С, являющимся нижней Фракцией при фракционной ректификации бензольной загрузки алкилирования,. в течение 2 -32 ч с последующим возвращением парового потока, включа ющего бензол и водяной пар, в нижнюю часть фракционной колонны в качестве отдувочного пара.5 О го Предлагаемый способ предполагает удаление из фракционной колонны 55 потока жидких углеводородов, испарение потока жидких углеводородов для образования потока пара, перегрев,Изобретение относится к сгособам регенерации адсорбента на основе окиси алюминия путем удаления адсорбированного материала.Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому результату является способ удаления адсорбированного материала из адсорбента на основе окиси алюминия, используемого для удаления гидратов трехфтористого бора и воды из рецикловой бензольной фракции, фракционно ректифицированной из смеси продуктов алкилирования, получаемой при алкилировании бенэола 15 этиленом, в присутствии катализатора на основе трехфтористого бора, заключающийся в обработке адсорбента потоком целевого продукта Я .Недостатком известного способа являются значительные затраты энергии на осушку адсорбента, его обработку или очистку.Целью изобретения является уменьшение энергетических затрат. 25Указанная цель достигается тем, что согласно способу удаления адсорбнронанного материала иэ адсорбента на основе окиси алюминия, использованного длч удаления гидратов трех-ЗО фтористого бора и воды из рецикловой бенэольной фракции, фракционно ректифицированной из смеси продуктов алкилирования, получаемой при алкилировании бензола этиленои, в присутствии катализатора на основе трехфтористого бора, отработанный адсорбент обрабатывают газообразным бензоо лом, перегретым до 300-350 С, являющимся нижней фракцией при фракщюонной ректификации бенэольной загрузки алкилирования, в течение 29- 32 ч с последуюшим возвращением парового потока, включающего бензол и водяной пар, в нижнюю часть Фракционной колонны в качестве отдувачного пара.Предлагаемый способ позволяет снизить энергетические затраты, исключает необходимость получения потока пара, используемого исключительно для осушки или приготовления адсор- . бента. по крайней мере, части потока пара и контактирование адсорбента с перегретым потоком для осушки адсорбента с последующим возвратом потока пара во фракционную колонну в качестве отдувочного пара, подаваемого в нижнюю часть колонны, при этом скрытое тепло испарения, сообщенное на стадии испарения, используется здесь для осуществления дистилляции,Таким образом, происходит извлечение. энергии, не использованной в очистителях, а извлечение всего оставшегося тепла перегрева дает соответствующее уменьшение требуемой для ребойлера энергии. Данное изобретение также исключает необходимость в каких-либо устройствах для охлаждения и сброса отработанных паров.Сущность способа заключается в следующем.Реакцию алкилирования проводят в присутствии катализатора, промотированного трифторидом бора, содержащего окись алюминия, модифицированного трифторидом бора, и трифторид бора. Эту реакцию осуществляют в безводной среде, промотирующей алкилирование но на практике попностью безводного сырья не бывает, и в систему неизбежно поступают небольшие ко" личества воды. В результате этого в зоне алкилирования образуется продукт взаимодействия воды и трифторида бора. Этот относительно нелетучий гидрат окиси бора покидает зону алкилирования в вытекающем из нее потоке в растворенном или суспендированном состоянии (часто эти гидраты называют боратами). Затем вьггекающий из эоны алкилирования поток поступает в первую дистилляционную (бенэольную) колонну. Неалкилированный бензоп удаляют в виде рециркулирующего бокового погона, а алкилированные ароматические бензолы удаляют в виде кубового потока.Относительно нелетучие гидраты окиси бора могут осаждаться и образовывать нерастворимые отложения в первой дистилляционной колонне. Этих отложений можно избежать, направляя относительно чистый трифторид бора в нижнюю часть первой дистилляционной колонны в точке ниже уровня входа в колоннувытекающего из зоны алкилиро 4 вания потока. Этот трифторид образует летучий комплекс с нелетучими гидИспользованную для обработки рециркулирующего потока бензола окись алюминия необходимо регенерировать или заменять, когда весовое содержание гидрата окиси бора достигает предельной величины (примерно 7-10 Х) При замене окиси алюминия поток рециркулирующего бензола направляют в другой очиститвь, использованную окись алюминия удаляют и в очиститель помещают свежую окись алюииния. Отработанную окись алюииния 50 55 115383ратами окиси бора, а полученный борсодержащий .комплекс непрерывно выводят из колонны в аиде раствора в потоке бензола. 3 атем боковой погон бензола проходит через очистители, содержащие слои глинозема, которые селективно извлекают комплекс, и рециркулирует в зоне алкилирования.Вытекающий иэ зоны алкилирования поток направляют в оензольную колонну. Обычно эта колонна работает при давлении в кубе около 2 атм с перепадом давления в колонне около 0,35 атм, Для обеспечения извлечения бензола из отводимых алкил.:рованных бензолов температура жидкости в кубе колонны около 177"С. Температура в точке отвода бокового погона бензола около 99 С, а температура верха колонны поддерживается около 93 С. Алкилированные бензолы отделяют во второй Фракционной колонне (этилбензольной), которая работает при давлении около, 1,6 атм, температуре в кубе около 208 С и температуре д верха около 138 С.Поток поступающего бензола обычно направляют в .головной ресивер дистил.ляцнонной осушительной колонны во избежание нарушения работы колонны, когда в потоке сырья находятся большие количества воды. Осушительная колонна может эффективно работать при давлении около 1,3 атм, температуре в кубе около 105 С и при температуре верха около 99 С. При рао 35 боте отводимый сверху поток воды и бензола конденсируют, а полученную жидкость. собирают в головном ресивере где вода и бенэол образуют двеЭ40 Фазы. Воду удаляют путем декантации (отстаивания), насыщенный бензол вновь возвращают в колонну в качестве рефлюкса (Флегмы. Сухой бензол удаляют в виде суммарного кубового45 продукта колонны осушки бенэола. 13 4можно использовать для обработки другого потока, Следующая ступень в процедуре замены окиси алюминия осушка ее перегретыми парами, полученными путем дополнительного нагрева части паров, полученных в ребойлере колонны осушки бензола. Этио пары перегреты до 300-350 С, Покидающие очиститель пары затем возвращают в колонну осушки бензола и используют как отдувочный пар, обеспечивающий колонну теплом.На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа вместе с процессом алкилирования бензола для получения этилбензола.1Исходный поток бензола поступает винтегральный процесс по линии 1 и направляется в головную часть ресивера 2 колонны 3 для осушки бензола. Пар из колонны 3 для осушки бензола выходит по линии 4, проходит через конденсационные устройства и затем поступает в верхнюю часть ресивера. Вода из верхней части ресивера сливается по линии 5, а насыщенный водой поток бензола поступает в колонну 3 для осушки бензола по линии 6, Осушенный бензол удаляют из низа колонны 3 для осушки бензола по линии 7. Одна часть этого материала отводится по линии 8 и проходит через ребойлер 9При этом образуется поток пара, который по линии 10 может поступать в нижнюю часть колонны 3 осушки бензола. Часть полученного в ребойлере 9 водяного пара отводят по линии 11 и пропускают через перегреватель 12. При этом образуется поток перегретого пара, пропускаемый через один или два слоя адсорбента, находящегося в аппаратах 13 и 14. При регенерации поток перегретого пара проходит через открытый клапан 15 и по линии 16 а затем по линии 17 поступает в аппарат 13. После прохождения через адсорбент паровой поток покидает аппарат 13 по ликии 18, проходит через открытый клапан 19 в линии 20 и направляется в линию 21. По этой линии паровой поток отводят в нижнюю часть колонны 3 для.осушки бензола, где в процессе отгонки используется скрытая теплота парообразованияВ течение такой регенерации клапан 22 линии 23 и клапан 24 в линии 25, расположенные надаппаратами, а также клапан 26 влинии 27 и клапан 28 в линии 29 находятся в закрытом положении,Суммарный кубовый продукт из колоьсны 3 осушки бензола проходит через линию 30 и соединяется с потоком рециркулирующего бензола, движущимся по линии 31. Результирующий поток бензола по линии 32 движется к точке, в которой одну Очасть отводят в линию 33, а вторую -в линию 34, Поток осушенного этиленавводят в процесс по линии 35 и в линиь 1 36 смешивают с потоком, содержащим промотирующую добавку из 15трифторида бора, с образованием потока, движущегося по линии 37. Этотгазовый оток смешивают с потокомбензола, проходящим по линии 34,с образоваЕьием материала, движущегося по линии 6. В свою очередь,этот материал смешивают с рециркулирующим потоком, вытекающим из реактора 38 алкилкрования. При этомобразуется суммарный исходный поток, 25подаваемый в реактор алкилированияпо линии 39. Выходящий из реактора38 алкилировация поток удаляют полинии 40 и делят на две части: однарециркулирует цо линии 41, а вторая зОпо линии 42 поступает в зону фракционирования. Стводимый по линии 33поток бензола смешивают с рециркулирующим потоком полиалхилированныхбензолов, движущимся по линии 43,с образованием суммарного исходногопотока, подаваемого в реактор 44трансалкилиронанкя. Этот материалпроходит по линии 45 и его смешивают с потоком пара. содержащим про Омотирующую добавку из трифторидабора, движущимся по линии 46, и подают в реактор 44 трансалкилирования,Весь лоток из этого реактора отводят по линии 47 и объединяют с материалом, движущимся по линии 42,с образованием зоны алкилированногопотока,Затем поток из эоны алки 3 ирования .по линии 48 поступает в бензольную колонну 49. В нижнюю часть бенэольной колонны по линии 50 подают поток трифторида бора, который образует летучий комплекс с гидратами окиси бора, полученными в зоне алкилирова-ния при взаимодействии следов воды в олефине и в исходных углеводородных потоках с циркулирующим в качестве каталитического промотора трифторидом бора. Этот гидратсодержащий комплекс покидает бензольную колонну в виде раствора в рециркулирующем потоке бензола, выводимом в виде бокового потока по линии 51. Головной паровой погон выводят из бензольной колонны по линии 52, он проходит через конденсационные устройства (не показаны) перед поступлением в верхнюю часть ресивера 53. Сконденсированные углеводороды возвращают в бензольную колонну по линии 54 в виде рефлюкса (флегмы), а неконденсированные пары по линии 55 выводят в виде газообразного потока, содержащего промотор нз трифторида бора,. смеьшьваемого с исходным потоком, поступающим в реакторы алкилирования и трансалкилирования.Поток не содержащего бензола углеводородного материала выводят из бензольной колонны 49 по линии56, Одна часть этого потока по линии 57 рециркулирует з вице материала, испаренного в кипятильных устройствах (не показаны). Весь оставшийся кубовый материал по линии 58 посту- лает в этилбензо ,цую колонну 59, Этилбензол движется кверху и выводится в виде головного парового погона по линии 60, а затем проходит через конденсатор (не показан) и направляется в верхнюю часть ресивера 61. Весь поток целевого продукта - относительно чистого этилбензола - выводят из процесса по линии 62, а поток рефлюкса возвращают в колонну по линии 63. Кубовый остаток, содержащий полиалкилированный бензол, выводят по линии 64, причем одну часть его отводят по линии 65 через кипятильник (не показан). Затем весь кубовый продукт по линии 66 подают в исходный поток, поступающий в реак. тор трансалкилирования.1.Поток рециркулирующего бензола, отводимый по линии 51, направляют в линию 32, и он проходит череэ открытый клапан 67, а затем по линии 68 поступает в аппарат 14. В этом ап" парате (очистителе) твердый адсорбент извлекает борсодержащий комплекс из рециркулирующего потока бенэола. При этом образуется поток рециркулирующего очищенного бензола, покидающий очиститель 14 по линии 69 и через клапан 70 поступающийв линию 71 для соединения с линией31. Затем рециркулирующий потокбензола следует по линии 31 и смешивается с исходным бензолом из осушительной колонны, проходящим по линии 530, перед возвратом в зону алкилирования по линии 32,П р и м е р 1 (для сравнения) .Глинозем дегидратируют по извест.ному методу, при котором бензол 10из источника вне процесса подаюткак регенерирующую среду, В однуиз сепараторных колонн (например 13)загружают 55 т (242290 кг) глинозема,содержащего 2,5 т (2270 кг) адсорбированной влаги. Для использованияглинозема в системе надо сперваудалить адсорбированную влагус помощью сухих перегретых паров.В этом случае грименяют бензол 20в качестве дегидратирующего агентав количестве 3,4 т/ч (3087,2 кг/ч),который сначала должен испарятьсяв испарителе, на что требуетсяоколо 302400 ккал/ч, и затем переогревают до 300 С в перегревателе,затрачивая дополнительно277200 ккал/ч. Затем бензол проходит над глиноземом, содержащимсяв стальном резервуаре (вес стали 30около 20 т,или 8160 кг) до нагрева.Для получения на выходе температуры 300 С необходимо примерно 24 ч.Его выдерживают при этой температуре около 8 ч и затем перегревательотключают, а резервуар и адсорбентохлаждают, пропуская пары бензолапри тех же условиях. В этом периодепроцесса; до прихода к конечной стадии дегидратации глинозема, расходуется всего 8,9 ХО ккал. Это6тепло передается охлаждающей среде(или воздуху, или воде) и теряетсяП р и м е р 2 (по изобретению) .Используют бензол, поступающийиз сушильной колонны 5, в качествеисточника среды для дегидратацииглинозема. Бензол испаряют и перегревают перед контактом с глиноземом для удаления из него влаги перед 5 Оконтактом с потоком рециркуляционногобенэола для удаления комплексов фтористого бора, которые загрязняютрециркулирующую фракцию.Сепараторная колонна 13 содержит 5555 т (242290 кг) глинозема, который адсорбирует 2,5 т (2770 кг) влаги, и ее сталь весит 20 т (18160 кг) . Пары бензола, используемые в качестве дегидратирующего агента для глинозема, выходят из низа колонны3 сушки бензола,пары используемые длянагрева колонны 3, в количестве3,4 т/ч (3087,2 кг/ч) из нагревателя9 по трубопроводу 11 поступают вперегреватель 12 и перегреваются до300 С, что требует теплоты испареония 277200 ккал/ч. Перегретые до300 С пары бензола подают .в низ сеопараторной колонны 13 по трубопроводам 11 и 16 через клапан 15 и трубопровод 17 в количестве 3087,2 кг/ч,Для нагрева колонны и содержащегосяов ней глинозема до 300 С требуется23-24 ч. Дегидратацию глинозема пол -ностью заканчивают после дополнительных 8 ч подачи перегретого бензола в колонну 13,Пары бензола отбирают из верхаколонны 13 через трубопроводы 18и 20 и клапан 19 в трубопровод 21,который подает месь в дистилляционно-сушильную колонну 3. За счеттеплоты испарения бензола, возвращаемого в дистилляционную колонну(302480 ккал/ч а также части теплоты перегрева сьжкается тепловаянагрузка нагревателя 9. Теплоту паров бензол-вода эффективно используют в дистилляционной сушильнойколонне 3 беэ дополнительного оборудования путем прямого обмена фазпары-жидкость.В то время как в сепараторнойколонне происходит дегидратация глинозема, в колонне 14 осуществляетсяадсорбция комплексов трефтористыйбор-окись бора из потока рециркулирующего бензола продукта алкилирования, выходящего из колонны 49.Верхний бензольный дистиллят, содержащий загрязняющие комплексы, удаля.ют в сепараториую колонну 14.После 32 ч дегидратации свеже- загруженного в колонну 13 глинозема колонну и ее содержимое охлаждаютодо 93 С (температура потока рециркулирующего бенэола для обработки) путем теплообмена с жидким остатком дистилляциониой сушильной колонны, отбираемым иэ низа колонны 3 прио83 С по трубопроводу 8 и передаваемым прямо в трубопровод 11 минуя нагреватель 9 и перегреватель 12. Выделившуюся при этом теплоту регеиерируют путем возврата полученных1153813 дополнительное охлаждение, что уменьшает регенерируемое тепло до 15 12х10 ккал/ч, по сравнению с 18,91 О ккал/ч для примера 2, где бечзо ь 5 ную Фракцию используют как дегидратирующую пары среду.П р и м е р 4. Используют бензол из сушильной колонны 3 в качестве источника среды, используемой для 1 О дегидратации окиси алюминия, Бенэолподвер гают выпариванию и пер егр ев у я, перед взаимодействием с окисьюалюминия для удаления влаги из последнего адсорбента прежде чем он 15 начнет контактировать с потоком рециклового бензола, используемогодля извлечения гидратов трехфтористого бора, которые загрязняют рецикловую фракцию.20 Очистительная колонна 13 - стальной резервуар емкостью 20 т(18160 кг) содержит 55 т (242290 кг)окиси алюминия, 2,5 т (2770 кг) влаги, которую адсорбируют. Пары бензола, используемые в качестве агентадегидратации окиси алюминия, удаляют из нижней части колонны 3, причем пары, используемые для осущес вления повторного кипячения содер жимого колонны 3, отводят от кипятильника 9 в трубопровоц 11 со скоростью 3,4 т/ч (3087,2 кг/ч) и подвергают перегреванию в перегреватеоли 12 до 350 С. Все это требуетзатраты тепловой энергии для осуществления выпаривания, которое обеспечивается кипятильником 9, а мощность перегрева равна 1,38 кВт/ч(346500 ккал/ч). Пары перегретогобензола при 350 С загружают в нижонюю часть очистительной колонны 3через трубопроводы 11 и 16, клапанб и трубопровод 17 при скорости3087,2 кг/ч.При такой скорости подвода теплав очистительную колонну с окисьюалюминия требуется прогрев ее в течение 23-24 ч для достижения температуры перегрева 350 С, Процесс дегидратации окиси алюминия завершает"ся после дополнительной загрузкив .течение 5 ч перегретого бензолав колонну 13,паров бензола в сушильную колонну 3по трубопроводу 21. Вся теплота,израсходованная на нагревание колол -ны 13 и дегидратацию глиноземногоадсорбента (т.е. 18,9 Х 10ккал/ч),регенерируется и используется длядистилляции и сушки потока бензола.подаваемого в процесс по трубопрово 1П р и и е р 3. Используют этилбензол-полиэтипбензол-фракцию процесса алкилирования - трансалкилированикоторую отделяют от неочищенного продукта в дистилляционной колонне 59этилбенэола и от смеси этнлбензолов,подаваемых в колонну 59, как дистилляционный остаток предыдущей бензольной колонны 49. Смесь этилбензоловотбирают как жидкую фазу на промежуточную тарелку фракционной дистилляционной колонны 59,В сепараториую колонну 13 эагружа,ют 49900 кг глинозема, содержащего1816 кг адсорбированной воды. Скорость подачи регенерирующей среды3087,2 кг/ч. Для испарения смесиэтилбензола и полиэтилбензолов притемпературе начала ее кипения требуется 302000 ккал/ч и дополнительно 277200 ккал/ч для перегрева смеси углеводородов до 300 С. Это количество тепла требуется для нагрева колонны 13 и содержащегося в нейглинозема в течение 24 ч. Температуору 300 С подцерживают еще 8 ч для.завершения дегидратации глинозема.Затем сепараторную колонну с глинозе"мом охлаждают до температуры жидкойфазы, отбираемой из колонны 59(около 188 С), в ;ечение 16 ч.Как и в прецыдуших случаях, перегретые пары смеси этилбензолов,содержащие воду гидратации и глинозема, отбирают по трубопроводу 2и подают в дистилляионную колонну59, вместе с подачей по трубопроводу 58 дают часть тепла, необходимого для Фракционной дистилляции. Вэтом случае нагреватель, связанныйс сепараторной колонной этого размера, требует 1,3410 ккал/ч. Общееподводимое количество тепла579600 ккал/ч, что составляет почтиполовину тепла, необходимого дляфракционной дистилляции. Так какжидкость, используемая для охпаждения сепараторной колонны 13, имееттемпературу 188 С, то требуется Выходящие из колонны 13 бензольно-водяные пары проходят через ее верхнюю часть по трубопроводу 18, через клапан 19 в трубопровод 21 череэ который смесь загружается в су2 1153813 30 После 29 ч дегидратации вновьзагруженной порции окиси алюминияколонну 13 с содержащейся в ней Составитель Н.Пут оваРедактор Л.Веселовская Техред С.Легеза Корректор И.Самборская Тираж 541 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2524/44 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 шильную колонну 3 для перегонкибензола. Бензол, возвращаемый обратно,в перегонную колонну, обладает нетолько тепловой энергией испарителяпаров бензола (302, 480 ккал/ч), 5но, кроме того, частью тепловой энергии перегревателя 12, вследствиечего уменьшается подвод тепла к кипятильнику 9. Тепловая энергия бенэольно-водяных паров в трубопроводе 21 достаточно полно используетсявнутри перегонной сушильной колонны5 без применения дополнительногооборудования посредством обычного прямого обмена фаэ пар-жидкость, который необходим для проведения процесса перегонки,В то время как в очистительнойколонне 13 осуществляют дегидратациюокиси алюминия, колонну 14 приводят 20в действие, осуществляют адсорбциюкомплексов скиси борз и трехфтористого бора иэ.потока рецикловогобензола продукта алкилирования, который вытекает иэ перегонной колонны 49, причем головной дистиллятбензола содержит загрязняюшие комплексы, очистку которых осуществляютв колонне 14. обезвоженной окисью алюминия охлаждают до 93 С (температуры потока рециколового бензола, подвергаемого очистке) путем теплообмена жидкого остатка бензола перегонной колонны 5, извлекаемого из верхней части колононы 3 при 83 С через трубопровод 8 и подаваемого непосредственно в трубопровод 11 минуя кипятильник 9 и перегреватель 12. Тепловая энергия, которая выделяется в поток жидкого бензола из осушенной окиси алюминия и очистительной колонны 13, восстанавливается путем возврата образующихся паров бензола в сушильную колонну 3 через паропровод 21. Вся накопленная тепловая энергия в процессе нагревания и дегидратации адсорбента окиси алюминия в очистительной колонне 13 (т.е. 18,8 х х 10 ккал) восстанавливается с поасвторным использованием ее для ректиФикационной осушки потока загружае- Вмого бензола, который вновь вводится в процесс через трубопровод 1.Очистительную колонну 13 охлаждают до 93 С через 18,б ч, За это время жидкий.бензол проходит через содержащуюся в ней окись алюминия. После этого в колонне создают рабочие условия для принятия потока рециклового бензола, загружаемого через трубопровод 51.