Способ разделения смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбензолы1изобретение относится к способам разлтелени. смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбеизолы, путем селективной экстракции комплексом трехфт

О и И С АЙ И "Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик К ПАТЕНТУ(61) Зависимый от патента -(51) Ч. Кл. С 07 с 7/10С Ос 15/08 Гасударственный комитет Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий(53) УДК 547.53(088.8) Дата опубликованля описания 17.04,75,Иностранцы Иосиро Ито, Тамотсу Уено, Такаси Накацо и Казуо Окамото(Япония) Иностранная фирма Джапэн Гэс-Кемикал Ко, Инк(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ИЗОМЕРЫ КСИЛОЛА И АЛКИЛБЕНЗОЛЫИзобретение отцосится к способам разделения смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбецзолы, путем селективной экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода в присутствии разбавцтеля.Известен способ разделения смесей ароматических углеводородов Ся, содержащих ,11-ксилол и другие изомеры ксилола, заключающийся в том, что процесс экстракции ведут при молярцом отношении трехфторцстого бора к фтористому водороду 0,02 - 0,12, молярцом отношении флегмы 11-ксилола к смеси загруженного разбавителя и флегмы л 1-ксилола 0,3 - 1, молярном отношении всего л 1-ксилола, загруженного в экстрактор, к трехфтористому бору (а) в 0,96 - 1,04 раза большем величины молярцого отношения чистого ,к-ксцлола к трехфтористому бору во фтористоводородцом экстракте (р). Кроме того, часть экстракта подвергают изомеризации в смеси с растворителем и подают ца стадию экстракции, из оставшейся части экстракта отделяют углеводородную смесь, которую подвергают ректификации с выделением л 1- ксилола.Однако в известном способе процесс экстракции осуществляют при возврате на орзп 1 е. цие значительных количеств экстрагируемых углеводородов ( 1 0,3 - 1) . Это приводит к необходимости проводить регенерацию избыточного количества растворителя, понижает производительность экстрактора и увеличивает расход энергии.Целью изобретения является устранениенеобходимости регецерированця избыточного колцче;тва расзворцтеля ц сокращение расхода энергии. Для достижения этой пели предлагается процесс разделения смесей, содержащих изомеры ксцлола и алкцлбецзолы, осу щвствлять при молярном отношении В 1 з/НГво фтористо-водородном экстракте 0,02 - 0,2, концентрации ( т ) ароматических углеводородов в углеводородной фазе ца стадии удаления фторцстоводородцого экстракта пз эк, ст 1 рактора менее 0,3, температуре минус 20 -плюс 30 С и флегмовом числе менее 0,2,В каче тве исходного сырья прецмуществеццо используют смесь ароматических угле водородов, содержащих 6 - 9 атомов углерода, например осуществляют выделение .11-ксцлола цз смеси его с О-ксилолом, л-ксилолом и этцлецбецзолом цлц выделение мезитилеца цз смеси его с ароматическими углеволоро дами Се. Молярвое отношение загрузки фторцстого водоро га к смеси ароматических углеводородов составляет преимущественно 1,8 - 25, мол 1.1/шое отношение трехфтористого бора к экстрагируемому продукту пре имущественно 0,7 - 1,5, а молярцое отношение416934 4 Таблица 1 Отношением -ксилола ве фт 0 р- етом водороде (моль) к трехфто 1 истому бору во фторисом водороде, (моль), Э,Отношение м -ксилолав углеводородиойфазе к общему количествууглеводорода, т Содержание м.ксилола в у глево. дород.пой фазе, моль Отношениетрехфтористого бора(моль) к подаваемогиу м-хсилолу ( моль) Количество трехфтористого бора, поглощенного фтористым во ори ом оль Количество м-ксилола, растворенного во ф ористомводороде,моль Отношение трехфтористого бора к фто.рисоу водороду Подача фтористого водорода, ,я оль Подача м-кси.лола, моль Подачан-гекса. па, .и оль 1,30 2,00 2,6 2 Л 2,36 1,7 1,;)5 1,6 0,0288 0,0628 0,0903 0,1440 0,1580 0,0864 0,1380 0,2003 0,0426 0,0865 0,1221 0,1725 0,0538 0,0806 0,1280 0,1548 0,077 0,168 0,241 0,385 0,425 0,312 0,498 0,723 0,220 0,447 0,632 0,892 0,388 0,581 0,923 1,118 0,129 0,434 0,6 2 1,20 1,29 0,503 0,727 0,790 0,172 0,399 0,518 0,580 0,190 0,295 0,416 0,446 0,099 0,217 0,311 0,496 0,546 0,294 0,469 0,682 0,145 0,294 0,415 0,586 0,183 0,274 0,435 0,526 3,45 1,290 0,653 0,480 0,398 0,583 0,426 0,286 0,183 0,376 0,275 0,106 0,051 0,439 0 5 О,52 0,233 3,40 0,942 0,486 0,259 0,140 0,078 0,281 0,176 0,055 0,025 1,ч 1,36 1,25 0,99 1,04 1,08 0,96 0,85 3,40 0,349 0,658 0,465 0,471 подачи растворителя к 1, 3, 5-триметилбензолу преимущественно 0,5 - 10,На фиг. 1 изображена очень упрощенная схема осуществления способа; на фиг. 2 показана диаграмма корреляции- р, при 0"С с отношением трсхфтористый бор/фтористый водород в координатах Дапредставляющех собой мольное соотношение и-ксилол/трехфтористый бор во фтористоводородном экстракте, и Т, представляющей сооой концентрацию ксилола в углеводородной фазе при секции удаления фтористоводородного экстракта (заключительная стадная); на фиг. 3 - то же самое соотношение, которое представлено на фиг. 2, но при - 20 С; на фиг, 4 - соотношение, представленное на фиг. 2, однако при 15 С.Сырой продукт, представляющий собой фракцию углеводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, подают в центральную часть эк тракционного устройства 1 непрерывного действия, работающего по принципу противотока, по трубопроводу 2, причем одновременно с этим по трубопроводам 3 и 4 в верхнюю часть экстрактора направляют соответственно фтористый водород н трехфтористый бор, Система фторнстый водород - трехфтористый бор контактирует с фазой фракции углгводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, внутри экстракционного устройства, В даином случае для повышения сслективности процес- а по трубопроводу 5 в экстрактор подают разбавитель. Кроме того, часть получаемого, выделенного в рсзультате экстрагирования ,-ксилола высокой чистоты возвращают в экстрактор по трубопроводу б для орошения. Экстрас и рафинат )даляют из экстрактора но трубопроводам 7 и 8 соответственно.Усгановлгно, что экстрагнрование с использованием фтористоводородного эк тракта ; всего колпества,-ксилола из потока фракции уг.сводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, возвратом на орошение,и-ксилола обеспечивают путем подачи фторнстого водорода, трехфтористого бо ра, разбавнтеля и экстракционного продуктав таком колнчесвенном соотношении, которог в основном удовлетворяет требованию высокой точ;ости корреляции, т. с. корреляции, представленной на фиг. 2, 3 и 4. Установлено, 15 что возврат на орошение я-ксилола в соответствии с упомянутой корреляцией не всегда необходим. Та, в частно ти, количество флегмы прн коэффициенте дгфлегмации 0,5, составляет 1, тогда как при коэффициенте деф легмацни 0,2 или меньше (включен также0,0) процесс проводят почти без дефлегмации.Коэффициент дсфлегмацпн представляет собой количество флепмы, отнесенное к общему количеству экстракцнонного продукта во 25 фтористоводородном экстракте, выводимойиз экстрактора, за вычетом количества флегмы, возвращаемой в экстрактор для орошения.В табл. 1 приведены результаты опреде лгния молярного соотношения,и-ксилол/трехфтористый бор во фтористоводородном экстракте как в случае использования только чистого л-ксилола, так и в случае использования -ксилола и определенного количества 5 разбавителя, который дооавляют в устройст.во, В качестве разбавнтеля используют н-гексан.Символы; ц 3 определяют следугогццм образом:р - отношение общего содержания ароматических углеводородов во фтористоводородном экстракте ( ио.гь) к количеству трехфтористого бора во фтористоводородцом экстракте ( ноль);п, = р, если ароматический углеводород представляет обой чистый я-ксилол;Т - отношение количества ароматических углеводородов в углеводородной фазе, находящихся в равновесии с колцчеством фтористоводородного экстракта (,яо,гь), к количеству а роматических углеводородов в углеводородной.фазе, находящихся в равновесном состоянии с количеством фтористоводородцого экстракта (,ябль), 11 лю количество разбавителя в углеводородной фазе (лгогь).Графики, г 1 зобрах(енньге на фиг. 2, 3 и 4, 0 т ража ют мол ьное соотношение трехфтористьгй бор/фтористый водород во фтористоводороднохг экстракте в координатах (мольные отношения,я-ксилол/трехфторигтый бор во фтористовбдородном экстракте) и Т (концентрация ароматических углеводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, в углеводородной фазе в равновесном состоянии с количеством фтористоводородного экстракта). Определенные количества растворенной углеводородной фракции, которая характеризуется различным содержанием лг-ксилола, Р и Р,п, почти равны в техслучаях, когда концентрация лг-ксилола во фтористоводородном экстракте (в пересчете ца количество ароматического углеводорода, молекулы которого содержат по 8 углеродных атомов) составляет не менее 94 мол, О/,. Разбавитель находится преимущественно в фазе ароматических углеводородов и оказывает разбавляющее действие на ароматические углеводороды,Для создания оптимальных условий в экстракторе прежде всего следует установить определенное мольцое соотношение трехфтористый бор/фтористый водород в отводимом из экстрактора фтористоводородном экстракте, величина которого должна прц этом равняться 0,02 - 0,20, после чего следует определение значения , т. е. концентрации ароматического углеводорода в углеводородной фазе в секции удаления фтористоводородного экстракта (ца заключительной стадии). В случае, когда величина мольного соотношения трехфтористый бор/фтористый водород слишком низка, количество необходимого фтористого водорода должно увеличиться, что приводит, следовательно, к увеличению количества экстракта, который подвергают разложе нию и увеличению тепловой нагрузки, вызываемому этим разложением. Если величина мольного соотношения трехфтористый бор/ /фтористый водород оказывается значительной, повышается рабочее давление в экстрак 10 15 20 5 30 35 40 г 50 5 д 60 б 5 торс, Имгццо этими причинами объясняетсянеобходимо;ть сохранения приведенных пределов. Величина т составляет приблизительно0,3 илц меньше. Так, в частцостц, в тех случаях, когда коэффициент дефлегмашги равенО, вслц пца т становится равцой 0,1 или меньше,Г 1 оскольку величины указанных соотцошспий определены значением р то величинамольного соотношения л-ксцлол/трсхфтористый оор во фторцстоводородцом экстракте,должгга в основном удовлетворять условиюравновесия корреляционного графика Т -в частности такого, как показанный на фцг,2. 3 ц 4, а по этой величине спределяют количество трсхфторцстого бора, который необходимо загрузить в экстрактор для -ксилола.В том случае, когда количество флегмыуменьшается, соотношение между количеством разбавцтеля, которое необходимо ввести,и количеством экстракццоццого продукта,отводимого цз секции для удаления экстракта, неизбежно увеличивается. Величина этого соотношения определяется следующим образом:0 -- отцогпсцце количества разбавитсля,которое необходимо ввести в экстраа ктор ( яо.г ь), к количеству экстракционцого продукта, которое удаляется из секции для отвода экстракта ( яо.гь) ..0 изменяется до некоторой тепеци в зависимости от концентрации экстракццоццогопродукта в направляемом ца переработкупродукте, однако в тех случаях, когда коэффициент дефлегмации равен О, соответствующие значения г,г могут изменяться в пределахот 0,7 до 10, предпочтительно от 1 до 5. Втом случае, когда коэффициент дефлегмацицравен 0,20 может составлять 0,5 цлц выше,В качестве разбавптеля могут быть использованы, например. пропац, н-бутан, цзобутан, и-пецтан н н-гексац, пецтац ц ццклогексац, четырсххлорпстый углерод. В случаеприменения чстыреххлорцстого углерода верхнее ц нцжцсе положения рафцната и экстракта изменяются ца противоположные.П р и м с р 1. 1-1 аправляемую ца переработку фракцию углеводородов молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, подают в центральную часть многокаскадногоэкстрактора непрерывного действия, а экстрагирующий агент, являющийся фторцстымводородом ц трехфторцстым бором, подаютв верхнюю часть колонны, что обеспечиваетконтактирование по прцнципу пр отцвотокапрц нормальном давлении ц температуре5 С. В данном случае в качестве разбавцтеля используют н-гсксац, а экстрагцровацпепроводят без орошения (коэффициепт дефлегмации составляет 0,0). Все полученныерезультаты приведены в табл. 2.Общес коли цство ароматических углеводородов в перерабатываемом продукте составляет 424 ло гь/час, в экстракте 194Фтористыя водород Трехфторнстый бор 2460- 2458 2 240 1241 Бензол 0 0 ТолуолЭтнлбснзол 8 0 8 0 85 н-Ксилолл-Кснлоло-Кснлол 72 - 1,5 70,5191 - 190 1 68 2,5 65,5 и-Гсксан 297 3 294 родов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, содержащую 35% м-ксилола, при нормальном давлении и температуре 5 С. Все получеиыые результаты приве девы в табл, 3. В качестве разбавителя используют я-пентап, орошения колонны не производят,Таблица 3 Количество,мольчасРасход, моль(час перера. батываемого продук- та Соединение экстра- гирующего агента разбавнтелн рафи на. таФторнсгый водородТрсхфторнстый бор 6 620 30 336 6 л-Пента н- 367 3 364 виям, описанным в примере 1. Результатыприведены в табл. 4Общее количе тво ароматических углеводородов в перерабатываемом продукте 284лголь/час, в рафипате 215 моль/час.35 1. Способ разделения смесей, содержащихизомсры ксилола и алкилбеизолы, путем сс лективпой экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода в присутствии разбавителя, отличающийся тем, что, с целью устранения необход 11 мости регеиерило гь/час, в рафинате 230 лго,гь/чис. Число теоретических тарелок экстракциоиной тарельчатой колонны равно 7,5,П р и мер 2. Для проведения эксперимента используют экстрактор, как в примере 1. Для осуществления экстрагироваппя по принципу противотока подают фракцию углеводоБснзол ТолуолЭтнлбензол н-Ксилол .н-Кснлол о.Кснлол Общее количество ароматических углеводородов в перерабатываемом продукте 735 лголь/час, в экстракте 262 мо,гь/час, в рафинате 473 лголь/час. П р и м е р 3. В ходе проведения процесса экстрагироваиия по пригщипу противотока подают направляемый ца переработку продукт, т. с. фракпшо углеводородов, молекулы которых содержат 8 и 9 углеродных атомов, содержащую 20% 1, 3, 5-триметилбепзола, причем контактирование осуществляют при нормальном давлении и температуре 8 С, все остальные рабочие условия идецтичпы усло 7 15 206 140 257 110Расход, мольчас Соединение зкстра- перерагирую. батывае. шего мого агента продукта рафи. нага разбавителнФтористый водород Трекфтористый бор 693 62и-Гексан- 225 227 рования избыточного количества растворителя и сокращения ра хода энергии, процесс разделения осуществляют прн молярном отношении ВГз/НГ во фтористоводородном экстракте 0,02 - 0,2, концентрации ароматических углеводородов в углеводородной фазе на стадии удаления фтористоводородного экстракта из экстрактора менее 0,3, температуре минус 20 - плюс 30 С и флегмовом числе менее 0,2.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья преимущественно используют смесь ароматических углеводородов, содержащих 6 - 9 атомов углерода.3. Способ по и, 1, отличающийся тем, чтомолярное отношение загрузки фтористого водорода к смеси ароматических углеводородов 5 преимущественно составляет 1,8 - 25. 4. Способ по и. 1, отличающийся тем, чтомолярное отношение трехфтористого бора к экстрагируемому продукту преимуществен но составляет 0,7 - 1,5, а молярное отношениеподачи растворителя к 1, 3, 5-триметилбензолу 05 - 10.46934 О иг 1 Составитель В. Хавкинова Тскрел Т. Миронова Корректоры Т. Гревцова и О. Тюрин Ку ктор Изд ь 561Совета М;шистровоткрытийнаб д. 4/5 ПодписноССР Тираж 506Государственного комитет но делам изобретений Москва, Ж.35, Раушска аказ 4328ЦНИИ,Чалоярослааепкая городская типография Калужского обласгног управления издательств, полиграфии и книжной торговли