Способ разделения бутан-бутеновых и бутен-бутадиеновых фракций

О П И С А Н И Е (н)857094ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоцивлистнчесиикРеспублик, ьььУ ае дедки нзвбретеннй н открытий(72) Авторы изобретения а,71) Заявитель СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БУТАН-БУТЕНОВЫХИ БУТЕН-БУТАДИЕНОВЫХ фРАКЦЙ 4 2зделяющего агента фурфуносится к разделедов, а именно бутан-бутадиеновых фракиспользовано в прона, получаемогоидрированием н-бута зобретениеС, углеводоновых и бут и может быт водстве бутади ухстадийтым де Известен способ разделения С, углеводородов двухстадийного дегидриро 6 вания н-бутана, в котором продукты первой стадии дегидрирования н-бутана подвергают предварительной ректификации в колонне, имеющей 100 врактических тарелок. Дистиллат колоннытБ предварительной ректификации, содержащий, в основном, бутени бутадиеи, после отделения углеводородов Снаправляют в колонну выделения бутадиена экстрактивной ректификацией, а кубовый продукт после отделении от углеводородов С, содержащий смесь бутенов и н-бутана подают в колонну экстрактивиой ректификации с применением в качестве рарола,В виде дистиллата в процессе экст рактивной ректификации получают бута новую фракцию, которую возвращают на дегидрирование н-бутана в бутены. Кубовый продукт (бутеновую фракцию) возвращают на вторую стадию дегндрирования бутенов в бутадиен.Продукты дегидрирования н-бутенов после отделения от углеводородов С также подвергают предварительной рек тиФкации в колонне, имеющей 100 практических тарелок. Дистиллат колонны совместно с дистиллатом колонны предварительной ректификации продуктов дегидрирования н-бутана направляют на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с применение в качестве разделяющего агента фурфу рода. Кубовый продукт после отделения от углеводородов С возвращают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен 1.3 8Недостаток способа - низкая селективность разделяющего агента 1 фур"фурола) по сравнению с ацетонитрилом(АН), диметилформамидом (ДМФА), 5-метилпирролидоном (МП ) и другими.В составе фракций, выделенных изпродуктов дегидрирования н-бутана,иа стадию дегидрирования н-бутеновпоступает н-бутан и изо-бутан, чтоприводит к их накоплению на стадиидегидрирования н-бутенов в бутадиен,снижению эффективности процесса выделения бутадиена и требует разрабогки специальных методов для выводан-бутана и изо-бутана,Известен способ разделения СА углеводородов двухстадийного дегидрирования н-бутана, в котором ректи- фикацию продуктов дегидрирования н-бутана ( бутан-бутеновых фракций ) осуществляют с отборам в дистиллат 90-997. бутадиена и 1-103 н-бутанаЮщот содержания их в исходной фракции и последующей подачей дистиллата в укрепляющую часть колонны выделения бутадиена из продуктов дегидрирования н-бутенов (бутен-бутадиеновых фракций) экстрактивной ректификацией с получением бутеновой фракции возвращаемой на дегидрирование н-буте" нов, и бутадиена-сырца, который направляют на очистку четкой ректификацией 12 1.Подача дистиллата колонны предварительной ректификации в колонну выделения бутадиена экстрактивной ректификацией практически не влияет на эффективность выделения бутадиена,Однако, вследствие большого содержания 2-бутенов в продуктах дегидрирования н-бутенов (28-32 мас.Е), затраты на выделение бутадиена остаются высокими.Так, по сравнению с процессами выделения бутадиена из С фракций пиролиза, содержание 2-бутенов в которых составляет 8-10 мас, ., для обеспечения одинаковой степени разделения в процессах выделения бутадиена из продуктов дегидрирования н-бутенов требуется иа 25-ЗОБ большая циркуляция разделяющего агента,Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения бутанбутеновых и бутен-бутадиеновых фракций процесса двухстадийного дегидрирования н-бутана путем разделения бутан-бутеновой фракции экстрактив 57094 4.ной ректификацией с ацетонитрилом( АН ) с последующей водной отмывкойполучаемых бутановой и бутеновойфракций, включающий выделение бутадиена из бутеновой и бутен-бутадиеновой фракций экстрактивной ректификацией с диметилформамидом 1 ДМФА) 3 1.В известном способе бутан-бутеновую фракцию 1 стадии дегидрирования(ББФ) и бутен-бутадиеновую фракциюрецикл) 11 стадии дегидрированияББДФ"2) подвергают разделению экстрактивной ректификацней с АН с получением бутановой фракции и бутеновойфракции, содержащей бутадиен (ББДФ)которые затем подвергают отмывке отунесенного экстрагента фуз льнойводой, Отмытую бутановую фракциювозвращают на стадию дегидрирования 20 бутана в бутены, а отмытую ББДФ и ББДФподают на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией сДМФА. С верха колонны экстрактивнойректификацни отбирают бутеновую фрак цию, которую подают на стадию дегидрирования бутенов в оутадиен, Кубовый продукт колонны экстрактивноиректификации (насыщенный бутадиеномДМФА) подают на десорбцию. Часть 30 десорбированного бутадиена с верхаколонны десорбции компрессором возвращают в куб колонны экстрактивноиректификации, а остальное количество направляют на последующую очистку,35Однако для обеспечения одинаковоистепени разделения при подаче в колонну выделения бутадиена из ББДФ дополнительно ББДФдля извлечениябутадиена требуется увеличение цир 40куляцни разделяющего агента лна 307,что приводит к уменьшению пропускнойспособности колонн экстрактивной рек-.тификации и высоким затратам в процес 45се выделения бутадиена,Кроме того, эффективность процесса разделения ББФ низкая, вследствиеподачи рецикла ББДФ,Цель изобретения - удешевлениеи увеличение производительности про 50цесса.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу разделения бутан-бутеновых и бутен-бутадиеновых55фракций процесса двухстадийного дегид.рирования н-бутана путем разделениябутан-бутеновой фракции экстрактнвнойректификацией с АН с последующей водной отмывкой, получаемых бутановой4 6бирают промывную воду, которую подаютна ректификацию от экстрагента.Отмытую бутановую фракцию сверхуколонны 21 по лищи 24 подают на стадию дегидрирования бутана в бутены,а отмытую ББПФсверху колонны 20по линии 25 подают в исчерпывающуючасть ректификационной колонны 26.В укрепляющую часть колонны 26 полинии 27 подают ББДФ, Колонну 26обогревают горячей водой или паромчерез выносной кипятильник 28.В качестве дистиллата колонны 26отбирают бутеи-бутадиеновую фракцию(ББДФ), которую конденсируют в дефлегматоре.29, охлаждаемом промышленной водой, и собирают в емкости 30,Часть конденсата из емкости 30 насосом 31 по линии 32 возвращают в колонну 26 в качестве флегьы, а другуючасть по линии 33 подают на выделениебутадиена,Бутан-бутадиеновую фракцию 1 ББФ)из куба колонны 26 насосом 34 по линии 35 подают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен, Возможнатакже подача ББФпо линии 36 черезиспаритель 37, обогреваемой за счеттепла десорбированного экстрагентав колонну 3. ББДФ по линии 33 через испаритель38, обогреваемой за счет тепла десорбированного экстрагента, подают на выделение бутадиена в колонну 39, экстрактивной ректификации. В верхнюючасть колонны по линии 40 через холодильник 41, охлаждаемый промьпплеинойводой, подают разделяющий агент, Колонну 39 обогревают паром через выносной кипятильник 42, Сверху колонны отбирают бутеновую фракцию, которую конденсируют в дефлегматоре 43,охлаждаемом промьппленной водой. Конденсат собирают в емкости 44, Частьконденсата насосом 45 по линии 46возвращают в колонну 39 в качествефлегмы, а другую часть по линии 47подают иа стадию дегидрирования бутеиов в бутадиен,Насыщенный экстрагент из куба колонны 39 по линии 48 подают на десорбцию в колонку 49. Обогрев колонны осуществляют паром через выносной кипятильник 50, Десорбированный экстрагент из куба колонны 49 по линии 40 возвращают на выделение бутадиена в колонну 39. 5 85709и бутеновой фракций, бутен-бутадиеновую и бутеновую фракции подвергаютсовместной ректификацин при подачебутеновой фракции ниже точки вводабутан-бутадиеновой фракции с отборомв дистиллат от 98 до 99,9 мас,Е бутадиена, а в кубовый продукт от 40до 90 мас.7. бутеновот их суммарногоРсодержания в исходных фракциях с последующей подачей полученного дистиллата на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с ДИФА.Бутен-бутадиеновую и бутеновуюфракции предварительно подвергаютректнфикации описанным образом, и по илученный дистиллат направляют на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с НИФА,На чертеже представлен варианттехнологического оформления процесса.ББФ по линии 1 через испаритель2, обогреваеьый за счет тепла десорбированного экстрагента, подают вколонну 3 экстрактивной ректификации, 2 пВ верхнюю часть колонны 3 по линии4 через холодильник 5, охлаждаемыйпромышленной водой, подают разделяющий агент, Колонну 3 обогреваютпаром через выносной кипятильник 6.Сверху колонны 3 отбирают пары бутановой фракции, которые конденсируютв дефлегматоре 7, охлаждаемом промьппленной водой, Конденсат собирают вемкости 8, Часть конденсата насосом 9по линии 10 возвращают в колонну 3в качестве флегмы, а другую частьпо линии 11 подают на водную отмывкуот унесенного экстрагента, Насьпценныйэкстрагент из куба колонны 3 по линии,щ12 подают в десорбционную колонну 13.Колонну 13 обогревают паром через вьгносной кипятильник 14. Сверху колонныотбирают пары ББДФ, которые конденсируют в дефлегматоре 15, охлаждаемом промьппленной водой. Конденсатсобирают в емкости 16. Часть конденсата насосом 17 по линии 18 возвращаютв колонну 13 в качестве флегмы, а другую часть по линии 19 подают на водную отмывку от унесенного экстрагента.Десорбированный экстрагент из кубаколонны 13 по линии 4 возвращаютв верхнюю часть колонны 3,Отьывку ББДФи бутановой фракций зосуществляют фузельной водой в колоннах 20 и 21, Фузельную воду по линии22 подают в верхнюю часть колонн.Снизу колонн 20 и 21 по линии 23 от7 85Бутадиен в газовой фазе с верха колонны 49 поступает на компрессор 51. Часть бутадяена от компрессора 51 по линии 52 возвращают в нижнюю часть или куб колонны 39 в качестве рецикла, а другую часть по линии 53 подают на очистку.Подачу бутеиовой фракции ББДФ"1 осуществляют на 10-40 тарелок ниже точки ввода бутен-бутадиеновой фракции ББДФв колонну предварительной ректификации. Такая подача указанньж фракций на ректификацию позволяет с наименьшими затратами добиться требуемой степени разделения.Вследствие того, что ректификацию ББДФи ББДФосуществляют в одной колонне, а состав этих фракций но содержанию бутеновзначительно отличается (ББДФсодержит 60-70 мас, % бутенов, а ББДФ-30-35 мас. . бутенов), важным фактором для получения положительного эффекта,ую предлагаемому способу является количество бутенов, отбираемых в кубовый продукт от суммарного содержания их в исходных фракциях. Отбор в кубовый продукт менее 40 мас.бутеновобеспечивает повьпцение эффективности процесса вы-: деления бутадиена только за счет снижения циркуляции экстрагента, вследствие уменьшения нагрузки на колонну экстрактивной ректификации и результате предварительного концентрирова-. ния исходных фракций,Проведение ректификации с отбором в кубовый продукт от 40 до 90 мас,бутенов-,2 позволяет получать дополнительный эффект снизить флегмовое число и циркуляцию экстрагента) за счет снижения концентрации бутеновв смеси, поступающей на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией, по сравнению с исходной фракцией. Увеличение отбора в кубовый продукт бутеновболее 90 мас.приводит к значительным затратам на предварительное концентрирование исходных фракций, которые превышают эффект получаемый за счет предварительного концентрирования на стадии выделения бутадиена экстрактивной ректификацией. 7094 8 5 10 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 П р и м е р 1. ББФ в количестве 59,0 т/ч, содержащую мас.Х: углеводороды С 3 0,1 изо-бутан 2,30 н-бутан 61,81; изо-бутен.+1-бутен 13,80 транс -2-бутен 11,87 цис-бутен 8,83 бутадиен 1,14 углеводороды С 0,15 подвергают разделению экстрактивной ректификацией с АН на двух параллельно работающих блоках экстрактивной ректификации, каждый нз которых состоит из колонны экстрактивной ректнфикации, имеющей 132 практические тарелки, и колонны десорбции, имеющей 65 практических тарелок, Исходную фракцию подают на 73 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет та - релок от куба колонны), а циркулирующий растворитель в количестве 260 т/ч на 127 тарелку.Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 2,7. Температура верха колонны 45 С, кубао 116 С.Давление верха колонны 4,2 ата, куба 5,0 ата, Колонна десорбции работает при флегмовом числе 3,2. Температура верха колонны 56 С,куба 121 С Давление верха колонны 2,9 ата, куба 3,2 ата.Получают 39,0 т/ч бутановой фракции, содержащей 3,43/ бутенов и 1,4 АН и 21,1 т/ч ББДФ, содержащей 3,25 н-бутана и 2,8% АН, которые направляют на водную отмывку от унесенного экстрагента. Отмывку производят фузельной водой при температуре 40 С до остаточного содержания АН во фракциях 0,001 .Отмытую бутановую фракцию в количестве 38,5 т/ч направляют на стадию дегидрирования бутана в бутены, а отмытую ББДФ, содержащую, мас,Ж: н-бутан 3,72; изо-бутен +1-бутен 33,401 транс -2-бутен 33,82;цнс-бутен 25,34 бутадиен 3,28; угцеводороды С 044, в количестве 20,5 т/ч подают в колонну предварительной ректификации на 30 тарелку.Колонна предварительной ректификации имеет 90 практических тарелок. ББДФв количестве 45,5 т/ч, со-сдержащую мас.%: углеводороды С 0,10;изо-бутан 3,10; изо-бутен +1-бутен28,31; бутадиен 26,00; н-бутан 9,82Транс -2-бутен 19,14;асс-бутен 13,30углеводороды С 0,23, подают на 58тарелку.Колонна работает при флегмовомчисле 5, Температура верха колонны40 С, куба 52 С. Давление верха4,5 ата, куба 5,1 атаБутеновую фракцию, содержащую,мас. : н-бутан 7,80 изо-бутен +17094 10 П р и м е р 3. ББФ в количестве 45 59 т/ч, имеющую состав, аналогичныйпримеру 1, подвергают разделениюи последукицей отмывке от унесенного,экстрагента по примеру 1.ББДФв количестве 20,5 т/чи ББДФв количестве 45,5 т/ч, имеющие состав, аналогичный примеру 1,.подвергают ректифнкацнн,на колонне,имеющей 120 практических тарелок.ББДФ.подают на 40 тарелку, а ББДФ на 80.Колонна работает при фпегмовом числе 10, Температура верха колонныФо40 С, куба 58 С. Давление верха4,5 ата, куба 5,3 ата. 9 85бутен 2,01;транс-бутен 47,8;цсбутен 41,13 бутадиен 0,49; углеводороды С 0,77, в количестве 25,1 т/чиз куба колонны подают на дегидрирование бутенов в бутадиен, а ББДФ, содержащую мас.7;углеводороды С 0,11изо-бутан 3,44; н-бутан 8,00; изобутен +1-бутен 46,97; транс-бутен8,96;цис-бутен 2,30; бутадиен 30,22в количестве 40,9 т/ч сверху колонныподают на выделение бутадиена,Количество бутадиена, от бранногов дистиллат, сос звляет 99,07, а количество 2-бутенов, отобранных в кубовый продукт. - 82,77. от содержанияих в исходном питанииВыделение бутадиена из ББДФ осу-ществляют экстрактивной ректификацией с ДИФА в колонне, имеющей 150практических тарелок при флегмовомчисле 2,1. ББДФ подают иа 43 тарелкуа экстрагент в количестве 178 т/чна 145, Температура верха колонны40 С, куба 100 оС, Давление верха4,4 ата, куба 5,4 ата.Сверху колонны отбирают 28,5 т/чбутеновой фракции, содержащей 0,57буадиена, которую направляют надегидрирование бутенов в бутадиен,Насыщениый экстрагент из куба колонны экстрактивной ректификации подаютна десорбцию в колонну, имеющую 41практическую тарелку.оТемпература верха десорбера 80 С,куба 1650 Давление верха 1,2 атакуба 1,5 ата.Бутадиен-сырец, содержащий 1,603бутенов с помощью компрессора в количестве 17,8 т/ч возвращают в кубколонны экстрактивной ректификациив качестве рецикла, а в количестве12,4 т/ч подают на очистку от микропримесей. Десорбированный ДИФА воз-,вращают в колонну выделения бутадиена экстрактивной ректификацией.П р и м е р 2. ББФ в количестве59 т/ч, имеющую состав, аналогичныйпримеру 1, подвергают разделениюй последующей отьывке от унесенногоэкстрагента по примеру 1.ББДФв количестве 20,5 т/чи БВДФв количестве 25,5 т/ч, имеющие состав. аналогичный примеру 1подвергают ректификации на колонне,имеющей 64 практические тарелки.ББДФподают на 25 тарелкч, а ББДФна 36,Колонна работает пои флегмовом.числе 2,0, Температура верха колонны 5 10 15 20 25 30 35 40 40 оС, куба 49 фС. Давление верха,4,2 ата, куба 4,6 ата.Бутеновую фракцию, содержащую,мас,3: н-бутан 4,7 изо-бутен +1-бутен 3,35.транс-бутен 41,50;цисбутен 48,73; бутадиен 0,10 углеводороды С 1,62, в количество 11 9 т/чиз куба колонны подают на дегидрирование бутенов в бутадиен, а ББДФ, содержащую, иас.Х: углеводороды С 30,09 изо-бутан 2,61; н-бутан 8,63изо-бутен +1-бутен 3573;тРанс-бутен 19,79;цнс-бутен 10,07 бутадиен 23,08, в количестве 54,1 т/чсверху колонны подают на выделениебутадиена,Количество бутадиена, отобранногов дистиллат составляет 99,97, абутенов, отобранных в кубовый продукт - 40,07 от содержания их в исходном питании.Выделение бутадиена из ББДФ осуществляют экстрактнвной ректификациейс ДИФА в колонне, имеющей 150 практических тарелок, при флегмовом числе2,3, ББДФ подают на 54 тарелку, аэкстрагент в количестве 330 т/ч -на 145. Температура верха колонны40 С, куба 100 С. Давление верха4,2 ата, куба 5,2 ата,Сверху колонны отбирают 41,7 т/чбутеновой фракции, содержащей 0,363бутадиена, которую направляют на дегидрирование бутенов в бутадиен.Насыщенный ДИФА из куба колонны подают на десорбцию, которую проводятпо примеру 1. Бутадиен-сырец, содержащий 1,603 бутенов, в количестве40,6 т/ч возвращают в куб колонныэкстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в количестве 12,4 т/чподают на очистку от микропримесей.11 8570Бутенавую фракцию, содержащуюмас.7: н-бутан 12,33 изо-бутен +1 бутен 0,45 тромс-бутен 48,83;Фасбутен 36,82; бутадиен 0,88 углеводороды С 0,69 в количестве 28,3 т/чиз куба колонны подают на дегидрирование бутенов в бутадиен, а ББДФ, содержащую, мас.%: углеводороды С 0,12,изо-бутан 3,74,и-бутан 4,63; изобутен +1-бутен 51,93: тромс-бутен О5,87;цис-бутен 1,25 бутадиен 3246в количестве 37,7 т/ч сверху копонныподают на выделение бутадиеиа. Количество бутадиена, отобранное в дистиллат, составляет 98%, а 2-бутенов, отоэбранных в кубовый продукт - 90% отих содержания в исходном питании,Выделение бутадиена из ББДФ осуществляется экстрактивной ректификацией с ДМФА в колонне, имеющей 150 пракОтических тарелок, при флегмовом числе 1,8. ББДФ подают на 30 тарелку,а экстрагент в количестве 130 т/чна 145, Температура верха колонны40 С, куба 100 С. Давление верха 254,5 ата, куба 5,5 ата.Сверху колонны отбирают 25,3 т/чбутеновой фракции, содержащей 0,407.бутадиена, которую направляют надегидрирование бутенов в бутадиен. ЗОНасыщенный ДМФА из куба колонны подают на десорбцию, которую проводятпо примеру 1,Бутадиен-сырец, содержащий 1,6%бутенов, в количестве 9;6 т/ч воз- з 5вращают в куб колонны экстрактивнойректификации в качестве рецикла,а в количестве 12,4 т/ч подают наочистку от микропримесей .П р и м е р 4. ББФ в количестве ФО59 т/ч, имеющую состав, аналогичныйпримеру 1, подвергают разделениюи последующей отмывке от унесенногоэкстрагента по примеру 1.ББДФв количестве 20,5 т/ч и 45ББДФв количестве 45,5 т/ч, имеющие состав, аналогичный примеру 1,подают на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с ДМФА,0 Колонна экстрактивной ректификации имеет 150 практических тарелок. ББДФ,подают на 73 тарелку, ББДФ- на 101, а циркулирующий экстрагент в количестве 450 т/ч на 145 тарелку. Колонна работает при флегмовом числе 2,5, Температура верха 40 С,куба 100 С. Давление верха 4,0 ата,куба 5,0 ата, 94 12Сверху колонны отбирают 53,4 т/чФбутеновой фракции, содержащей 0,.507бутадиена, которую направляют надегидрирование бутенов в бутадиен.Насыщенный ДМФА из куба колонны экстрактивной ректификации подают на десорбцию, которую проводят по примеру 1.Бутадиен-сырец, содержащий 1,587бутенов и 1,537. углеводородов Св количестве 52,0 т/ч возвращаютв куб колонны экстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в количестве 12,6 т/ч подают на очистку отмикропримесей,Предлагаемый способ позволяетна 25-30% увеличить мощное ь установок выделения бутадиена экстрактивной ректификацией и снизить затратына выделение 1 т бутадиена на 5-7 руб.Формула изобретенияСпособ разделения бутан-бутеновыхи бутен-бутадиеновых фракций процессадвухстадийного дегидрирования н-бутана путем разделения бутан-бутеновойфракции экстрактивной ректификациейс ацетонитрилом с последующей воднойотмывкой получаемых бутановой и бутеновой фракций, включающий выделениебутадиена из бутеновой и бутен-бутадиеновой фракций экстрактивной ректификацией с диметилформамидом, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью удешевления и увеличения производительности процесса, бутенбутадиеновую и бутеновую фракциипредварительно подвергают совместнойректификации при подаче бутеновойфракции ниже точки ввода бутен-бу -тадиеновой фракции с отбором в дистиллат от 98 до 99,9 мас.% бутадиена,а в кубовый продукт от 40 до 90 мас,7бутеновот их суммарного содержания в исходных фракциях с последующей подачей полученного дистиллатана выделение бутадиена экстрактивнойректификацией.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Коган В.Б, Азеотропыая и экстрактивная ректификапия. Л., "Химия",1971, с321-324.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 92395728,кл.С 07 С 7/04, 1976.3, Кирпичников П.А, и др. Альбомтехнологических схем основных производств прожпдленности синтетического каучука. Л "Химия", 1976,с, 10-11, 13" 14прототип),857094 ППП "Патент", ул.Проектная,4 го ИИПИ Заказ 7133/35 ах 443 Подписное