Способ извлечения чистого бензола из углеводородных смесей

(51) 4 С 07 С 7/08 15/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3 Р.,р)(54)(57) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЧИСТОГОБЕНЗОЛА ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ,содержащих ароматические углеводороды и высокое количество неароматических углеводородов, путем экстрактивной дистилляции в присутствииБ-формилморфолина в качестве селективного растворителя, проводимой вколонне экстрактивной дистилляции 3 Ю(56) Патент ФРГ У 2040025,кл. С 07 С 7/08, 1973.Выложенная заявка ФРГ У 2424349,кл. С 07 С 7/08, 1975.Патент ФРГ У 1568940,кл. С 07 С 7/08, 1974. и отгонной колонне при давлении1,98 атм, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения энергозатрат, исходную углеводороднуюсмесь предварительно разделяют путем дистилляции при давлении16,8 атм и температуре верха колонныпредварительной дистилляции 209 С,пары полученного при этом головногопродукта перед подачей на стадиюэкстрактивной дистилляции в количестве 80-90 мас.Х используют дляобогрева колонн на стадии экстрактивной дистилляции путем косвенноготеплообмена с полной конденсациейголовного продукта, остальное количество паров головного продукта используют для предварительного подогрева исходного сырья путем косвенного теплообмена с полной конденсацией головного продукта, причемфлегмовое число и число тарелок вколонне предварительной дистилляциивыбирают из расчЬта, чтобы количество паров головного продукта былодостаточным для обогрева колонн настадии экстрактивной дистилляции.1205755 4 О Изобретение относится к спосооу извлечения чистого бензола из углеводородных смесей, содержащих наряду с ароматическими углеводородами любое большое количество неароматических углеводородов, путем экстрактивной ректификации в присутствии И-формилморфолина в качестве селективного растворителя. Данное изобретение может найти применение в нефтехимической промьвленности.Цель изобретения - снижение энергозатрат путем использования тепло- содержания полученных при предвари-, тельном разделении исходного сырья паров дистиллята для обогрева колонн экстрактивной ректификации и исходного сырья.1На чертеже изображена схема, согласно которой осуществляют предлагаемый способ.Представленная на чертеже технологическая схема содержит только необходимые для пояснения способа устройства, в то время как прочие дополнительные устройства, например вентили и насосы не представлены. В представленной технологической схеме колонна 1 предварительной перегон 30 ки работает при повышенном давлении.Служащую в качестве исходного сырья углеводородную смесь, содержашукР ароматические углеводороды, подают через трубопровод 2 и теплообменники3 и ч и при необходимости 5 в среднюю часть, снабженной тарелками колонны 1 для предварительной перегонки. В основании этой колонны находит.ся циркуляционный кипятильник-на.греватель б, трубчатую систему которогоможно нагревать паром высокого давления или через (не показана) печь.Парообразный головной продукт предварительной перегонки по трубопроводу 7 отводят из головной часги колон ны 1 предварительной перегонки. Вданном случае поток пара в трубопроводе 7 разделяют на два парциальныхпотока.БольРций парциальный поток потрубопроводу 8 подают в трубчатую систему циркуляционного кипятильника- нагревателя 9, в котором теплоту пара используют для нагрева отгонной колонны 10. Одновременно ларциальныйпоток паров из трубопровода 8 через трубопровод 11 поступает к трубчатойсистеме циркуляционного кипятильниканагревателя 12, который служит для нагрева колонны 13 для экстрактивной перегонки.Одновременно меньшую часть парциального потока паров головного продукта из трубопровода 7 через трубопровод 14 подают в трубчатую систему косвенного теплообменника 3, в котором теплоту паров используют для подогрева исходного продукта, Образующиеся после теплообменников 3 и циркуляциончых кипятильников нагревателей 9 и 12 конденсаты, как представлено в технологической схеме, попадают в магистральный трубопровод 15, который ведет к сборнику 16, в котором собираются конденсированный головной продукт из колонны 1 для предварительной перегонки. По трубопроводу 17 его отводят из сборника 16 к головной части колонны 1 для предварительной перегонки в качестве флеге. При этом флегмовое число и число тарелок в колонне 1 предварительной перегонки выбирают из расчета, чтобы количество паров головного продукта было достаточным для обогрева колонн на последующей стадии экстрактивной дистилляции.Основное количество полученного голонного продукта по трубопроводу 18 в ниде питания вводят в среднюю часть, снабженной тарелками колонны 13 для экстрактивной перегонки. В колонне 11 для экстрактивной дистилляции и в принадлежащей к ней отгонной колонне 10, перегонку ведут под давлением, которое ниже рабочего давления колонны 1 для предварительной перегонки. В остальном стадию экстрактивной дистилляции осуществляют по известным принципам экстрактивной перегонки, Это означает, что неароматические углеводороды из исходного продукта выводят по трубопроводу 19 через головную часть колонны 13 для экстрактивной перегонки в то время, как содержащий ароматические углеводороды экстракт выводят из .куба этой колонны по трубопроводу 20 и подают в отгонную колонну 10. Получающиеся в виде экстракта ароматические углеводороды путем дистилляции в колонне 10 отделяют от содержащегося в экстракте селективного растворителя. Указанный растворитель по трубопроводу 21 отводят из куба отгонной колонны 10 и снова подают в головную часть ко 1205755-лонны 13 для экстрактивной перегонки, в то время как одновременно полученные ароматические углеводороды отводят из отгонной колонны 10 в виде головного продукта по трубопроводу 22.По трубопроводу 23 в колонну 13 можно подавать свежий растворитель в циркулирующий растворитель.Продукт, уходящий из нижней части колонны 1 для предварительной перегонки, выводят по трубопроводу 24 и через теплообменник 4 подают в сборник 25, иэ которого данный продукт по трубопроводу 25 отводят для дальнейшего применения. В теплообменнике 4 для подогрева исходного сырья, поступающего по трубопроводуиспользуют. теплоту продукта,уходящего с нижней части колонны 1 предварительной перегонки.В технологической схеме также предусмотрены теплообменники 27 и 28 для использования тепла кубового продукта отгонной колонны 10 (растворителя) для обогрева колонн 13 и 10. Растворитель, пройдя теплообменники 27 и 28, по линии 29 поступает на верх колонны 13 экстрактивной дис" тилляции.П р и м е р 1. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензола из рафинированного под давлением коксового бензола. Исходный продукт согласно технологической схеме, пока. занной на чертеже, подвергают предварительной перегонке и получающийся при этом головной продукт обрабатывают путем экстрактивной перегонки с помощью М-формилморфолина в качестве селективного растворителя.Исходный продукт имеет следующий состав, мас.Е:Углеводороды С 0,04Углеводороды С 0,78Метилциклопентан 0,20Изо-углеводороды0,12Циклогексан 0,35Нормальные углеводороды С +20,05 ТолуолАроматическиеуглеводороды С 2,20 В части А опыта исходный продуктподвергают предварительной перегонкепри нормальном давлении (давление вголовной части колонны максимально1,1 атм), причем получающийся голов Оной продукт вводят в последовательно(дополнительно) подключенную колонну 13 для экстрактивной дистилляции,которая работает под давлением1,98-атм. В этом случае нет связитеплоты между предварительной перегонкой и стадией экстрактивной дистилляции. Получающийся в виде головного продукта отгонкой колонны(1,98 атм) чистый бензол содержит100 м.д. (миллионных долей) толуолаи 350 м.д. неароматических углеводородов в качестве примесей. Выходбензола составляет при этом 99,87.Общий расход теплоты способа состав.ляет при этом25 Предварительнаяперегонка 1440 кДж/кгбензола Стадия экстрак 30 920 кДж/кгбензола Общий расходтеплоты 2360 кДж/кг бензолаВ части В опыта в случае такого же исходного продукта предварительную перегонку осуществляют при следующих условиях: Давление в головной части 40 колонныТемператураголовной части 16,8 атм 209 С колонныТемпература отстойникафлегмовое число 45 281 С1:3,2 Рабочие условия в стадии экстрак- .тивной дистилляции по сравнению с частью опыта А изменились только незначительно вследствие того, что из-за высокого содержания метилциклогексана в головном продукте предварительной перегонки незначительно 55 повышается доля используемого приэкстрактивной перегонке растворителя. Чистота и выход полученного бензола при этом соответствуют резуль1205755 2,05 ЦиклогексанНормальные углеводороды С + диметилциклопентанМетилциклогексанБензолПарафиновые углеводороды СДиметилциклогексанТолуолАроматическиеуглеводороды С 2,59 1,05 б 0,30 0,99 0,9623,97 0,20 1290 кДж/кгбензола ПредварительнаяперегонкаСтадия экстрактивной дистилляции 1000 кДж/кгбензола Общий расходтепла 2290 кДж/кгбензола колонны Температура головкой части ко 16,8 атм 209 С 252 С 1:3,6 этом имеет 1420 кДж/кгбензола Стадия экстрактивной дистилля 1290 кДж/кгбензола 5татам, представленным в части А,Согласно изобретению, однако парыголовного продукта предварительнойперегонки используют для нагреваколонны 13 экстрактивной дистилля, -ции и отгонной колонны 10. Причемтепловой баланс процесса следующий:Предварительная перегонка1270 кДж/кг бензола, стадия экстрактивной дистилляции 982 кДж/кг бензо.ла. По сравнению с предваритепьнойперегонкой при нормальном давлении(часть А) необходимое количествотепла (расход тепла) при предварительной перегонке при повышенномдавлении (часть В), несмотря на несколько повышенное флегмовое число,гниже, так как при используемомдавлении теплота испарения примернона 30% ниже, В случае предлагаемогосогласно изобретения способа работынет необходимости вносить необходимое количество тепла на стадии экстрактивной дистилляции в форме отдельной энергии (предпочтительно пара). Это необходимое количество тепла, напротив, полностью покрываетсяза счет теплосодержания паров головного продукта предварительной перегонки, Температуры паров головногоопродукта 209 С при этом совершеннодостаточно. Фактически обычно длянагрева стадии экстракции требуетсятолько 80-90% количества паров головного продукта. Остальное количество можно использовать для предварительного подогрева исходного продукта в теплообменнике 3.Общий расход тепла дпя части В поэтому в целом может удовлетворятьсятолько с помощью 1270 кДж/кг бензола.Сравнение части А с частью В дает,что для части В необходимо только1270 10054% необходимого количест 2360ва тепла части А. Достигаемая экономия энергии составляет таким образом46%,П р и м е р 2. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензолаиз полностью гидрированного пиролизного бензина. Иеходный продукт имеет следующий состав, мас.%: Опыт осуществляют как в примере 1Для части А предварительную перегонку проводят при нормальном давлении. При этом расход тепла следующий; Полученный чистый бензол при этомсодержит еще 100 м.д. толуола и400 м.д. неароматических углеводородов в качестве примесей.В части В предварительную перегонку осуществляют при следующих 35условиях:Давление в головной части лонныТемпература отстойникаФлегмовое число + Расход тепла приледующие значения:Предварительнаяперегонка1.97 Углеводороды С Углеводороды С Иетилциклопентан Углеводороды изостроения С 70,06 1,23 4,73 Здесь также расход тепла в стадии экстракции полностью покрывается теплосодержанием паров головного продукта предварительной перегонки то цля необходимого количества тепу 1205 ла (расхода тепла) в части В по срав нению с частью А получается следующий расчет:1420100627.2290 5,34 родыкиплциедо80 О,масЛ 1,90Бевэолмас.2 7530 с,- ара" ческие угле" водороды мас.2 2,Оста"токтеплав тел- лооб- малакке,Дк/кг10000аводикогосырелв ч 2424 26740 10161 5684 3242 7558Достигнутая экономия энергии сос-тавляет таким образом 383 Данныематериального и теплового балансак примерам 1 и 2 приведены в табл. 1и 2,97,54 9754 6,О 15,81 1,О 99,961 205755 Продолненне табл. 1 Обозначеннепотокапо технологи 2 7 20 чесхойсхеме Тепл епсв дннВн/хг10000 хгвводимогосыръя з ч теплообменникалосхеменачертеке 27 2 Э 4 5 Леренесенотепла,Дд/хг1000000ззодиоья1,6 4,582 2,808 3,86 1 348 86 220 Тв блида 2 теплового баланса х примеру 2, части В ериальног анны 18 9 по 14 1 о гнческойсхеме ас ходепла,г/ч 10000 457 4897 25657 2784 27 3 32 32000 597 ратураЯ 0 252 92 50 хнплщ60 С,11,О1205755Составитель Г,ГуляеваРедактор Ю.Середа Техред З,Палий Корректор О.ЛуговаяЗаказ 8548/61 Тираж 379 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4