Способ разделения смесей углеводородов с разной степени насыщенности

(61) Дополнительное к авт, свид.ву аявлено 13.05,74 (21) 2022762/23-0 7/0811/10 с присоединением заявки М 0 ГмудвРстмнны 9 юарт СССР ла делан хзобретвнх 9 л открытий(71) Заявит Б РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ УГЛЕВ АЗНОЙ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕННОС 54) СП ОДОВ С Изобретение касается разделения сме сей углеводородов С разной степени насыщенности, получаемых из продуктов термического или термокаталитпческого крекинга и дегидрирования углеводородного сырья. 5Известен способ отделения изопентана от ненасыщенных углеводородов обычной ректификацией Я , При этом в дистиллат попадает помимо ст -изоамилена значительное количество т -изоамилена и изопре- то на, Причино 4 этого являются отклонения от закона Рауля в смесях, образованных углеводородами разной степени насьпценно ти ес ть о технической му результату к я способ разделедов С разной стеем двухстадийной о зкстрактивнойации в тарельчатвин разделяющеия последнего на а более иид о преднияпениректдвухстых агаем есей ыщенн ется описысмесей уг и насьппенктификациисутствии икании адийно олоннах нта, К степйной о близким постигаемоу являетсуглеводороости пута именирек тификв присутснцентрац тарелках на обеих стадиях ректификапии достигает 60-80 вес,% 2,Высокая конпентрапия экстрагента на тарелках колонны создается иэ за стремления достигнуть максимальных значений коэффициентов относительной летучести в разделяемых смесях. При этом все ацетилены Сл почти полностью переходят во фракцию диолефинов, которую затем очищают от этих соединений. Ввиду высокой концентрации экстрагента;температура на тарелках и кубоколонны достигает 100 С, что приводик ухудшению ингибирования термополимризапии ик необходимости использовадля обогрева колонны пара с высокойтемпературой.Целью изобретения является повышние эффективности процесса,Поставленная пель достигаваемым способом разделениялеводородов Сб разной енности путем двухстади рев тарельчатых колоннах в приразделяющего агента, при концентрации последнего на тарелках нв первой стадии ректифйкации 5-46 вес.%,В качестве разделяющего агента можно использовать бензол, диметилформамид, ацетонитрил, И -метилпирролидон или Р -метоксипропионитрил,На фиг. 1 и 2 представлена технологическая схема для осуществления предлагаемого способа.Исходная фракция по линии 1 поступает в колонну ректификации 2. В верх колонны 2 по линии 3 подают разделяющий агент и оттуда же отбирают по линии 4 иэопентановую фракцию, содержащую легкие ацетилены. Из куба колонны 2 полинии 5 отбирают раствор пентанпентен-пентадиеновой фракции в разделяющем агенте.Колонна 2 работает с флегмой. Разде ляющий агент в верх колонны дозируется из такого расчета, чтобы его концентрация на тарелках колонны была не менее 5% и не более 467 о (в зависимости от природы вещества и его физико-химических свойств) .Смесь разделяющего агента и пентанпентеновой фракции в паровой или жидкой фазе подают по линии 5 в колонну 6 .экстрактивной ректификации, с верха которой по линии 7 отбирают фракцию более насыщенных углеводородов (пента-, нов или пентан-пентенов). По линии 8 на верх колонны 6 подают экстрагент, из такого расчета, чтобы его концентрация нв тарелке колонны была не менее 60%, Из куба колонны 6 отбирают раствор буферного углеводорода в экстрагенте и направляют по линии 9 на десорбцию в колонну 10, Десорбированный экстрвгент по линии 11 направляют Фа орошение колонн 2 и 6 по линиям 3 и 8,С верха колонны 10 отбирают по юп- нии 12 буферный углеводород, который затем подают в куб колонны 6, В качестве буферного углеводорода используют углеводород, не подвергающийся химическим превращениям ( димеризации и полимеризвции); он служит для вытеснения диолефинов из зоны подвода тепла в колонну,экстрактивной ректификации.Фракцию менее насыщенных углеводородов отбирают боковым отбором из нижней чести колонны 6 по линии 13 и нап"раввпот нв дальнейшую переработку.Разделение углеводородов С и такжеможет быть осуществлено по схеме, приведенной на фиг. 2. Исхопнув фракцию по линии 1 подаютв разделительную колонну 2, где осуществляют отбор части пентанов, пентенов илегких ацетиленов. В верх колонны 25 по линии 3 подают разделяющий агент.С верха колонны 2 по линии 4 отбираютпентан-пентеновую фракцию, содержащуюлегкие ацетилены. Иэ куба колонны 2по линии 5 отбирают раствор пентан 10 пентен-пейтадиеновой фракции в разделяющем агенте. Колонна 2 работает с флегмой. Разделяющий агент в верх колонны2 дозируют из такого расчета, чтобыего концентрация на тарелках колонныбыла не менее 5% и пе более 46%,Смесь разделяющего агента и пентанпентеновой фракции подают по линии 5в колонну 6, где осуществляют отделение пентан-пентен-пентадиеновой фракцииот разделяющего агента и рециркуляциюпоследнего по линии 3 в колонну 2. Сверха колонны 6 отбирают пентан-пентенпентадиеновую фракцию и цо линии 7 подают в паровой фазе в колонну 14 экстр 25активной ректификации. Колонна 6 работает с флегмой, Тепло потока, .выходящего иэ куба колонны 6 по линии 3, используют для обогрева колонны 2.С верха колонны 14 по линии 15 отЗОбирают пентановую или пентан-пентеновую фракцию. На верх колонны 14 полинии 15 подают экстрагент, Иэ кубаколонны 14 отбирают по .линии 16 поток,35состоящий из экстрагента и менее насыщенных углеводородов, и подают в десорбционную колонну 17, из куба которой отбирают десорбированный экстрагент полинии.,15, возвращаемый на орошениеколонны 14,40Тепло десорбироввнного экстрагентаиспользуют для обогрева колонн 2 и 14,С верха колонны 17. отбирают пен-.тен-пентадиеновую фракцию по линии 1845и направляют на дальнейшую переработку, Для поддержания заданной температуры в кубе колонны 14 может бы 1 ь использован рецикл углеводородов, отбираемый в качестве бокового отбора из колонны 17 и направляемый по линии 19в куб колонны 14.При поддержании концентрации разделяющего агента в ректификационной колонне на достаточно низком уровне удается одновременно обеспечить значения коэффициентов относительной летучести (по отношению к изопрену) как изопентана, так и ацетиленов с температуройокипения ниже 34 С, превышающие 1,055 6532При этом в качестве дистнллата получают смесь изопентана с ацетиленами, ав качестве кубового продукта - фракциюс пониженным содержаниея изопентана иацетиленов, 3В качестве разделяющего агента могут быть использованы полярные вещест-ва или ненасьпценные углеводороды,П р и м е р 1. Исходную Сч - фракцию, полученную одностадийным дегидри- фрованием изопентана нод вакуумом, подают в колонну 2 по линии 1 (см. фиг, 1),По линии 3 в колонну подают разделяющий агент - диметилформамид (ДМФА).Колонна 2 имеет общую эффективность75 теоретических тарелок (110 практических) .Фле мовое число 20. Отношение подачи ДМФА к подаче питания 0,5:1 по весу. Концентрация ДМФА на тарелках копонны при этом составляет 5%. Подачуисходной фракции осуществляют на сотуютарелку (считая с верха колонны). Давление верха колонны 0,5 ати.Температура куба колонны 60 С. Изокуба колонны 2 по линии 5 отбираютраствор ДМФА в пентен-пентадиеновойфракции и подают в колонну 6 зкстрактивной ректификации. Колонна 6 имеет 150тарелок. Подачу ДМФА осуществляют на5-10 тарелки (считая сверху), поток полинии 5 подают на 75 тарелку, Отношение подачи ДМФА к количеству углеводо-родов в питании 3,4:1 по весу, Концентрация ДМФА на тарелках колонны приэтом 75 вес.%. Давление верха колонны0,3 ати, Температура куба колонныо130 С. Из куба колонны отбирают раствор циклогексана в ДМФА н направляют вколонну 10, Десорбированный ДМФЛ пода 40ют на орошение колонн 2 и 6 и указанныхвыше пропорциях. Часть экстрагента (2%)подают на регенерацию-очистку от димеров и полимеров пентадиенов. С верхаколонны 10 отбирают поток циклогексана45и направляют в куб колонны 2. Фракциюпентадиенов отбирают в виде боковогопотока из колонны 6 и направляют начеткую ректификацию изопрена от тяжелых и легких компонентов. Составы проИдуктов разделения и величины основныхпотоков даны в табл. 1. П р и м е р 2. Исходную фракцию, полученную одностадийным де гндрированием изопентана под вакуумом, подают в ко, лонну 2 по линии 1 (процесс осуществляют по схеме, приведенной на фиг, 2),Колонна 2 имеет 150 колпаковыхтарелок., Подачу исходной фракции осуществляют на 100, 110, 120 (счетсверху) тарелки. Давление верха. колонны 0,4-0,5 ати. В верхнюю часть колонны по линии 3 на 5-ую и 10-ую тарелки подают тоИуол; С верха колонны отбирают изопентановую фракцию и частично, в количестве 7200 кг/ч, возвращаютв колонну. По линии 4 отбирают дистиллат. Из куба колонны 2 по линии 5 отбирают раствор пентан-пентен-пентадиеновой фракции и подают в колонну 6.,Давление куба колонны 6 равно 1,3 ати.Температура куба при этом 116 С, Коноцентрация экстрагента на тарелках колонны 2 составляет 25 вес.%.Колонна 6 имеет 40 колпачковых тарелок. Ввод питания осуществляется на20-ую тарелку. Колонна работает поддавлением 0,2-0,3 атц, С верха колонныпо линии 7 отбирают пентан-пентен-пентадиеновую фракцию и направляют на разделение зкстрактивной ректифйкацией.Флегмовый ноток, возвращаемый в колонну, равен 200-250 кг/ч. Из куба колойпы 6 по линии 3 отбирают десорбированный толуол и возвращают на орошениеколонны 2, Давление куба 0,4-0,5 ати,.отемпература 124 С, Тепло десорбированного зкстрагента. используют для обогрева колонны 2 и подогрева исходной фракОставшееся тепло снимают охлаждаю.щей водой. Температура потока по линии3 на входе в колонну 2 равна 35-40 С.оСоставы продуктов разделения, исходныхпродуктов и величины основных потоковданы ъ табл. 2,П р и м е р 3. Исходную фракцию,полученную дегидрированием изопентана,подают в колонну 2 по линии 1 (см. фиг, 1).По линии 3 в колонну подают диметил-формамид ДМФА,Колонна 2 имеет 110 колпачковыхтарелок. Поток по линии 1 подают,на80-90-85 тарелки, поток по линии 3 -на 5-10 тарелки, Давление верха колонны 0,5 ати, температура 40,3 С, С вер-оха подают флегмовый поток, равный600 кг/ч. Из куба колонны 2 отбираютраствор ДМФА в пентак-пентеновой фракции н по линии 5 подают в колонну 6зкстрактивиой ректификации. Давлениекуба колонны равно 1,0-1,1 ати, темпратура куба 65 оС. Концентрация экстрагента на тарелкахкопонны 2 составляет46 вес,%.3П р и м е р 4. Для оценки возможности использования ряда органическихсоединений в качестве разделяющего агента используют лабораторную установку,состоящую из колонны диаметром 25 мми высотой 2 и, которую заполняют нихро".мовой насадкой 4 х 4 х 4 мм (ориентировоч-ная эффбктивность 50 теоретических тарелок), на которой проводят серию опыТОВ,4Искусственная смесь состава,вес. %:Изопентан 652-Бутик 0,052-Мотил-бутен 15Изопрен 4,95подвергается ректифккацик ка укаэаннойВьпце колонне, В верх колонны подаютразделяющий агент, Питание подают навысоту 05 и от куба колонны, разделяющий агент - на высоту 0,15 м от верха.ЯКолонна работает под атмосферным явлением (температура верха 25-27,5 С).Количество питания 90 г/ч. 7. 6532Колонна 6 имеет 150 колпачковых тарелок. Поток по линии 5 подают на 90-95-100 тарелки, а экстрагект - на /5-10 тарелки. Давление верха колонныо 0,4-0,5 ати, температура 45 С. С вер ха колонны отбирают изопентеновую фракцщо, часть ее возвращают в колонну 6 в диле флегмы в количестве 640 кг/ч, Из куба колонны 6, имеющего давлениео1 5 ати и температуру 130 С, отбирают 16 поток насьпценного экстрагеита и по линии 9 подают на десорбпив в колонну 10,Колонна 10 имеет 40 практических тарелок и работает.без флегмы. Подачу питания осуществляют иа Верхнюю тарел ку. Колонна работает пол давлением0,2 атк. Десорбировакные пектекы, содержащие до 10% нзопрена к укесекный ДМФА,подаот в колокну экстрактквкой ректкфикации для выделения изопрена, Из куба колонны отбирают ДМФА и возвращаот на орощение колонн, 2 и 6 в количестВах, указанных в табл. 3. Давление куба кОО лонны 10 - 0,3 ати, температура 158 С, Тепло десорбированного экстрагента ис- пользуют лпя испарения потока по ликии 5, обогрева колонны и потока по линии 1. Остаточное тенпо снимают Водяными холодильниками, Температуры потоков по линии 3 и 8 на входе в колонны 2 и 6 й соответственно равны 50 и 55 С. Составы продуктов разделения, исходных нро- дуктОВ и Величина ОснОВных потокОВ ла иы В табл. 3. С верха колонны отбирают изопентан,содержащий 0,1% изоамиленов и 0,10,15% 2-бутика. Количество отбираемого дистиллата составляет 36 г/ч, Из куба колонны отбирают изоамилен-изопреновую фракцию следующего углеводородногоосава, Вес.%:Изопентан 41,72-Бутнн не более 2 млн"определялся с помощью хроматографииф чувствительность метода 00001%%В средней части колонны ка высоте1,1 и от куба установлена контрольнаятарелка, позволяющая отбирать пробыжидкости, стекающей по колонне, дляопределения в ней концентрации экстрагекта,Б качестве разделяющего агента используют ацетонитрил, который одатв количестве 55 г/ч, Флегмовый потокпри этом составляет 420 г/ч (отношениекогпчества питания к количеству разделяющего агента 1;0,5-0,6 по весу).Концентрация разделяющего агента вжидкости ка тарелке в средней части колонны раВна 1 1 Вес.%,П р и м е р 5. Пример, осуществляемый по опнсакщо прим"ра 4, с использованием й-метилпирролилока,которыйподают В количестве 30 г/ч. Флегмовыйпоток составляет 400 г/ч (отношениепитания к разделяющему агенту 1".О,Зпо весу) . Концентрация разделяющегоагента в жидкой фазе контрольной тарелки 6 вес.%. Качество пролуктов разделения сООтВетстВует достигнутым В примере 4.П р и и е р 6. Пример, осуществляемый по описанию примера 4, с использованием бензола, который подают в количестве 100 г/ч. Флегмовый поток составляет 42 О г/ч ( отношение питания кразделяющему агенту 1;1 йо весу). Концентрация разделяющего агента в жидкойфазе на контрольной тарелке 21 вес,%;"Качество продуктов разделения соответствует. достигнутым в примере 4,П р и м е р 7. Пример, осуществляемый по описанию примера 4, с использованием /3 -метокснпропионитрипа, Раз-.деляющий агент подают в количестве40 г/ч. флегмовый поток составляет400-410 г/ч. Концентрация разлеляюще653244 9го агента на контрольной тарелке в жидкой фазе составляет 7 вес.%, Качество Таблица 1 Составы потоков в примеру 1, молЛ Углевод роды С,0,78 7,00 О,-бутин1 Отсутст: вует Отсутс вуетвопент 1-Пентен О, 082-Метил-бутен 5 ф 48 О,О 6,-М опре 81,5 Иэопрен н-Пен а 0,04 лис 94-Пенти 05 клопен 1,76 2 11,61 0,012 Пентин Углевод роды Сб ДМФ 9 0,01 49 0,01 Циклосан 01 22 68 5 Величина потока кг 1000 500 500 1000 ЗЗО 3407 5650 1415 17 Содержание примеси определялось хроматографически,Чувствительность метода 0,0001% (1 млн ) т н2-Пентен2-М етил 2,05 ,002 Оф 0114,84 1,67 К 31 продуктов разделения соответствует примеру 7. 0,5 99,9 77,96 12 . 0,5653) 44 13 Таблица 3 Состав потоков к примеру 3, молЛ Углеводороды СА О,2 - 0,67 3-Метил-бутен 6,35щ 2,0 0,01ею 2-БутинИзопентан1-Пентен 0,0050,1 92,75 26,98 95,16 - 0,0007 0,15 096 0,10 - 021.0,3 Углеводороды СбДМфА 0,1 0018 Оф 1 О)1 - 0108 0,26 999 Оэ 01 41 ю 66 001 99 е 9 932 0,5 Величинапотока,1000 513 303 1210 317 4700 5593 382 формула изо бретенияСпособ разделения смесей углеводородов С разной степени насыщенности путем двухстадийной ректификации в тарельчатых колоннах в присутствии разделяющего агента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, на первой стадии ректификацию осуществляют при концентрации разделяющего агента на тарелках 5 - 46 вес.%,225 - - 0506 1,42 4,64 - О,063 2 00, -- О 45 17,17 - - 3,87 Ов 25 -- Ов 056 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1. Разделение изопентан-изоамилено 4 э вой фракции с предварительным отделением части изопентана (отчет), Куйбышевский завод С К г. Тольятти 1971.2. Павпов С. Ю, и др, Выделениеизопрена из фракций С 5 пиролиза бензи- Ю на", Химическая промышленность, 1971, Ф .м, у к сл Фтф 4 м г уф ф"чеФФмгГ 4 653244 ания пенщедиенод Фиг ИлоЭая Фраююя ЦНИИГ 1 И Закаэ 1356/48 Тираж 512 Подписное