Способ извлечения чистого бензола из углеводородных смесей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

QOLWIAËÈCT ÈЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„1205755 А (51)4 С 07 С 7/08 15/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®СЕ;".-;

"-" - г .ъх. дg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (54)(57) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЧИСТОГО

БЕНЗОЛА ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ, содержащих ароматические углеводороды и высокое количество неароматических углеводородов, путем экстрактивной дистилляции в присутствии

N-формилморфолина в качестве селективного растворителя, проводимой в колонне экстрактивной дистилляции 3

Ю (21) 3475641/23-04 (22) 13.08.82(31) Р315319. 3 (32) 05.09.81 (33) DE (46) 15.01.86. Бюл. Ф 2 (71) Крупп-Копперс ГмбХ (DE) (72) Герхард Пройссер, Мартин Шульце, Герд Эммрих и Ханс-Кристоф Шнайде р (DE) (53) 547.532(088.8) (56) Патент ФРГ N 2040025, кл. С 07 С 7/08, 1973.

Выложенная заявка ФРГ N 2424349, кл. С 07 С 7/08, 1975.

Патент ФРГ N 1568940, кл. С 07 С 7/08,.1974. и отгонной колонне при давлении

1,98 атм, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, исходную углеводородную смесь предварительно разделяют путем дистилляции при давлении

16,8 атм и температуре верха колонны предварительной дистилляции 209 С, пары полученного при этом головного продукта перед подачей на стадию экстрактивной дистилляции в количестве 80-90 мас.X используют для обогрева колонн на стадии экстрактивной дистилляции путем косвенного теплообмена с полной конденсацией головного продукта, остальное количество паров головного продукта используют для предварительного подогрева исходного сырья путем косвенного теплообмена с полной конденсацией головного продукта, причем флегмовое число и число тарелок в колонне предварительной дистилляции выбирают из расчета, чтобы количество паров головного продукта было достаточным для обогрева колонн на стадии экстрактивной дистилляции.

1205755

4О

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

N-формилморфолина в качестве селективного растворителя. Данное изобретение может найти применение в нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — снижение энергозатрат путем использования теплосодержания полученных при предвари-, тельном разделении исходного сырья паров дистиллята для обогрева колонн экстрактивной ректификации и исходного сырья.

На чертеже изображена схема, согласно которой осуществляют предлагаемый способ.

Представленная на чертеже технологическая схема содержит только необходимые для пояснения способа

2 устройства, в то время как прочие дополнительные устройства, например вентили и насосы не представлены. В представленной технологической схеме колонна 1 предварительной перегон30 ки работает при повышенном давлении.

Служащую в качестве исходного сырья углеводородную смесь, содержашукР ароматические углеводороды, подают через трубопровод 2 и теплообменники

3 и ч и при необходимости 5 в среднюю часть, снабженной тарелками колонны 1 для предварительной перегонки. В основании этой колонны находится циркуляционный кипятильник †.греватель б, трубчатую систему которого можно 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. В данном случае поток пара в трубопроводе 7 разделяют на два парциальных потока.Больший парциальный поток по трубопроводу 8 подают в трубчатую систему циркуляционного кипятильниканагревателя 9, в котором теплоту пара используют для нагрева отгонной колонны 10. Одновременно ларциальный поток паров из трубопровода 8 через трубопровод 11 поступает к трубчатой

Ристеме циркуляционного кипятильника-! нагревателя 12, который служит для нагрева колонны 13 для экстрактивной перегонки.

Одновременно меньшую часть парци,-льного 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. Образующие .я 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 ".обираются 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 ле-::мы. 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 ко1205755

20,05

Толуол

Ароматические углеводороды С

2,20

Предварительная перегонка

1440 кДж/кг бензола

920 кДж/кг бензола

Общий расход теплоты

Давление в головной части

16,8 атм колонны

Температура головной части

209 С колонны

Температура отстойника

Флегмовое число

281 С

1:3,2

0,07

-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 трубопроводу используют. 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.

Пример 1. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензола из рафинированного под давлением коксового бензола. Исходный продукт согласно технологической схеме, показанной на чертеже, подвергают предварительной перегонке и получающийся при этом головной продукт обрабатывают путем экстрактивной перегонки с помощью N-формилморфолина в качестве селективного растворителя.

Исходный продукт имеет следующий состав, мас.X:

Углеводороды С, 0,04

Углеводороды С 0,78

Метилциклопентан 0,20

Изо-углеводороды

Cv 0,12

Циклогексан 0,35

Нормальные углеводороды С +

+диметилциклопентан 0,16

Метилциклогексан 0,25

Бензол 75,30

Парафиновые углеводороды С8

Диметилциклогексан 0,48

В части А опыта исходный продукт подвергают предварительной перегонке при нормальном давлении (давление в головной части колонны максимально

1,1 атм), причем получающийся голов10 ной продукт вводят в последовательно (дополнительно) подключенную колонну 13 для экстрактивной дистилляции, которая работает под давлением

1,98-атм. В этом случае нет связи теплоты между предварительной пере15 гонкой и стадией экстрактивной дистилляции. Получающийся в виде головного продукта отгонкой колонны (1,98 атм) чистый бензол содержит

100 м.д. (миллионных долей) толуола и 350 м.д. неароматических углеводородов в качестве примесей. Выход бензола составляет при этом 99,87.

Общий расход теплоты способа составляет при этом

Стадия экстрак30

2360 кДж/кг бензола

В части В опыта в случае такого же исходного продукта предварительную перегонку осуществляют при следующих условиях:

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 повыпается доля используемого при экстрактивной перегонке растворителя. Чистота и выход полученного бензола при этом соответствуют резуль1205755

2 05

Циклогексан

Нормальные углеводороды С7+ ди метилциклопентан

Метилциклогексан

Бензол

Парафиновые углеводороды С

Диметилциклогексан

Толуол

Ароматические углеводороды С

2,59

1 05 б0,30

0,99

0,96

23,97

0,20

ГО

1290 кДж/кг бензола

Предварительная перегонка

Стадия экстрактивной дистилляции

1000 кДж/кг бензола

Общий расход тепла

2290 кДж/кг бензола

16,8 атм колонны

Температура головкой части ко209 С лонн61

Температура отстойника

Флегмовое число

Расход тепла при ледующие значения:

Предварительная перегонка

252 С

1:3,6 этом имеет

1420 кДж/кг бензола

Стадия экстрактивной дистилля1290 кДж/кг бензола

% татам, представленным в части А.

Согласно изобретению, однако пары головного продукra предварительной перегонки используют для нагрева колонны 13 экстрактивной дистилля,ции и отгонной колонны 10. Причем тепловой баланс процесса следующий:

Предварительная перегонка

1270 кДж/кг бензола, стадия экстрактивной дистилляции 982 кДж/кг бензола. По сравнению с предваритепьной перегонкой при нормальном давлении (часть А) необходимое количество тепла (расход тепла) при предварительной перегонке при повышенном давлении (часть В), несмотря на несколько повышенное флегмовое число, ниже, так как при используемом давлении теплота испарения примерно на 30% ниже. В случае предлагаемого согласно изобретения способа работы нет необходимости вносить необходимое количество тепла на стадии экстрактивной дистилляции в форме отдельной энергии (предпочтительно пара). Это необходимое количество тепла, напротив, полностью покрывается за счет теплосодержания паров головного продукта предварительной перегонки. Температуры паров головного о продукта 209 С при этом совершенно достаточно. Фактически обычно для нагрева стадии экстракции требуется только 80-90% количества паров головного продукта. Остальное количест. во можно использовать для предварительного подогрева исходного продукта в теплообменнике 3.

Общий расход тепла дпя части В поэтому в целом может удовлетворяться только с помощью 1270 кДж/кг бензола.

Сравнение части А с частью В дает, что для части В необходимо только

1270 100

54% необходимого количест2360 ва тепла части А. Достигаемая экономия энергии составляет таким образом

46%.

Пример 2. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензола из полностью гидрированного пиролизного бензина. Иеходный продукт имеет следующий состав, мас.%:

Опыт осуществляют как в примере 1

Для части А предварительную пере1"анку проводят при нормальном давлении. При этом расход тепла следующий:

Полученный чистый бензол при этом содержит еще 100 м.д. толуола и ч00 м.д. неароматических углеводородов в качестве примесей.

В части В предварительную перегонку осуществляют при следующих

35 условиях:

Давление в головной части

1.97

Углеводороды С>

Углеводороды С

Метилциклопентан

Углеводороды изостроения С7

0,06

1,23

4., 73

Здесь также расход тепла в стадии > экстракции полностью покрывается теплосодержанием паров головного продукта предварительной перегонки, то цля необходимого количества теп7 1205 ла (расхода тепла) в части В по срав нению с частью А получается следующий расчет:

1420 100

62Х

2290 5! ,Т. ° б л и д в 1

Даевые материе>такого и тепловом баланса к ар>пиру 1, часта 4

7 8

Расход телла, кг/ч

10000 32424 26740 10161 5684 32424 2280 24704 7720 190 38510 31000 7510 2280 31ООО

Температура, с

209 209 181 209 80 80 157 192 50 281 80

12 209 209 209

l,90 2,46 2,46 2,46 2,46 2>46

2,46 2,46 94,0 о,оз

Бевэоп ° мас. 2

75>30 97,54 97,54 97,54 97>54 97,54

97,54 97,54 6 0 15,81 1,0 .99,96

1,0

0 55

2,4

2,4

Толуол ° мас.2

88 0

20,05

0,01 88,0 г,гО

9,6

9,6

И-форморфолив, мас. 2

84,19 99,0

99,00

0,586

2>204

7 ° 342

Иеароматические углаводороды ° кипящие до

8ООС нас Л

Высо- кокинаине

ueapoII$ти ческиа углеводороды мас.? с,аромат>г ческие углаводороды мас.2

Остаток тепла в таплообмаввике, Дв/xr

10000 вводимогоо сыр ъя в ч

755 8

Достигнутая экономия энергии сос- тавляет таким образом 38Х Данные материального и теплового баланса к примерам 1 и 2 приведены в табл. 1 и 2.

to t 205 755

Продолкенне табл. 1

14 15

Тепло хондепсе%BI >

Дн/кг

10000 хг вводимого сырья з ч

8>960 7>389 2,808 1,571

Обозначение теплообиенника ло схеме на чертеке

12 27 28

3 4 5

1 571 0,586 2>204 9,528 4,582 2,808 3,861 3 ° 481

Та блида 2

17 18 19

20

21 2

26!

11 14

2 7

Расход тепла, хг/ч

100000 32784 27887 17457 4897 25657 288Э 25657 7127 1!53 37974 32000 5974 7883 32000

Температура, OC

192 50 252 80

120 209 80 80 168

60, 209 209 209 209 209

0,03

15,53 15 53 96>0

11,07 15,53 15,5Э 15,53 15,53 !5,53

Вензол ° нас. l

60 20 84 ° 47 84 47 84 47 84 47 84 47

84э47 84>47 4>0 16 ° 57 1>,0 99 ° 96

l,0

Обозна ченне потока no текяологнчесхой схеме,1еренесеио тепла, Дк/к г

1000000 вводимого сырья н ч

Обоз чеки пото по т нологнчес хой схеме

Веароиатическне углезодороды> хипк° ma до

80 С, мас.й

Данные материального и теплового баланса х примеру 2, часть В

1205755

Продолхенме твол.2 г

6 17 18

21 22 24

14,76

14,78

4 ° 19

Толу" ол, мас.X

0,01 64> 52

64,52

23,97 0970

О ° 70

0,20

М"форнорфолив g нас Л

8Э,43 99,0

99 0

0 ° 906

2,035

7,503

9е060 7 ° 706 4 ° 823 lý354

Обовиачевие потока по текиоло гичес кой схеме

Вмсококипаиме вееронатические углеводородне нас.2 с,е ронатмческие углеводородм, мас Л

Остаток в теплообмеввике в Дв/xr

100000 вводимого сырья в ч

Тепло ховдевсапиит °

Дв/кг

10000 вводмного сырья в ч

Обоэиачевие теплообменвика по схеме

Перевесево тепла, Дв/кг

10000 вводимого сырья в ч

Э 4 5 6 9 12 .. 27 28

1«354 0,906 2,0Э5 6,48Э 2,683 4,823 3,000 4,503

Составитель Г.Гуляева

Редактор Ю.Середа Техред З.Палий Корректор О.Луговая

Заказ 8548/61 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4