Способ получения бензола

 

Изобретение касается производства ароматических углеводородов, в частности получения бензола, и может быть использовано в химической промьшшенности. Цель - упрощение процес-. са. Последний ведут из другого сырья - фракции с т.кип. 25-125°С, которая является отходом производства этилена . Эту фракцию ректифицируют в присутствии другого азеотропного агента - воды (объемное отношение к сырью 0,05-0,1) с отбором дистиллята в кубовом продукте фракции 9б вьше предельных и непредельных углеводородов. содержащий 0,05-0,1 мас.% бензола. Выделен11ый дистиллят подвергают расслаиванию с получением углеводородного слоя, содержащего С$-предельные и непрердельные углеводороды и бензол . Этот углеводородный слой подвергают азеотропной осушке при давлении 0,110-0,125 МПа с одновременным отбором в дистилляте С -предельных и непредельных углеводородов и в кубовом продукте бензольной фракции . Последнюю подвергают гидрообработке в присутствии Ni-Cr-катализатора при нагревании и давлении(преимущественно при 200 С и 0,5 МПа).После гидрообработки проводят четкую ректификацию продуктов с выделением целевого бензола в дистилляте и в кубовом продукте фракции Cj-непредельных углеводородов, содержащей 27,81-29,55 мас.% бензола. Способ дает вьпсод бензола 98,5% с чистотой 99,95%. 3 з.п. ф-лы, 15 табл. (Л со GD. О) ел о N:)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

Ц (51)4 С 67 С 15/ 4

502 А1 (21) 3972531/23-04 (22) 05,11.85 (46) 15.01.88. Бюл. ))- 2 (72) А.В.Тимофеев, Л.Я.Романченко, Е.В.Ковальская и В,И.Жуков (53) 547.532 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NP 1002281, кл. С 07 С 15/02, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЛА (57) Изобретение касается производства ароматических углеводородов, в частности получения бензола, и может быть использовано в химической промьппленности. Цель — упрощение процес-. са. Последний ведут из другого сырьяфракции с т.кип. 25-125 С, которая является отходом производства этилена. Эту фракцию ректифицируют в присутствии другого азеотропного агентаводы (объемное отношение к сырью

0,05-0,1) с отбором дистиллята в кубовом продукте фракции C((и выше предельных и непредельных углеводородов, содержащий 0,05-0,1 мас.Ж бензола.

Выделенный дистиллят подвергают рас- . слаиванию с получением углеводородного слоя, содержащего С -предельные и непрердельные углеводороды и бензол. Этот углеводородный слой подвергают азеотропной осушке при давлении 0,110-0,125 MIa с одновременным отбором в дистилляте С -предель5 ных и непредельных углеводородов и в кубовом продукте бензольной фракции. Последнюю подвергают гндрообработке в присутствии Ni-Cr-катализатора при нагревании и давлении(преимущественно при 200 С и 0,5 МПа).После гидрообработки проводят четкую ректификацию продуктов с выделением целевого бензола в дистилляте и в кубовом продукте фракции С -непредельных углеводородов, содержащей

27,81-29,55 мас.7. бензола. Способ дает выход бензола 98,5Х с чистотой

99,95Х. 3 з.п. ф-лы, 15 табл.

1366502 2 вия ректификации (колонна периодического действия): температура верха

84-86 С, куба 86-88 С, давлении О, 115

0,12 МПа, флегмовое число 6. з Материальный баланс четкой ректификации представлен в табл. 4.

В результате ректификации получают продукт с содержанием основного вещества (бензола) 99,95 мас. ., содержание непредельных 0,05 мас. ., влаги 15 ррш. Выход бензола от ресурсов в исходном сырье 93,8 мас. .. е Пример 2. Легкую смолу пирои 15 лиза (фр. 25-125 С) в количестве

20 л подвергают переработке на той же колонне в соответствии с примером

1 при отношении воды к сырью 0 05 температуре верха 23-73 С, куба 4993 С, давлении 0,12-0,13 ИПа и флегмовом числе 4.

Состав сырья и полученных продуктов представлены в табл. 5.

Изобретение относится к способам получения ароматических углеводородов, в частности бензола, и может быть использовано в химической промышленности для получения бенэола и жидких продуктов пиролиза, Цель изобретения — упрощение тех нологии процесса за счет использова ния в качестве исходного сырья фрак ции с т.кип. 25-125ОС, являющейся отходом производства этилена пироли зом, использования дешевого азеотро пообразующего агента при переработк укаэанной фракции, исключения стади регенерации азеотропообразующего агента.

Пример 1 ° Легкую смолу пиролиза (фр. 25-125 С) в количестве

20 л загружают в куб ректификационной колонны периодического действия вместе с азеотропообразующим агентом (водой) в количестве 0,6 л (объ емное соотношение 0 03:1,0) и подвергают ректификации при температу- 25 ре верха 25-75 С, куба 50-95 С, давлении верха колонны 0 11-0 14 NIa u флегмовом числе 4.

Состав загруженного сырья и полученных продуктов представлены в 30 табл. 1.

Верхний продукт после расслаивания в водоотделителе загружают в куб той же колонны и подвергают аэеотропной осушке при температуре верха

45-50 С, куба 83-86 С, давлении О,ii0,12 NIla и флегмовом числе 5.

Состав расслаиваемого верхнего продукта представлен в табл. 2, а баланс процесса аэеотропной осушки в табл. 3.

Кубовый продукт, содержащий бенэо. ла до 96-97 об., содержащий непредельные углеводороды, подвергают гидрированию.

Гидрирование осуществляют в реакторе проточного типа при 200 С, давлении 0,5 ИПа, соотношении водорода: сырье 750 нм /м, объемной скорости подачи сырья 2 ч -1 в присутствии ни50 кельхромового катализатора (ГОСТ

1240-66).

В результате гидрирования непредельных соединений получают гидрогениэат, содержащий их до 0,1 мас. .

Баланс процесса представлен в табл. 4.

Гидрогенизат загружают в куб колонны для четкой ректификации. УслоЗатем верхний продукт подвергают расслаиванию в водоотделителе (материальный баланс процесса представлен в табл. 6) и азеотропной осушке при температуре верха 42-48 С, куба 8285 С, давлении 0,11-0,12 ИПа и флегмовом числе 5 °

Материальный баланс процесса представлен в табл. 7.

Кубовый продукт, содержащий до

98 мас. бензола, подвергают гидрированию в условиях примера 1 и получают гидрогенизат, содержащий до

0,1 мас. непредельных соединений.

Гидрогенизат загружают в куб колонны и подвергают четкой ректификацни при температуре верха 84-86 С, куба

86-88 С, давлении 0,11-0,12 ИПа и флегмовом числе 6.

Материальный баланс гидрирования и четкой ректификации представлен в табл. 8.

В результате ректификации получают продукт с содержанием бенэола

99,99 мас., точка кристаллизации

5,5-5,51 С.

Выход бензола от ресурсов в исходном сырье 99,2 мас. °

Пример 3. Легкую смолу пиролиза (фр. 25-125 0) в количестве

20 л загружают в куб колонны вместе с водой при объемном отношении воды к сырью 0,2 и подвергают азеотропной ректификации при температуре верха колонны 24-74 С. куба 50-94 С, дав1366502 лении верха О, 11-0,12 МПа и флегмовом числе 4, Составы сырья, полученных продуктов представлены в табл. 9.

Верхний продукт колонны подвергают расслаиванию в водоотделителе (материальный баланс представлен в табл. 10) и подвергают азеотропной осушке при температуре верха 45-50 С, ip куба 83-85 С, давлении верха 0,11

0 12 МПа и флегмовом числе 5.

Материальный баланс процесса осушки представлен в табл. 11.

Кубовый продукт, содержащий до

94 мас.% бензола, и непредельные углеводороды подвергают гидрированию в условиях примера 1. Полученный гидрогенизат подвергают четкой ректификации в условиях примера 1 и получа- 2р ют продукт с содержанием бензола

99,95 мас.%:

Материальный баланс гидрирования и четкой ректификации представлен в табл. 12. 25

Выход бензола от ресурсов в сырье

92,7 мас.%:

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что объемное отношение воды к легкой 30 смоле пиролиза (фр. 25-125 С) на стадии азеотропной ректификации составляет 0,1.

Материальный баланс процесса по стадиям процесса приведен в табл. 13-15.

Получен бензол с выходом

98,5 мас.% от ресурсов в сырье с содержанием основного вещества

99,95 мас.%, точка кристаллизации 40

5,5-5,51.

Как видно иэ приведенных примеров, в случае недостатка или избытка воды наблюдаются потери бензола (примеры 1 и 3).

Формула изобретения

1. Способ получения бензола из легкой смолы пиролиза, включающий азеотропную ректификацию исходного сырья в присутствии азеотропообразующего агента, каталитическую гидрообработку при повышенной температуре, четкую ректификацию продуктов гидрообработки с выделением целевого продукта в дистилляте, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве легкой смолы пиролиза используют фракцию с т.кип. 25-125 С, являющуюся отходом производства этилена, в качестве азеотропообразующего агента

I на стадии азеотропной ректификации используют воду при объемном отношении к сырью 0,05-0, 1, дистиллят азео— тропной ректификации подвергают расслаиванию с получением углеводородного слоя, содержащего С „-предельные и непредельные углеводороды и бензол, углеводородный слой подвергают азеотропной осушке при давлении 0,110—

0,125 МПа с одновременным отбором в дистилляте С,-предельных и непредельных углеводородов и в кубовом продукте бензольной фракции, подаваемой на каталитическую гидрообработку н при,сутствии никельхромового катализато1ра.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что азеотропную ректификацию ведут с отбором в кубовом продукте фракции С 6. и выше предельных и непредельных углеводородов, содержащей 0,05-0,1 мас.% бензола.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что четкую ректификацию ведут с отбором в кубовом продукте фракции непредельных углеводородов С, содержащей 27,81

29,55 мас.% бензола.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю шийся тем, что каталитическую гидрообработку ведут при 200 С и давлении 0,5 МПа.

1366502

Таблица 1 кг мас.Е кг мас.Е Получено

Загружено

Верхний продукт, в т.ч.: 17,87

27,3

100

100

Предельные углеводороды С 8 1

29,7

8,1

45,33

36,65

6,55

Бензол

2,6

9,5

Бензол

6,93 25,4

Непредельные углеводороды С 2,60

14,55

2,6

9,5

0,6

3,36

Вода

Толуол

Предельные углеводороды С и выше 0,02

0,11

3,14 11,5

Кубовый продукт, в т.ч.:

100

10,03

39,3

14 0

3,80

0,38

0,6 100

Бензол

Вода

2,60 25,92

Толуол

Предельные углеводороды С и выше 3,12

31,10

39, 18

3,93

27,9

27,9

Итого:

Итого:

Таблица 2

17,87 100

17,28

100,0

Предельные углеводороды С 8, 1

Бензол

6,55

Бензол

Непредельные углеводороды С 2,6

2,60 14,55

15,04

Легкая смола пиролиза, в т.ч.:

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

Предельные углеводороды С и выше

Непредельные углеводороды С и выше

Верхний продукт, в т.ч.:

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

8,1 45,33

6,55 36,65

Непредельные углеводороды

С и выше

Углеводородный слой, в т.ч.:

46,88

37,91

1366502

Продолжение табл.1

0,6

3,36

Вода

0,02

0,11

0,02

0,11

0,01

0,06

Вода

Вода

0,59 100

17,87 100 0 Итого:

17,87

Итого: мас.X Получено кг мас.Ж

Загружено

Верхний продукт, 46,88 в т.ч.: 10,525 100,0

8,10

37,91

Бензол

6,55

8,1

76,96

15,04

2,60

0,02

Вода

0,05

0,01

Вода

0,02

0,19

6,755

2,96

0,20

Бензол

6,55

96,97

Вода

0,005

0,07

17,28 100,00

17,28

Итого:

Итого:

Предельные уг-, леводороды С и выше

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С.

Углеводороды С и выше

Предельные углеводороды С и выше

Водный слой, в т.ч.:

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

Углеводороды С и выше

Кубовый продукт, в т.ч.:

Непредельные углеводороды С

2,4 22,80

0,005 0,05

1366502

1 ) мас.У. Получено

Загружено

Гидрирование

2,95

0,2

Бензол

Бензол

Вода

Вода

Водород

Итого:

Итого:

Водород

Итого:

Четкая ректификация

О, 10.

0,007

Бензол

Бензол

Вода

Вода

Итого:

Бензол

Вода

Итого.

Непредельные соединения С

Непредельные соединения С

) «г () 6,55 96,73

0 005 0,07

0,017 0,25

6,772 100,00

6,550 99,82

0,005

Непредельные соединения С

Углеводороды

Н. С

Дистиллят, в т.ч.

Непредельные соединения

Кубовый продукт, в т.ч.:

Непредельные соединения С

Таблица 4 кг мас.Ж

0,007 0,10

6,55 99,82

0,005 0,08

6,562 1 00,00

0,1985 94,52

0,0115 5,48

0 2100 100,00

6,772

0,0035 0,05

6,546725 99,95

0,000098 0,0015

6,550323 100,00

0 0035 29,97

0,003275 28,05

0,004902 41,98

0,011677 100

6,562

1366502

Таблица 5 кг мас.7

Загружено

19,33 100

27,3

100

Предельные углеводороды С 8,87 45,89

8,87 32 5

2,81 10,3

2,81 14,54

1,0 5,17 6,70 24,5

Бензол

Вода

2,78 10,2

Толуол

8,97 100,0

0 05

0,56

2,73 10,0

Бензол

Толуол

2,78 30,99

Предельные углеводороды С и выше

2,73 30,43

Вода

3,41 38,02

28,30

28,3

Итого:

Итого:

Таблица 6 кг . мас 7.

Получено

Загружено кг

Углеводородный

100 слой, в т ч.:

19,33

18,34

Предельные углеводороды С 8,87

45,89

8,87

34,40

Бензол

6,65

6,65

Бензол

Непредельные углеводороды

14,45 С

2,81

15, 33.

2,81

Вода

0,05

0,01

5,17 Вода

1,0

0,99

f00

Водный слой

19,33

19,33

Итого:

Итого:

Легкая смола пиролиза, в т.ч.:

Предельные углеводороды С>

Непредельные углеводороды С

Предельные углеводороды С и выше

Непредельные углеводороды

С и выше

Верхний продукт, в т.ч.:

Предельные продукты С

Непредельные углеводороды

С

3,41 12,5

1,0 100

1 мас. 7.

Верхний продукт, в т.ч.:

Непредельные углеводороды

Кубовый продукт, в т.ч.:

Непредельные углеводороды

С и выше

Г 1

48,36

36,26

14

1366502

Загружено

Предельные углеводороды С

Верхний продукт, 48,36 в т.ч.:

11,535

8,87

6,65

Бензол

76,90

Непредельные углеводороды С

15,33

2,81

Непредельные углеводороды С5 2,66

23,06

0,05

0,01

Вода 0,005

0,04

Вода

Кубовый продукт, в т.ч.:

6,805 100

Непредельные углеводороды С> 0,15

2,21

97,72

6,65

Бензол

0,07

0,005

Вода

18,34

18,34

Итого:

Итого:

Таблица 8 рирова

Непредельные соединения С

Непредельные соединения С

2,2

0,15

97,48

6,65

Бензол

Бензол

0,005

0,07

Вода

0,017

6,6617 100,00

6,822

100,0

Итого;

Итого:

Углеводороды

Н,С, 0,1488 92,83

0,0115

7,17

Водород

Итого;

Вода

Водород

Таблица 7

) кг ) ) 1

16,26 Предельные углеводороды С 8,87

0,0067 0,10

6,6500 99,82

0,0050 0,08

О, 1603 100,00

6,822

1366502

Продолжение табл.8

Четкая ректификация

Непредельные соединения С

0,10 Дистиллят, в т.ч.:

99,82

Непредельные соединения С 0,003325

Бензол

0 05

Вода

0,08

Бензол

Вода

0,000133

6,650000

0,0020

6,6617 100,00 Итого:

Итого:

Ky6овый продукт, в т.ч..

Непредельные соединения С 0,003375 28,85

Бензол

Вода

Верхний продукт, в т.ч.:

21,53 100,0

100

27,3

Предельные углеводороды С

Предельные углеводороды С

38,27

30,20

8,24

8,24

Непредельные углеводороды С

Непредельные углеводороды,С5

12,68

29,35

10, 00

2,73

2,73

6,32

25 0

6,82

Бензол

Бензол

9,8

0,7 о

0,15

2,68

Толуол

Толуол

Углеводороды выше

Углеводороды С и выше

12,4

0,42

0,09

3,39

4,00 18,35

Вода

Непредельные углеводороды

С и выше

12,6 Кубовый продукт, в т.ч.:

3,44

9,77 100,00

Легкая смола пироге лиза, в т.ч.:

0,0067

6,6500

0,0050

6,646542 99,95

0,003458 " 29,55

0,004867 41,60

0,011700 100,00

6,6617

Таблица 9

1366502

Продолжение та{Гл,9

2,53 25,90

4,0

100,0

Вода

Толуол

3,30 33,78

3,44

35,20

0 5

5,12

Бензол

31,3

31,3

Итого:

Итого:

Таблица 10 кг мас.X

Получено кг мас.Е

Загружено

Угле в од ар одный

38,27 слой, в т.ч.:

8,24

17,54 100,00

2,73

46,98

6,32

Бензол

0,7

0,15

:,Толуол

2,73

0,42

6,32

0,09

Бензол

0,15

0,86

4,00

18,35

Толуол

Вода

0,09

0,51

0,01

0,06

Вода

3,99 100,0

Водный слой

21,53

21,53

100,00 Итого:

Итого:

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

Углеводороды

С и выше

12,68

29,35

Углеводороды С и выше

Непредельные углеводороы

С и выше

Предельные углеводороды

Непредельные углеводороды

Углеводороды

С- и выше

15,56

36,03

19

i 366502

Таблица 11 кг мас.X Получено кг мас.7

Загружено ь

Верхний продукт, 8,24 46,98 в т.ч.: 10,845 100

75,98

2,73

15,56

6,32 36,,03

23,97

Бензол

0,86

0,15

0,005

0,050

Толуол

Вода

0,09

6,695 100

0,01

Вода

0,13

1,95

6,32 ф

94,40

Бензол

0,24

3,58

0,07

Вода

0,005

17,54

Итого;

17,54

Итого:

Таблица 12

0,10

0,0068

0,13

96, 17

94,16 Бензол

6,32

6,32

Бензол

3,58

0,24

3,65

0,24

0,07

0,08 а

0,005.Вода

0,25

6,5718 100,00

6, 712 100,00 Итогс

Итого:

91,80

8,20

Водород 0 0115

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды

Углеводороды

С и выше

Непрерывные соединения С

Толуол и углеводороды C H выше

Вода

Водород

0,005

0,017

Предельные углеводороды С 8,24

Непредельные углеводороды С 2,60

Кубовый продукт, 0,51 в т.ч.:

0,06 Непререльные углеводороды С

Толуол и углеводороды С и выше

Гидрирование

Непредельные

1,94 соединения С

Толуол и углеводороды С и выше

Предельные углеводороды С О, 1287

21

1366502

Продолжениетабл,12

0,1402 100,00

Итого:

Четкая ректификация

0,0068

96,17 Непредельные соединения С .0,00341 0,05

6,32

Бензол

6,31684 99,95

0,0001364 0,002

Бензол

3,65

Вода

0,08

Вода

6,5718 100,00 Итого:

Итого:

6,3203864 100,00

0,2514136 100

Бензол

0,24

95,46

Толуол

Вода.Итого:

Таблица 13

Загружено

Легкая смола пирсl лиза, в т.ч.: 27,30

20,28 100,00

Предельные углеводороды С 8,87 43,74

32, 50 Непредельные углеводороды С

8,87

2,81 13,86

6;60 32,54

2,81

6,70

9,86

2„0

Бензол

10,0

2,73

Бензол

Непредельные соединения С

Толуол и "тяжелые" углеводороды С и выше

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

Предельные уг леводороды С и выше

О, 2400

0,005

Дистиллят9

О 1 в т,ч,!

Кубовый продукт, в т,ч.:

Непредельные углеводороды

С

Верхний продукт, 100,0 в т.ч.:

10,30 Бензол

24,5 Вода

Кубовый продукт, в т.ч.:

0,00339 1,35

0,00316 1,26

0,0048636 1,93

6,5718

9,02 100,00

0,10 1,10

24

1366502

Продолжение табл. ) 3

5 ь

2,78 30,82

Толуол

3,41

12,5

10,20

2,78

Толуол

2,73 30,28.100,0

2,0

Вода

3,4 1 37,80

29,30

29,3

Итого:

Итого:

Таблица 14

Расслаивания верхнего продукта в водоотделителе

Углеводородный слой, в т.ч.:

43,74

8,87

18,29

100,00

2,81

13, 86

8,87

6,6

Бензол

Бензол

Вода

15,36. Вода

0,05

0,01

100,00

1,99

Водный слой

20,28 100,00 Итого

20,28

Итого:

Азеотропная осушка углеводородного (бензольного) слоя

Верхний продукт, в т.ч.:

Предельные углеводороды С

8,87 48,50

100,00

11,525

6,60

36,09

Бензол

76,96

Непредельные углеводороды С

15,36

2,81

23,00

Вода

0,05

0,01

0,04

0 005

Вода

Кубовый продукт, в т.ч.:

6,765

100,00

Непредельные углеводороды

С и выше

Предельные углеводороды С

Непредельные углеводороды С

6,60 32,54

2,00 9,86

Предельные углеводороды С и выше

Непредельные углеводороды

С и выше

Предельные углеводор оды С5

Непредельные углеводородв С5 2 81

Предельные углеводороды С 8,87

Непредельные углеводороды С 2,65

48,50

36,09

26

Продолжение табл.14.

25, 1 366502

Непредельные соединения С

2,37

0,16

97,56

6,60

Бензол

0,07

0,005

Вода

18,29 100,00 Итого:

18,29

Итого: "! Таблица 15 кг 1 J (маск% Получено кг мас.%

Загружено

Гидрирование

Непредельные

2, 36 соединения C g

Непредельные соединения С

0,16

0,1

6,60 97,32

99,82

Бензол

Бензол

0,005 0,07 Вода

0,005

0,08

Вода

0,017

0,25

Водород

93,24

6,75

Водород

0,17

100,00

6,782

6,782 100,00 Итого:

Итого:

Четкая ректификация

Непредельные соединения С

0,007 0,1

Дистиллят, в т.ч.:

Бензол

99,95

Бензол

Вода

0,002

Вода i

Кубовый продукт, в т.ч.: 0,011867

100

Непредельные соединения С 0,0037

0,0033

Бензол

0,004867 41,01

6,612

Вода

6,612 100,00 Итого:

Итого;

6,60 99,82

0,005 0,08

Непредельные углеводороды

С

0,007

6,600

0,1585

0,0115

6,600133

6,5967

09000133

31,18

27,81