Способ регенерации фурфурола из экстрактного раствора

 

Использование: в нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность изобретения: продукт фурфурол, который селективно регенируют из углеводородных фракций с целью их очистки. Регенерацию фурфурола из экстрактного раствора осуществляется путем ректификации с предварительным нагревом. Причем нагрев выше 180°С осуществляют путем смешения с экстрагентом, нагретым до 350°С, с использованием центробежно-струйного смесителяРасход фурфурола 6,4 кг/т экстракта. 1 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к процессу селективной очистки углеводородных фракций, в частности к способам регенерации фурфурола из экстрактного раствора.

Известно, что для выделения фурфурола (регенерации) из экстрактного раствора с целью его последующего использования в процессе селективной очистки применяют процесс ректификации с предварительным нагревом экстрактного раствора до 220-240^оС. Поскольку фурфурол является активным полярным углеводородным соединением, в процессе нагрева экстрактного раствора наблюдается значительное коксообразование, причем наиболее интенсивно оно наблюдается при температуре выше 160-170^оС.

Известен способ регенерации фурфурола из экстрактного раствора путем нагрева с последующей ректификацией. Нагрев до 180^оС осуществляют в теплообменниках, а выше 180^оС для нагрева используют рибойлеры где в трубное пространство подается теплоноситель, нагретый до 350^оС, а в межтрубное экстрактный раствор. Нагрев осуществляют через стенку труб рибойлера [1] Недостатком данного способа является значительное осмоление и последующее коксообразование нагревательных трубок и застойных зон рибойлера. В результате снижается температура нагрева экстрактного раствора, степень извлечения фурфурола при ректификации и увеличиваются потери фурфурола с экстрактным раствором, в результате чего увеличивается удельный расход фурфурола.

Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому результату является способ регенерации фурфурола из экстрактного раствора путем нагрева с последующей ректификацией. В данном способе нагрев выше 180^оС осуществляют в трубчатой печи, где тепло от дымовых газов, нагретых до 500-600^оС, передается через стенку потоку экстрактного раствора, проходящего по трубам печи [2] Данный способ позволяет исключить коксообразование ввиду отсутствия застойных зон, однако наблюдается довольно существенная полимеризация фурфурола за счет местных перегревов около внутренней поверхности труб (с учетом перепада через стенку температуры внутренней поверхности составляет 450-500^оС). В результате удельный расход фурфурола достаточно велик и составляет 8-9 кг/т экстракта.

Целью настоящего изобретения является снижение удельного расхода фурфурола. Поставленная цель достигается тем, что нагрев экстрактного раствора выше 180^оС перед ректификацией (отделение фурфурола) осуществляют путем смешения с нагретым до 350^оС экстpактом с использованием центробежно-струйного смесителя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что новым в способе является то, что нагрев экстрактного раствора выше 180^оС осуществляют путем смешения с нагретым до 350^оС экстрактом с использованием центробежно-струйного смесителя.

Сущность способа заключается в следующем. При нагревании в трубчатой печи за счет пристенного эффекта инициируется полимеризация (а вероятнее всего поликонденсация) молекул фурфурола с участием смол и полициклических арренов, содержащихся в экстрактном растворе. Далее нагретый до 220-240^оС экстрактный раствор поступает из печи в колонну, причем давление в трубопроводе поддерживается таким образом, чтобы фурфурол в основном при этой температуре находился в жидкой фазе. Следовательно процесс полимеризации или поликонденсации будет углубляться в течение периода нахождения экстрактного раствора в трубопроводе до входа в колонну, где за счет увеличения объема и снижения давления выделяется газовая фаза фурфурола. При этом образовавшиеся полимерные соединения будут повышать поверхностное натяжение и уменьшать скорость испарения фурфурола, что в результате приводит к снижению эффективности регенерации. Таким образом безвозвратные потери фурфурола будут достаточно велики за счет образования полимерных соединений, а также повышение уноса фурфурола с экстрактом за счет недостаточно высокой степени отгонки.

Предлагаемое техническое решение исключает перечисленные причины потерь фурфурола, т.к. нагрев экстрактного раствора до 220-230^оС осуществляется перед вводом в колонну прямым смешением с горячим теплоносителем экстрактом (продуктом, выделенным из экстрактного раствора после полного удаления фурфурола и состоящим главным образом из ароматических углеводородов). При этом исключается инициирование полимеризации фуpфуpола, т.к. исключается контакт с высокотемпературной поверхностью; углубление полимеризации фурфурола за счет длительного времени пребывания в трубопроводе в жидкофазном состоянии при 220-230^оС (после смешения нагретый поток мгновенно разделяется на фазы в колонне); Кроме того, введение в экстрактный раствор экстракта высокоароматизированного продукта, снижает концентрацию фурфурола в экстрактном растворе, что уменьшает вероятность межмолекулярного взаимодействия молекул фурфурола, приводящего к полимеризации. Использование центробежно-струйного смесителя позволяет исключить местные перегревы в потоке до 350^оС и обеспечивает равномерное распределение теплоносителя в объеме нагреваемого экстрактного раствора. Кроме того, интенсивное перемешивание разрушает агломераты, образованные из полициклических углеводородов экстракта, внутри которых может задерживаться фурфурол. В результате значительно снижается степень полимеризации фурфурола, повышается поверхностное натяжение, улучшается степень извлечения фурфурола из экстрактного раствора, а в конечном итоге снижается удельный расход фурфурола в процессе экстракции.

П р и м е р 1. Опыты проводят на промышленной установке экстракции. Каталитический газойль установки 1А-1М подают в колонну экстракции и при 50-70^оС проводят процесс экстракции, в результате которого получают экстрактный и рафинатный растворы. Расходные параметры процесса указаны в таблице.

Экстрактный раствор подают в ректификационную колонну К-4 для выделения фурфурола. Перед введением в колонну экстрактный раствор нагревают в теплообменниках парами фурфурола до 180^оС, а до 230^оС нагрев осуществляют прямым контактом в трубопроводе с нагретым до 350^оС экстрактом, который вводят в поток экстракта выше 350^оС снижает эффективность предложенного технического решения ввиду возможности образования кокса в процессе нагрева экстракта в трубчатой печи. При нагреве ниже 350^оС ожидаемый эффект имеет место, но увеличивается количество необходимого для поддержания теплового баланса колонны теплоносителя (экстракта), что может привести к перегрузке нижней части колонны и "захлебыванию" нижних тарелок.

С низа колонны выводят экстракт с содержанием фурфурола 2,8 мас. Далее фурфурол отпаривают от экстракта в колонне К-5 до содержания 100 мг/л. Выход экстракта 12,9 м³/ч, что составляет 43 мас. от сырья экстракции. Содержание смол в экстракте составляет 1,1 мас. Удельный расход фурфурола в процессе экстракции составляет 6,4 кг/т экстракта (см. табл.).

В таблице приведены также данные о проведении известного способа и полученные при этом результаты.

Из сравнительных данных следует, что способ согласно изобретению позволит снизить образование смол в процессе регенерации фурфурола из экстрактного раствора (1,1 против 6,3 мас.), улучшить степень извлечения фурфурола из экстракта (100 против 300 мг/л), что имеет большое значение с точки зрения экологии. В результате уменьшаются безвозвратные потери фурфурола и удельный расход снижается с 8,5 до 6,4 кг/т экстракта. Т.е. предлагаемое техническое решение позволяет в полном объеме решить поставленную цель.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ФУРФУРОЛА ИЗ ЭКСТРАКТНОГО РАСТВОРА путем ректификации с предварительным его нагревом, отличающийся тем, что нагрев экстрактного раствора выше 180^oС осуществляют путем смешения с экстрактом, нагретым до 350^oС, с использованием центробежно-струйного смесителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1