Способ разделения смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбензолы1изобретение относится к способам разлтелени?.' смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбеизолы, путем селективной экстракции комплексом трехфтористого бора и фторигтого водорода в присутствии разбавителя.известен способ разделения смесей ароматических углеводородов cg, содержандих лг-ксилол и другие изомеры ксилола, заключающийся в том, что процесс экстракции ведут при молярном отнощении трехфтористого бора к фтористому водороду 0,02—0,12, молярном отнощении флегмы ,и-ксилола к смеси загружеиного разбавителя и флегмы .«-ксилола 0,3—!, молярно'м отношении всего иг-ксилола, загруженного в экстрактор, к трехфтористому бору (а) в 0,96—1,04 раза больщем .величины молярного отнощения чистого л(-ксилола к трехфтористому бору во фтористоводородном экстракте (рт). кроме того, часть экстракта подвергают изомеризации в смеси с растворителем и подают на стадию экстракции, из оставшейся части экстракта отделяют углеводородную смесь, которую подвергают ректификации с выделением мксилола.однако в известном способе процесс экстракции осуществляют при возврате па opouje- ние зиачительпых количеств экстрагнруемы.х углеводородов (то,3—1). это приводит к необходимости проводить регенерацию избы- 202530точного количества растворителя, понижает нроизводителыюсть экстрактора и увеличивает расход энергии.целью изобретения является устранение иеобходимост!! рзгенерированип избыточного количества растворителя и сокрап1,ение расхода энергии. для достижения этой цели предлагается процесс разделения смесей, содержащих изомеры ксплола и алкилбензолы, осуществлять при молярном отношении bfa/hf во фтористо-водородном экстракте 0,02—0,2, концентрации (т) ароматических углеводородов в углеводородной фазе на стадии удаления фтористоводородного экстракта из эк- ctipaktopa менее 0,3, температуре минус 20— плюс 30°с и флегмово.м числе менее 0,2.в качестве исходного сырья преимущественно используют смесь ароматических углеводородов, содержащих 6—9 атомов углерода, например осуществляют выделение .«-ксилола из смеси его с о-ксилолом, п-кси.толом и этилепбензолом пли выделение мезитилепа из c^iecи его с ароматическими углеводородами cg. молярное отнощение загрузки фтористого водорода к смеси ароматических углеводородов составляет преимущественно 1, 8—25, .мол5.*рное отношение трехфтористого бора к экстрагируемому продукту преимущественно 0,7—1,5, а молярное отношение

 

О П И С А" Й И "Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

Н)416934

K ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента— (22) Зая влено 21.11.68 (21) 1284392/23-4 (51) Ч. Кл. С 07с 7/10

С 07с 15/08

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (32) Приоритет 21.11.67 (31) 74896/1967 (33) Япония

Опубликовано 25.02.74. Бюллетень ¹ 7 (53) УДК 547.53(088.8) Дата опубликования описания 17.04.75.

Иностранцы

Йосиро Ито, Тамотсу Уено, Такаси Накано н Казуо Окамото (Япония) Иностранная фирма

«Джапэн Гэс-Кемикал Ко, Инк» (Япония) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ

ИЗОМЕРЫ КСИЛОЛА И АЛКИЛБЕНЗОЛЫ

Изобретение относится к способам разделении смесей, содержащих изомеры ксилола и алкилбензолы, путем селективной экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода в присутствии разбавителя.

Известен способ разделения смесей ароматических углеводородов Се, содержащих л-ксилол и другие изомеры ксилола, заключающийся в том, что процесс экстракции ведут при молярном отношении трехфторпстого бора к фтористому водороду 0,02 — 0,12, молярном отношении флегмы м-ксилола к смеси загруженного разбавителя и флегмы м-ксилола 0,3 — 1, молярном отношении всего ,к-ксилола, загруженного в экстрактор, к трехфтористому бору (u) в 0,96 — 1,04 раза большем величины молярного отношения чистого .к-ксплола к трехфтористому бору во фтористоводородном экстракте (P ). Кроме того, часть экстракта подвергают изомеризации в смеси с растворителем и подают на стадию экстракции, из оставшейся части экстракта отделяют углеводородную смесь, которую подвергают ректификации с выделением лксилола.

Однако в известном способе процесс экстракции осуществляют при возврате на ор.)I)icние значительных количеств экстрагируемы. углеводородов (1 0,3 — 1). Это приводит к необходимости проводить регенерацию избыточного количества растворителя, понижает производительность экстрактора и увеличивает расход энергии.

Целью изобретения является устранение необходимости рзгеперированпя избыточного колпче;тва расз ворптеля и сокращение расхода энергии. Для достижения этой пели предлагается процесс разделения смесей, содержащих изомеры ксплола и алкилбензолы, ocyl0 щвствлять при молярном отношении BF /HF во фтористо-водородном экстракте 0,02 — 0.2, концентрации (;) ароматических. углеводородов в углеводородной фазе на стадии удаления фтористоводородного экстракта пз экь> спрактора менее 0,3, температуре минус 20— плюс 30 С и флегмовом числе менее 0,2.

В каче твс исходного сырья препмущсствешто используют смесь аром:гтпческих угле20 водородов. содержащих 6 — 9 атомов углерода, например осуществляют выделение tt-ксплола из смеси его с о-ксилолом, и-ксилолом и этиленбензолом плп выделение мезитнлсна пз смеси его с ароматическими углеводоро2é дами Се. Молярное отношение з; грузки фторпстого водорода к смеси ароматических углеводородов составляет преимущественно

1,8 — 25, мол1.1/шое отношение трехфтористого бора к экстрагируемому продукту пре30 имущественно 0,7 — 1,5, а молярное отношение

416934

Таблица 1

Отношение м -КСИЛОЛа

330 lPTOPHCTOM ВОДОроде (моль)

К тРЕХфто1истому бору во фторисгом воДОРОЛЕ, (моль), 3,„

Отношение

М --КСИЛОЛа

В УГЛЕВОДОРОДиой фазе к Общему количеству

УГЛЕВОДОрода, т

СодеРжание

М-КСИЛОла в углеводородИой фазе, моль

Отношение трехфтористого бора (моль) к подаваемог«у м-хсилолу (моль) КОЛИЧЕСТВО трехфтористого бора, поглощенНОГО фтористым

ВОЛОР(>ДОМ, мол>

Количество м-ксилОЛа, растворенНОГО ВО ф ОРИСтои вОДОРОЛе, моль

Отношение тРЕХфтористого бора к фторис>.ому водОРОлУ

Подача фтОРИСтого

ВОДОРОда, М ОЛЬ

Подача м-ксилола, моль

Подача и-гексана, моль

1,30

2,00

2,16

2,41

2,:16

1,7!

1,;>5

1.16

0,0288

0,0628

0,0903

0,1440

0,1580

0,0864

0,1380

0,2003

0,0426

0,0865

0,1221

0,1725

0,0538

0,0806

0,1280

0,1548

0,077

0,168

0,241

0,385

0,425

0,312

0,498

0,723

0,220

0,447

0,632

0,892

0,388

0,581

0,923

1,118

0,129

0,434

0,6! 2

1,20

1,29

0,503

0,727

0,790

0,172

0,399

0,518

0,580

0,190

0,295

0,416

0,446

0,099

0,217

0,311

0,496

0,546

0,294

0,469

0,682

0,145

0,294

0,415

0,586

0,183

0,274

0,435

0,526

3,45

1,290

0,653

0,480

0,398

0,583

0,426

0,286

0,183

0,376

0,275

0,106

0,051

0,439

0,215

0.152

0,233

3,40

0,942

0,486

0,259

0,140

0,078

0,281

0,176

0,055

0,025

1,1ч

1,36

1,25

0,99

1,04

1,08

0,96

0,85

3,40

0,349

0,658

0,465

0,471 подачи растворителя к 1, 3, 5-триметилбензолу преимущественно 0,5 — 10.

На фиг. 1 изображена очень упрощенная схема осуществления способа; на фиг. 2 показана диаграмма корреляции 1 — р» при 0"C с отношением трсхфтористый бор/фтористый водород в координатах Р», представляющем собой мольное соотношение,и-ксилол/трехфтористый бор во фтористоводородном экстракте, и Т, представляющей сооой концентрацию ксилола в углеводородной фазе при секции удаления фтористоводородного экстракта (заключительная стадная); на фиг. 3 — то же самое соотношение, которое представлено на фиг. 2, но при — 20 С; на фиг. 4 — соотношение, представленное на фиг. 2, однако при

15 С.

Сырой продукт, представляющий собой фракцию углеводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, подают в центральную часть эк тракционного устройства 1 непрерывного действия, работающего по принципу противотока, по трубопроводу 2, причем одновременно с этим по трубопроводам 8 и 4 в верхнюю часть экстрактора направляют соответственно фтористый водород н трехфтористый бор. Система фторнстый водород — трехфтористый оор контактирует с фазой фракции углгводородов, молекулы êîторых содержат по 8 углеродных атомов, внутри экстракционного устройства. В даином случае для повышения сслективности процеса по трубопроводу 5 в экстрактор подают разбавитель. Кроме того, часть получаемого, выделенного в рсзультате экстрагирования

it-ксилола высокой чистоты возвращают в экстрактор по трубопроводу б для орошения.

Экстракт и рафинат удаляют из экстрактора но трубопроводам 7 и 8 соответственно.

Усгановлгпо, что экстрагнрование с использованием фтористоводородного эк тракта

;> всего количества ли-ксилола из потока фракции углеводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, возвратом на орошеннс,it-ксилола обеспечивают путем подачи фторнстого водорода, трехфтористого бо1> ра, разбавнтеля и экстракционного продукта в таком колнчеспвенном соотношении, которог в основном удовлетворяет требованию высокой точности корреляции, т. с. корреляции, представленной на фиг. 2, 3 и 4. Установлено, что возврат на орошение гг-ксилола в соответствии с упомянутой KGppe.чяцпей не всегда необходим. Так, в частно ти, количество флегмы прн коэффициенте дгфлегмации 0,5, составляет 1, тогда как при коэффициенте деф20 легмацни 0,2 или меньше (включен также

0,0) процесс проводят почти без дефлегмации.

Коэффициент дсфлегмацпн представляет собой >количество флепмы, отнесенное к общему количеству экстракцнопного продукта во

2;> фтористоводо":.îäíoì экстракте, выводимой из экст>рактора, за вычетом количества флегмы, возвращаемой в экстрактор для орошения.

В табл. 1 приведены результаты опреде30 лгния молярного соотношения ля-ксилол/трехфтористый бор во фтористоводородном экстракте как в случае использования только чистого it-ксилола, так и в случае использования лг-ксилола и определенного количества

>разбавителя, который дооавляют в устройство. В качестве разбавнтеля используют н-гексан.

416934

Символы; и р„определяют следугощпм образом: р — отношение общего содержания ароматических углеводородов во фтористоводородном экстракте (1го.гь) к количеству трехфтористого бора во фтористоводородном экстра кте (ноль);

= (), если ароматический углеводород представляет обой чистый я-ксилол;

7 — отношение количества ароматических углеводородов в углеводородной фазе, находящихся в равновесии с количеством фтористоводородного экстракта (поль), к количеству ароматических углеводородов в углеводородной. фазе, находящихся в равновесном состоянии с количестВОм фтористоводородного экстракта (яОЛЬ), 11лЮ кОличеСтво разбавителя в углеводородной фазе (.но гь).

Графики, г1зобра>кенньге на фиг. 2, 3 и 4, отражают мол ьное соотношение трехфтористьгй бор/фтористый водород во фтористовОдородном экстракте в координатах (мольные отношения,я-ксилол/трехфторигтый бор во фтористоводородном экстракте) и т (концентрация ароматических углеводородов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, в углеводородной фазе в равновесном состоянии с количеством фтористоводородного экстракта). Определенные количества растворенной углеводородной фракции, которая характеризуется различным содержанием лг-ксилола, р и р„„почти равны в тех случаях, когда концентрация я-ксилола во фтористоводородном экстракте (в пересчете на количество ароматического yr.÷åBîäîðîäà, молекулы которого содержат по 8 углеродных атомов) составляет не менее 94 мол, 0/,. Разбавитель находится преимущественно в фазе ароматических углеводородов и оказывает разбавляющее действие на ароматические углеводороды.

Для создания оптимальных условий в экстракторе прежде всего следует установить определенное мольное соотношение трехфтористый бор/фтористый водород в отводимом из экстрактора фтористоводородном экстракте, величина которого должна прп этом равняться 0,02 — 0,20, после чего следует определение значения 1, т. е. концентрации ароматического углеводорода в углеводородной фазе в секции удаления фтористоводородного экстракта (па заключительной стадии) . В случае, когда величина мольного соотношения трехфтористый бор/фтористый водород слишком низка, количество необходимого фтористого водорода должно увеличиться, что приводит, следовательно, к увеличению количества экстракта, который подвергают разложе нию и увеличению тепловой нагрузки, вызываемому этим разложением. Если величина мольного соотношения трехфтористый бор/

/фтористый водород оказывается значительной, повышается рабочее давление в экстрак10

20 5

5д

60 б5 торс. И;i(tttto этими причинами объясняется неооходимо:ть сохранения приведенных пределов. Величина т составляет приблизительно

0,3 или меньше. Так, в частности, в тех случаях, когда коэффициент дефлегмашги равен

О, вели пна т становится равной 0.1 или меньше.

Поскольку величины указанных соотношсиий определены значением р„„то величина мольног0 соотношения лг-ксилол/трехфтористый оор во фторпстоводородном экстракте, должна в основном удовлетворять условию равновесия корреляционного графика Т вЂ” р„„ в частности такого, как покaaatttttti на фиг.

2. 3 и 4, а по этой величине спределяют количество трсхфторпстого бора, который необходимо загрузить в экстрактор для «-ксилола.

B том случае, когда количество флегмы уменьшается, соотношение между количеством разбавптеля, которое необходимо ввести, и количеством экстракционного продукта, отводимого пз секции для удаления экстракта, неизбежно увеличивается. Величина этого соотношения определяется следующим образом:

0 — — отношение количества разбавитсля, которое необходимо ввести в экстраа ктор (яо.г ь), к количеству экстракционного продукта, которое удаляется из секции для отвода экстракта (яо.гь) . .0 изменяется до некоторой тепени в зависимости от концентрации экстракционного продукта в направляемом на переработку продукте, однако в тех случаях, когда коэффициент дефлегмации равен О, соответствующие значения D могут изменяться в пределах от 0,7 до 10, предпочтительно от 1 до 5. В том случае, когда коэффициент дефлегмации равен 0,2D может составлять 0,5 пли выше.

В качестве разбавптеля могут быть использованы, например. пропан. н-бутан, изобутан, H-пентан н н-гексан, пентан и цпклогексан, четырсххлорпстый углерод. В случае применения чстыреххлористого углерода верхнее и нпжпсе положения рафпната и экстракта изменяются на противоположные.

П р и м с р 1. 1-!аправляемую на переработку фракцию углеводородов молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, подают в центральную часть многокаскадного экстрактора непрерывного действия, а экстрагирующий агент, являющийся фтористым водородом и трехфтористым бором, подают в верхнюю часть колонны. что обеспечивает контактирование по принципу пр отнвотока при нормальном давлении и температуре

--5 С. В данном случае в качестве разбавптеля используют н-гсксан, а экстрагпрование прово IHT без орошения (коэффициепт дефлегмации составляет 0,0). Все полученные результаты приведены в табл. 2.

Общес ко IH ц ство ароматических углеводородов в перерабатывасмом продукте составляет 424 ло гь/час, в экстракте 194

416934

Таблица 2

Количество, моль/час

Расход, моль/гас псрсрабатывасмого продукта

Соединение экстрагирующего агента разбавителя рафина1а экстракта

Фтористыя водород

Трехфторнстый бор

2460 — 2458 2

240 1

241

Бензол

0 0

Толуол

Этилбсизол

8 0 8

0 85

/7-Ксилол л-Кснлол о-1(c кiол

72 — 1,5 70,5

191 — 190 1

68 2,5 65.5 и-Бексан

297 3 294 родов, молекулы которых содержат по 8 углеродных атомов, содержащую 35% ти-ксилола, при нормальном давлении и температуре 5 С. Все полученные результаты приве5 девы в табл. 3. В качестве разбавителя используют и-пентап, орошения колонны це производят.

Таблица 3

Количество, моль/час

Расход, моль/час перерабатынаемого продукта

Соединение экстрагирующего агента разбавителя рафината экстракта

6 650

342

Фторнсгый водород

Трсхфторнстый бор

6 620 30

336 6 и-Пента н — 367 3 364 виям, описанным в примере 1. Результаты приведены в табл. 4

Общее количе тво ароматических углеводородов в перерабатываемом продукте 284 лголь(час, в рафипате 215 моль|час.

1. Способ разделения смесей, содержащих изомсры ксилола и алкилбеизолы, путем се40 лективпой экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода в присутствии разбавителя, отличающийся тем, что, с целью устранения необход11мости регеиеригио гь)час, в рафицате 230 мо гь) игс. Число теоретических тарелок экстра кцпоицой тарельчатой колонны равно 7,5.

П р и м ер 2. Для проведения эксперимента используют экстрактор, как в примере 1.

Для осуществления экстрагироваппя по принципу противотока подают фракцию углеводоБси зол

Толуол

Этилбензол н-Ксилол .н-Кснлол о-Ксилол

Общее количество ароматических углеводородов в перерабатываемом продукте 735 лголь)час, в экстракте 262 моль|час, в рафинате 473 лголь/час.

Пример 3. В ходе проведения процесса экстрагироваиия Ilo пригщипу противотока подают направляемый иа переработку продукт, т. с. фракпшо углеводородов, молекулы которых содержат 8 и 9 углеродных атомов, содержащую 20% 1, 3, 5-триметилбепзола, причем контактирование осуществляют при нормальном давлении и температуре 8 С, все остальные рабочие условия идентичпы усло7

206

257

110

0 7

0 15

2 204

3 137

252 5

5 105

Предмет изобретения

4!6934

Таблица 4

Количество. м оль|час

Расход, .ноль,/час

Соединение зкстра- перерагнруго- батываешего мого агента продук га рафина га разбавителн экстракта

Фтористый водород

Трехфтористый бор

693

691

Этилбензол и-Ксилол .и-Ксилол о-Ксилол

1, 3, 5-Триметилбензол

0 6

0,1 45

11 125

0,2 40

56,7 0,2

136

57 н-Гексан — 225

227 рования избыточного количества растворителя и сокращения ра хода энергии, процесс разделения осуществляют прн молярном отношении ВГз/HF во фтористоводородном экстракте 0,02 — 0,2, концентрации ароматических углеводородов в углеводородной фазе на стадии удаления фтористоводородного экстракта из экстрактора менее 0,3, температуре минус

20 — плюс 30 С и флегмовом числе менее 0,2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья преимущественно используют смесь ароматических углеводородов, содержащих 6 — 9 атомов углерода.

3. Способ по и. 1, oTëè÷àþ öèéñÿ тем, что молярное отношение загрузки фтористого водорода к смеси ароматических углеводородов преимущественно составляет 1,8 — 25.

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что молярное отношение трехфтористого бора к экстрагируемому продукту преимуществен10 но составляет 0,7 — 1,5, а молярное отношение подачи растворителя к 1, 3, 5-триметилбензолу 0,5 — 10.

4!6934

Ф c)

Фиг Ф

Составитель В. Хавкин

Редактор О. Кузнецова Тскред Т. Миронова Корректоры Т. Гревцова и О. Тюрина

Заказ 4328 Тираж 506 Изд. ¹ 561 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета М,шистров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж 35, Рауидская наб., д. 4/5 .Чалоярослааеикая городская типография Калужского обласгного управления издательств, полиграфии и книжной торговли