Способ выделения изопрена из содержащих его смесей

 

+fQ P x gyre библиотеке еее1 д

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 62351,4 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 26.01.73 (21) 1874586/23-04 (23) Приоритет - (32) 28.01.72 (31) 19885 A/72 (33) Италия (43) Опубликовано05,09.78.Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 09.08.78

2 (51) М. Кл.

С 07 С 7/08

Государственный иомнтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 547 315 ° .2(088.8) Иностранцы

Карло Рескалли, Алессандро Жиннаси и Пьерлуиджи Ребора (Италия ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"CHAM ПРОГЕТТИ C,ï.A." (Италия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗОПРЕНА

ИЗ СОДЕРЖАШИХ ЕГО CMECEI4

Изобретение относится к способам выделения изопрена из ссдержащих его смесей.

Известен способ выделения изопрена из углеводородных смесей путем экстрактивной дистилляции в присутствии в качестве селективного растворителя водного ацетонитрила.

Недостатком такого способа является гидролизуемость селективного растворителя с образованием продуктов, вызывающих коррозию аппаратуры (11

Известен способ выделения изопрена из содержащих его смесей, включающий двухстадийную экстрактивную дистилляцию в присутствии в качестве селективного растворителя, например, М-формилморфолина, путем подачи исходного сырья в первую колонну экстрактивной дистилляции, куда вводится М -формилморфолин, с получением в качестве дистиллята насыщенных и олефиновых углеводородов и в качестве куба потока селективного растворителя с изопреном и циклопентадиеном, подачи этого потока во вторую колонну экстрактивной дистилляции, куда вводится и К -формилморфолин, с получением в качестве куба потока селективного растворителя, содержащего

5 циклопентадиен, который после отделения от него ректификацией циклопентадиена возвращается на орошение первой и второй колонн экстрактивной дистилляции, и отбором в качестве дистиллята изо1Î прена, подачей его нЖ ректификацию с,получением в виде верхнего продукта чистого изопрена P2)

Недостатком этого способа является большой расход растворителя, димериза15 ция циклопентадиена в процессе выделения изопрена, что затрудняет регенерацию растворителя, а также загрязнение изопрена циклопентадиеном, образующимся из дициклопентадиена в колонне отде20 ления изопрена от циклопентадиена.

Белью изобретения является упрощение процесса выделения изопрена.

Цель достигается описываемым способом выделения изопрена из содержащих

25 его смесей.

623514

Путем подачи исходной смеси в ректификационную колонну с отделением в виде дистиллята углеводооодов С и в виде куба димеоов я полимеров с отбором в паровой фазе изопренсодержащего потока в виде боковой фоакции, которую направляют на пеовую стадию экстоактивной дистилляции с отделением в качестве дистиллята смеси язопрена с олефиновыми и предельными углеводородами С> и подачей ее на вторую стадию экстрактивной дистилляция, отделением в виде "уба селективного оастворителя, содержащего циклопента IHE н, которьш после отделения циклопентадиена подают на вторую стадию экстрактивной дистилляции, где в качестве дистиллята отбиоают олефиновые и поедельные углеводородь1 С5- и в качестве куба — изопренсодеожаший растворитель, который после отделения изопрена путем однократного испарения возвоашают на первую стадию экстоактивной дистилляции с подачей язопрена B ректификационную колонну, в Кс.l ооой в виде дпстиллята отбирают примеси олефпповых и поедельных углеводооодов, в качестве куба — циклопентадиен с выводом чистого изопрена в виде боковой жидкой фракции.

Пооцесс выделения изопрена согласно изобретению осуществляют по схеме

Т, изображенной на фиг. 1.

Подаваемая по линии 1 углеводородная смесь, содержащая изопрен поступает по линии 2 в ректифякационную колонну 3.

Все углеводо!.оды Су, низкокипя!цие ацетиленовые углеводороды и 70-90 ь

35 изопентана удаляются с верха этой ко:юнны по линии 4 в качестве дистиллята, а

30-60% высококипящих углеводооодов и продукты полимеризации, содержащиеся в исходной смес. выводятся IIo линии 5 40 в качестве куба.

С бока исчеопывающсй секции колонны 3 в паровой фазе по линяя 6 отводится изопренсодеожаший поток, который поступает в первую ко-!онну 7 экстоактив- 45 ной дистилляции.

Селективный растворитель подается в эту колонну по линии 8. Со дна колонны

7 по линии 9 удаляется растворитель, содержащий весь циклопентадиен, ацети- 50 леновые соединения и 40-70 .cñ пентадиенов. Поток изопрена, включающий все олефиновые углеводороды С, циклопентен, изопентан, удаляется с верха колонны 7 по линии 10. 55

Поток со дна колонны 7 по линии 9 подается в отпарную колонну 1 1 для отделения растворителя. Последний отбирается со дна этой колонны по линии 12.

Углеводороды, выделенные из растворителя, удаляются из этой колонны по линии 1 3 и подаются в ректификационную колонну 14, со дна которой по линии 15 выводится весь цяклопентадиен, тяжелые ацетиленовые соединения и 40-70%, всех диековых соединений, в частности 1,3пентадиен. С верха колонны 14 отбирается по линии 16 нзопоен, который снова рециокулирует в колонну 3.

Поток язопоена по линии 10 поступает во вторую колонну 17 экстрактивной дястялляции. Растворитель в эту колонну подается по линии 12 из колонны 11.

С верха колонны 17 по линия 18 BbIBQдятся олефиновые углеводороды, пентан и изопентан. Растворитель, содержащий язопрен, удаляется со дна этой колонны по линии 19 и подается в испаритель 20, со дна котдрого по линии 8 выводится растворитель я направляется в колонну 7.

Пар, образующийся в испарителе 20, по линии 21 поступает в ректификационную колонну 22. Со дна этой колонны по линии 23 удаляются все тяжелые углеводороды, которые еще содержатся в изопрене (циклопентан, циклопентен и остальные пентены), С верха колонны 22 по линии 24 выводится изопрен, содержащий следы низкокипяших углеводородов, которые не были удалены в колоннах 3 и 17, и возвращается в колонну

3 для выделения изопрена. Чистый изопоен отбирается в жидкой фазе с бока обогатительной секции колонны 22 по линии 25. г1а фиг, 2 представлена схема Il модифицированного и 1оцесса согласно изобретению.

Подаваемая по ли!!ии 1 исходная смесь поступает по линии 2 в оектификационную колонну 3, с низа которой по линии 4 удаляются все продукты димеризации и полимер!!зации и 30-60% высококипящих углеводородов, если они находятся в исходной смеси. С веоха этой колонны по линии 5 выводятся углеводороды С, низкокипяшпе ацетиленовые углеводороды и

70-909с изопентана, содержашегося в исходной смеси. С бока исчерпывающей секции колонны 3 по линии 6 удаляется в паровой фазе поток изопрена, который поступает затем в колонну 7 экстрактивной дистилляции для удаления циклопентадиена.

IIo линии 8 в эту колонну подается оаствооитель. В паровой фазе с тарелки исчерпывающей секции колонны 7 отбирается по линии 9 весь циклопентадиен совместно с 30-60% высших ацетиленовых и диеновых соединений. С верха этой колоннь-:

6235114 ну. Можно применять и другие р,:,ствооителп, напоимер ацетонитрил, фурфурол, анилин, диметилформамид, диметилацетамид, метилпирролидон, Р -метоксипоопионитоил или их смесь. Селективный оастворитель может содержать воду.

П о и м е р 1 (см. схему 1).

По линии 2 в колонну 3 поступает исходная смесь следующего состава, моль/ч:

10 Изопрен в Предельные и олефиновь е углеводороды 59,3

3-Метил-1-бутен 13,7

16 1, 4-П ентадиен 25,9

15 2-Бутин

Изопропилацетилен

9,6

Изопентан

1-Пентен

2-Метил-1-бутен

20 Изопоопенилацетилен

7 н-Пента н а 2-Пентен транс

2-Пентен цис

2- Метил-2-бутен

25 1,3-Пиклопентадиен

1, 3-Пентадиен транс о1 3-Пентадиен цис

11иклопентен

11иклопентан ку30 2,3-Пентадиен

Дициклопентадиен

268,0

11-1,8

58,7

1,1

141,7

36,1

27,3

51,0

130,9

141,5

91,5

82,1

23,3

52,2

2,0

35 колон4,0

59,3

13,7

24,5

9,6

90,3

17,8

10,9

1,1 удаляетль/ч:.

4,0

3,9

38,5

51,3

47,2

47,1

Изопрен

2-Метил-2-бутен

1,3-Пиклопентадиен

1,3-Пентадиен транс

1,3-Пентадиен цис

11иклопентен по линии 10 удаляется поток изопрена, содержащий олефиновые углеводоооды С> циклопентан, пентан и изопентан. Со дна колонны по линии 1 1 выводится растворитель, который направляется на орошение Во вторую колонну 12 экстрактивно дистилляции, Туда же по линии 10 пост пает поток изопрена. С верха колонны

12 по линии 13 удаляются олефиновые углеводороды С5, пснтан и изопентан, а со дна по линии 14 — раствооитель, содеожаший изопрен, который поступает испаоитель 15, откуда IIQ H11 8 BbIBo» дится растворитель, оециркулиоуюшпй в колонну 7. Из испарителя 15 по линии удаляется изопрен и подается в ректификационную колонну 17. С верха этой колонны по линии 18 отоирается поток изопрена, включающий следы низкокипяших соединений, которые не были удалены ранее, и возвращается в колонну 3.

С бока обогатительной секции колонны 1 по линии 1 9 удаляется чистый изопоен, с низа колонны IIo линии 20 — тяжелые углеводороды, котооые не были удалены из изопрена ранее.

B схеме ll колонная 7 выполняет функции колонн 7 и 1 1 в схеме 1 . Кр ме того, отсутствует колонна 1 1 схемы I, так как колонна 7 схемы 11 ра ботает в условиях, обеспечиваюшихочист потока, поступающего по линии 9 (в схе ме I ).

Согласно изобретению растворитель, необходимый для отделения олефиновых и предельных углеводородов от изопрена используется также для отделения циклопентадиена с применением лишь одной колонны для выделения растворителя, Таким образом достигается упрощение процесса, а также устраняется возможность 40 полимеризации диеновых углеводородов в процессе выделения изопрена, в частности димеризации циклопентадиена.

Применение поедлагаемого способа позволяет значительно уменьшить содер- 45 жание дициклопентадиена в растворителе и,следовательно, получить изопрен, который не содержит циклопентадиена, образующего из дициклопентадиена пои отделении олефиновых углеводогодов.

В способе согласно изобретению можно использовать в качестве селективного растворителя N -формилморфолин

;": морфолин и их смеси друг с другом и с водой (1-20 вес.%). При этом получа- 55 ется изопрен, содержащий циклопентадиен в количестве менее 1 ч. на 1 млн, при использовании смеси, включающей циклопентадиен при соотношении 1:1 к изопре60

Условия работы колонны 3:

Давление вверху, ата

Флегмовое число

Число тарелок

Температура ввеоху, оС

Температура в кубе, оC

Состав потока, удаляемого из ны 3,. по линии 4, моль/ч:

Изопрен

Предельные и олефиновые углеводороды С4

3-М етил-1-буте н

1,4-Пентадиен

2-Бутин

Изопрогилацетилен

Изопентан

1-Пентен

2-Метил-1-бутен

Изопропенилацетилен

Со дна колонны 3 по линии 5 ся поток следующего состава, мо

8235

Биклопентан 21,8

2, 3-П ентадиен 5,6

Дициклопентадиен 52,1

Поток, выводимый по линии 6 в колонну 7, содержит почти весь изопрен, имеющийся в сырье.

Колонна 7 работает при следующих условиях:

Давление вверху, ата о

Температура вверху, С о

Температура в кубе, С

Число тарелок

Условия работы колонны 1 4:

Давление вверху, ата 1,2

Флегмовое число 5 о

Температура вверху, С 40 о

Температура в кубе, С 50

Число тарелок 50

Из колонны 14 по линии 15 удаляются высококипящие углеводороды ссстава, моль/ч:

Изопрен 7,0

1,3-1Ликлопентадиен 92,4

1,3-Пентадиен транс 85,6

1,3-Hem aIIHeq IIHC 44,1

Пиклопентен Z2,1

2,3-Пентадиен 0,6

Колонна 17 работает при следующих условиях:

Давление вверху, ата

Флегмовое число о

Температура вверху, С о

Температура в кубе, С

Число тарелок

Растворитель

1,1

80 10

15

25

1,2

2,О 30

М-Формилмоофолин, содержащий вес. 5% воды

Скорость подачи растворителя, кг/ч

45

55

С верха колойны 17 по линии 18 удаляется поток, содержащий олефиновые и предельные углеводороды С<, состава моль/ч:

Изопрен 3,0

1,4-Пентадиен 1,3

Изопентан 24,5

1-Пентен 40,9

2-Метил- 1-бутен 68,4 н-Пентан 141,7

2-Пентен цис 36,1

2-Пентен транс 27,1

2-Метил-2-бу тен 44,5

Циклопентан 0,6

Поток по линии 19 из колонны 17 поступает в колонну 20, где давление падает до 1,1 ата, за счет чего из растворителя выделяются углеводороды. Последние по линии 21 направляются в ко14

59,3

13,7

25> 1

94,9

22,6

8 лонну 22, а растворитель по линии 8 возвращается в процесс.

Колонна 22 работает при следующих условиях:

Давление вверху, ата, 1,0 флегмовое число 80 о .Температура вверху С 60 о

Температура в кубе, С 65

Число тарелок 100

Поток по линии 24, удаляемый из колонны 22 и возвращаемый в колонну 3, содержит, моль/ч:

Изопрен 11,9

1,4-Пентадиен 0,1

Со дна колонны 22 по линии 23 выводятся высококипящие углеводороды С состава, моль/ч:

Изопрен 4:,0

2-Метил-2-бутен 2,6

1,3-Пентадиен транс 4,6

1,3-Пентадиен цис

1диклопентен 12,9

Пиклопентан 0,9

2,3-Пентадиен 0,1

Чистый изопрен, удаляемый из колонны

22 по линии 25 в количестве 246 моль/ч, пригодный для полимеризации, содержит в качестве примесей;

Пиклопентадиен, ppvn <1

2-Бутен, рр и 10

Ацетиленовые кислоты в пересчете на изопропенилацетилен, РР Н 1 2

Олефиновые углеводороды в пересчете на 2-метил-2бутен, вес % 0,18

Диеновые углеводороды в пересчете на 1,3-пентадиен,вес.%: 0,040

Пример 2. (см. схему Jl ). .Исходное сырье состава, как в примере 1, поступает по линии 2 в колонну 3, работающую при следующих условиях:

Давление вверху, ата 1,8

Флегмовое число 8

Число тарелок 90 о

Температура вверху, С 43 о

Температура в кубе, С 90

С верха колонны 3 по линии 5 удаляются низкокйпяшие углеводороды, моль/ч:

Изопрен 4,0

Насыщенные и олефиновые углеводороды С4

3-Метил-1-бутен

1, 4-П ентадиен

2-Бутин

Изопропилацетилен 1

Изопентан

1-Пентен

623514

15

25

0,22

0,01

1,2

2 0

К -формилморфолин, содержа45 ший 5 вес.%

2-Метил-1-бутен 15,4

Изопропенилацетилен 1,0

Со дна колонны 3 по линии 4 выводится весь дициклопентадиен и часть други: высококипяших углеводородов, моль ч:

Изопрен 1

2-Метил-2-бутен

1, 3-Циклопентадиен 1.7,-.

1, 3-П ентадиен транс 29,3

1,3-Пентадиен цис 35,6

11иклопентен 38,2

Е1иклопентан 23,3

2, 3-Пентадиен 6,3

Пициклопентадиен 52,0

Колонна 7 работает при следующих условиях:

Йавление вверху, ата 1,1

Температура вверху, С о

40 о

Температура в кубе, С 155

Число тарелок 70

В эту колонну подается изопренсодержаший поток с 20 тарелки колонны 3 по линии 6. С 1 5-ой тарелки колонны 7 удаляется в паровой фазе го линии 9 поток состава, моль/ч;

Изопрен 7,0

Изопропенилацетилен 0,1

1, 3-Ыиклопентадиен 113,5

1.3-Пентадиен транс 79,7

1,3-Пентадиен цис 53,8

?1иклопентен 3,2

Растворитель из колонны 7 направляется по линии 11 в колонну 12, туда же поступает и поток изопрена по линии 10 для удаления из него поедельных и олефиновых углеводородов С>, Колонна 12 работает пои следуюших условиях: давление вверху, ата

Флегмовое число о

Температура вверху, С о

Температура в кубе, С

Число тарелок

Растворитель воды

Скорость подачи растворителя, кг/ч 1200

С верха колонны 12 удаляются по линии 13 предельные и олефиновые углеводороды С 5 7 моль/ч:

Изопрен 3,0

1, ".—, 1 чиен 0,6

V.: ентан 199 55

-Пентен 36,1

2-Метил-1-бутен 63,8

Пентан "-7,7

2-Пентен цис .: 2

2-Пентен транс 35,0

2-Метил-2-бутен 42 6

Со дна колонны 12 по линии 14 выводится поток, который расширяется в колонне 15 до давления 1 1 ата. Образуюшийся при этом поток изопоена направляется в к донну 17, работаю-цую при следуюших условиях: .Гавление вверху, ата 1,8 флегмовое число 80

,емпература вверху, оС 60 о

Температура в кубе, С 65

Число тарелок 100

Из этой колонны по линии 18 уда: -ется поток, возврашаемый в колонну, состава, моль/ч:

Изопрен 11,9

1,4-Пентадиен 0,4

2-Метил-1-бутен 0,1

Высококипяшие углеводороды, выводимые из колонны 17 по линии 20, содержат, моль/ч:

Изопрен 4,0

2-Метил-2-бутен 4,6

1,3-Пентадиен транс 32,5

1,3-Пентадиен цис 2

Г1иклопентан 40,7

С 70 тарелки этой колонны в жидкой фазе по линии 19 удаляется чистый из.— прен в количестве 246 моль/ч, содержаший в виде примесей:

Г1иклопентадиен, рр п 1

2-Бутен, рр п1 10

Ацетиленовые соединения, ppr 5

Олефиновые углеводороды в пересчете на 2-метил-2-бутен вес,%:

Лиеновые соединения, pprn

Формула изобретения

Способ выделения изопрена из содержаших его смесей, включаюший двухстадийную экстрактивную дистилляцию в присутствии селективного раствсрителя с последуюшей ректификационной очисткой выделенного изопрена, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью упрощения процесса, исходную смесь подают в ректификационную колонну с отделением в виде дистиллята углеводородов

С, и в виде куба димеров и полимеров с отбором в паровой фазе изопренсодержащего потока в виде боковой фракции, которую направляют на первуюстадиюэкстрактивной дистилляции с отделением в качестве дистиллята смеси изопрена с олефиновыми и предельными углеводооодами

623514

Риг 2

Заказ 474 1/2 Тираж 559 ; подписное

КНИИПИ

Филиал ППП "Патент", т. Ужгород, ул. Ппсектная, 4

С и подачей ее на вторую стадиюэкстрактивной дистилляции, отделением в виде куба селективного раство;-ителя, с, :жащего циклопентадиен, которьш после отделения циклопентадиена подают на вторую стадию экстрактивной дистилляции, где в качестве дистиллята отбирают олефиновые и предельные углеводороды С и в качестве куба — изопренсодержащий растворитель, который после отделения изопрена путем однократного испарения возвращают на первую стадию экстрактивной дистилляции с подачей изопрена в. ктификационную колонну, в которой в во ге дистиллята отбирают примеси оле.:овых и предельных углеводородов, в ка«стве куба — циклопентадиен с выводом чистого изопрена в виде боковой жидкой фоакции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Хо 131349, кл. С 07 С 7/08, 1960.

2. Патент СССР % 339038, кл. С 07 С 7/08, 1972.