Способ очистки экстрагента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»687057 (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заввлеио 26.05.76(21) 2365650/04 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет (51) M. Кл.2

С 07 С 7/01

С 07 С 7/08

С 10 G 21/28

Государственный номнтет

СССР по делам нзобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень Йо 35 (53) УДК 547 . 11 (088. 8) Дата опубликования описания 2509.79 (72) Авторы

H3о6ретеиия

Б. А. Сараев, В. В. Смирнов, Т. Г. Заикина, С.Ю. Павлов, A. H. БуШин, Л. K . .Ератов, В.A. Горшкон, Б.С. Короткенич, Е.Я.Мандельштам, Н.B.Ëåìàåâ, А.Г.Лиакумович и В.И.Пономаренко (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭКСТРАГЕНТА. Изобретение относится к способам очис тки эк с трагентон, примен яемых для разделения смесей углеводородов Су, содержащих пентадиены, от димеров пентадиенов и тяжелого остатка, представляющего смесь продуктов гидролиза и экстрагента, продуктов полимерлзации пентадиенов, ингибиторов термополимеризации и т.д.

Известен способ очистки N ìåòèëпирролидона, содержащего 3-7 е воды, от димеров пентадиенов и тяжелого остатка (1). По этому способу жидкий поток десорбиронанного от углеводородов Ссэкстрагента подают на азе- 15 отропную ректификацию н присутствии воды. При этом с нодой отделяются димеры пентадиенов. Далее большую часть потока возвращают в систему экстрактивной ректификации, а меньшую20 часть направляют на испарение от тяжелого остатка.

Однако для этого способа характерны высокие энергозатраты íà регенерацию вследствие вывода в большом 25 количестве экстрагента на регенерацию и значительные гидволитические потери экстрагента.

Известен способ очистки диметилформамида (ДМФА) от димеров пентади- ЗО енов и тяжелого остатка в процессе разделении я и зопел тая /и зоамиленончх и из оамил ен/из опрея оных смесей экстрактинной ректификацией (2) . Согласно этому способу вывод экстрагента на регенерацию из системы экстрактивной ректификации осуществляется в жидкой фазе из колонны десорбции углероводородов С . При этом на регенерацию выводят 2-3 вес.% от всего количества ДМФА, циркулирующего н системе. Сначала димеры пентадиенон с т.кип. 160-180 С отделяют от

ДМФА азеотропной ректификацией н присутствии воды, а затем кубовый продукт подают на очистку от тяжелого остатка ректификацией под вакуумом.

Тяжелый остаток, отбираемый из колонны ректификации, содержит 20-80 вес.в

ДМФА. Гидролитические потери

ДМФА в системе очистки ДМФА составляют 0,5 вес.Ъ от количества очищенного экстрагента.

Для этого способа характерны большие энергозатраты вследствие большого вывода экстрагента на очистку, образование токсичных продуктов за счет взаимодействия нитрита натрия с продуктами гидролиза ЛМФА,(нитрит натрия входит в состав ингибирующей компози—

687057 ции), а также большие потери экстрагента (ДМФА) с кубовым продуктом.

Целью изобретения является сокращение потерь экстрагента при очистке.

Поставленная цель достигается предложенным способом очистки экстрагента, используемого для разделения

5 углероводородов С экстрактив ной ректификацией,включающим десорбцию экстрагента с последующим отделением примесей димеров пентадиенов и тяжелого остатка от части десорбированного экстрагента путем отбора со стадии десорбции парового потока экстрагента в количестве 0,05-20 вес.Ъ от общего количества десорбированного экстрагента и отделением от него.димеров пентадиенов ректификацией о .одновременный отбором со стадии десорбции жидкого потока экстрагента в количестве 0,05-10% вес." от общего количества десорбированного экстрагента и отделением от этого потока тяжелого остатка путем ректификации или экстрактивной дистилляции в присутсгвии селективного растворителя в количестве 25-200% от веса жидкого пото- 25

;ца.

В качестве селективного растворителя предпочтительно использовать мазут, соляровое масло, дизельное Щ тОпливо, полиалкилбенэолы.

Способ применим для очистки ДИФА, диметилацетамида, N-xe ananponepoaa к их смесей с водой.

На фиг. 1 изображена схема очист- ЯЯ ки экстрагента предлагаемым способом.

Насыщенный экстрагент после колонны экстрактивной ректификации по линии 1 подают в десорбционную колонну

2. С промежуточных тарелок укрепляю- 40 щей части колонны 2 по линии 3 отбирают рециклизуемые углеводороды, подаваемые в куб колонны экстрантивной ректификации. С верхней части колонны 2 по линии 4 отбирают диеновые углеводороды, а из куба колонны по линии 5 отводят десорбированнык экстрагент.

С промржуточньас тарелок исчерпывающей части колонны 2 в паровой фазе, по линии 6 отбирают 0,05-20 вес.Ъ 5О циркулирующего экстрагента, конденсируют и по линии 6 направляют в колонну 7 на ректкфикацию от димеров.

Отбираемые с верхней части колонны 7 пары димеров дкеновых углеврдородов, 35 экстрагента и воды конденсирувт.

Часть конденсата возвращают s колонну 7 в качестве флеге, а,балансовый избыток по линии 8 выводят из системы 4 бО

В случае образования при конденсации водной фазы последнвв отделяют от димеров в отстойнике 9 к по линии

10 направляют в колонну ректкфикацкк экстрагента от воды. 65

Из куба колонны 7 по линии 11 отбирают очищенный от димеров экстрагент н возвращают в колонну экстрактивной ректификации.

Из линии 5 в жидкой фазе отбирают 0,05-10 вес.% десорбированного экстрагента и по,линии 12 подают в ректификационную колонну 13, работающую при пониженном давлении. По линии 14 на тарелку, расположенную нкже точки ввода питания в колонну 13, подают растворитель. С верхней части колонны 13 по линии 15 отбирают экстрагент, не содержащий тяжелых продук-. тов. Из куба колонны 13 по линни 16 отводят тяжелый остаток с растворителем.

Использование предлагаемого способа дает следующие преимущества: вывод экстрагента на очистку от димеров пентадиенов: из паровой фазы с тарелки, лежащей в исперпывающей зоне десорбера,позволяет подавать на очистку поток с болыяей концентрацией димеров пентадиена, что уменьшает, объем вывода экстрагента по сравнению с известным способом в 10-50 раз; отсутствие воды при очистке экстрагента от димеров пентадиенов резко сокращает его потери за счет гидролиза (в 20-60 раз по сравнению с известным способом)1 применение растворителя в колонне очистки экстрагента от тяжелого остатка позволяет резко снизить потери экстрагента с кубовым продуктом (в

10-20 раз по сравнению с известным способом)

Пример 1. (для сравнения).

Очистку экстрагента осуществляют по схеме, приведенной на фиг. 2. Насыщенный ДЕФА по линки 1 подают в десорбционную колонну 2, имеющую эффективность 65 практических тарелок, на

35 тарелку (счет снизу). Колонна работает при давлении верха 0,1 атк, температура верха 37 С, куба 158 С.

Поток в линии 1 равен 756 кг/ч. Иэ паровой фазы колонны 2 с сороковой тарелки по линии 3 отбирают рециклизуемые углеводороды,(94,5 кг/ч или

12,5% от питания), подаваемые в колонну экстрактивной ректификации для регулирования температуры куба. Сверху по линии 4 отбирают 31,5 кг/ч (илк 4,20% от питания) десорбированного иэопрена-сырца. Из куба колонны по линии 5 отбирают 630 кг/ч (илк

83,3% от питания) десорбированного

ДИФЖ, имеющего следующий состав,вес.Ъ

ДИФА 97,89

Вода 0,2

Нитркт натрия, 0,01

Циклогексан 0,5

Формиат натрия (),005 1 яжелый остаток 0,2

687057

Димеры пентадиенов 1,2

3Ъ от потока в линии 5 по линии 6 подают на очистку в колонну 7 азеотропной ректификации с водой. Колонна аэеотропной ректификации имеет 41 практическую тарелку, работает под атмосферным давлением при температуре куба 158 С и температуре верха

100 С. Верхний продукт колонны кон денсируют и расслаинают. Верхний слой — димеры пентадиенов - по лилии 8 отбирают на сжигание, а нижний слой — воду — воэнращают по линии 9 в колонну в качестве флегмы. На

18,9 кг/ч питания подают 3,8. кг/ч водной флегмы.В отдунках дефлегматора, водном и димерных слоях определяют диметиламин - продукт гидролиза ДМФА, а в водной флегме определяют нитрозодиметиламин — сильно токсичное вещество. Иэ куба колонны 7 по линии 10 от- 0 бируют ДМ А, содегжащий тяжел и остаток, 0,1 вес.Ъдимеров пентадиена и

0,2-0,5 вес.Ъ воды и подают н колонну 1.1 ректификации от тяжелого остатка. Колонна работает под давлением

450 мч рт.ст. Температура верха 130 С, куба 156 С . С верхней части колонны отбирают очищенный ДМФА, содержащий

0,2-0,5 вес.Ъ воды,0,1 нес.Ъ циклогексана и 0,1 вес.Ъ димерон пентадие- 30 нов,и возвращают по линии 12 и линию

5.Иэ куба по линии 13 отбирают тяжелый остаток с содержанием ДМФА 50Ъ.

Попытки получить кубовый продукт с концентрацией ДМФА ниже 50 нес.Ъ при- 35 водят к эабивке колонны твердыням продуктами.

При очистке экстрагента описанным н данном примере способом потери

ДМФА составляют, кг/ч:

1 с димерами пентадиенон О, 02

2 с тяжелым остатком 0,308

3 гидролитические потери 0,1 или суммарные потери на 1 т товарного изопрена 17,1 кг.

П р и и е р 2. Очистку ДМФА осу- 45 ществляют по схеме, приведенной на фиг. 1. Режим работы колонны 2 аналогичен режиму работы колонны 2 из примера 1. Вывод первого потока на ,очистку от димеров осуществляют из 50 паровой фазы десятой от куба тарелки в количестве 1,86кг/ч(О,ЗЪ от циркулирующего),конденсируют и по ливии

6 направляют на ректификацию н колонну 7,имеющую 40 практических тарелок. 5

"остав бокового отбора следующий, нес.Ъ: ДМФА 86,3, димеры пентадиенов

12,9, вода 0,8. Тяжелый остаток и нитрит натрия в боковом отборе отсутствуют. Колонна 7 работает при атмосферном давлении с температурой верха 130-146 С . и температурой куба

160 С. Доля отбора в дистиллат (линия 8) составляет 0,285 или 0,52 кг/ч.

Флегмовое число колонны 3. Состав дид- тиллата, нес.Ъ: димеры пентадиена

46, вода 2 и ДМФА 52. Иэ куба колонны по линии 11 отбирают ДМФА, содер.жащий 0,01-0,03 вес.Ъ воды и 0,05 вес.Ъ димерон пентадиенов, и возвращают в колонну экстрактинной ректификации. Из потока в линии 8 ДМФА извлекают путем водной отмывки с дальнейшим выцеяением его иэ воды ректификацией. Потери ДМФА при этом составляют 0,005 кг/ч.

Иэ линии 5 по линии 12 отбирают

18,9 кг/ч (ЗЪ от циркулирующего) десорбированного ДМФА, имеющего состав, вес.Ъ:

Д4ФА 98, 24

Вода 0,05

Нитрит натрия 0,01

Циклогексан 0 5

Формиат натрия 0,005

Тяжелый остаток 0,2

Димеры пентадиенон 1,0 и подают н кояонну 13, имеющую 10 практических тарелок и работакщую под вакуумом 350 мм рт.ст., при

70 С. По линии 15 отбирают ДМФА, не содержащий тяжелого остатка. На вторую от куба тарелку по линии 14 подают 20 кг/ч (100Ъ от питания) солярового масла. Иэ куба колонны по линии 16 отбирают тяжелый остаток в соляровом масле с концентрацией

ДМФА 0,1 вес.Ъ. Потери ДМФА при этом составляют, кг/ч:

1 с димерами пентадиенон 0,005

2 с тяжелыми смолами 0,02

3 гидролитические потери 0,001 или суммарные потери на 1 т товарногс. изопрена кг.

П р и и е р 3. Очистке подвергают циркулирукщий диметилацет амид (ДМАА), содержащий 5 нес.Ъ воды, 2,5 вес.Ъ димеров пентадиена и 0,08 нес.Ъ тяжелого остатка (см. фиг. 1).

В паровой фазе иэ исчерпывающей эоны колонны 2 с днадцатой тарелки от куба отбирают поток, содержащий 18 вес.Ъ димерон пентадиена, 15 вес.Ъ воды и 67 вес.Ъ диметилацетамида в количестве 0,3 кг/ч (0,05Ъ от циркулирующего экстрагента) и по линии

6 направляют н колонну 7. Для отбора на колонну 7 0,42Ъ от питания или

0,13 кг/ч. Верхний продукт конденсируют при 100 С и расславиют. Часть димерного слоя в количестве 0,03,кг/ч (или 10Ъ от питания) направляют в виде флегмы обратно н колонну, а балансовый избыток в количестве 0,06 кг/ч (или 19Ъ от питания) состана

4,6 нес .Ъ ДМАА и 94,0 — 95,4 вес.Ъ димеров направляют на промывку водой по линии 8.

Водный слой с отстойника 9 н количестве 0,07 кг/ч (или 23Ъ от питания), состава 35 нес.Ъ ДМАА и 65 нес.Ъ воды, смешивают с водой после промывки димерного слоя и подают в колонну рек687057 тификации от ДМАА. Общие пбтери ДМАА (включая гидролитические) составляют

0,001 кг/ч или 0,02 кг на 1 т товарного изопрена.

ДМАА, содержащий 0,5 вес.% тяжелого остатка, иэ куба колонны 2 по линии 12 подают в колонну 13 в количестве 63 Kr/ч (10% от циркулирующего экстрагента). На третью тарелку от куба по линии 14 подают мазут в количестве 16 кг/ч (25% на питание). С верхней части колонны при 80 С отбирают 63 кг/ч ДМАА, содержащего 0,010 вес.% тяжелого остатка, а иэ куба отводят. тяжелый остаток в количестве

16 кг/ч с содержанием ДМАА 0,15 вес.%

Потери ДМАА с кубовым продуктом 0,024

icr/÷ или 2,4 кг на 1 т товарного изопрена. Суммарные потери на 1 т товарного изопрена 2,42 кг.

Пример 4 ° Очистке от димеров 20 пентадиенов подвергают циркулирующий метилпирролидон (МП), содержащий

3 вес.% воды 1,5 вес.% димеров (см. фиг. 1). Вывод потока осуществляют иэ паровой фазы пятнадцатой тарелки (от куба) колонны 2, имеющей 65 тарелок.

Питание в колонну 2 подают на тридцатую тарелку. Боковой отбор в количестве

126 кг/ч (20%.от циркулирующего экстрагента), состоящий в основном иэ 1,8 вес . % димеров пентадиенов, 5 вес .% воды и 93,2 вес.% МП, конденсируют и по линии 6 подают в колЪнну 7. Колонна. 7 имеет 41 практическую тарелку.

Подачу питания осуществляют на двадцатую (от куба) тарелку. Иэ куба колон- ны по Линии 11 отбирают 114,86 кг/ч

МП, содержащего воду и димеры пей тадиена в количестве 0,2 кг. Колонна работает под давлением 350 мм рт.ст.

Температура куба колонны 180 С. Доля 40 отбора в дистиллят 0,083% от питания или 11,14 кг/ч. Пары, отбираемые с верхней части колонны, конденсируют и расслаивают в отстойнике 9.

Нижний (Водный) слойу имеющий сос 45 тав: 30 вес.% МП и 70 вес.% воды, в количестве 8,7 кг/ч по линии 10 подают на ректификацию воды от МП, а димерный слой, содержащий 93 вес.% димеров и 7 вес.%, МП, частично в количестве 2,4 кг/ч возвращают в колонну в виде флегмы, а другую часть (по балансу) в количестве 2,44 кг/ч на- правляют на промывку водой по линии

8. Промывную воду объединяют с нижним слоем иэ отстойника. Пбтери МП, включая гидролитические, составляют 0,008

К1 /ч или 0,57 кг на 1 т товарного изопрена. N-Метилпирролидон; содержащий

1 вес.% тяжелого остатка из куба колонны 2, по линии 12 подают в колон- 6О ну 13 в количестве 0,3 кг/ч (0,05% циркулирукщего экстрагента) .На вторую -.àðåëêó от куба по линии 14 подают мазут в количестве 60 KF/÷ ,(200% от питания). С верхней части 65

98,65

0 05

Вода

Тяжелый остаток (органический) 0,3

Димеры пентадиенов 1

Очистку от димеров пентадиенов осуществляют по аналогии с примером 2. Для очистки от тяжелого органического остатка ДМФА выводят иэ линии 5 десорбированного экстрагента в количестве 12,6 кг/ч (2% от циркулирующего) и подают в колонну 13. По линии 15 отбирают 12,558 кг/ч ДМФА, не содержащего тяжелого остатка. Йз куба колонны по линии

16 отбирают 0,042 кг/ч тяжелого остатка с содержанием ДМФА 5 вес.%.

Потери ДМФА с тяжелыми смолами при этом составляют (0,002 кг/ч или суммарные потери на 1 т товарного иэопрена 0,31 кг.

Пример 6. Очистке подвергают циркулирующий диметилацетамид (ДМАА), содержащий 5 вес.% воды, 2,5 вес.% димеров пентадиена и 0,08 вес.% тяжелого остатка, как указано в примере 3 (см. фиг. 1). Для очистки ДМАА от тяжелого остатка на третью .тарелку от куба колонны 13 по линии 14 подают дизельное топливо в количестве 16 кг/ч (25% от питания) .

С верхней части колонны при 80 С отбирают 63 кг /ч ДМАА,, содержащего

0,010 вес.% тяжелого остатка, а иэ куба отводят тяжелый остаток в количестве 16 кг/ч с содержанием ДМАА

0,2 вес.%. Потери ДМАА с кубовым про-. дуктом составляют 0,32 кв/ч. или 3,2 кг на 1 т товарного иэопрена. Суммарные потери на 1 т товарного изопрена 3, 22 кг.

Пример 7. Очистке подвергают циркулирующий ДМАА, содержащий 5 вес.% воды, 2,5 вес.% димеров пентадиена и

0,08 вес.% тяжелого остатка, как указано в примере 3 (см. фиг, 1). Для .очистки ДМАА от тяжелого остатка на третью тарелку от куба колонны 13 по линии 14 подают полиалкилбензолы в количестве 16 кг/ч (25% от питания о

С верхней части колонны при 80 С колонны по лилии 15 при 75 С отбивают

КП с 0,02 вес.% тяжелого остатка,а из куба по линии 16 отводят тяжегяй остаток в количестве 60 кг/ч с содержанием МП 0,02 вес.%. Потери МП с кубовым продуктом составляют 0,012 кг/ч или

1,2 кг на .1 т товарного иэопрена. Суммарные потери на 1 т товарного иэопрена составляют 1,77 кг.

Пример 5. Очистке от тяжелого остатка подвергают ДМФА, используемый для разделения иэопентан/изоамиленовой фракции, имеющей следующий состав, вес.%: парафины 60, олефины 35, диолефины 3. (1иркулирующий ДМФА имеет следую щий состав, вес.%|

ДМФА

687057

10 отбирают 63 кг/ч ДМАА, содержащего

0,010 вес. В тяжелого остатка, а из куба отв-,дят тяжелый остаток в количестве 16 кг/ч с содержанием ДМАА

0,15 вес.Ъ. Потери ДМАА с кубовым продуктом состанляют 0,024 кг/ч или

2,4 кг на 1 т товарного изопрена.

Суммарные потери на 1 т товарного изопрена 1,42 кг.

Аналогичную систему вывода тяжелого остатка из экстрагента можно приме- 0 нять и для очистки экстрагента в системах экстрактивной ректификации, где для подавления термополимеризации диолефинов используют органические ингибиторы.

Формула изобретения

1. Способ очистки экстрагента; используемого для разделения углеводородов С экстрактивной ректификацией, нключакщий десорбцию экстрагента и последующее отделение примесей димеров пентадиенов и тяжелого остатка от части десорбированного экстраген- 25 та с использованием ректификации, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь экстрагента, со стадии десорбции отбирают паровой поток экстрагента в количестве 0,0520t вес. Ъ от общего количества десорбиронанного экстрагента и отделяют от него димеры пентадиенов ректификацией с одновременным отбором со стадии десорбции жидкого потока экстрагента в количестве 0,05-10% вес.Ъ от общего количества десорбированного экстрагента и отделением от этого потока тяжелого остатка путем ректификации или экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя в количестве 25-200% от веса жидкого потока.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве селективного растворителя используют мазут, соляровое масло, дизельное топливо, полиалкилбензолы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФР1 9 1248202, кл. 23 b 2/О), опублик. 1968.

2. Технологический регламент для проектирования производства изопрена из изопентана, т. 4, Ярославль, 1968 (прототип), 687057

Составитель Н. Левинова

Редактор О. Куэнецова Техред Н.Ковалева Корректор Г ° Решетник

Закаэ 5653/23 Тираж 513 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент r. ужгород, ул. Проектная, 4