Способ очистки фракции,содержащей бензол,толуол,ксилол от сернистых и непредельных соединений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик в>717019 р. -, Ф «4Д « ... Д @,.) (51)М. Кл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270378 (21) 2595526/23-04 с присоединением заявки №

С 07 С 7/00

С 07 С 15/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 665.664.23 (088. 8) Опубликовано 250280. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 28.023 0.."? (72) Авторы изобретения

«

С.Й.КулясОва, Л.Я.Коляндр и В.Г.Титаренко

Украинский научно-исследовательский углехимический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФРАКЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ БЕНЗОЛ, ТОЛУОЛ, КСИЛОЛ, OT CEPHHCTHX H НЕПРЕДЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к технике .очистки бензолтолуолксилольной фракции сырого бенэола (БТК), полУчаемой ри коксовании сернистых углей, концентрированной серной кислотой в присутствии присадки непредельных соединений, и может быть использовано в коксохимической йромышленности.

Для удаления из бензолтолуолксилольной фракции сырого бенэола непредельных и сернистых соединений широкое распространение получил c6p= нокислотный метод очистки, который заключается в обработке фракции кон- 15 центрированной серной кислотой. В процессе очистки кислота расходует- ся не полностью и большая ее часть после очистки выделяется путем рег«енерации, заключающейся в подаче в " промываемую фракцию воды до получения 40-45%-ной регенерированной кйс -, лоты. Последнюю отделяют от фракции путем отстоя.

При действии крепкой серной кислоты из содержащихся во фракции сыро- го бензола непредельных и сернистых соединений образуются сложные продукты, которые могут отделяться в виде густой массы, называемой кислой смол-30

2 кой. Количество образующейся кислой смолки превышает 3% к массе.очищаемой фракции.

Кислая смолка является вредным отходом производства, загрязняющим воздушный и водный бассейны, а также источником значительных йотерь бенэольных углеводородов. Состав ее в среднем может быть охарактеризован следующими данными: 10-15% серной кислоты (в пересчете на моногидрат), 10-15% воды и 50-70% сульфокислот, полимеров и бензольных углеводородов.

Современные требования к качеству бенэольных углеводородов приводят к необходимости ожесточения технологических условий очистки, что связано с повышением расхода кислоты и температуры процесса. Все это приводит" к образованию еще большего количества кислой смолки и увеличе- . нию потерь бензольных углеводородов (1).

Для улучшения степени очистки бензольных углеводородов и-снижения расхода серной кислоты предложено очистку вести в присутствии присадок — непредельных соединений (2).

717019

2 -3

6 -8

Однако применение присадки непредельных соединений не решает проблемы снижения выхода кислой смолки и уменьшения потерь бенэольных углеводородов .

Иэвесте также способ сернокислой очистки фракции БТК, при котором в качестве .присадки непредельных соединений используется сырая фракция

БТК, которая вводится в частично от мытую фракцию в количестве 40% к исходному продукту (3), Промышленная практика не подтвердила стадийную подачу сырой фракции БТК на очистку. Аналогом предложенного способа является способ сернокислотной очистки фракции

БТК, в котором используется стадийная подача непредельных соединений.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности и достигаемому результату - способ очистки фракции, содержащей бензол, топуол, ксилол, от сернистых и непредельных соединений, включающий обработку фракции серной кислотой в присутствии присадки — непредельных соединении с последующим добавлением воды, отстоем и отделением от фракции кислоты и кислой смолки (4).

Этот способ характеризуется сле дующим режимом очистки фракции серной кислотой:

Содержание тиофена в очищаемой фракций БТК, % 1,1-1,5

Количество присадки (пипериленовой или дивинипьной), %

Количество подач присадки 1 или 2

Расход кислоты, % к . фракции

Концентрация; кислоты, % 92- 94

Расход воды дпя регенерации кислоты, % к кислоте „80-120

Количество подач воды 1

Время между подачей кислоты и воды, мин 5-10

Содержание тиофена в бенэоле, Ъ 0,03-0,06

Бромное число бензола, г/100 мл 0,06-0,12

Выход кубовых остатков, Ъ 3,8 -4,5

Выход кислой смолки, % 3,5 - 5,5

К недостаткам сернокислотного способа очистки следует отнести большой выход кислой смолки (3,5-5,5Ъ) и высокие потери бензольных продуктов (2, 5-3Ъ) .

Цель изобретения — снижение потерь бензольных углеводородов и уменьшение выхода кислой смолки.

Поставленная цель достигается способом очистки фракции, содержащем бенэол,: толуол, ксилол, от сернистых и непредельных соединений, включающим обработку фракции серной кислотой в присутствии присадки непредельных соединений, с последукщим добавлением воды двумя порци5 ями. Первую порцию подают через

40-70 с после обработки серной кислотой в количестве, обеспечивающем получение 80-88%-ной серной кислоты, с последующей подачей второй порции воды в количестве, обеспечивающем полУчение 40 45%-ной серной кислоты, отстоем и отделением от фракции кислоты и" кислой смолки.

Сущность способа состоит в сле 5 дующем.

Сырую бенэолтолуолксилольную фракцию (БТК) вначале промывают

92-95%-ной серной .кислотой (5-8Ъ к массе фракции) в течение 40-70 с.

20 В течение этой обработки в один или два приема производят подачу присадки непредельнЫх соединений. Общее количество присадки составляет

2-3,0% к массе промываемой фракции.

25 Подачу воды производят в два приема — вначале на 40-70 с после подачи кислоты в количестве примерно 10Ъ от общего количества (0,60,9Ъ к фракции БТК), снижая приэтом концентрацию серной кислоты до

80-88%. Затем процесс очистки продолжают далее примерно 5-10 мин. По достижении требуемых бромных чисел очищаемой фракции в нее добавляют ос35 тальное количество воды с получением

40-45%-ной кислоты.При этом прекращаются процессы полимериэации и происходит регенерация кислоты, т.е. отделение кислоты от кислой смолки и разрушение комплексов сульфокислот

40 с бенэольными углеводородами. После отстоя в течение 1, 5-3.ч 40-45Ъную регенерированную кислоту и кислую смолку выводят, а очищенную кислую фракцию БТК подвергают нейтрализации промывкой раствором щелочи, отстою и отделению от отработанной щелочи и далее перегонке с выделением готового продукта и кубовых остатков.

Подача первой порции воды через

40-70 с после начала очистки позволяет оборвать процессы сульфирования и в дальнейшем вести только процесс полимериэации непредельных соединений. В результате почти в два

55 раэа умен,шается выход кислой смол ки и почти во столько же раз снижаются потери бензольных углеводородов.

Пример

6() Для очистки взято 3 кг фракции

БТК, выкипающей в пределах 82, 5138 С, содержащей 1,28% тиофена, серная кислота концентрацией 93,5% в количестве 207 r (6,9Ъ к фракции

БТК) и пипериленовая присадка, со1

717019

2,11

0,060

О, 034

Время от начала очистки, с

Показатель

100 200

360

40 60

/

О 12 О 03 О 03 О 028 0 028

Бромное число бензола, г/100 мл

1,28 0,34 0,16 0,10 0,08

0,06

Количество кислой смолки,Ъ

0,6 0,88 1,16 1,94 3,85

5,15

Потери бензольных углеводородов, Ъ

0,22 0,51 0,74 0,98 1,53

1, 98

Иэ приведенных данных видно, что необходимая степень очистки от тиофена достигается уже через 60 с. Однако при этом остается высоким бромное число, что является результатом присутствия легкокипящих полимеров или просто непредельных соединений. Продолжение процесса необходимо для дальнейшей полимериэации непредель- ных соединений и соответственно для уменьшения бромного числа. Однако при этом проявляются медленно протекающие процессы сульфирования как полимеров, так и гомологов бензола, держащая 96,5Ъ непредельных соединений в количестве 84 г (2,8Ъ к фракции БТК). Количество воды на регенерацию 197-95Ъ к расходу кислоты.

Условия проведения процесса.

Температура, С 42

Продолжительность, с перемешивания с кислотой до 1-й подачи присадки 20 между 1-й и 2-й подачами присадки 20 между подачей кислоты и 1-й подачей воды 60 между 1 и 2-ю подачами воды 360

Количество присадки, Ъ к фракции

BTK: на 1-ю подачу 1,9 на 2-ю подачу 0,9

Количество воды,г на 1-ю подачу 20 на 2-ю подачу 177

Количество воды,Ъ к фракции БТКг на 1-ю подачу 0,66 на 2-ю подачу 5,89

Содержание тиофена,Ъ 1,35 . 0,52

Концентрации кислоты, Ъ: после 1-й подачи воды 85,3 после подачй воды 40,8

После проведения опыта получены следующие данные:

Выход кислой смолки, Ъ к фракции БТК

Потери бенэольных углеводородов, Ъ к фракции БТК 1,24

Бромное число бензола, г/100 мл

Содержание тиофена в бенэоле, Ъ

В табл. 1 приведены экспериментальные данные, служащие обоснованием необходимости выбора интервала времени от начала очистки до поро дачи в систему воды для снижения концентрации серной кислоты, при которой процессы полимеризации непредельных соединений продолжаются, но сульфирование бензольных угле25 водородов и образование кислой смолки существенно замедляется. Т а б л и ц а 1 что приводит к увеличению количест50 ва кислой смолки и соответственно к увеличению потерь бензольных углеводородов.

Так как при продолжении процесса

55 дальнейшие удаление тиофена уже не является необходимым, то процесс может быть продолжен при более слабой кислоте. В табл. 2 приводятся экспериментальные данные, определяюgg щие концентрацию кислоты, при которой он может быть доведен до конца.

8 .!

Таблица.2, 717019

Концентрация кислоты, %

Показатель

80 85 88 91

93

Бромное число бенэола, г/100 мл с Г

0,676 0 062 0,060

0,059 0,058:

Ою 032 Ос 031 Ою 030 Îг 030 Ок 029

Тиофен в бенэоле, %

Выход кислой смолки, %

Потери бензольных углеводородов,%

О, 029

2, 04 2,24

1,86

2,48 3,48 4,88

0,88 1,05 1,18

2,28

0 68

1,58

Исходная концейтрация кислоты . во всех случаях составляет 93,5%. Вода для разбавления кислоты подавалась через 60 с после начала -процесса, затем очистка продолжалась еще 300 с. Далее подавалось основ ное количество воды, при котором концентрацйя кислоты снижалась до

4б% и процесс очистки ествественно йрекращался. Уменьшение концейтра- "цйй кислоты ниже 80% приводит к ухудшению качества - бромное число снижается недостаточно. Повышение †:i<áíöåíòðàöèè свыше 88% майо скаэывается на качестве бензола, но неуклонно влечет за собой увеличение потерь бензольных углеводородов и рост выхода кислой смолкикрайне нежелательного и вредного отхбда npоизводства.

В связи с этим спустя 60 с после начала процесса (после подачи кислоты) т.е. спустя 20-30 с поСле последней подачи прйсадки необремя от

ПоказаО 20 40 60 70 100 200

360

0,03 0,03 0,03 0,029 0,0285

0,186 0 16 0,14 0,132 0,084

0,062

1,28

Выход кислой смолки, %

1,42 1,90

0,60 0,88 1,1 б 1,30

2,46

Потери бензольных углеводородов,.

074 079 08 О 92 1, 02

0,51

О.< 22

Концентрация кислоты,% 93,5 93,3

85 3 85 85 . 85

88,0

85 одержа- =:-----ние тио.фена,% 1,35 0,52 0,05 Броййое. число бензола, r/i00 мл ходимо подать незначительное коли, / чество воды, которое должно снизить концентрацию кислоты в среднем до 85% (не ниже 80 и не выше

88%). При этой концентрации процессы полимериэ ации протекают еше до статочно интенсивно, но процессы сульфирования заметно ослабевают. Благодаря этому при продолжении очйстки количество кислой смолки и соответственно потери бен зольйых углеводородов увеличиваются незначительно.

В табл. 3 приводятся данные по сернокислотной очистке фракции BTK в случае подачи воды в систему в различное время от начала очистки, т.е. подачи серной кислоты. Вода подавалась в количестве, необходимом для снижения концентрации кис4() лоты до 85%. Вторично вода поданалаСь в количестве, обеспечиваемом снижение концентрации до 40%. .Таблица 3 начала очистки, с

717019

420

ВыхОд

КИСЛО9

СМОЛКИ, %

Подбери бензольных углеводородов

4,85

Ссдержание тчофена zo фракции

БТК,% 1,15

1,08

2 66

1,42

Таким образом, предложенный способ позволяет на 60% сократить выход кислой смолки, являющейся вредным отходом производства, и снизить примерно на 1,2% потери бензольных углеводородов. оли чество присадки,% 2,0

Расход кислоты,% к фракции

BTK 6,5

2,85

2,0

Расход воды на

1-ю подачу,%

Способ очистки фракции, содержащей бензол, толуол, ксилол, от сернистых и непредельных соединений, включающий обработку фракции серной кислотой в присутствии присадки - непредельных соединений с последующим добавлением воды, отстоем и отделением от .фракции кислоты и кислой смолки, о тл. и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь бензольных углеводородов и уменьшения выхода кислой смолки, добавление воды осуществляют двумя порциями, и первую .порцию подают через 40-70 с после обработки с серной кислотой в количестве, обеспечивающем получение 80-88%-ной серной кислоты, с последующей подачей второй порции воды в количестве, обеспечивающем получение 40-45%ной серной кислоты.

0,7

Расход воды на

2-ю подачу,%

6,3

Суммарный расход воды, % к фракции

БТК

8,4 8,4

7,0

7,0

Время между подачей кислоты и 1-й подачей воды, с

Таким 05pBSQM подача воды í снижения концентрации сернОй кис ноты после обработки фракции БТК ерной кислотой в течение 40 с и менее приводит к снижению степени удаления тиофена, напротив, подача воды после 70 с обработки Фракции серной кислотой в заметной степени не отражается на снижении тиофена в.продукте, но связана с увеличениещ выхода кислой смолки и потерь в бейзольных углеводородах. Наиболее"оптимальным временем подачи воды в систему является 60 с от начала подачи серной кислоты на обработку Фракции.

В табл. 4 приведено сопоставление показателей процесса очистки фракции БТК с исходным содержанием тиофена 1,15 и 1,38%, проведенного по известному и предложенному способу.

1,15 1,38 1,38 бг5 7r8 Vr8

7,5

55 б е

60 65 ббщая продолжительность

f7Po-. цесса,с

ИО Н в бен- золе,% ромное число бензрлар г/100 мл.Продолжение табл. 4

420 420 420

0 048 0 044 0 042 0 045

0,102 О, 096 О, 088 О, 092

2,24 5,22 2.72

Формула изобретения

717019

Составитель Л.Боброва

Редактор H,ÙóÐèêîâà Техред g.Чужих Корректор И.Муска

Заказ 9749/27 Тираж 495 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам" изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коляндр Л.Я.- Улавливание и переработка химических продуктов коксования. Металлургиздат, 1962, с.338.

2. Коляндр Л.Я. Новые способы переработки бензола. Металлургиздат, 1976 с. 127.

3. Авторское свидетельство СССР

9 220974, кл. С 07 С 15/02, 1968.

4. Войтновская Е.А. и др. Влия" ние условий сернокислотной очистки фракции сырого бензола на выход и состав кубовых остатков и выход кис- лсй смолки. Кокс и химия, Р 4, 1975, с. 26 (прототип).