СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕНЗОЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ КОКСОВОГО ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК C07C15/02 

Изобретение относится к извлечению бензольных углеводородов из коксового газа методом абсорбции каменноугольным поглотительным маслом с последующим выделением их из оборотного масла дистилляцией с водяным паром и может быть использовано в процессах очистки газов от углеводородов в коксохимической, коксогазовой и других отраслях промышленности.

Известен способ извлечения бензольных углеводородов из коксового газа абсорбцией каменноугольным поглотительным маслом с последующей их дистилляцией из насыщенного оборотного масла водяным паром при температуре 135-180^оС и возвратом обезбензоленного масла после его охлаждения снова на абсорбцию бензольных углеводородов, как это описано в технической литературе. Недостатком данного способа является большой расход свежего поглотительного масла для полной или частичной замены оборотного из-за повышения вязкости и плотности последнего за счет полимеризации непредельных соединений и сополимеризации других компонентов коксового газа и поглотительного масла в процессе его периодического нагрева и охлаждения.

Ближайшим аналогом предлагаемому является способ извлечения бензольных углеводородов из коксового газа абсорбцией каменноугольным поглотительным маслом с последующей их дистилляцией из масла при температуре 135-180^оС водяным паром и выделением из части оборотного поглотительного масла полимеров путем отгонки несполимеризованной фракции и возвратом ее в цикл оборотного масла. Полимеры при этом выводятся из цикла оборотного масла в жидком виде. Недостатком данного способа является: большой расход высокопотенциального тепла на отгонку несполимеризованной части масла, высокие потери масла с полимерами, ограниченные возможности количества выводимого для отделения полимеров оборотного масла, которое лимитируется расходом острого пара в дистилляционную колонну отгонки бензольных углеводородов из оборотного масла. Например, по опубликованным данным при количестве оборотного масла 136 м³/ч в регенератор подается всего 0,4 т/ч оборотного масла, из которого отгоняется несполимеризованной фракции только около 0,228 т/ч. В то же время для поддержания хорошего качества оборотного масла на регенерацию (выделение полимеров) необходимо выводить не менее 1,5% оборотного масла.

Если в регенератор выводить 1% оборотного масла и на дистилляцию неполимерной его части подавать весь острый водяной пар, поступающий в дистилляционную колонну для дистилляции из оборотного масла бензольных углеводородов, то при температуре 170^оС в регенераторе отногяется 79,5% масла. При отсутствии на заводах водяного пара высоких параметров регенерация масла (выделение полимеров) практически невозможна и на практике заводам приходится применять обновление оборотного масла простым выводом его из оборота и заменой свежего, что ведет к увеличению расхода масла на извлечение бензольных углеводородов.

Целью изобретения является улучшение качества оборотного поглотительного каменноугольного масла, снижение расхода свежего на пополнение цикла и возможности использования низкопотенциальных теплоносителей.

Поставленная цель достигается тем, что выделение полимеров осуществляется смешением выводимого из цикла оборотного масла с алифатическими углеводородными выкипающими в пределах 60-120^оС в объемном соотношении алифатические углеводороды масло в пределах 2-5 с последующей декантацией слоя масла с углеводородами и отгонкой алифатических углеводородов дистилляцией.

С целью значительного улучшения качества оборотного поглотительного масла для выделения полимеров из цикла выводят 1,5-5% от часового расхода оборотного масла.

Для снижения расхода свежего масла на пополнение цикла оборотного к выводимому на выделение полимеров оборотному маслу добавляют каменноугольную смолу в массовом соотношении масла и смолы в пределах 1,5-5.

П р и м е р 1. Поток коксового газа 100 тыс. м³/ч с содержанием бензольных углеводородов 40 г/м³ промывают в абсорберах в противотоке каменноугольным поглотительным маслом плотностью 1050 кг/м³ и вязкостью 1,5^оЕ (6,74 сСт), подаваемого в количестве 180 м³/ч. После абсорбции бензольных углеводородов из коксового газа насыщенное поглотительное масло подают на дистилляционную колонну для дистилляции из него бензольных углеводородов. Обезбензоленное поглотительное масло после дистилляционной колонны охлаждают до 25-30^оС и 9 м³/ч отводят на выделение полимеров, а 171 м³/ч смешивают с 0,20 м³/ч свежего поглотительного масла и 8,8 м³/ч регенерированного и снова подают на абсорбцию бензольных углеводородов.

Для поддержания на постоянном уровне плотности и вязкости масла 9 м³/ч выводимого из цикла оборотного масла смешивают с 27 м³/ч алифатических углеводородов (бензин-растворитель "галоша"). После отстаивания смеси осевшие полимеры откачивают в каменноугольную смолу, а верхний слой раствора поглотительного масла в бензине подают на колонну для отгонки бензина при температуре 140^оС. Отгоняемые пары бензина конденсируют и возвращают на смешение с выводимыми из цикла 9 м³/ч оборотного масла, а обезбензиненное регенерированное поглотительное масло в количестве 8,8 м³/ч после охлаждения до 25-30^оС смешивают с основным потоком оборотного поглотительного масла, подаваемого на абсорбцию бензольных углеводородов из коксового газа. Для восполнения потерь поглотительного масла в цикл непрерывно добавляют свежее каменноугольное поглотительное масло в количестве 0,20 м³/ч. При таком режиме потери бензольных углеводородов с обратным (очищенным) коксовым газом составляли 2,2 г/м³, а выработка сырого бензола 3890 кг/ч.

П р и м е р 2. Поток коксового газа 100 тыс. м³/ч с содержанием бензольных углеводородов 40 г/м³ промывают в абсорбентах в противотоке каменноугольным поглотительным маслом плотностью 1064 кг/м³ и вязкостью 1,6^оЕ, подаваемого в количестве 180 м³/ч.

После промывки газа насыщенное бензольными углеводородами масло подают на дистилляционную колонну для дистилляции из него бензольных углеводородов при температуре 145^оС подводом "острого" водяного пара 9,6 т/ч. Обезбензоленное масло после дистилляционной колонны охлаждают до 25-30^оС и 9 м³/ч, отводят на выделение полимеров, а 171 м³/ч смешивают с 9 м³ регенерированного и снова подают на абсорбцию бензольных углеводородов из коксового газа.

Для поддержания на постоянном уровне плотности и вязкости оборотного масла 9 м³/ч, выводимого из цикла масла смешивают с 1,8 м³/ч каменноугольной смолы и 30 м³/ч бензина. После отстаивания осевшие полимеры с тяжелой частью каменноугольной смолы отводят в отпарной куб и после отгонки бензина откачивают в товарную каменноугольную смолу или перерабатывают по известной технологии с получением дорожного дегтя. А верхний слой раствора масла в бензине подают на колонну для отгонки бензина при температуре 140-150^оС. В эту же колонну отводят и пары из отпарного куба для отпарки полимеров. Отогнанные пары бензина конденсируют и возвращают на смешение с новой порцией оборотного поглотительного масла и каменноугольной смолы, а отпаренное от бензина поглотительное масло в количестве 9 м³/ч смешивают с 171 м³/ч оборотного и подают на абсорбцию бензольных углеводородов из коксового газа. При таком режиме регенерации оборотного масла потери бензольных углеводородов с коксовым газом составляли 2,4 г/м³, выработка сырого бензола 3910 кг/ч, а свежего масла на пополнение цикла оборотного не требовалось.

Для подтверждения возможности использования в качестве избирательных растворителей алифатических углеводородов различного молекулярного строения или их смесей приведены опыты, результаты которых приведены в табл. 1.

Во всех опытах объемное соотношение масла и растворителя поддерживали равным 1 2. Исходное оборотное масло имело вязкость 3^оЕ и плотность 1096 кг/м³.

Для выбора оптимального объемного соотношения масла и растворителя проведены опыты с оборотным поглотительным маслом с исходной вязкостью 3,2^оЕ и плотностью 1098 кг/м³. В качестве растворителей испытаны гексан и бензин-растворитель "галоша". Результаты опытов приведены в табл. 2.

Для подтверждения оптимальности выбранного соотношения каменноугольной смолы и выводимого на выделение полимеров масла проведены опыты с обработкой бензином типа "галоша" смеси оборотного поглотительного масла с исходной плотностью 1096 кг/м³ и вязкостью при 30^оС, 2,6^оЕ (16,6 сСт).

После декантации верхнего слоя масла в растворе бензина и отгонки бензина определяли выход поглотительного регенерированного масла, его плотность и вязкость при 30^оС. Результаты опытов приведены в табл. 3.

Таким образом, из табл. 1 следует, что для выделения полимеров из оборотного поглотительного масла можно применять алифатические углеводороды различного молекулярного строения в том числе их смеси и товарные бензины прямой сгонки нефти, а из табл. 2 видно, что при объемном соотношении растворителя и масла меньше 2 выход регенерированного масла резко снижается, а его качество по показателям "вязкость" и "плотность" ухудшаются. При соотношениях растворитель масло больше 5, выход и качество регенерированного масла практически не изменяются и повышение расхода растворителя теряет смысл.

Что касается выбора растворителя по температурным пределам кипения, то границы 60-130^оС обусловлены целью изобретения, возможностью использования низкопотенциальных теплоносителей, и затруднениями в применении более низкокипящих алифатических углеводородов (пентанов и пропан-бутановых фракций) из-за необходимости применения давления или пониженных температур для исключения потерь растворителей.

Из табл. 3 следует, что добавка каменноугольной смолы к оборотному маслу перед выделением из него полимеров с поддержанием массового отношения масла к смоле меньше 1,5 приводит не только к повышению вязкости и плотности оборотного регенерированного масла, но и приводит к образованию избытка масла.

Увеличение отношения масла к смоле более 5 практически не влияет на качество регенерированного масла, но одновременно и увеличивает потребность в свежем масле, так как из смолы в этом случае восполняется всего 3,5 мас. выводимого на регенерацию масла · 100, а необходимо восполнить 28,5% · 100.

Поиск на соответствие предлагаемого изобретения критерию новизны и "существенного отличия" показал, что в технической и патентной литературе не описаны методы выделения полимеров из поглотительного каменноугольного масла путем смешения его с алифатическими углеводородами.

В литературе описаны методы обогащения антрацена с использованием уайт-спирита (или фракция керосина). В технической литературе имеются также сведения об использовании пропана для выделения асфальтов из нефтяных масел и полимерных веществ из жиров, однако эти сведения не дают оснований отнести излагаемые в них сведения к прототипу или аналогам предлагаемого способа выделения полимеров из оборотного поглотительного каменноугольного масла в процессе извлечения бензольных углеводородов из коксового газа из-за значительного различия исходных продуктов, применяемых экстрагентов, условия проведения и целей способа.

Исходя из изложенного и в соответствии с п. 21 "Положения об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях", а также согласно п. 52 Указаний ЭЗ-1-74, п. 6.03 Инструкции ЭЗ-2-74 и консультации отдела методологии ВНИИГПЭ в журнале "Вопросы изобретательства", N 4, 1984, с. 62-64, предлагаемый способ извлечения бензольных углеводородов из коксового газа абсорбцией каменноугольным поглотительным маслом, заключающийся в выделении из части оборотного масла полимеров смешением его с алифатическими углеводородами, отделением смеси масла с углеводородами от полимеров декантацией, отгонкой алифатических углеводородов дистилляцией и возвратом регенерированного масла в оборот, а углеводородов на смешение с новой порцией оборотного масла, соответствует критериям "новизны" и "существенного отличия".

Экономическая эффективность использования предлагаемого способа обусловлена возможностью поддерживать оптимальный режим извлечения бензольных углеводородов при отсутствии греющего пара высоких параметров. Экономический эффект определяется за счет снижения расхода (потерь) поглотительного масла, которое выводят из цикла без отдувки легких погонов с возвратом их в оборотное масло.

Практика показывает, что при отсутствии греющего пара давлением 9-10 атм расход поглотительного масла увеличивается с 100 кг до 200-300 кг на 1 т получаемого сырого бензола.

Одновременно предлагаемый способ выделения полимеров из оборотного масла позволяет улучшить его качество и тем самым снизить потери бензольных углеводородов с коксовым газом с 4-5 г/м³ при поглотительном масле плохого качества до 2-2,5 г/м³.

Сущность изобретения: коксовый газ обрабатывают в абсорбере каменноугольным поглотительным маслом. Абсорбированные бензольные углеводороды выделяют дистилляцией. Обезбензоленное масло отводят для очистки от полимерных продуктов в количестве 1,5 - 5,0 мас.% от часового расхода масла на абсорбцию, смешивают с алифатическими углеводородами, выкипающими в пределах 60 - 120°С, в объемном соотношении алифатических углеводородов и масла, равном (2 - 5): 1. Смесь масла с алифатическими углеводородами отделяют от образовавшегося осадка полимерных продуктов декантацией. Алифатические углеводороды удаляют дистилляцией. Очищенное от полимерных продуктов масло возвращают в цикл. Предпочтительно в отводимое для очистки от полимерных продуктов обезбензоленное масло добавляют каменноугольную смолу в массовом соотношении масла и каменноугольной смолы (1,5 - 5,0):1. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕНЗОЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ КОКСОВОГО ГАЗА абсорбцией каменноугольным поглотительным маслом с последующим выделением абсорбированных бензольных углеводородов дистилляцией, отводом части полученного при этом обезбензоленного масла для очистки от полимерных продуктов и возвращением очищенного от полимерных продуктов масла в цикл, отличающийся тем, что для очистки от полимерных продуктов обезбензоленное масло отводят в количестве 1,5-5,0 мас. от часового расхода масла на абсорбцию и очистку от полимерных продуктов проводят смешением отведенного масла с алифатическими углеводородами, выкипающими при 60-120^oС, в объемном соотношении алифатические углеводороды: масло 2-5:1 с последующим отделением смеси масла с алифатическими углеводородами от образовавшегося осадка полимерных продуктов декантацией и удалением алифатических углеводородов дистилляцией. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в отводимое для очистки обезбензоленное масло добавляют каменноугольную смолу в массовом соотношении масло: каменноугольная смола 1,5-5,0:1.