Способ осушки толуола Советский патент 1984 года по МПК C07C7/06 

Изобретение относится к нефтехимической промншшекности, а именно к способам осушки ароматических растворителей, в- частности к способам осушки толуола, и может найти применение в процессах синтеза алюминийорганических соединений и катлизаторов стереорегулярной полимеризации диенов.

Для обезвоживания различных соединений. Например спиртов, кетонов эфиров и других, широкое применение нашел метод азеотропной ректификации с разделяющим агентом или без него CllИзвестен способ осушки толуола путем азеотропной ректификации с отбором воды в составе верхнего парового потока колонны азеотропной ректификации и отбором осушенного толуола в составе кубового продук|та. Сущность известного способа залючается в выводе из системы ректификации воды в виде паров растворителя, обогащенного водой. Пары растворителя конденсируют с образованием двухфазной системы, воду отделяют, углеводородный слой возвращают в качестве флегмового ороыения на верх колонны-азеотропной ректификации, осушенный растворитель выводят снизу колонны азеотропной ректификации. Состав азеотропа. Например толуола, при 760 мм рт.ст. 51 мол.% толуола и 49 мол,% воды. Известный способ позволяет осушить толуол до остаточной концентрации воды 0,0020,005 мас.% С2 .

Попытки достичь более глубокой степени осушки путем увеличения флегмо&ого числа или снижения температуры флегмы неэффективны. При этом целый ряд технологических процессов, таких как синтез алгомииийорганических соединений, приготовление литийорганических и металлоорганических катализаторов полимеризации требует более высокой степени осушки растворителей, в частности толуола. Так, например, присутствие небольших количеств воды в триизобутилалюминий способствует образованию алюмогексановых полимеров,, резко снижающих качество продукта.

целью изобретения является увеличение степени осушки толуола.

Поставленная цель достигается способом осушки толуола путем азеотропной ректификации с отбором вода в составе верхнего парового потока колонны азеотропной ректификации с последующим отделением от него воды, возвратом углеводородного слоя в колонну азеотропной ретификации в качестве флегмового оршения и отбором.. 9ЯУше иного толуола

в составе кубового продукта, согласно которому ректификацию осуществляют Б присутствии изопентана, подаваемого в составе питания колонны азеотропной ректификации и в составе флегмового орошения, содержащего 50-100 мас.% изопентана и вводимого в зону питания или в зону, расположенную медсду вводом питания и кубом колонны азеотропной ректификации, при массовом соотношении питание:флегкювое орошение 10:(0,3-1).

Предпочтительно в составе верхнего парового потока отбирать тройной гетероазеотроп толуол-йзопентан-вода.

Физико-химический смысл влияния изопентана, исходя из современных представлений теории раствора, можно объяснить изменением размеров ассоциатов толуол-вода, перестройкой ближнего порядка вследствие появления значительно более слабого взаимодействия изопентан-вода.

Методами ИК- и ЯМР-спектроскопии установлено, что в толуоле в области низких концентраций воды образуются трудноразрушаемые ассоциаты по типу слабого взаимодействия основания Бренстеда (Толуола) и кислоты Бренстеда (воды).

Указанные ассоциаты /югyт быть разрушены, -а скорость достижения парожиддкостного равновесия увеличена в несколько раз введением парафинового углеводорода, например изопентана.

На чертеже дана схема осуществления способа.

Влажный толуол с содержанием 0,02-0,04 мас.% воды подают по лини 1, в зависимости от содержания воды в одну из точек 30-50-тарельчатой колонны 2 выше ее средней части, но не выше 10-15-й тарелки от верха колонны. Пары тройного толуол- изопентан-водного или бинарного изопентан-водного гетероазеотропа, отбираемые сверху колонны по линии 3, конденсируют, жидкъсть отстаивают, нижний водный слой удаляют по линии 4, а изопентан-толуольный раствор или изопентан подают в зону питания или между вводом питания и кубом колонны в качестве флегмового орошения по линии 5.

Соотношение питания (поток 1) к потоку флегмового орошения поддерживают 10:(1-0,3).

Рекомендуется концентрацию изопентана в потрке флегмового орошения поддерживать не менее 50100 Mat;.%. При этом из куба колонны по линии б отбирают толуол, в котором содержание воды не превылает 0,0005 мас.%. При концентрации изопентана во флегмовом потоке менее.50% ухудшае ся очистка, таккак для разрушения ассоциатов толуол-вода такого количества изопеитана недостаточно. Увеличение же количества изопентан не экономично и требует большого числа тарелок в о -онной секции. Э же объясняется и выбор массового c отношения потоков питания и флегмового орошения. При организации процесса соглас но предлагаемому способу орошением служит также питание. В азеотропно ректификации питание всегда выполн ет функцию флегмы, так как флегма подается в небольшом количестве (гЮ мае. % от питания). Верхняя зо на в условиях предлагаемого способа работает как сепарационная. Это необходимо для глубокой осушки, та как очень часто питание, а тем более флегма, содержит воду не в рас воренном состоянии, а в эмульгированном, присутствие которой сбивает режим работы колонны. Пример .1 (по известному . способу). .В колонну азеотропной осушки с числом теоретических тарелок 30, на 10-ю тарелку от верха подают 1000 кг/ч толуола и 0,3 кг/ч раст воренной воды. Показатели процесса следующие: Отбор паров толуола с водой, кг/ч593,9 в том числе воды, кг/ч93,99 Возврат толуола с водой в колонну, кг/ч, на 5-ю тарелку сверху 599,73 в том числе воды, кг/ч93,63 Вывод из системы воды,- кг/ч0,26 Вывод толуола с водой из кубовой части, кг/ч 1000,04 в том числе воды, кг/ч Концентрация воды в осушенном толуоле, мас.% Температура в кубовой части колонны, °С Температура в верхней части колонны, °С Давление в кубовой части колонны, ата Давление в верхней части колонны, ата Толуол относится к жидкостям, склонным к образованию эмульсии с водой. Недостатком известного способа является как раз то, что в результате образования эмульсии на флегму поступает углеводород, содержащий воду в большей концентрации, чем предел растворимости ее в данном углеводороде. Вследствие этого- укрепляющая часть колонны оказывается зашунтированной, что резко снижает эффективность осушки. Приведенный пример 1 описывает именно такой случай работы колонны. Но при работе колонны. Когда вода находится не в эмульгированном состоянии, степень осушки толуола также невысока - содержание влаги по данным прототипа составляет 0,00130,002 мас.%. Пример 2. В колонну азеотропной осушки (30 теоретических тарелок) на 15-ю тарелку от верха подают 1000 кг/ч толуола, 10 кг/ч изопентана, 0,3 кг/ч растворенной воды (линия 1). Содержание изопентана во флегмовом орошении 50 мас.%. Массовое соотношение питания и флегмового орошения 10:1. Показатели процесса следующие: . Отбор паров, кг/ч толуола50,510 воды .0,305 изопентана50,515 Флегмовое возврат органического слоя конденсата на 30-ю тарелку от верха, кг/ч толуола50,510воды.0,005 изопентана50,515 Вывод из системы воды, кг/ч 0,3 Вывод из системы кубовой жидкости, кг/ч толуола воды изопентана Содержание воды на осушенный толуол Температура в кубовой части колонны, °С Давление в кубовой части колонны, ата Температура в верхней части колонны, °С Давление в верхней части колонны, ата 1 Пример 3. В колонну азеотропной осушки (50 теоретических тарелок) на 15-ю тарелку от верха

подают 1000 кг/ч толуола, 10 кг/ч изопентана и 0,3 кг/ч растворенной воды (линия 1). Содержание изопентана во флегмовом орошении 100 мас.%. Массовое соотношение питания в флегмовому орошению 10;0,3. Показатели процесса следуквдие; Отбор паров,кг/ч

воды изопентана

Флегмовое орошение возврат органическог слоя конденсата на 15-ю тарелку от верх кг/ч

изопентан воды

Вывод из системы воды, кг/ч

Вывод из системы кубвой жидкости, 25Е/

толуола

воды

изопентана

концентрация воды на осушенный толуол,

мас..%

TejvffiepaTypa в кубовой части колонны, °С

Давление в кубовой чати колонны, ата

Температура в верхней части колонны, °С

Давление в верхней части колонны, ата

Полученный кубовый продукт мажет непосредственно использоваться при приготовлении катализаторов полимеризации, так как в данном процессе также используется изопентан,

,и тщательное разделение этой смеси

не требуется.

В случае необходимости использования индивидуального толуола выделение изопентана из куба лезгко

можно осуществить ректификацией.

Из результатов примеров видно, что степень осушки толуола по сравнению с известным способом повышается. Концентрация воды в осушенном толуоле снижается с 0,004-до 0,0002 мас.%.

При этом при отборе в дистиллят. тройного гетероазеотропа толуол-изопентан-вода степень осушки может

быть повышена до содержания следов воды.

1. СПОСОБ ОСУШКИ ТОЛУОЛА путем азеотропной ректификации с отбором воды- в составе верхнего парового потока колонны азеотрЬпной ректификации с последующим отделением от него воды, возвратом углеводородного слоя в колонну азеотропной ректификации в качестве флегмового орошения и отбором осушенного толуола в составе кубового продукта, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени осушки, ректификацию осуществляют Б присутствии изопентана, подаваемого в составе питания колонны азеотропной ректификации и в составе флегмового орошения,- содержащего 50-100 мас.% изопентана и вводимого в зону питания или в зону, расположенную между вводом питания и кубом колонны азеотропной ректис S9 фикации, пр массовом соотношении питание : флегмовое орошение .5 (Л 10: (О,3-1). 2, Способ по п. 1, о т л и..4 а кгщ и и с я тем, что,, в составе верхнего парового потока отбирают тройной гетероазеотроп - толуол-изо- g пентан-вода. vj г Эо 4 Л СО т