Способ удаления адсорбированного материала из адсорбента Советский патент 1985 года по МПК B01J20/34 

fe цflx vrt// i/ ou(tJt/ ц

с

:л

Рд блюла Этилен Изобретение относится к способам регенерации аг сорбеита на основе окиси aлю IИния путем удаления адсор бированного материала. Панболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому результату является способ удаления адсорбированного материала из адсорбента на оснозе окиси алюминия , используемого для удаления гидратов трехфтористого бора и воды из редякловой бензольной фракции, фракционно ректифицированной из сме си продуктов алкилирования, получаемой при алкклированииг бензола этиленом, в присутствии катализатора на основе трехфтористого бора, заключающийся в обработке адсорбента потоком целевого продукта frj . Недостатком известного способа являются значительные затраты энергии на осушку адсорбента, его обработку или очнстку. Целью изобретения является умень шение энергетических затрат. Указанная цель достигается тем, что согласно способу удаления адсор бированного материала из адсорбента на основе окиси алюминия, использованного для удаления гидратов тре фтористого бора и воды из рецккловой бензольной фракции, фракционно ректифицированной из смеси продукто алкилирования, получаемой при алкил ровании бензола этиленом, в присутствии катализатора на основе трех- фтористого бора, отработанный адсор бент обрабатывают газообразньм бенз лом, перегретьм до 300-350 С, являкзщимся нижней фракцией .при фракционной ректификации бензольной загрузки алкилкрования, в течение 2932 ч с после 5уюпшм возвращением парового потока, включающего бензол н водяной пар, в нижнюю часть фракционной колонны в качестве отдувочного пара. Предлагаемый сппсоб позволяет снизить энергетические затраты, иск чает необходимость получения потока пара, используемого исключительно для осушки или приготовления адсорбента. Предлагаемый способ предполагает удаление кз фракционной колонны потока жидких углеводородов, испарение потока жидких углеводородов для образования потока пара, перегрев. 13J по крайней мере, части потока пара и контактирование адсорбента с перег.ретьг потоком для осушки адсорбента с последующим возвратом потока пара во фракционную колонну в качестве отдувочного пара, подаваемого в нижнюю часть колонны, при этом скрытое тепло испарения, сообщенное на стадии испарения, используется здесь дпя осуществления дистилляции. Таким образом, происходит извлечение энергии, не использованной в- очистителях, а извлечение всего оставшегося тепла перегрева дает соответствующее уменьшение требуемой для ребойлера энергии. Данное изобретение также исключает необходимость в каких-либо устройствах для охлаждения и сброса отработанных паров. Сущность способа заключается в следующем. Реакцию алкилирования проводят в присутствии катализатора, промотированного трифторидом бора, содержащего окись алюминия, модифицированного трифторидом бора, и трифторид бора. Эту реакцию осуществляют в безводной среде, промотирующей алкилирование, но на практике полностью безводного сырья не бывает и в систему неизбежно поступают небольшие количества воды. В результате этого в зоне алкилирования образуется продукт взаимодействия воды и трифто- рида бора. Этот относительно нелетучий гидрат окиси бора покидает зону алкилирования в вытекающем из нее потоке в растворенном или суспендированном состоянии (часто эти гидраты назьшают боратами). Затем вытекающий из зоны алкилирования поток поступает в первую дистилляционную (бензольную) колонну. Неалкилированный бензол удаляют в виде рециркулирующего бокового погона, а алкилированные ароматические бензолы удаляют в виде кубового потока. Относительно нелетучие гидраты окиси бора могут осаждаться и образовывать нерастворимые отложения в первой дистилляционной колонне. Этих отложений можно избежать, направляя относительно чистый трифторид бора в нижнюю часть первой дистилляционной олонны в точке ниже уровня входа в колонну вытекающего из зоны алкилироания потока. Этот трифторид образует етучий комплекс с нелетучими гид3ратами окиси бора, а полученный борсодержаао1Й .комплекс непрерывно выводят из колонны в виде раствора в потоке бензола. боковой пого бензола проходит через очистители, содержащее слои глинозема, которые селективно извлекают ко тлекс, и ре- циркулирует в зоне алкилирования. Вытекающий из зоны алкилирования поток направляют в бензольную колонну. Обычно эта колонна работает при давлении в кубе около 2 атм с перепадом давления в колонне около 0,35 атм. Для обеспечения извлечения бензола из отводимых алкил:рованных бензолов температура жидкости в кубе колонны около ТТУС. Температура в точке отвода бокового погона бензола около 99°С, а температура верха колонны поддерживается около 93°С. Алкилированные бензолы отделяют во второй фракционной колонне (этил бензольной) , которая работает при давлении около. 1,6 атм, температуре в кубе около 208 С и температуре верха около . Поток поступающего бензола обычно направляют в.головной ресивер дистил ляционной осушительной колонны во избежание нарушения работы колон ны, когда в потоке находятся большие количества воды. Осушительная колонна мохсет эффективно работать при давлении около 1,3 атм, те пературе в кубе около 105°С и при температуре верха около 99°С. При р боте отводимый сверху поток воды и бензола конденсируют, а полученну жидкость, собирают в головном ресивере, где вода и бензол образуют дв фазы. Воду удаляют путем декантации (отстаивания), насыщенный бензол вновь возвра цают в колонну в качест ве рефлюкса (флегмы), Сухой бензол удаляют в виде суммарного кубового продукта колоншл осушки бензола. Использованную для обработки рециркулирующего потока бензола окись алюминия необходимо регенерировать или заменять, когда весовое содер- жанне гидрата окиси бора достигает предельной величины (примерно 7-10% При замене окиси алюминия поток рециркулирующего бензола направляют в другой очиститель, использованкую окись алюминия удаляют и в очис ТИТель помещают свежую окись алюминия. Отработанную окись алюминия 34 можно использовать для обработки другого потока. Следу1ощая ступень в процедуре замены окиси алюминия осушка ее перегретыми парами, полученными путем дополнительного нагрева части паров, полученных в ребойлере колонны осушки бензола. Эти пары перегреты до 300-350 С. Покидающие очиститель пары затем возвращают в колонну осушки бензола и используют как отдувочный пар, обеспечивающий колонну теплом. На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа вместе с процессом алкилирования бензола для получения этилбензола., Исходный поток бензола поступает винтегральный процесс по линии 1 и направляется в головную.часть ресивера 2 колонны 3 для осушки бензола. Пар из колонны 3 для осушки бензола выходит по линии 4, проходит через конденсагшонные устройства и затем поступает в верхнюю часть ресивера. Вода из верхней части ресивера сливается по линии 5, а насьпценный водой поток бензола поступает в колонну 3 для осушки бензола по линии 6. Осушенный бензол удаляют из низа колонны 3 для осушки бензола по линии 7. Одна часть этого материала отводится по линии 8 и проходит через ребойлер 9. При этом образуется поток пара, который по линии 10 может поступать в нижнюю часть колонны 3 осушки бензола. Часть полученного в ребойлере 9 водяного пара отводят по линии 11 и пропускают через перегреватель 12. При этом образуется поток перегретого пара, пропускаемый через один или два слоя адсорбента, находящегося в аппаратах 13 и 14. При регенерации поток перегретого пара проходит через открытый клапан 15 и по линии 16 а затем по линии t поступает в аппарат 13. После прохождения через адсорбент паровой поток покидает аппарат 13 по линии 18, проходит через открытый клапан 19 в линии 20 и направляется в линию 21. По этой линии паровой поток отводят в нижнкяо часть колонны 3 для. осушки бензола, где в процессе отгонки используется скрытая теплота парообразования. В течение такой регенерации клапан 22 линии 23 и клапан 24 в линии 25, расположенные над аппаратами, а также клапан 26 в линии 27 и клапан 28 в линии 29 на ходятся в закрытом положении. Суммарныйкубовый продукт из ко лонны 3 осушки бензола проходит че рез линию 30 и соединяется с потоком рециркулирующего бензола, движущимся по линия 31. Результирующий поток бензола по линии 32 движется к точке, в которой одну часть отводят в линию 33, а вторую в линию 34. Поток осушенного этиле вводят в процесс по линии 35 и в ли ниц 36 смешивают с потоком, содержащим промотирующую добавку из трифторида бора, с образованием потока, движущегося по линии 37. Этот газовый поток смеяшвают с потоком бензола, проходящим по линии 34, с образовавшем материала, движущегося по линии 6. В свою очередь, этот материал смешивают с рециркулирующим потоком, вытекающим из реа тора 38 алккпнрования. При этом образуется су марный исходный поток подаваемый в реактор алкилирования по линии 39. Вьосодящий из реактора 38 алкилирования поток удаляют по линии АО и делят на две части: одна рециркулирует по линии 41, а вторая по линии 42 поступает в зону фракци онирования. Отводимый по линии 33 поток бензола смеимвают с рециркули рующим потоком полиалки 1ироваиньгх бензолов, движущимся по линии 43, с образованием суммарного исходного потока, подаваемого в реактор 44 трансалкилирования. Этот материал проходит по линии 45 и его смепшва ют с потоком пара, содержащим промотирующуто добавку из трифторида бора, движущимся по линии 46, и подают в реактор 44 трансалкилировани Весь поток из зтого реактора отводят по линии 47 и объединяют с материалом, движущимся по линии 42, с образованием зоны алкилированного потока. I Затем поток из зоны алкийировани .по линии 48 поступает в бензольную колонну 49. В нижнюю часть бензольной колонны по линии 50 подают пото трифторида бора, который образует летучий комплекс с гидратами окиси бора, полученными в зоне алкилирова ния при взаимодействии следов воды оЛефине и в исходных углеводородных потоках с циркулирующим в качестве каталитического промотора трифторидом бора. Этот гидратеодержащий комплекс покидает бензольную колонну в виде раствора в рециркулирующем потоке бензола, выводимом в виде бокового потока по линии 51. Головной паровой погон выводят из бензольной колонны по линии 52, он проходит через конденсационные устройства (не показаны) перед поступлением в верхнюю часть ресивера 53. Сконденсированные углеводороды возвращают в бензольную колонну по линии 54 в виде рефлюкса (флегмы), а неконденсированные пары по линии 55 выводят в виде газообразного потока, содержащего промотор из трифторида бора,, смешиваемого с исходным потоком, поступающим в реакторы алкилирования и трансалкилирования. Поток не содержащего бензола углеводородного материала выводят из бензольной колонны 49 по линии 56. Одна часть этого потока по линии 57 рециркулирует з виде материала, испаренного в кипятильных устройствах (не показаны). Весь оставшийся кубовый материал по линии 58 поступает в этилбензо Л1ую колонну 59. Зтилбензол движется кверху и выводится в виде головного парового погона по линии 60, а затем проходит через конденсатор (не показан) и направляется в верхнюю часть ресивера 61. Весь поток целевого продукта - относительно чистого этилбензола выводят из процесса по линии 62, а поток рефлюкса возвращают в колонну по линии 63. Кубовый остаток, содержащий полиалкилированный бензол, выводят по линии 64, причем одну часть его отводят по линии 65 через кипятильник (не показан). Затем весь кубовый продукт по линии 66 подают в исходньй поток, поступающий в реактор трансалкилировакия. Поток рециркулирующего бензола, отводимьй по линии 51, направляют в линию 32, и он проходит череэ открытый клапан 67, а затем по линии 68 поступает в аппарат 14. В этом аппарате (очистителе) твердый адсорбент извлекает борсодержаший компекс из рециркулирующего потока ензола. При этом образуется поток ециркулирующего очищенного бензола, окидающий очиститель 14 по линии 9 и через кпапан 70 поступаюощй в линию 71 для соединения с линией 31. Затем рециркулируюгаий потокбензола следует по линии Э1 и смеши вается с исходным бензолом из осуши тельной колонны, проходящим по лини 30, перед возвратом в зону алкилирования по линии 32, Пример 1 (для сравнения), Глинозем дегидратируют по извест ному методу, при котором бензол из источника вне процесса подают как регенерирующую среду. Б одну из сепараторных колонн (например 13 загружают 55 т (242290 кг) глинозем содержащего 2,5 т (2270 кг) адсорбированной влаги. Для использования глинозема в системе надо сперва удалить адсорбированную влагу с помощью сухих перегретых паров. В этом случае применяют бензол в качестве дегидратирующего агента в количестве 3,4 т/ч (3087,2 кг/ч), который сначала должен испаряться в испарителе, на что требуется около 302400 ккал/ч, и затем перегревают до 300 С в перегревателе, затрачивая дополнительно 277200 ккал/ч. Затем бензол проходит над глиноземом, содержащимся в стальном резервуаре (вес стали около 20 т,или 18160 кг) до нагрева Для получения на выходе температуры 300°С необходимо примерно 24 ч. Его вьиз,ерживают при этой температуре около 8 ч и затем перегреватель отключают, а резервуар и адсорбент охлаждают, пропуская пары бензола при тех же условиях. В этом периоде процесса , до прихода к конечной ста дии дегидраташш глинозема, расходуется всего 18,9x10 ккал. Это тепло передается охлаждающей среде (или воздуху, или воде) и теряется Пример 2 (по изобретению) Используют бензол, постзт1ающий из сушильной колонны 5, в качестве источника среды для дегидратации глинозема. Бензол испаряют и перегревают перед контактом с глиноземом для удаления из него влаги пере контактом с потоком рециркуляционног бензола для удаления комплексов фто ристого бора, которые загрязняют рециркулирующую фракцию. Сепараторная колонна 13 содержи 55 т (242290 кг) глинозема, которы адсорбирует 2,5 т (2770 кг) влаги, и ее сталь весит 20 т (18160 кг). 3 Пары бензола, используемые в качестве дегидратирующего агента для глинозема, выходят из низа колонны 3 сушки бензола,пары используемые для нагрева колонны 3, в количестве 3,4 т/ч (3087,2 кг/ч) из нагревателя 9 по трубопроводу I1 поступают в перегреватель 12 и перегреваются до 300 С, что требует теплоты испарения 277200 ккал/ч. Перегретые до пары бензола подают в низ сепараторной колонны 13 по трубопроводам 11 и 16 через клапан 15 и трубопровод t7 в количестве 3087,2 кг/ч. Для нагрева колонны и содержащегося в ней глинозема до 300 С требуется 23-24 ч. Дегидратацию глинозема полностью заканчивают после дополнительных 8 ч подачи перегретого бензола в колонну 13. Пары бензола от-бирают из верха колонны 13 через трубопроводы 18 и 20 и клапан 19 в трубопровод 21, который подает ..месь в дистилляционно-сушильную колонну 3. За счет теплоты испарения бензола, возвращаемого в дистилляционную колонну (302480 ккал/ч а также части теплоты перегрева снижается тепловая нагрузка нагревателя 9. Теплоту паров бензол-вода эффективно используют в днстилляционной сушильной колонне 3 без дополнительного оборудования путем прямого обмена фаз пары-жидкость. В то время как в сепараторной колонне происходит дегидратация глинозема, в колонне 14 осуществляется адсорбция комплексов трефтористый бор-окись бора из потока рециркулирующего бензола продукта алкилирования, выходящего из колонны 49. Верхний бензольный дистиллят, содержащий загрязняющие комплексы, удаляют 3 сепараторную колонну 14. После 32ч дегидратации свежезагруженного в колонну 13 глинозема колонну и ее содержимое охлаждают до 93 С (температура потока рециркулирующего бензола для обработки) путем теплообмена с жидким остатком истшшяционной сушильной колонны, отбираемым из низа колонны 3 при 83 С по трубопроводу 8 и передавае,ь1м прямо в трубопровод 11 минуя нагреватель 9 и перегреватель 12. Вьщелившуюся при этом теплоту регенерируют путем возврата полученных паров бензола в суипшьную колонну 3 по трубопроводу 21. Вся теплота, израсходованная на нагревание колои ны 13 и дегидраташ1ю глиноземного адсорбента (т.е. 18,9л10 ккал/ч) , регенерируется и используется для дистилляции и сушки потока бензола. подаваемого -в процесс по трубопрово ду. 1 Пример 3. Используют этилбеизол-полиэтилбейзол-фракцию проце са алкилирования - трансалкилирован которую отделяют от неочищенного пр дукта в дистилляционной колонне 59 этилбензала и от смеси этилбензолов подаваемых в колонну 59, как дистил ляционньй остаток предьщущей бензол ной колонны 49. Смесь этилбензолов отбирают как жидкую фазу на промежу точную тарелку фрак1щонной дистилля ционной колонны 59. В сепараторную колонну 13 загруж ют 49900 кг глинозема, содержащего 1816 кг адсорбированной воды. Скорость подачи регенерирующей среды 3087,2 кг/ч. Дпя испарения смеси этилбензола и полиэтилбензолов при температуре начала ее кипения требуется 302000 ккал/ч и дополнительно 277200 ккал/ч для перегрева смеси углеводородов до 300 С, Это количество тепла требуется для нагрева колонны 13 и содержащегося в ней глинозема в течение 24 ji. Температу ру поддерживают еще 8 ч для завершения дегидратации глинозема. Затем сепараторную колонну с глиноз мом охлаждают до температуры жидкой фазы, отбираемой из колонны 59 (около 188°С) , 3 течение 16ч.. Как и в предьщущих случаях, пере гретые пары смеси этилбензолов, содержапще воду гидратации и глинс зема, отбирают по трубопроводу 21 и подают в дистилляционную колонну 59, вместе с подачей по трубопроводу 58 дайт часть тепла, необходимо o для фракционной дистилляции. В этом случае нагреватель, связанный с сепараторной колонной этого разме ра, требует 1,34 л 10°ккал/ч. Общее подводимое количество тепла 579600 ккал/ч, что составляет почти половину тепла, необходимого для фракционной дистилляции. Так как жидкость, используемая для охлаждения сепараторной колонны 13, имеет температуру , то требуется дополнительное охлаждение, что умень-шает регенерируемое тепло до 15,12 10 ккал/ч, по сравне ию с 18,9 10 ккал/ч для примера 2, где бечзочьную фракцию используют как дегидратирующую пары среду. Пример 4. Используют бензол из суиильной колонны 3 в качестве источника среды, используемой для дегидратации окиси алюминия. Бензол подвергают вьшариванию и перегреву перед взаимодействием с окисью алюминия для удаления влаги из последнего адсорбента прежде чем он начнет контактировать с потоком рециклового бензола, используемого для извлечения гидратов трехфтористого бора, которые загрязняют рецикловую фракцию. Очистительная колонна 13 - стальной резервуар емкостью 20 т (18160 кг) содержит 55 т (242290кг) окиси алюминия, 2,5 т (2770 кг) влаги, которую адсорбируют. Пары бензола, используемые в качестве агента дегидратации окиси алюминия, удаляют из нижней части колонны 3, причем пары, используемые для осущес вления повторного кипячения содержимого колонны 3, отводят от кипятильника 9 в трубопровод 11 со скоростью 3,4 т/ч (3087,2 кг/ч) и подвергают перегреванию в перегреватели 12 до 350 С. Все это требует затраты тепловой энергии для осуществления выпаривания, которое обеспечивается кипятильником 9, а мощность перегрева равна 1,38 кВт/ч (346500 ккал/ч). Пары перегретого бензола при 350 С загружают в нижнкж) часть очистительной колонны 3 через трубопроводы 11 и 16, клапан 6 и трубопровод 17 при скорости 3087,2 кг/ч. При такой скорости подвода тепла в очистительную колонну с окисью алюминия требуется прогрев ее в течение 23-24 ч для достижения температуры перегрева . Процесс дегидратации окиси алюминия завершаетя после дополнительной загрузки течение 5 ч перегретого бензола в колонну 13. Вькодящие из колонны 13 бензольно-водяные пары проходят через ее верхнюю часть по трубопроводу 18, ерез клапан 19 в трубопровод 21 чеез который смесь загружается в сушильную колонну 3 для перегонки бензола. Бензол, возвращаемый обрат в перегонную колонну, обладает не только тепловой энергией испарителя паров бензола (302, 480 ккал/ч), но, кроме того, частью тепловой эне гии перегревателя 12, вследствие чего уменьшается подвод тепла к кипятильнику 9. Тепловая энергия бензольно-водяных паров в трубопроводе 21 достаточно полно используется внутри перегонной сушильной колонны 5 без применения дополнительного оборудования посредством обычного п мого обмена фаз пар-жидкость, которьй необходим для проведения процес са перегонки. В то время как в очистительной колонне 13 осуществляют дегидратаци окиси алюминия, колонну 14 приводят в действие, осуществляют адсорбцию комплексов скиси бора и трехфтористого бора ИЗ- потока рециклового бензола продукта алкилирования, который вытекает из перегонной колонны 49, причем головной дистиллят бензола содержит загрязняющие комплексы, очистку которых осуществляют в колонне 14. t После 29 ч дегидратации вновь загруженной порции окиси алюминия колонну 13 с содержащейся в ней обезвоженной окисью алюминия охлаждлют до 93°С (температуры потока реш1клового бензола, подвергаемого очистке) путем теплообмена жидкого остатка бензола перегонной колонны 5, извлекаемого из верхней части колонны 3 при 83 С через трубопровод 8 и подаваемого непосредственно в трубопровод 11 минуя кипятильник 9 и перегреватель 12. Тепловая энергия, которая выделяется в поток жидкого бензола из осушенной окиси алюминия и очистительной колонны 13, восстанавливается путем возврата образующихся паров бензола в сушильную колонну 3 через паропровод 21. Вся накопленная тепловая энергия в процессе нагревания и дегидратации адсорбента окиси алюминия в очистительной колонне 13 (т.е. 18,8f ккал) восстанавливается с повторным использованием ее для ректификационной осушки потока загружаемого бензола, который вновь вводится в процесс через трубопровод 1. Очистительную колонну 13 охлаждают до через 18,6 ч, За это время жидкий.бензол проходит через содержащуюся в ней окись алкминия. После этого в колонне создают рабочие условия для принятия потока рециклового бензола, загружаемого через трубопровод 51.

СПОСОБ УД.АЛЕНИЯ ЛДСОРБИРОВАННОГО МТЕР1Ш1А ИЗ АДСОРБЕНТА на основе окиси алюминия, использованного для удаления гидратов трехфтористого бора и воды из рецикловой бензольной фракции, фракционио ректифицированной из смеси продуктов алкилирования, получаемой при алкилировании бензола этиленом, в присутствии катализатора на основе трех фтористого бора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетичес.ких затрат, отработанный адсорбер - обрабатывают газообразным бензолом, перегретым до 300-350с, являющимся нижней фракцией при фракционной ректификации бензольной ззгрузки алкилирования,. в течение 2 -32 ч с последующим возвращением парового потока, включающего бензол и водяной пар, в нижнюю часть фракционной колонны % в качестве отдувочного пара.