Способ извлечения чистого бензола из углеводородных смесей Советский патент 1986 года по МПК C07C7/08 C07C15/04 

«

Изобретение относится к способу извлечения чистого бензола из углеводородных смесей, содержащих наряду с ароматическиьп углеводородами любое большое количество неаромати- ческих углеводородов, путем экстрактивной ректификации в присутствии N-формилморфолина в качестве селективного растворителя. Данное изобретение может найти применение в неф- техимической промьплленности.

Цель изобретения - снижение энергозатрат путем использования теплосодержания полученных при предварительном разделении исходного сырья паров дистиллята для обогрева колонн экстрактивной ре1 ;тификации и исходного сырья. 1

На чертеже изображена схема, со-

гласно которой осуществляют предлагаемый способ.

Представленная на чертеже технологическая схема содержит только необходимые для пояснения способа устройства, в то время как прочие дополнительные устройства, например вентили и насосы не предста.вленьь В представленной технологической схеме колонна 1 предварительной перегон ки работает при повышенном давлении. Служащую в качестве исходного сырья углеводородную смесь, содержащую ароматические углеводороды, подают через трубопровод 2 и теплообменники 3 и 4 и при необходимости 5 в сред- нюю часть, снабженной тарелками колонны 1 для предварительной перегонки. В оснрвании этой колонны находится циркуляционный кипятильник-нэ-гре- ватель 6, трубчатую систему которого можно нагревать паром высокого давления или через (не показана) , Парообразный головной продукт предварительной перегонки по трубопроводу 7 отводят из головной части колон ны 1 предварительной перегонки. В данном случае поток пара в трубопроводе 7 разделяют на два парциальных потока.Больший парциальный поток по трубопроводу 8 подают в трубчатую систему циркуляционного кипятильника нагревателя 9, в котором теплоту пар используют для нагрева отгонной ко--. лонны 10. Одновременно парциальньш поток паров из трубопровода 8 через трубопровод 11 поступает к трубчатой системе циркуляционного кипятильника нагревателя 12, который служит для

5 0

5

,р

5 0 5

0

552

нагрева колонны 13 для экстрактивной перегонки.

Одновременно меньшую часть парциального потока паров головного продукта из трубопровода 7 через трубопровод 14 подают в трубчатую систему косвенного теплообменника 3, в котором теплоту паров используют для подогрева исходного продукта. Образукядие- ся после теплообменников 3 и циркуляционных кипятильников нагревателей 9 и 12 конденсаты, как представлено в технологической схеме, попадают в магистральный трубопровод 15, кото- рьй ведет к сборнику 16, в котором собираются конденсированный головной продукт из колонны 1 для предварительной перегонки. По трубопро- Е5ОДУ 17 его отводят из сборника 16 к головной части колонны 1 для предварительной перегонки в качестве флеп-а. При этом флегмовое число и число тарелок в колонне 1 предварительной перегонки выбирают из расчета, чтобы количество паров головного продукта бьшо достаточным для обогрева колонн на последующей стг1дии экстрактивной дистилляции. Основное количество полученного головного продукта по трубопроводу 18 в виде питания вводят в среднюю часть , снабженной тарелками колонны 13 для экстрактивной перегонки.

В колонне 13 для экстрактивной дистилляции и в .принадлежащей к ней отгонной колонне 10, перегонку ведут под давлением, которое ниже рабочего давления колонны 1 для предварительной перегонки. В остальном стадию экстрактивной дистилляции осуществляют по известньм принципам экстрактивной перегонки. Это означает, что неароматические углеводороды из исходного продукта выводят по трубопроводу 19 через головную часть колонны 13 для экстрактивной перегонки в то время, как содержащий ароматические углеводороды экстракт выводят из куба этой колонны по трубопроводу 20 и подают в отгонную колонну 10. Получающиеся в виде экстракта ароматические углеводороды путем дистилляции в колонне 10 отделяют от содержащегося в экстракте селективного растворителя. Указанный растворитель по трубопроводу 21 отводят из куба отгонной колонны 10 и снова подают в головную часть колонны 13 для экстрактивной перегонки, в то время как одновременно полученные ароматические углеводороды отводят из отгонной колонны 10 в виде головного продукта по трубопро воду 22. .

По трубопроводу 23 в колонну 13 можно подавать свежий растворитель в циркулирующий растворитель.

Продукт, уходящий из нижней час- ти колонны 1 для предварительной перегонки, вьтодят по трубопроводу 24 и через теплообменник 4 подают в сборник 25, из которого данный продукт по трубопроводу 25 отводят для дальнейшего применения. В теплообменнике 4 для подогрева исходного сьфья, поступающего по трубопроводу 2, используют-теплоту продукта,уходящего с нижней части колонны 1 пре варительной перегонки.

В технологической схеме также предусмотрены теплообменники 27 и 28 для использования тепла кубового продукта отгонной колонны 10 (раст- ворителя) для обогрева колонн 13 и 10. Растворитель, пройдя теплообменники 27 и 28, по линии 29 поступает на верх колонны 1.3 экстрактивной дитилляции .

Пример 1. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензол из рафинированного под давлением коксового бензола. Исходный продукт согласно технологической схеме, покзанной на чертеже, подвергают предврительной перегонке и получагацийся при этом головной продукт обрабатывют путем экстрактивной перегонки с помощью N-формилморфолина в качеств селективного растворителя.

Исходный продукт имеет следующий состав, мас.%:

Углеводороды С 0,04

Углеводороды С, 0,78

Метилциклопентан 0,20

Изо-углеводороды

Су0,12

Циклогексан 0,35

Нормальные углеводороды Cj +

+диметилциклопентан 0,16

Метилциклогексан 0,25

Бензол75,30

Парафиновые

углеводороды Cg 0,07

Диметилциклогек- сан0,48

Толуол

Ароматические углеводороды С

8

В части А опыта исходный продукт подвергают предварительной перегонке при нормальном давлении (давление в головной части колонны максимально 1,1 атм), причем получающийся головной продукт вводят в последовательно (дополнительно) подключенную колонну 13 для экстрактивной дистилляции, которая работает под давлением 1,98- атм. В этом случае нет связи теплоты между предварительной перегонкой и стадией экстрактивной дистилляции. Получающийся в виде головного продукта отгонкой колонны (1,98 атм) чистый бензол содержит 100 м.д. (миллионных долей) толуола и 350 м.д. неароматических углеводородов в качестве примесей. Выход бензола составляет при этом 99,8%. Общий расход теплоты способа составляет при этом

Предварительная перегонка

Стадия экстракции

Общий расход теплоты

1440 кДж/кг бензола

920 кДж/кг бензола

2360 кДж/кг

бензола В части В опыта в случае такого

же исходного продукта, предварительную перегонку осуществляют при следующих условиях:

Давление в головной части колонны Температура головной части колонны

Температура отстойникаФлегмовое число

16,8 атм

209 С

28Гс 1:3,2

Рабочие условия в стадии экстрактивной дистилляции по сравнению с частью опыта А изменились только незначительно вследствие того, что из-за высокого содержания метилцик- логексана в головном продукте предварительной перегонки незначительно повьшается доля используемого при экстрактивной перегонке растворителя. Чистота и выход полученного бензола при этом соответствуют резуль-.

5 1

татам, представлен 1ым в части А, Согласно изобретению, однако пары головного продукта предварительной перегонки используют для нагрева колонны 13 экстрактивной дистилля,- ции и отгонной колонны 10, Причем тепловой баланс процесса следующий:

Предварительная перегонка 1270 кДж/кг бензола, стадия экстрактивной дистилляции 982 кДж/кг бензо- ла. По сравнению с предварительной перегонкой при нормальном давлении (часть А) необходимое количество тепла (расход тепла) при предварительной перегонке при повьппенном давлении (часть В), несмотря на несколько повышенное флегмовое число, ниже, так как при используемом давлении теплота испарения примерно на 30% ниже, в случае предлагаемого согласно изобретения способа работы нет необходимости вносить необходимое количество тепла на стадии экстрактивной дистилляции в форме отдельной энергии (предпочтительно па- ра). Это необходимое количество тепла, напротив, полностью покрывается за счет теплосодержания паров головного продукта предварительной перегонки. Температуры паров головного продукта 209°С при этом совершенно достаточно. Фактически обычно для нагрева стадии экстракции требуется только 80-90% количества паров головного продукта. Остальное количест во можно использовать для предварительного подогрева исходного продукта в теплообменнике 3.

Общий расход тепла для части В поэтому в целом может удовлетворяться только с помощью 1270 кДж/кг бензола Сравнение части А с частью В дает, что для части В необходимо только

1270-100 ,„

- 54л необходимого количества тепла части А. Достигаемая экономия, энергии составляет таким образом 46%.

Пример 2. Этот пример иллюстрирует получение чистого бензола из полностью гидрированного пиролиз- ного бензина. Исходный продукт име- е:т следую1Ций состав, мас,%:

Углеводороды Cj

Углеводороды

Метилциклопентан Углеводороды

изостроения С/

55®

Циклогексан 2,05 Нормальные углеводороды ди- метилциклопентан 2,59 Метилциклогексан 1,05 Бензол60,30

Парафиновые углеводороды Cg 0,99 Диметилциклогек- сан0,96

Толуол23,97

Ароматические углеводороды Cg 0,20

Опыт осуществляют как в примере Для части А предварительную пергонку проводят при нормальном давлении. При этом расход тепла следущий;

1290 кДж/кг бензола

1000 кДж/кг бензола

2290 кДж/кг бензола

10 15 --О 25 О

0

0

252°С

5

Полученный чистый бензол при этом содержзлт еще 100 м,д, толуола и 400 м,д, неароматических углеводо- родов в качестве примесей, В части В предварительную перегонку осуществляют при следующих условиях:

Давление в головной части

колонны16,8 атм

Температура головной части колонны

Температура отстойникаФлегмовое число 1:3,6 Расход тепла при этом имеет следующие значения: Предварительная перегонка1420 кДж/кг

бензола

Стадия экстрактивной дистилляции1290 кДж/кг

бензола

Здесь также расход тепла в стадии экстракции полностью покрывается теплосодержанием паров головного продукта предварительной перегонки, j то для необходимого количества тепнению с частью А получается следующий расчет:

1420-100

229б

тавляет таким образом 38%. Данные материального и теплового баланса к примерам 1 и 2 приведены в табл.1 5 и 2.

it о я ц а Даявые итврна 1ького и теплового баланса к (Грнхерг t, Ч1сгь В

62%

Расход тепла, кг/ч

;Темпе- атура,

Неаро- н«ти- ческие углеводороды, кшицие

ДО

, нас.2

Бензол, иас.Х

Высо- кокя пяще неаро- натн- ческяе углеводороды, мас.Х

Толуол, мас.Х

СГ

арокат1гчесхие

углеодороди,

иас.Х

И-формшиорфолив,

мас.Х

Остатоктеши твп- яооб- Mcnmt- «. Дж/хг

toooo

модн- иого сырья ч

10000 32424 26740 10161 5684 32424 2280 24704 7720 190 38510 31000 75)0 2280 ЗТООО

12 209 209 209 209 209 181 209 80 80 157 192 50 281 80

1,90 2,46 2,4« 2,46 2,46 2,46

75,30 97,54 97,54 97,54 97,54 97,54

2,46 2,46 94,0

0,03

97,54 97,54 6,0 15,81 1,0 99,96

1,0

0,55 20,05

2,4 88,0

2,4

О,ОТ 88,0

2,20

9,6

9,6

99,0

99,00

0.586

2,204

7,342

2,46 2,46 94,0

0,03

97,54 97,54 6,0 15,81 1,0 99,96

1,0

2,4 88,0

2,4

О,ОТ 88,0

9,6

9,6

99,0

99,00

0.586

2,204

7,342

IS

8,960 7,389 2,808 1,571 45691227

1,571 0,586 2,204 9,528 4,582 2,808 3,861 3,481

Данные матеркального и теплового баланса к примеру 2, часть В

Расход тепла, кг/ч 100000 32784 27887 17457 4897 25657 2883 25637 7127 1153 37974 32000 5974 2883 32000

Температура,

С

60 209 209 209 209 209 120 209 80 80 168 192 50 252 80

11,07 15,53 15,53 15,53 15,53 15,53

60,20 84,47 84,47 84,47 84,47 84,47

Продолжение табл.1

17

18

19

20

22

22

24

29

28

Таблица 2

15,53 15,53 96,00,03

84.47 84,47 4,0 16,57 1,0 99,961,0

Обоав аенне

потока

по техиологич«с-

кой

схеме

Продолжение таРл.2

29

23,97

0,20

U.78 84,52

и,7в

0,01 84.52

0,70

0,70

83,43 99,0

99,0

0,906

9,060 7,706 4,823 ,354

12 .

27

28

,354 0,906 2,035 6,483 2,883 4,823 3,000 4,503

0,906

2,035

7,503

27

28

./

8

17

/4

;/

J.

3

19 .29 . /

2

J 25

27

I

g

:

/и

Т

H) ()

Составитель Г.Гуляева Редактор Ю,Середа Техред 3.Палий Корректор 0.Луговая

Заказ 8548/61 Тираж 379.Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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