Способ разделения смесей ароматических углеводородов Советский патент 1992 года по МПК C07C7/04 C10G7/12 

Изобретение относится к разделению смесей ароматических углеводородов ректификацией и может быть использовано при получении продуктов разделения высокой чистоты в ректификационной колонне.

Известен способ получения продуктов разделения в ректификационной колонне, поддержанием постоянной температуры верха и низа колонны изменением отбора продуктов разделения.

Недостатками данного способа является низкое качество продуктов разделения.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ разделения смесей ароматических углеводородов в ректификационной колонне, включающий поддержание постоянной величины двойной разности между температурами укрепляющей и отгонкой секций колонны.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая четкость разделения.

Целью изобретения является повышение четкости разделения.

Поставленная цель достигается тем, что в соответствии со способом разделения смесей ароматических углеводородов в ректификационной колонне, включающем поддержание постоянной величины двойной разности между температурами укрепляющей и отгонной секций колонны измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей

В сравнении с ближяйшим аналогом (прототипом) предлагаемый способ разде Ч

V4 00

СО

ления смесей ароматических углеводородов отличается тем, что измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на вышеуказанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей.

При таком способе повышается четкость разделения.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ разделения смесей ароматических углеводородов.

Способ осуществляется следующим образом. Сырье по линии 1 вводят в ректифи- кационную колонну 2. Пары с верха колонны конденсируют в конденсаторе 3. Часть полученного конденсата возвращают на орошение колонны по линии 4, а балансовый избыток по линии 5 выводят в качестве дистиллята. С низа колонны по линии 6 выводят остаток. Часть остатка нагревают в нагревателе 7 и по линии 8 вводят в низ колонны 2. Производят замер температуры на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции термопарой 9 и на малочувствительных тарелках в верхней части укрепляющей секции, термопарой 10, и в нижней части отгонной секции, термопарой 11. Сигналы с термопар подают на прибор 12, который вычисляет разность абсолютных величин разностей показаний термопар 9и10и11и9, а также поддерживает постоянной указанную разность абсо лютных величин разностей температур с помощью Подачи сигнала на регулирующий клапан 13. который изменяет количество потока 4, подаваемого на орошение колонны 2. Количество и температуру ввода потоков 8 и 1, а также температуру ввода потока 4 поддерживают постоянными, поэтому при постоянном составе сырья (поток 1) изменение количества потока 4 приводит к измене- нию отборов продуктов разделения, выводимых из колонны 2 по линиям 5 и 6.

, Были проведены расчеты колонны для выделения толуола из смеси его с более высококипящими ароматическими углеводородами по предлагаемому способу и прототипу.

Пример 1 (по предлагаемому способу). Колонна предназначена для получения в виде дистиллята качественного толуола при минимальном содержании его в остатке, Диаметр колонны 3,4 м. В ней расположено 58 ситчатых тарелок. Ввод сырья в количестве 77,1 т/ч осуществляют на 26 тарелку (счет с низа колонны). Пары с верха колонны поступают в конденсатор-холодильник, откуда конденсат при температуре 55° С направляется в емкость орошения. Часть конденсата из емкости возвращают на орошение колонны, а балансовый избыток выводят из колонны в качестве дистиллята (толуола). Паровое орошение в колонне создается за счет ввода части нагретого в нагревателе остатка. Расчет проводился по теоретическим тарелкам. В колонне было принято 29 теоретических тарелок. Давление верха колонны принято равным 0,15 МПа, перепад давления на теоретическую тарелку 0,0016 МПа, в паровых трубопроводах 0,02 МПа. Теплосодержание сырья на входе в колонну 295,85 кДж/кг. Основные режимные параметры работы колонны приведены в табл. 1, фракционный состав продуктов разделения - в табл. 2, температуры на тарелках колонны - в табл. 3. При этом для поддержания заданного режима

работы колонны и получения продуктов разделения заданной чистоты измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной (восьмой) тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной (двадцать восьмой) тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительный (первой) тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке, которые равны 153,9 - 126,1° С и 172,8 - 153,9° С, то есть 27,8 и 18,9° С соответственно, и поддерживают постоянную разность между указанными- величинами разностей, которая равна 27,8-18,9 8,9° С. Принята шкала прибора от 5 до 10° С, погрешность прибора 0,5% от шкалы, то есть 0,025° С. Тогда указанная двойная разность будет меняться от 8,875 до 8,925° С, а температура на контрольной тарелке от 153,8875 до 153,9125° С. (153,8875 - 126,1) - (172,8 - 153,8875) - 8,875° С

(153,9125 - 126,1) - (172,8 - 153,9125) 8,925° С.

П р и м е р 2 (по прототипу). Процесс

проводят в условиях примера 1 за исключением измерения абсолютной величины разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонкой секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютной величины разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной

наиболее чувствительной тарелке и поддержания постоянной разности между указанными величинами разностей. При этом регулирование качества продуктов разделения осуществляют по профилю температур в колонне (постоянной поддерживают двойную разность между температурами на верхней и нижней тарелках укрепляющей и верхней и нижней тарелках отгонной секций). Основные режимные параметры работы колонны приведены в табл. 1, фракционный состав сырья и продуктов разделения колонны в табл. 2, температуры на тарелках - в табл. 3.

Как и в предлагаемом способе, за верх- нюютарелку отгонной секции принята восьмая тарелка, за нижнюю - первая тарелка, за верхнюю тарелку укрепляющей секции, как и в предлагаемом способе, принята двадцать восьмая тарелка, а за нижнюю - новая девятнадцатая тарелка. При этом соблюдаются одинаковые условия сравнения прототипа и предлагаемого способа. Тогда разность между температурами на верхней и нижней тарелках укрепляющей секции равна 126,1 - 131,0 -4,9° С, на верхней и нижней тарелках отгонной секции равна 153,87- 172,8 -18,93° С Двойная разность равна - 4,9 - (-18,93) 14,03° С.

Примем шкалу прибора, замеряющего эту двойную разность температур, от 10 до 18° С (диапазон шкалы превышает поддер- живаемую температуру примерно в такое же число раз, как в предлагаемом способе). Примем, что погрешность прибора, как и в предлагаемом способе, составляет 0,5% от шкалы, то есть 0,04° С, тогда указанная двойная оразность будет меняться от 13,99° С до 14,07° С, а таемпература на контрольной (восьмой) тарелке, от которой будет зависеть качество продуктов разделения, от 153.83 до 153,91° С, так как температуры на первой, двад- цать восьмой и девятнадцатой тарелках колонны малочувствительны к изменению отбора и не изменяются 153,91 - 172,8 -18,89° С

126,1 - 131,0 - 4,9° С.

Тогда двойная разность - 4,9 - (-18,89) 13,99° С, 153,83 - 172,8 - 18,97; 126,1 - 131,0 - 4,9° С. Двойная разность - 4,9 - (- 18,97) 14,07° С.

Таким образом, температура на контрольной тарелке в прототипе изменяется на 0,08° С.

Итак, в предлагаемом способе температура на контрольной тарелке меняется лишь со 153,8875 до 153,9125° С, то есть на 0,025° С, а в прототипе на 0,08° С, то есть точность поддержания заданной температуры на контрольной тарелке, которая как наиболее чувствительная реагирует на малейшее изменение качества продуктов разделения и определяет их, в предлагаемом

способе в 3 раза выше, чем в прототипе Эю связано с тем, что в предлагаемом способе по сравнению с прототипом предлагается поддерживать постоянней другую двойную разность температур. При этом уменьшается диапзон шкалы прибора с 8 до 5° С Кроме того, вследствие того, что температура на наиболее чувствительной тарелке участвует в определении как первой, так и второй разности температур, а е прототипе лишь во второй разности температур, как показали приведенные выше расчеты, изменение температуры нэ контротьнойтарелке даже при одинаковой шкапе прибора происходит в 2 разе меньше, чем двойной разности температур. То есть изменение новой двойной разности температур, по сравнению с температурой на контрольной тарелке, наиболее сильно реагирующей на качества продуктов разделения и изменение отборов, происходит в 2 раза сильнее. Иначе говоря, новая разность Б 2 раза чувствительней, чем сама температура на кон- трольной тарелке, в прототипе чувствительность их одинакова. Так, если в прототипе двойная разность изменялась с 13,99 до 14,07° С, то есть на 0,08° С, и температура на контрольной тарелке со 153,83 до 153,91° С, то есть тоже на 0,08° Г то в предлагаемом смтсоРе двойная разность 6voer меняться от 8,87Г, л о о 25 С, то есть на 0,050° С, г с пеи-эту) а на контрольно1- тарелке котрая определяет ,4 продуктов разделения

3875 АО

153,9125Г С то есть на С,0/5С : 2 гмээ меньше Значат, даже при сц /Нокивти шкале прибора тс нэсть по/зд рх-зм- v ,,;.- с- го качества продуктов рагре и1-. а предлагаемом споссбе буде в 2 LWU - Все это позволяет повысит ч че-ксс гь разде ления в колонне.

Формула и з о б D з с н и , Способ разделения .ven гооиппче ских углеводородов в ргкллф1 - ой v- лоннэ, включающий гние постоянной величина два г ой ьости между теммерс турс.ми у чр няюшей - отгонной секций колом,is1, о , г, ,i а ю ui r й- с я тем, что, с целью повышения четкости разделения, измеряют абсолютную величину разности темпер -ур на ndi более чувствительной тарелке з часш отгонной секции и нз малочувствительной тарелке Б верхней части укрепляющей секции и абсолютную величин1/ разности температур на малочувс зительной тарелке к ннхней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствитея ной тарелке н поддерживают постоянную разность между указанными вет-шика и разностей

Таблица 1

Сущность изобретения: разделение смесей ароматических углеводородов в ректификационной колонне. Для повышения четкости разделения измеряют абсолютную величину разности температур на наиболее чувствительной тарелке в верхней части отгонной секции и на малочувствительной тарелке в верхней части укрепляющей секции и абсолютную величину разности температур на малочувствительной тарелке в нижней части отгонной секции и на указанной наиболее чувствительной тарелке и поддерживают постоянную разность между указанными величинами разностей 1 ил., 3 табл.

Основные режимные параметры работы колонны

Фракционный состав сырья и продуктов разделения колонны

Таблица 2

Температура на тарелках колонны по предлагаемому способу и прототипу

Таблица 3