Способ выделения из нефтяных фракций индивидуальных нормальных алканов Советский патент 1979 года по МПК C10G43/04 

Изобретение относится к способу по1учения чистых инаивиауаль а1х н-алканов с помощью карбамида.

Все известные схемы процесса карбамидной цепарафинизадии позволяют получать из нефтяных фракций сумму жидких или мягких парафинов (состава С.Cg) с чистотой не выше 95-98,5 вес,%

Однако некоторым процессам нефтехимического синтеза (производство индивидуальных сС-олефинов, а на основе последних первичных алифатических спиртов), производству синтетических белков и белков о-витаминных концентратов в качестве сырья необходимы парафиновые углеводороды нормального строения с чистотой не ниже 99,5 вес.%

Еще более высокая чистота н-парафиновых углеводородов требуется для подбора и изучения новых штаммов дрожжей и бактерий, используемых в производстве синтетических белков.

Предлагаемый способ выделения налканов из нефтяного сырья заключается в том, что смесь н-алканов обрабатывают карбамидом при температуре верхнего предела комплексообразования индивидуального н-алкана в присутствии этанола с последующей промывкой кар- бамидного комплекса соответствующим н-аяканом, удалением раствЬрителя и разложением комплекса. Предлагаемый способ (пршесс) позволяет выделять ингщвицуальные парафины (алканы) нормального строения из нефтяных лятов, их содержащих, с чистотой целевого продукта (каждого выделенного алкана) не менее 99,99 вес. %.

Температура верхнего предела ком- плексообразования (ВПК) - это максимальная температура, при которой начинается и количественно протекает npt десс комплексообразования карбамида с индивидуальным н-алканом. Эта температура тем выше, чем больше молекулярный вес, н-алкана, для н-алканов с числом )оаных атом ов в м олекуле- lO и более зависит от числа углероаных атомов И следующим образом; А V 2,45+0,1{п-9) для тех же н-алканов в составе нефтяных фракдиЗ: 0,7 %м -вSol.c,.e-c° °sol,c - температура ВПК н алкана в составе нефтяной фракции, С; G - температура ВПК индивидуаль ного н-алкана (с О), С; кип температура кипения инцивиоуального н-алкана при 76О ммрт. ст„, Л - количество углеродных атомов в молекуле н-алкана; 6 - основание натуральных логарифмов; постоянные градиенты понижения температуры ВПК на единицу повышения весовой концентрации примеси, С вес. %; С - весовая концентрация примеси, вес. %j С 21 с . Следовательно, для выделения индивйдуашзного н-алкана на нефтяной фракции необходимо и достаточно знать и поддерживать на всем протяжении стадии комплексообраэования температуру процесса, равную или несколько меньшую (на Х-2 С)©САЛ При этом аде н алканы с меньшим числом углеродных атомов в молекуле, имеющие ©c/w ниже, чем у выделяемого н алкана, не войдут в комплекс Последний, содержащий в свошл составе только один н-алкай и промытый н-алканом того же молекулярного веса, разлагают нагреванием д 115-130 С на кристаллический карбамид и н-алкан высокой степени чистоты Предлагаемый способ поясняется че тежом. Основным аппаратом в схеме технологического блока выделения н-алкана числом углеродных атомов П является система трех идентичных по своему уст ройству аддукторов (реакторов) la, 16 н 1в, работающих по сменно-циклическому режиму и объединенных в один аппарат колонного типа. Каждыйиз аддукторов представляет собой цилиндрический сосуд с верхним и нижним фланцами. На расстоянии (кон структивно определяемом в зависимости от производительности установки и га34баритов аддуктора) в 10О-300 мм от обоих фланцев внутри аддуктора устанавливаются диски-ф льтры. Последние представляют собой стальные пластины с отверстиями диаметром 25-50 мм, покрытые бельтингом с обеих сторон. Верхний фильтр служит для предотвра щения уноса карбамида потоком отходящего из аддуктора продукта и одновременно является верхней границей расширения комплекса в стадии комплексообразования. Нижний фильтр удерживает стационарный слой сухого кристаллического карбамида, занимающего при первоначальной загрузке половину объема аддуктора, который ограничен фильтрами, Кая{дый аддуктор снабжен индивидуальной рубашкой, в которую можно подавать либо водяной пар, либо горя- чую воду или другой жидкий теплоноситель. В каждом аддукторе последовательно проходят три стадии процесса: ком- плексообразование, промывка комплекса, разложение комплекса. В. начальный период работы технологического блока аддукторы 1 б и 1в не работают. Комплексообразование. Исходное сырье (линия 1) и этиловый спирт (ли1ШЯ П) смешивают в тройнике смешения, полученная смесь нагревается в теплообменнике 2 до температуры ВПК. н алкана с П углеродных атомов в молекуле ( ©(,у,д ), а затем подается в нижнюю часть аддуктора 1а. Предварительно в рубашку аддуктора подают теплоноситель для того, чтобы к моменту входа сырьевой смеси в аддуктор температура стационарного слоя карбамида соответствовала ©см По мере прохожде-/- ния Сырьевой смеси через стационарный слой карбамид вступает в реакцию комплексообразования с н-алканом, имеющим в молекуле ft углеродных атомов. По заполнении всего объема аддуктора la, сырье после 10О%-ного извлечения выделяемого н-алкана отводится по линии И1 в буферную емкость 3. Перколят (в качестве сырья для блока выделения н-алкана с (n-l) углеродных атомов в молекуле) откачивают в сырьевую емкость следующего технологического блока. Стадию комплексообразования считают законченной, когда через аддуктор пройдет расчетное количество сырья. Работа на проскок выделяемого №-алкана исключается, так как следы н-алкана с П углеродных атомов в переколяте снижают чистоту н-алкана c(h-l) углеродных атомов, выделяемого в сле дующем блоке устайовки. По окончании стадии комплексообразо&ания непрореагировавшее сырье с незначительной долей перколята из межкристаллическо- .го пространства комплеса передавливают сжатым воздухом в емкость 4. После этого стадия комплексообразования начинается в аддукторе 16, а подачу воздуха в аддуктор 1а прекращают, и последний переводят на стадию промывки.

. Промывка комплекса. н-Алкан с п углеродных атомов в молекуле из емкости 5 через паровой подогреватель 6 по линии IV подают в нижнюю часть аддуктора 1а. Агент промывки отмывает с поверхности кристаллов комплекса удержанный при отдуве перколят и по линии V поступает в емкость 7.Из последней агент промывки с незначительным количеством перколята частично подкачивают к сырьевой смеси, поступающей в аддуктор 16 в стации комплекс ооб(зования, а. частично - на начальной стадии промывки в аддукторе 16 - в линию VI перед подогревателем 6. Стадию промывки комплеса считают законченной, когда качество агента промывки в линии V индентично качеству его в емкости 3. После этого промывной агент сжатым воздухом передавливают по линии Vlll в емкость 5, По окончании отдува в рубашку аддуктора 1а подают теплоноситель с температурой 115- 12О С. С этого момента в аддукторе 1в начинается стадия комплексаобразования, в аддукторе 16 - стадия промывки комплекса, а в аддукторе 1а стадия разложения комплекса.

Разложение комплекса. После того, как температура всего стационарного слоя на 2-3 С превысит температуру разложения комплеса выделяемого н-алкана, последний передавливают сжатым воздухом по линии 1х в емкость 8 товарной продукции, а часть выделенного н-алкана - в емкость 5 промывного агента. н-Алкан высокой чистоты из емкости 8 подают в низ промывной колонны 9 с насадкой из керамических колец Рашига, где от н-алкана водой отмывают следы активатора и растворенного в нем карбамида, С верха колонны 9 отмытый н-алкан самотеком поступает в нижнюю часть осушительной колонны 1О со стационарным слоем

стеклянной ваты. Здесь н-алкан осушают от следов влаги, после чего он самотеком поступает в емкость 11 как товарный продукт.

Аналсзгичным образом в следукяцем техноло1 ическом блоке выделяют н-алкан с (П-1)-углеродных атомов в молекуле, затем с ( П-2) и т. д. по полного выделения всех н-алканов, соцержащихся в исходном сырье.

Пример. 1ОО г сухсмго кристаллического карбамида помещают в вертикальный лабораторный реактор (ааауктор){| снабженнь1й рубашкой, в которой .

кулирует жидкий теплоноситель. Температуру последнего поддерживают с по-, мощью термостата типа Геллера с точностью до 0,1 С. Сырье (жидкий парафин установки карбамидной деиарафннизацин Московского НПЗ ссодержанием ароматических 11,4 вес.% и комплексообразукядих 79,2 Бес.%, состава по но1 мальным алканам Qn-C-ff) и активатор (этиловый спирт в крличёстЬе 3 ввс.%

на загрузку карбамида) подают в стационарный слой карбамида при темпера туре 85,2 с со скоростью 6 вес.% на загрузку карбамида за 1 ч. Указанная температура комплексообрааования, при

которой из данного вида сырья выце ляется только н-гексадекан, была получена расчетным методом по уравнению (2). В исходном сырье содержалось О,47 вес.% и-гексадекана, поатому количество сырья, пропущенного в

стадии комплексоо азования, составляло 5789 г. По расчету в комплекс должно было войти 27,22 г н-гексадекана, в результате эксперимента при разло-

жений комплекса было выделено 27,2 Г (99,8 вес.% от потенциала) н-гексаце- кана с чистотой 99,99 вес.% по данным хроматографнческого . анализа и нижеприведённым константам, определенным для полученного продукта в. лаборатории: п 1,4345; ,773( кристД С. Промывка комплекса осуще ствлялась эталонным н-гексадеканом, взятым в количестве ЗОО вес.% на аагрузку карбамида, с последующим удалением агента промывки из стационарного слоя при остаточном давлении 5 мм рт. ст. до прекращения отделения жидкой фазы в течение i3О мин. Разложевве комплекса вели 2 ч при 115°С. Формула изобретения