Способ выделения диолефиновых углеводородов Советский патент 1975 года по МПК C07C7/02 C07C7/10 C07C11/12 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОЛЕФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

1

Изобретение относится к способу выделения диолефиновых углеводородов, в частности бутадиена или изонрена, из углеводородных смесей.

Известен способ выделения диолефиновых углеводородов из углеводородных смесей путем экстракции или экстрактивной дистилляции с использованием в качестве селективного растворителя N-формилморфолина или смеси его с водой. Растворяющая способность этого растворителя недостаточно высока, что увеличивает его расход.

С целью устранения указанного недостатка и повышения эффективности процесса предложено в качестве селективного растворителя использовать смесь морфолина с водой или с водой и N-формилморфолином.

Смеси морфолин - формилморфолин, морфолин-вода и морфолин-формилморфолин- вода являются хорошими растворителями с высокой селективностью.

Поскольку морфолин - довольно стабильное и инертное соединение, его можно смешивать с водой, не опасаясь коррозии. Кроме того, морфолин обладает высокими антикоррозионными свойствами в присутствии корродируюших веществ.

Очищенный изонрен должен содерл ать очень небольшие прнмеси ацетиленовых соединений и циклонентадиепа; количество носледнего в мономере, направляемом па полимеризацию, должно быть не выше нескольких частей на миллион, а бутадиен, в свою очередь, должен содержать не больше нескольких десятков частей на миллион ацетиленовых соединений. Очистка до такой степени чистоты

достигается благодаря применению смеси растворителей в соответствии с изобретением. Кроме того, нрн иснользовании указанных смесей растворителей колонна, точнее рибойлер, может работать при низкой температуре

благодаря низкой точке кипения смесей растворителей, а также их небольшому объему, благодаря их высоким селективности и растворяющей способности. Последнее свойство позволяет поддерживать очень пизкие OTHQшения растворителей к углеводородам и работать с более низкими рабочими температурами. Это нриводит к более низкому расходу паров и, кроме того, уменьшает опасность полимеризации диенов в используемой аппарятуре.;

По предлагаемому способу применяют смеси растворителей, содержащие 0,5-99 вес. % морфолипа. Вода присутствовать в концентрации 1-35%, предпочтительно 1 - 20%. При использовании формилморфолина концентрация его может быть 1-70 вес. %, предпочтительно вес. %. Предлагаемый способ можно применять для выделения не только изопрена и бутадиена, но и других диенов, таких, как пиперилен, циклопентадиен, 1,3-гексадиен; 2,4-гексадиен; 2-метилпентадиен-1,3; 3-метил пентадиен-1,3; 1,3-диметилбутадиен-1,3; 2,3-диметилбутадиен,3; 2-этилбутадиен-1,3; метилциклопентадиен; 2-диметнлциклопентаднен; 1,2-циклогексадиен. Этот способ можно использовать, например, в процессе экстрагирования изопрена, который предусматривает: выделение олефинов и насыщенных углеводородов с помощью нервой стадии экстрактивной дистилляции в присутствии смесей растворителей согласно изобретению; отделение изопрена, моноциклопентадиена и других возможных углеводородов от растворителя отгонкой легких фракций; выделение большого количества моноциклопентадиена и практически всех растворимых высококииящих углеводородов ректификацией; выделение моноциклопентадиена и практически основного количества ацетиленовых соедииений (в особенности почти всех полярных) из изопрена с помощью второй стадии экстрактивной дистилляции, где применяется одна из смесей растворителей согласно изобретению, которая может отличаться от смеси, используемой на первой стадии экстрактивной дистилляции. Кроме того, процесс экстрагирования изопреиа включает: выделение изопрена, моноциклопентадиена, ацетиленовых соединений и возможно образовавшегося дициклопентадиена из растворителя отгонкой легких фракций, которая обеспечивает выделение растворителя, необходимого для предыдущей стадии; выделение растворимых низкокипящих соединений и ацетиленовых соединений, таких, как бутин-2 и изопропилацетилен, еще присутствующих в изопрене, с помощью второго ректификационного каскада, из которого получают изопрен с высокой степенью чистоты. Предлагаемый способ можно использовать и в некоторых других процессах. Процесс выделения диолефинов можно осуществлять с добавлением небольших количеств ингибиторов. Па чертеже изображена технологическая схема реализации способа. Исходная смесь, содержащая изопрен, вводится в колонну 1 экстрактивной дистилляции по линии 2. В эту же колонну по линии 3 подается свежая смесь растворителей, а по линии 4 - редиклизованная. Из верхней части колонны выводится по линии 5 поток, состоящий из насыщенных или олефиновых соединений, содержащихся в подпитке, а из нижней части - поток, который по линии 6 вводится в колонну 7 отделения легких фракций, где выделяются в свободном виде изопрен, моноциклопентадиен и другие углеводороды, растворимые в растворителе. Этот ноток по линии 8 подается в колонну 9; регенерированный растворитель по линии 4 рециклизуется в колонну 1. В колонну 9 кроме указанного потока подается также головная фракция второй колонны отгонки легких фракций, а из головной части колонны 9 выводится практически весь экстрагированный изопрен, который, однако, еще содержит некоторое количество моноциклопентадиена. Из нижней части колонны 9 отводится большая часть моноциклопентадиена и практически все растворимые высококипящие углеводороды. Этот поток удаляется из цикла по линии 10, а головная фракция колонны 9 по линии И направляется в колонну 12 экстрактивной дистилляции. В эту же колонну подаются по линии 13 свежий растворитель (который может отличаться от растворителя, используемого в колонне 1), а по линии 14 - рециклизованный растворитель, регенерироваиный в колонне 15. Головная фракция колонны 12, включающая изопрен, направляется по линии 16 в колонну 17. На этом ректификационном каскаде головная часть содержит легкие растворимые углеводороды, которые удаляются из цикла по линии 18, тогда как по линии 19 из нижней части колонны 17 выводятся изоиреиовые димеры и олигомеры. Изопрен с высокой степенью чистоты выводится в виде бокового потока 20. Донный продукт колонны 12 по линии 21 подается в колонну 15 отгонки легких фракций, из которой дициклопентадиен выводится в виде бокового потока 22. Из нижней части колонны 15 по линии 14 регенерированный растворитель рециклизуется в колонну 12, а из верхней части по линии 23 рециклизат направляется в колонну 9. В первых двух проводимых ниже примерах процесс экстрагирования изопрена осуществляется по вышеуказанной схеме. В третьем примере экстрагирование бутадиена осуществляют по такой же схеме, но исключают из нее каскад промежуточной ректификации (колонну 9). Пример 1. В колонну 1 подается поток, содержащий 100 моль/час Си-углеводородов следующего состава (в мол. %): изопентан 31,9; н-пентан 25,8; З-метил-1-бутен 0,6; 1-пентен и 2-метил-1-бутен 3,0; 2-пентен-транс 6,4; 2-дентен-цис 1,4; 2-метил-2-бутен 2,6; изопрен 14,5; 1,3-пентадиен 4,1; 2-бутин 0,1; циклопентадиен 9,6. Испытания проводят при следующих условиях: Рверх. 1,2 КГ/СМ2, Тнижн. 80°С, L/D 2,5 (флегмовое число), число тарелок 80, растворитель- смесь морфолина, формилморфолина и воды (весовое соотношение 60:35:5), расход растворителя 30 кг/час. Из донной части этой колонны выводится месь состава (в моль/час): изопентан 31,9; -иентан 25,8; З-метил-1-бутен 0,6; 1-пентен ,0; 2-метил-1-бутен и 2-пентен-транс 6,4; 2пентен-цйс 1,4; 2-метил-2-бутен 2,5; изопрен 0,2.

Поток, выводимый из нижней части колонны 1, подается в отпарную колонну 7 (Рверх 1,5 кг/см, число тарелок 25, Тнижн 145°С), из донной части которой выводится весь растворитель, необходимый для первой колонны. Продукт, отводимый из головной части колонны 7, соединяется с продуктом, выходящим из отпарной колонны 15, а затем направляется в колонну 9, из донной части которой (по линии 10) выводится смесь, содержащая (в моль/час): З-метил-1-бутен 0,1; изопрен 2,0; 1,3-пентадиен 4,1; циклопентадиен 9,6.

Разделение в колонне 9 производят в следующих условиях: Рверх 1,2 КГ/СМ, Тшотп

80°С, L/D 9, число тарелок 90.

Поток, выводимый из верхней части этой колонны, подается в колонну 12, работающую

при условиях: Рверх 1,2 КГ/СМ, Тнижн 100°С,

L/D 1,0, число тарелок 70, растворитель - смесь морфолнна, формилморфолина и воды (весовое соотнощение 60:35:5), расход его 10 кг/час.

Из головной части выводится поток сырого изопрена, свободного от циклопентадиена (подаваемый на окончательную ректификацию), содержащий (в моль/час): изопрен 12,3, бутинО,1.

Донный поток из колонны 12 направляется в колонну 15, работающую при условиях: Рверх 1,2 кг/см, Тнижн 140°С, число тарелок 25.

Донный поток колонны 15 (свободный от углеводородов) снова используют как растворитель в колонне 12, причем верхний поток, выходящий из колонны 15, как уже указывалось, рециклизуется все время в колонну 9 для выделения содержащегося в нем изопрена.

Пример 2. В колонну 1 поступает с расходом 100 моль/час поток Сб-углеводородов следующего состава (в мол. %): изопентан 7,6; н-пентан 10,5; З-метил-1-бутен 0,4; 1-пентеи 2,6; 2-метил-1-бутен и 2-пентен-транс 4,8; 2пентен-цис 3,2; 2-метил-2-бутеи 2,9; изопрен 30,0; 1,3-пентадиен 11,2; 2-бутин 0,8; циклопентадиен 26,0.

Испытания проводят при следующих условиях: Рверх 1,2 кг/см, Тнижн 75°С, L/D 4, число тарелок 100, растворитель - смесь морфолина и воды (весовое соотношение 93 : 7), интенсивность потока растворителя 80 кг/час.

Из верхней части этой колонны выводится смесь состава (в моль/час): изопентан 7,6; н-пентан 10,5; 3-метил-1-бутен 0,4; 1-пентен 3,6; 2-метил-1-бутен и 2-пеитен-транс 4,8; 2пентен-цис 3,1; 2-метил-1-бутен 2,7; изопрен 0,3.

Изопрен, выводимый из нижней части колонны. 1, подается в колонну 7 при условиях: Рверх 1,5 кг/см2, Тш1жн 140°С, число тарелок 25.

Из нижней части выводится весь растворитель, необходимый для первой колонны, тогда

как продукт, отводимый из верхней части, соединяется с продуктом, выводимым из головной части колонны 15, и направляется в колонну 9. Из донной части этой колонны (по линии 10) выводится поток, содержащий (в моль/час): 2-пентен-цис 0,1; 2-метил-2-бутен 0,2; изопрен 3,0; 1,3-пентадиен 11,2; циклопентадиен 126,0. Разделение в колонне 9 проводят при следующих условиях: Рверх 1,2 КГ/СМ , Тнижн

90°С, L/D 11, число тарелок 100.

Поток, выводимый из головной части колонны 9, подается в колонну 12, работающую

при условиях: Рверх 1,2 КГ/СМ, Тнижн

25°С, L/D 1,5, число тарелок 90, растворитель - смесь морфолина и воды (весовое соотношение 93:7), расход растворителя 15 кг/час. Из верхней части выгружается поток изопрена, свободного от циклопентадиена (направляемый на окончательную ректификацию), содержащий (в моль/час): изопрен 26,7, бутин-2 0,8. Донный поток колонны 12 направляется в

отпарную колонну 15, работающую при условиях: Рверх 1,2 кг/см2, Тнижн 135°С, ЧИСЛО тарелок 25. Донный поток из колонны 15, свободный от углеводородов, снова используют в качестве растворителя в колонне 12, причем

поток, выходящий из верхней части колонны 15, как уже указывалось, рециклизуется в колонну 9 для выделения содержащегося в нем изопрена. Пример 3. Выделяют бутадиен «полимеризационного сорта из потока парофазного крекинга, имеющего следующий состав (в вес. %): насыщенные и олефиновые Сз-углеводороды 1,4; бутан 15,8; изобутан 4,9; 1-бутен 11,6; изобутен 25,6; 2-бутен-транс 5,0; 2бутен-цис 3,2; 1,3-бутадиен 32,04; 1,2-бутадиен

0,08; пропин 0,05; 1-бутин 0,07; 2-бутин 0,26.

С этой целью указанный поток подается в

первую колонну экстрактивной дистилляции,

работающую при условиях: Рверх 3 кг/cм

число тарелок 70, L/D 1,5, подпитка - паровая фаза, интенсивность подачи 100 кг/час, растворитель-смесь морфолина и воды (весовое соотношение 93:7), расход растворителя 1000 кг/час.

Из верхней части колонны выводится поток, содержащий (в кг/час): почти все насыщенные и олефиновые соединения, в частности насыщенные и олефиновые Сз-углеводороды 1,4; бутан 15,8; изобутан 4,9; 1-бутен

11,6; изобутен 25,55; 2-бутен-транс 5,0; 2-бутен-цис 3,1; 1,3-бутадиен 0,94.

Донный поток направляется в отпарную колонну, работающую в следующих условиях: Рверх 3,3 кг/см число тарелок 25, L/D 0.

Из нижней части колонны отводится растворитель, свободный от углеводородов, необходимый для цервой колонны экстрактивной дистилляции, тогда как головные фракции направляются во вторую колонну экстрактивной дистилляции, работающую при условиях:

Рверх 3 кг/см, ЧИСЛО тарблок 70, L/D 1,5, подпитка- паровая фаза, растворитель - морфолин-вода (весовое соотпошение 95:7), расход растворителя 300 кг/ча€.

Из головной части выводится поток сырого бутадиена, который направляется на обычную ректификацию, причем поток включает (в кг/час) изобутен 0,05; бутен-2-цис 0,1; 1,3бутадиен 31,0; пропин 0,01.

В то время как этот поток затем ректифицируют при отделении бутадиена «полимеризационного сорта от пропилена, поток, поступающий из донной части колонны экстрактивной дистилляции, направляется во вторую отпарную колонну для отделения содержащихся углеводородов и выделения растворителя, необходимого для второй колонны экстрактивной дистилляции. Эта отпарная колонна работает в следующих условиях: 2 кг/см, число тарелок 25, L/D 0.

Из верхней части колонны выводится поток углеводорода, который удаляется из цикла. Он содержит (в кг/час): 1,3-бутадиен 1,0; 1,2-бутадиен 0,08; пропин 0,04; 1-бутин 0,07; 2-бутин 0,26.

Предмет изобретения

Способ выделения диолефиновых углеводородов из углеводородных смесей путем экстракции или экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в качестве селективного растворителя используют смесь морфолина с водой или с водой и N-формилморфолином.

f 18

W

17

Г

20

,

L

75

22