Способ разделения бутан-бутеновых смесей Советский патент 1979 года по МПК C07C7/08 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БУТАН-БУТЕНОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к разделени бутан-бутеновых смесей, содержащих изобутен, бутен-1 и бутен-2, являющихся ценным исходным сырьем для производства различных органических продуктов. Известны способы разделения бутанбутеновых смесей путем экстрактивной ректификации с применением до и после нее гидратации изобутилена, содержащегося в смеси, в присутствии кислот или ионообменных смол 1. Недостатком способа с использованием рислот является их высокая кор розионная агрессивность, а с использованием ионообменных смол - слож- ность технологического оформления. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ разделения бутан-бутеновых смесей путем экстрактивной ректификации с использованием в качестве экстраге та частично или полностью алкилзамещенных амидов фосфорной кислоты 2. ОднакЪ при этом способе не удается достичь высокой степени разделени изобутена и бутена-1, поскольку относительная летучесть их в присутствии указанного экстрагента практически одинакова. Целью изобретения является повышение степени разделения. Это достигается описываемым способом разделения бутан-бутеновых смесей, заключающимся в том, что исходную смесь подвергают экстрактивной ректификации с использованием в качестве экстрагента частично или полностью алкилзамещенных амидов фосфорной кислоты в присутствии щелочного металла, взятого в количестве 1-5% от веса экстрагента, с последуюцей десорбциейбутенов из раствора и отделением изобутена от бутенов-2 обычной ректификацией. Отличием способа является проведение процесса в присутствии щелочного мета.гша, взятого в количестве 1-5% от веса экстрагента с последующей десорбцией бутенов из раствора и отделением изобутена от бутенов-2 обычной ректификацией. При осуществлении предлагаемого способа происходит изомеризация бутена-1 в бутен-2, что позволяет отделить изобутен от бутенов-2 обычной ректификацией.

. Пример Бутан-бутеновую смесь, полученную дегидрированием н-бутека и имеющуй состав, приведен- ный ниже, разделяют на бутановую и бутеноэую фракции экстрактивной ректификацией на колонке со 120 колпачкбвылш тарелками в присутствии гексаметилфосфортриамида (ГМФА), Подача, фракции составляет 0,6 кг/час. Яруднрразделимой парой в процессе экстрактивной ректификации в данном случае является н-бутан-1-бутен, коэффициент относительной летучести которОй составляет всего лишь 1,21 при условиях, характерных для средней части колонны,

Для получения бутановой фракции с содержанием 5% бутонов и бутеновой фракции, содержащей 5% бутана, требуеся циркуляция экстрагента 6,8 кг/час Бутановую фракцию в количестве 0,4 кг/час собирают в специальный сборник, а экстрагент, насыщенный бутеновой фракцией, подвергают отпарке в отпарной колонке, имеющей 20 колпачковых тарелок, при атмосферном давлении. Десорбированные бутены в количестве 0,21 кг/час конденсируют и очищают от экстрагента В колонке,имеющей 10 тарелок при флегмовом числе 1

Получсшзт 0,2 кг/час очищенной от растворителя бутановой фракции, имеющей с тедующий состав, вес.%;

Кзобутанij3

Н-бутан63,9

Изо&утен0,8

1-Бутен7,5

Транс-2 бутен 13,6

Цис-2-бутен 9,7

1,3-Бутадиен 1,2

П. р и м е р 2. При условиях примера 1, бутан-бутеновую фракцию разделяют с применением в качестве экстрагента ГМФА,содержащего 4,85вес металлического калия, В . этом случае одновременно с процессом разделения происходит изомеризация бутена1 в бутен-2. Поэтому наиболее трудноразделимой парой становятся н-бута транс бутен-2,коэффициент относительной летучести которой равен 1,47 (вместо 1,21 для пары н-бутан-бутер -1) при условиях,характерньзх для средней части колонны экстрактивной ректификации,

Для получения четности разделения смеси, указанной в примере 1, требуется циркуляция экстрагента 2,8 кг/ча {вместо 6,8 кг/час, как в примере 1),

П р и м е р 3, Бутен-нзобутеновую фракцию, состав которой приведен подвергают экстрактивной ректифи кацин S присутствяи ГМФА, содержащего 2,5 вес,% калия. Фракция имеет следую щий состав, вес,%:

Н-бутан 8,5

Изобутен44,3

г-Бутен28,8

Транс-2-бутен 10,6

Цис-2-бутен7,3

Бутадиен-1,30,5

Экстрактивную ректификацию осуществляют в лабораторной колонке, имеющей 120 тарелок. Циркуляция экстраганта составляет 2,7 кг/час Количество подаваемой Фракции 1,2 кг/час. Температура верха колон - 40с, температура куба - 70С. С верха колонны отбирют бутановую фракцию, содержаА1ую 2,0% йзобутена, в количестве 0,1 кг/час. Кубовый продукт направляют в десорбционную колонку,имеющую 20 тарелок.;Температура верха колонны . Десорбированные углеводороды имеют следующий состав, вес.%

Н-Бутан0,5

Иэобутен48,6

1-бутенО,5

Транс-2-бутен 29,4

Цис-2-бутен 21,0

Количество углеводородов 1,1 кг/ча Десорбированный экстрагент возвращают в колонну экстрактивной ректификации. Десорбированные углеводороды компримируют и направляют в колонну ректификации, имеющую 110 тарелок. Температура верха колонны 50°С, флегмовое число 5. С верха колонны отбирают 99% изобутена в количестве 0,53 кг/час.Бутеновую фракцию отделяют от ГМФА в колонне,имеющей 10 тарелок. Температура верха колонны составляет 50°С, температура куба 70С. С верха колонны отбирают бутеновую фракцию, содержащую 0,005 вес.% ГМФА, в количестве 0,56 кг/час. Кубовый продукт в количестве 0,01 кг/час, содержащий 30% ГМФА и 70% углеводородов, возвращают в колонну экстрактивной ректификации.

П р и м е р 4. Бутан-бутеновую смесь, полученную дегидрированием н-бутана и содержащую, вес.%: изобутана 1,3, н-бутана 65,8, изобутена 0,8, 1-бутена-7 ,5,транс-2-бутена 13,7%, цис-2-бутена-10,4, 1,3-бутадиена 0,5 разделяют в условиях примера 1. В качестве экстрагента используют ГМФА, содержащий 1% металлического калия. Коэффициент относительной летучести трудноразделимой пары н-бутан-транс-2-бутен (бутен1 при контактировании превращается в бутены-2) составляет 1,47.

Для получения н-бутановой фракции, содержащей 5% бутенов, и бутеновой фракции, содержащей 5% н-бутана, требуется циркуляция экстрагента 2,8 кг/час (вместо 6,8 кг/час, как в примере 1).

. П р и м е р 5. Бутан-бутеновую смесь указанного состава разделяют в условиях примера 1. В качестве экстрагента используют тетраэтилдиамидэтилфосфиновой кислоты, содержащий 5,0% металлического натрия. Коэффициент относительной летучести, оггрелеляквдей пары н-бутан-тракс-2-бутен, составляет 1,53. Циркуляция экстрагента равна 2,4 кг/час, вместо 6,8 кг/час, как в примере 1, При этом в верхней части колонны получают 0,4 кг/час бутановой фракции, содержащей 5% бутенов в нижней части колонны, и 2,6 кг/час растворителя, насьаденного бутеновой Фракцией и содержащей 5,0% бутанов. Экстрагейт, насыщенный бутенами, подвергают отпарке в отпарной колонне, имею щей 23 колпачковых тарелок, при атмос ферном давлении. Десорбированные буте ны в количестве 0,21 кг/час конденсируют и очимают от экстрагента в ректи фика шонной колонне, имеющей 10 тарелок при флегмоэом числе 1, Компоненты

без разделяющего агента.

-2

2 Как видно из таблицы, в отсутствии экстрагента н-бутан не может быть отделен от бутенов-2 (относительные летучести их близки) . В предлагаемых ус ловиях относительная летучесть н-бута на по отношению к транс-бутену-2 равна 1,35 и по отнсшению к цис-бутену-2-1,56. Затем 10 мл раствора конта.ктируют с 10 мл бутена- в течение 20 мин

0,05 99,95

в присутствии 75% предлагаемого экстрагента

0,82

1,15 1,02 1,02 1,00 1,00 0,80 0,85 0,73 0,74

74,6 Коэффициенты относительной летучести углеводородов 40 С ( о) по отношению к бутену-1 Получают 0,2 кг/час очищенной от растворителя бутеновой фракции составу, вес, % :н-бутана-5,изобутана 22,75/ бутена-1 0,25, транс-бутена-2 40, цис 2-бутена 31,0, 1,3-бутадиена 1/0. Ректификацией указанной фракции на колонне, имеющей 110 тарелок/ при флегмовом числе 7 получают иэобутилен 99%-ной концентрации. Примере. Берут 20 мл раствора, содержащего 1,85% металлического Яйтия в тетраэтилдиамидэтилфосЛиновой кислоты.Определяют коэффициенты относительной летучести углеводородов С в присутствии данного раствора. Результаты приведены в табл. 1 (для сравнения даны коэффициенты относительной летучести тех же углеводородов в отсутствии указанного экстрагента) . Таблица 1 путем встряхивания смеси в баллончике на встряхивающей машине со 135 возвратно-поступательными движениями в 1 мив. После контакта углеводороды испаряют из баллончика и анализируют. Результаты приведены в табл. 2. Как видно из таблицы, в процессе контакта происходит изомеризация бутена-1 в бутены-2. Конверсия бутена-1 в бутены-2 составляет 74,6%. Таблица2

1687058,8

Предлагаемый способ позволяет эна-амидов фосфорной кислоты, о т л и чительно повысить селективность про- t а ю щ и и с я тем, что, с целью цесса разделения бутаи-бутеновых сме-повышения степени разделения, просей экстрактивной ректификацией зацесс осуществляют в присутствии щесчет превращения бутеиа-1 в бутеи-2,лочного металла, взятого в количеств результате чего определяющей парой .ве 1-5% от веса экстрагента, с поспроцесса становится н-бутан-транс-ледукяцей десорбцией бутенов из экстра-бутен-2 с относительной летучестьюгента и Отделением изобутена от бу1,47,-а не н-бутан-бутен-1 с относи-тенов-2-обычной ректификацией, тельной летучестью 1,21 и удешевить -Источники информации,, процесс за счет снижения циркуляции |Qпринятые во внимание при экспертизе экстрагента. . 1. Чаплиц Д. Н. Проквяоленные споФормула изобретениясобы выделения изобутена, М.) 1971,

Способ разделени я бутан-бутйновыхс. 58-59.

смесей путем ректификации с исполь- 2. Авторское свидетельство СССР

збванием в качестве экстрагента час- . 341783, кл. С 07 М 7/08, 1972 (протично или полиостью алкилзамещеншйс тотип).