Способ очистки фракции,содержащей бензол,толуол,ксилол от сернистых и непредельных соединений Советский патент 1980 года по МПК C07C15/02 C07C7/171 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФРАКЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ БЕНЗОЛ, ТОЛУОЛ, КСИЛОЛ, ОТ СЕРНИСТЫХ И НЕПРЕДЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к технике .очистки бензолт.олурлксилольной фракции сырого бензола (ВТК), получаемой при коксовании сернистых , концентрированной серной кислотой в присутствии присадки непредельных соединений, и может быть использовано в коксохимической Промышленности. . , . ... Г; Для удаления из бензолтолурлксилольной фракции сырого бензола не предельных и сернистых соёдинений широкое распространение получил сернокислотный метод очистки, который заключается в обработке фракции концентрированной серной кислотой. В процессе очистки кислота расходуется не полностью и большая ее часть , после очистки выделяется путём JSereнерации, заключающейся в подаче в;; промываемую фракцию воды до Получения 40-45%-ной регенерированной кислоты. Последнюю отделяют от фракции путем отстоя. При действии крепкой серной . кидЛо ты из содержащихся во фракции сырого бензола непредельных и сернистых соединений образуются сложные продук ты, которые могут отделяться в виде густой массы, называемой кислой ймол кой. Количество образующейся кислой смолки превышает 3% к массе очищаемой фракции. Кислая смолка является вредным отходом производства, загрязняющим воздушный и водный бассейны, а также источником значительных потерь бензольных углеводородов. Состав ее 6 среднем мбйсет быть охарактеризован следующими данными: 10-15% серной кислоты (в пересчете н моногидрат) , 10-15% воды и 50-70% сульфокислот, полимеров и бензольных углеводородов . Современные требования к качеству бензольных углеводородов приводят к необходимости ожесточения технологических условий очистки, что связано с повышением расхода кислоты и температуры процесса. Все это приводит к образованию ещё большего количества кислой смолки и увеличению потерь бензольных углеводородов 1 . Для улучшения степени очистки бензольных углеводородовиснижения расхода серной кислоты предложено очистку вести в присутствии присадок - непредельных соединений 2.

Однако применение присадки непредельных. соединений не рёйаёт проблемы снижения выхода кислой смоки и уменьшения потерь бензольных углеводородов.

Известе также способ сернокислой очистки фракции ВТК, при котором в качестве присадки непредельных соединений используется сырая фракция ВТК, котораявводится в частично отмытую фракцию в количестве 40% к исходному продукту 3,

Промышленная практика не подтвердила стадийную подачу сырой фракции ВТК на очистку. Аналогом предложенного способа являетсй способ сернокислотной очистки фракции ВТК, в котором используется стадийная подача непредельных соединений.

Наиболее бпизок к изобретению па технической сущности и достигаемому результату - способ очистки фракции, содержащей бензол, толуол, Ксилол, от сернистых и непредельных соединений, включающий обработку фракции серной кислотой в присутствии присадки - непредельных соединений с последующим добавлением воды, отстоем и отделением от фракции кислоты и кислой смолки 4.

Этот способ характеризуется следующим режимом очистки фракции серной кислотой:

Содержание тиофена в

очищаемой фракций ВТК,

%1,1-1,5

Количество присадки

(пипериленовой или

дивинильной), % . . 2 -3

Количество подач присадки1 или 2

Расход кислоты, % к

фракции6 -8

Концентрация: кислоты, %92- 94

Расход воды для регенерации кислоты,

% к кислоте 0-12б

. Количество подач воды 1 .

Время между подачей

кислоты и воды, мин 5-10 . Содержание тиофена в

бензоле, %0,03-0,06

Бромное число бензола, г/100 мл 0,06-0,12

Выход кубовых остатков, %3,8 -4,5

Выход кислой смол ки, % 3,5 -5/5

К недостаткам сернокислотного способа очистки следует отнести большой выход кислой смолки (3,5-5,5%) и высокие потери бензольных продуктов (2,5-3%).

Цель изобрет-ения - снижение потерь бензольных углеводородов и уменьшение выхода кислой .

Поставленная цель достигается способом очистки фракции, содержащем бензол, толуол, ксилол, от сернистых и непредельных соединений, включающим обработку фракции серной кислотой в присутствии присадки непредельных соединений, с последующим добавлением воды двумя порциями. Первук) порцию подают через 40-70 с после обработки серной кислотой в Количестве, обеспечивающем получение 80-88%-ной серной кислоты, с последующей подачей второй порции воды в количестве, обеспечивающем получение 40-45%-ной серной кислоты, отстоем и отделением от фракции кислоты икислой смолки.

Сущность способа состоит в следующем.

Сырую ёензолтолуолксилольную : фракцию (ВТК) вначале промывают 92-95%-ной серной -кислотой (5-8% к массе фракции) в течение 40-70 с. В течение этой обработки в один или два приема производят подачу присадки непредельных соединений. Общее количество присадки составляет 2-3,0% к массе промываемой фракции.

Подачу воды производят в два приема - вначале на 40-70 с после подачи кислоты в количестве примерно 10% от общего количества (0,60,9% к фракции ВТК), снижая при этом концентрацию серной кислоты до 80-88%. Затем процесс очистки продолжают далее примерно 5-10 мин. По достижении требуемых бромных чисел очищаемой фракции в нее добавляют отальное количество воды с. получение 40-45%-кой кислоты.При зтом прекращаются процессы полимеризации и происходит регенерация кислоты, т.е. отделение кислоты от кислой смолки и разрушение комплексов сульфокисло с бензольными углеводородами. По- еле отстоя в течение 1,5-3 ч 40-45%ную регенерированную кислоту и кислую смолку выводят, а очищенную кислую фракцию ВТК подвергают нейтрализации промывкой раствором щелочи, остою и отделению от отработанной щелочи и далее перегонке с выделением готового продукта и кубовых остатков .

Подача первой порЦии воды через 40-70 с после начала очистки позволяет оборвать процессы сульфировани и в дальнейшем вести только процесс полимеризации непредельных соединений. В результате почти в два. уменьшается выход кислой смолки и почти во столько же раз снижаются потери бензольных углеводородов .

Пример.

Для очистки взято 3 кг фракции ВТК, выкипающей в пределах 82,5138°Сг .содержащей 1,28% тиофена, серная кислота концентрацией 93,5% в количестве 207 г (6,9% к фракции ВТК) и пипериленовая присадка, содержащая 96,5% непредельных соединений в количестве 84 г (2,8% к фракции ВТК). Количество воды на ргенерацию 197-95% к расходу кислоты. Условия проведения процесса. Температура, С 42 ПродолжительностьJ с перемешивания с кислотой до 1-й подачи присадки 20 между 1-й и 2-й подачами присадки 20 между подачей кислоты и 1-й подачей . воды 60 между 1 и 2-ю подачами воды 360

Количество присад

ВТК:

на 1-ю подачу на 2-ю подачу

Количество воды,г на 1-ю подачу на 2-ю подачу

Количество воды,% на 1-к подачу на 2-ю подачу Содержание . - тиофена,% 1,35 0,52 0,12 0,03 Бромное число бензола, г/100 мл Количество кислой смолки, % о Потери бензольных углеводородов,

Из приведенных данных видно, что необходимая степень очистки от тиофена достигается уже через 60 с. Однако при этом остается высоким бромное число, что является результатом присутствия легкокипящих полимеров или просто непредельных соединений. Продолжение процесса необходимо для дальнейшей полимеризации непредельных соединений и соответственно для уменьшения бромного числа. Однако При этом проявляются медленно про- текающие процессы сульфирования как полимеров, так и гомологов бензола.

Концентрации кислоты, %:

после 1-й подачи

воды85,3

после подачи

воды40,8

После проведения опыта получены следующие данные:

Выход кислой смолки, % к фракции ВТК2,11

Потери бензольных уг-. леводородов, % к фрак0ции ВТК1,24 Бромное число бензола, г/100 мл 0,060 Содержание тиофена в бензоле, %0,034

5

В табл. 1 приведены экспериментальные данные, служащие обоснованием необходимости выбора интервала времени от начала очистки до по0дачи в систему воды для снижения концентрации серной кислоты, при которой процессы полимеризации непредельных соединений продолжаются, но сульфирование бензольных углеводородов и образование кислой смол5ки существенно замедляется.

Таблица 1,28 0,34 0,16 0,6 0,88 1,16 0,22 0,51 0,74

что приводит к увеличению количества кислой смолки и соответственно к увеличению потерь бензольных углеводородов .

Так как при продолжении процесса дальнейшие удаление тиофена уже не является необходимым, то процесс может быть продолжен при более сла:бой кислоте. В табл. 2 приводятся экспериментальные данные, определяюЩие концентрацию кислоты, при котоой он может быть доведен до конца. 0,03 0,028 0,028 0,10 0,08 0,06 1,94 3,85 5,15 0,98 1,53 1,98 0,108. 0,tf76 0,062 Бромное число бензола, г/100 мл Тиофен в бен0,032 0,031 0,030 золе, % Л -: . -- . ВЫХОД :кйслой смолки, % 1,862-,042,24 . Потери бензольных угле0,680,881,05 в6дородов,%

Исходная концентрация кислоты во всех случаях составляет 93,5%. Вода для разбавления кислоты подавалась через бб с после начала процесса, затем очистка продолжалась еще 300 с. Далее подавалось основное количество воды, при котором концентрация кислоты снижалась до 4d% и п Зоцесс очистки ествественно прекращался. Уменьшение ко 1центра ций кислоты ниже 80% приводит к ухудшению качества - бромное число снижается недостаточно. Повышение концентрации cBtaa B6% Шс Ш&3&вается на качестве бензола, но неуклонно влечёт за собой уйелйчё- ние потерь бензольных углеводородой и рост выхода кислой смолки крайне нежелательного и вредного отШЗха производства.

В связи с этим спустя 60 с после начала процесса (после подачи кислоты) т.е. спустя 20-30 с поСле последней пЬДаЧй присадки нёобСодержанйё тио1,35 0,52 0,05 0,03 фена,% . - ; число .::-...- ..бензола, г/100 мл 1,28 0,186 0,16 Выход кислоЙ..смолки, % 0,60 0,88 1,16 Потери бензольных углеводородов , . 0.|22 ЬЛ о ,74 % , . . .. V .- -- .( -- - Концентрациякислоты,% дЗ, 93,3 88,0 85,3

i аб л и ц а-2

ходиью подать незначительное количество вода, которое должно снизить концентрацик) кислоты в среднем до 85% (не ниже 80 и не выше 88%). При этой концентрации процессы по П1М1ёризации протекают еие до;статочно интенсивно, но процессы сульфирования заметно ослабевают. Благодаря этому при продол, жении очистки количество кислой смолки и соответственно потери бензольйьзх углеводородов увеличиваются незначительно.

.6 табл. 3 приводятся данные по сернокислотной очистке фракции ВТК в случае подачи воды в систему в различное время от начала очистки, т.е. подачй серной кислоты. Вода подавалась в количестве, необходимом для снижения концентрации кислоты до 85%. Вторично вода подавалась в количестве, обеспечиваемом снижение концентрации до 40%. , Т а б л и ц а 3 .. 0,058 0,059 0,060 0,030 0,029 0,029 2,483,484,88 1,181,582,28 0,03 0,03 0,029 0,0285 0,14 0,132 0,084 0,062 1,30 1,42 1,90 2,46 0,79 0,8 0,92 1,02 5 85 85

Таким образом, подача воды для снижения концентрации серной киспоты после обработки фракции ВТК f.epHoft кислотой в течение 40 си Менее приводит к снижению степени у даления тиофена, напротив, подача воды после 70 с обработки фракции серной кислотой в заметной степени не отражается на снижении тиофена в. продукте, но связана с увеличением выхода кислой смолки и потерь в бензольных углеводородах. Наиболее оптямальным временем подачи воды s систему является 60 с от начала подачи серной кислоты на обработку фракции.

В табл, 4 приведено сопоставлёН1Ш показателей процесса очистки фракции ВТК с исходным содержанием тиофена 1,15 и 1,38%, проведенного по известному и предложенному способу.

. - -,

Та б л и ц 4Продолжение табл. 4

бёщая

О

продолжительЙОСТЬ

про-. цесса,с 420

420

420

420

5

Тиофен в бен0,044 0,042 0,045 золе, % 0,048

едзомное

число

беизрла,

г/100

мл 0,102

0,096 0,088 . 0,092

бензольных углеводо1,08

3,10 1,42 родов 2,66

Таким образом, предложенный способ позволяет на 60% сократить выход кислой смолки,, являющейся вредным отходом производства, и снизить примерно на 1,2% потери бензольных у глеводородов.

Формула изобретения

Способ очистки фракции, содержаще бензол, толуол, ксилол, о% сернистых и непредельных соединений, включающи обработку фракций серной кислотой в присутствии присадки - непредельных соединений с последующим добавлением воды, отстоем и отделением от .фракции кислоты и кислой смолки, отличающийся тем, что, с цепъул снижения потерь бензольных углеводородов и уменьшения выхода кислой смолки, добавление воды осуществляют двумя порциями, и первую, порцию подают через 40-70 с после обработки с серной кислотой в количестве, обеспечивающем получение 80-88%-ной серной кислоты, с последующей подачей второй порции Ьоды в количестве, обеспечивающем получение 40-45%ной серной кислоты.

11 71701912

Источники информации,3. Авторское свидетельстьо СССР

принятые во внимание при экспертизе 220974, кл. С 07 С 15/02, 1968.

2.Коляндр Л.Я. Новые способы пе-- состав кубовых остатков и выход кисреработкибензола. Металлургиздат, лой смолки. Кокс и химия , 4, 1976, с. 127. .1975г с. 26 (прототип).