Способ выделения ароматических углеводородовиз иХ СМЕСЕй C НЕАРОМАТичЕСКиМи Советский патент 1981 года по МПК C07C7/10 C07C7/08 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ИХ СМЕСЕЙ С НЕАРОМАТИЧЕСКИМИ

1

Изобретение относится к области выделения ароматических углеводородов из смесей с неароматическими углеводородаМи из нефтяных фракций и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известны способы выделения ароматических углеводородов из смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции и экстрактивной ректификации с использованием в качестве селективного растворителя МОНО-, ДИ-, три-, тетраэтиленгликолей, сложных и простых алкиловых эфиров диэтиленгликоля i 1 .

Сложные эфиры диэтиленгликоля и карбоновых кислот являются эффективными экстрагентами, но использование их осложняется тем, что уже при комнатной температуре они гидролизуются с образованием агрессивных веществ и корродируют аппаратуру.

Наибольшее распространение в качестве экстрагента ароматических углеводородов в промышленности получил диэтиленгликоль (ДЭГ) 2. Обладая относительно высокой селективностью к ароматическим углеводородам, высокой температурой кипения и достаточной стабильностью ДЭГ, как экстрагент имеет ряд недостатков:

низкую растворяющую способность ароматических соединений: 31,4% бензола и 17,2% толуола (в 100 г растворителя);

высокую температуру замерзания (-8°С), что затрудняет транспортирование и хранение при эксплуатации в умеренном и холодном климате;

высокую вязкость 35,7 сПз при 20°С, что вызывает диффузионное торможение процессов массообмена и увеличивает энергозатраты на перекачивание и перемешивание;

использование большого весового избытка ДЭГ (8-11) по отношению к сырью и повышение температуры экстракции до 150°С.

Для повышения селективности к ДЭГ хДобавляют воду в количестве 5-7%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем жидкостной экстракции

или экстрактивной ректификации селективиым растворителем на основе смеси днэтиленгликоля и воды 3.

В известиом сиособе селективный растворитель представляет собой смесь диэтилеигликоля и 0,5-10 вес. % воды. Однако указанный растворитель имеет низкую степень извлечения и коэффициент распределения ароматических углеводородов.

Целью изобретения является повышение селективности процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими путем л идкостпой экстракции или экстрактивной ректификации с использованием в качестве селективного растворителя смеси диэтиленгликоля и воды, донолнительно содержащей монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля.

Из таблицы видно, что температура замерзания тройных смесей лежит в интервале минус 42 - минус 60°С, что позволяет ее использовать практически по всей территории страны.

На чертеже приведены диаграммы состояния для системы гексан-бензол-экстрагент на основе этилового эфира ТЭГ. На диаграмме 1 - гексан-бензол-смесь ДЭГ с этиловым эфиром ТЭГ и водой (49,9- 49,9-0,2 вес. %); на диаграмме II - то же (40-57,5-25 вес. %); на диаграмме III - то же (40-52,5-7,5 вес. %).

Из диаграммы видно, что незначительными добавками воды можно регулировать селективность и растворяющую способность смешанного экстрагента и получать ароматические углеводороды требуемой чистоты.

При экспериментальной проверке новых экстрагентов эффективность моноалкиловых эфиров ТЭГа оценивали по результатам выполненных одноступенчатых экстракций; коэффициентам распределения (Кл), коэффициентам разделения (р) и

при следующем соотнощении компонентов, вес. %:

Монометиловый или

моноэтиловый эфир триэтиленгликоля

(ТЭГ)35,0-65,0

Вода0,2-7,5

ДиэтиленгликольОстальное

Смесь, состоящая из ДЭГ и простого моноалкилового эфира ТЭГа, по своей термической устойчивости и гидролизуемости соизмерима с ДЭГ, поэтому регенерация растворителя может проводиться обычным методом ректификации или отгонки с водяным паром.

В табл. 1 приведены некоторые показатели бинарных (азеотропных) смесей ДЭГ + моноалкиловый эфир ТЭГ и тройных смесей ДЭГ, эфир ТЭГ и вода. Здесь же для сравнения охарактеризована смесь ДЭГ-f вода.

Таблица 1

степеням извлечения (/э). Расчет К.А, Р,

/э проводили по формулам:

f Ал--,

где Л и В - содержание ароматического углеводорода в экстрактной и рафинатной части соответственно.

о (i-3) y(l-jc)

где X и у - содержание ароматических углеводородов в экстракте и рафинате. J.

где А и С - содержание ароматического углеводорода в экстрактной части и сырье, подаваемого на экстракцию; А1э и Мс - вес экстрактной части и подаваемого на экстракцию сырья.

Опыты по экстракции проводят на смесях толуол-гептан с 35 вес. % толуола; бензол-гексан с 35 вес. % бензола, ароматизированный бензин, содержащий

50,4 вес. % ароматических углеводородов. Составы экстракта и рафииата анализируют на хроматографе с детектором но теплоироводности, на колонке длиной 1 м,диаметром 3 мм, заполненной твердым носителем полисорб-1 с нанесенной на него неподвижной фазой Твин-80, температура колонок термостата программировалась от 100 до 180°С, газ-носитель - гелий.

Так, коэффициент распределения увеличивается в 1,5-3 раза, а степень извлечения до 34-49% вместо 23,8% при экстракции (ДЭГ+7% воды), при сохранении такой же избирательной способности экстрагента.

Применение указанных эфиров удобно и тем, что они образуют с диэтиленгликолем азеотропные смеси, которые ведут себя в процессе регенерации как индивидуальное вещество.

Пример 1. Экстракция смеси толуолгептан.

В герметичную термостатируемую емкость с магнитной мешалкой вносят 3,8533 г экстрагента, состоящего из 40 вес. % диэтиленгликоля, 57,5 вес. % этилового эфира триэтиленгликоля, 2,5 вес. % воды и 2,0869 г сырья, содержащего 35 вес. % толуола и 65 вес. % гептана. Смесь термостатируют при 20°С и перемащивают в течение 30 мин. После отстаивания экстрактную фазу отделяют щнрицем от рафинатной. Рафинатная часть весит 1,7905 г, экстрактная 4,1497.

Состав экстрактной фазы, вес. %: гексан 2,5; бензол 8,7; растворитель 88,8.

Состав расЬинатной фазы, вес. %: гексан 73.4; бензол 22,3; растворитель 4,1.

Отсюда состав экстракта, вес. %: гексан 22,86; бензол 77,2.

Состав рафината, вес. %: гексан 77,7; бензол 23,3. Коэффициент распределения

Из соноставления различных растворителей ароматических углеводородов по данным табл. 2 (условия опытов для одноступенчатой экстракции из смеси толуол-гептан нриведены в примере 1) видно, что экстрагент на основе 3-х компонентов превосходит бинарную смесь ДЭГ+вода по коэффициентам распределения и степеням извлечения.

Таблица 2

бензола /СА 0,39. Степень извлечения 49,4%.

Пример 2. Экстракция смеси бензолгексан. В герметичную термостатируемую емкость с магнитной мещалкой вносят 2,7385 г экстрагента, состоящего из 49,9 вес. % диэтиленгликоля, 49,9 вес. % этилового эфира триэтиленгликоля, 0,2% воды и 1,3906 г сырья, содержащего

35 вес. % бензола и 65 вес. % гексана. Смесь термостатируют при 20°С и перемешивают в течение 30 мин. После отстаивания экстрактную фазу отделяют шприцем от рафинатной.

Рафинатная часть весит 1,1626 г, экстрактная 2,9665 г. Состав экстрактной фазы, вес. %: гексан 2,35; бензол 8,7; растворитель 88,95%.

Состав рафинатной фазы, вес. %; гексан 76,45; бензол 21,26; растворитель 1,6.

Отсюда состав экстракта, вес. %; гексан 21,35; бензол 78.65. Состав рафината, вес. %: гексан 78,38; бензол 21,62. Коэффициент распределення бензола /Сд 0,409, степень извлечения 53%.

Пример 3. Экстракция ароматизированного бензина.

Сырье - ароматизированный бензин, содержащий 50.4 вес. % ароматических углеводородов, в том числе 4,11 вес. % бензола, 19,82 вес. % толуола, 26,47 вес. % ксилола и выше в количестве 1,1471 г подвергают одноступенчатой экстракции двукратным количеством смешанного экстрагента-2,2191 г, cocTOHuiero из 49,9 вес. % ДЭГ, 49,9 вес. % метнлового эфнра ТЭГ, и 0,2% воды. После неремешнвания н отстаивания по условиям иримера 1, шприцем отделяется экстрактная фаза и определяется состав обеих фаз.

Вес рафииатной части 0,8670 г.

Вес экстрактной части 2,4992 г.

Состав экстрактной фазы, вес. %: ароматические углеводороды 13,03; неароматические углеводороды 5,09; экстрагент 81,88.

Состав рафинатной фазы, вес. % : ароматические углеводороды 55,19; неароматические углеводороды 40,49; экстрагент 4,32.

Состав экстракта, вес. %: ароматические углеводороды 72,93; иеароматические углеводороды 28,48.

Состав рафииата, вес. %: ароматические углеводороды 42,32; неароматические углеводороды 57,68.

Коэффициенты распределения ароматических углеводородов 0,32. Степень извлечения ароматических углеводородов 56,34%

Пример 4. Непрерывная экстракция смеси бензол-гексан.

Сырье, содержащее 50 вес. % бензола и 50 вес. % гексана разделяют экстракцией селективным растворителем, состояш;им из диэтиленгликоля 47.5 вес. %, простого моноэтилового эфира ТЭГ 47,5 вес. % и 5 вес. % воды. Экстракцию проводят иа колонке с насадкой эффективностью 8 теоретических тарелок при 20°С. Соотношение растворителя и сырья 8,5 : 1.

Состав рафинатной фазы, вес. %: гексан 96,9; бензол 1,7; экстрагент 1,4.

Состав экстрактной фазы, вес. %: гексан 1,8; бензол 7,4; экстрагент 90,8.

Содержание ароматических углеводородов в экстракте и рафинате 80,8 и 1,74% соответственно.

Пример 5. Экстрактивная ректификация смеси бензол-гексан.

Смесь, содержаш,ую 35 вес. % бензола и 65 вес. % гексана, разделяют методом экстрактивной ректификации с использованием в качестве селективного растворителя смеси, состоящей из ДЭГ, этилового эфира ТЭГ и волы (47,5 вес. %+47,5 вес. %+5 вес. %). Извлечеиие ароматических углеводородов проводят на колоике эффективностью 20 теоретических тарелок при флегмовом числе, равном 2, и атмосферном давлении. Весовое соотношение

растворителя и сырья 3 : 1. В процессе экстрактивной ректификации отгоняют гексан, содержашийся в сырье, с концентрацией 99%, концентрация выделенного бензола 99%.

Таким образом, данный способ нозволяет увеличить выход ароматических углеводородов за счет более полного извлечения из сырья, уменьшить энергетические затраты в процессе экстракции при снижении

избытка экстрагента и температуры.

Формула изобретения

Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическимп путем жидкостной экстракции или экстрактивной ректификации селективным растворителем на основе смеси диэтиленгликоля и воды, отличающийся тем, что, с целью новышения селективности процесса, в качестве селективного растворителя используют смесь диэтиленгликоля и воды, дополнительно содержащую монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля, при следующем соотношении комнонентов, вес. % : Монометиловый или моноэтиловый эфир триэтиленгликоля35,0-65,0

Вода0,2- 7,5

ДиэтиленгликольОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ff - гексан

Вензол

flacmSo/Jume/Jh