Способ разделения бутан-бутеновых и бутен-бутадиеновых фракций Советский патент 1981 года по МПК C07C7/04 C07C11/167 

I

Изобретение относится к разделению С углеводородов, а именно бутанбутеновых и бутен-бутадиеновых фракций и может быть использовано в производстве бута5(иена, получаемого двухстадий |м дегидрированием н-бута на.

Известен способ разделения С углеводородов двухстадийного дегидрирования н-бутана, в котором продукты первой стадии дегидрирования н-бутана подвергают предварительной ректификации в колонне, именадей 100 ярактических тарелок. Днстиллат колонны предварительной ректификации, содержав, в основном, бутен-1 и бутадиен, после отделения углеводородов С направляют в колонну выделения бутадиена экстрактивной ректификацией, а кубовый вродукт после отделения от углеводородов Сс, содержащий смесь бутенов и н-бутана подают в колонну экстрактивной ректификации с применением

в качестве разделяющего агента фурфурола.

В виде дистиллата в процессе экстрактивной ректификации получают бутановую фракцию, которую возвращают на дегидрирование н-бутана в бутены. Кубовьй продукт (бутеновую фракцию возвращают на вторую стадию дегидри- рования бутенов в бутадиен.

Продукты дегидрирования н-бутенов после отделения от углеводородов Се также подвергают предварительной ректи(}икации в колонне, имеющей 100 практических тарелок. Дистиллат колонны совместно с дистиллатсж колонны предварительной ректи(|икации продуктов дегидрирования н-бутана направляют на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с применением в качестве разделяющего агента фурфурола. Кубовый продукт после отделения от углеводородов Сс возвращают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен D J. Недостаток способа, - низкая селективность разделянщего агента ( фур фурола) по сравнению с ацетоиитрилом (АН), диметилформамидом (ДМФА), .тилпиррОЛИдоном ( МП ) и другими. В составе фракций, выделенных из продуктов дегидрирования н-бутана, на стадию дегидрирования н-бутенов поступает н бутан и изо-бутан, что приводит к их накоплению на стадии дегидрирования н-бутенов в бутадиен снижению эффективности процесса выделения бутадиена и требует разработ ки специальных методов для вьгеода н-бутана и изо-бутана. Известен способ разделения С углеводородов двухстадийного дегидрирования н-бутана, в котором ректификацию продуктов дегидрирования н-бутана (бутан-бутеновых фракций ) осуществляют с отбором в дистиллат 90-99% бутадиена и 1-10% н-бутана от содержания их в исходной фракции и последующей подачей дистиллата в укрепляющую часть колонны выделени бутадиена из продуктов дегидрирования н-бутенов (бутен-бутадиеновых фракций) экстрактивной ректификацией с получением бутеновой фракция возвращаемой на дегидрирование н-бутенов, и бутадиена-сырца, который направляют на очистку четкой ректификацией t2 Подача дистиллата колонны предварительной ректификации в колонну вы деления бутадиена экстрактивной ректификацией практически не влияет на э4)фективность выделения бутадиена, Одр1ако, вследствие большого содер жания 2-бутенов в продуктах дегидрирования н-б 1тенов (28-32 мас.%}, затраты на выделение бутадиена оста ются высокими. Так, по сравнению с процессами выде.пения бутадиена из Сц. фракций пиролиза, содержание 2-бутенов в которых составляет 8-10 мас.%, для обеспече шя одинаковой степени разделения в процессах вьщеления бутадиена из продуктов дегидрирования н бутенов требуется на 25-30% большая циркуляция разделяющего агента. Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения бутанбутеновых и бутен-бутадиеновых фрак ций процесса двухстадийного дегидри рования н-бутана путем разделения бутан-бутеновой фракции экстрактив44дои ректификацией с ацетонитрилом ( АН ) с последующей водной отмывкой получаемых бутановой и бутеновой фракций, включающий выделение бутадиена из бутеновой и бутен-бутадиеновой фракций экстрактивной ректификацией с диметилформамидом ДМФ/ з. В известном способе бутан-бутеновую фракцию 1 стадии дегидрирования (ББФ) и бутен-бутадиеновую фракцию (рецикл) И стадии дегидрирования (ББДФ-2) подвергают разделению экстрактивной ректификацией с АН с получением бутановой фракции и бутеновой фракции, содержащей бутадиен (ББДФ-1) которые затем подвергают отмывке от унесенного экстрагента фуз ильной водой. Отмытую бутановую фракцию возвращают на стадию дегидрирования . бутана в бутены, а отмытую ББДФ-2 подают на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с ДМФА. С верха колонны экстрактивной ректификации отбирают бутеновую фракцию, которую подают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен. Кубовый продукт колонны экстрактивной ректификации ( насыщенный бутадиеном ДМФА) подают на десорбцию. Часть десорбированного бутадиена с верха колонны десорбции компрессором возвращают в куб колонны экстрактивной ректификации, а остальное количество направляют на последующую очистку. Однако для обеспечения одинаковой степени ра.зделения при подаче в колонну выделения бутадиена из ББДФ-2 дополнительно ББДФ-1 для извлечения бутадиена требуется увеличение циркуляции разделяющего агента -х/ на 30%, что приводит к уменьшению пропускной способности колонн экстрактивной рек-, тификации и высоким затратам в процессе выделения бутадиена. Кроме того, эффективность процесса разделения ББФ низкая, вследствие подачи рецикла ББДФ-2. Цель изобретения - удешевление и увеличение производительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения бутан-бутеновык и бутен-бутадиеновых фракций процесса двухстадийного дегидрирования н-бутана путем разделения бутан-бутеновой фракции экстрактивной ректификацией с АН с последующей водной отмывкой, получаемых бутановой и бутеновон фракций, бутен-бутадиено вую и бутеновую фракции подвергают совместной ректификации при подаче бутеновой фракции ниже точки ввода бутан-бутадиеновой фракции с отбором в дистиллат от 98 до 99,9 мае Л бута диена, а в кубовый продукт от 40 до 90 мае.% бутеноБ-2 от их суммарного содержания в исходньгх фракциях с пос ледующей подачей полученного дистиллата на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с ДМФА. Бутен-бутадиеновую и бутеновую фракции предварительно подвергают ректификации описанным образом, и по лученный дистиллат направляют на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией с ДМФА. На чертеже представлен вариант технологического оформпения процесса. ББФ по линии 1 через испаритель 2, обогрещаемьт за счет тепла десорбированного экстрагента, подают в колонну -3 экстрактивной ректификации В верхнюю часть колонны 3 по линии 4 через холодильник 5, охлаждаемый промьшленной водой, подают разделяющий агент. Колонну 3 обогревают паром через выносной кипятильник 6. Сверху колонны 3 отбирают пары бутан вой -фракции, которые конденсируют в дефлегматоре 7, охлаждаемом промыш ленной водой. Конденсат собирают в емкости 8. Часть конденсата насосом по линии 10 возвращают в колонну 3 в качестве флегмы, а другую часть по линии 11 подают на водную отмывку от унесенного экстрагента. Насыщенны экстрагент из куба колонны 3 по лини 12 подают в десорбционную колонну 13 Колонну 13 обогревают паром через выносной кипятильник 14, Сверху колонны отбирают пары ББДФ-1, которые конденсируют в дефлегматоре 15, охлаждаеMOM промьшшенной водой. Конденсат собирают в емкости 16, Часть конденса та насосом 17 по линии 18 возвршцают в колонну 13 в качестве фпегмл а дру гую часть по линии 19 подают на водную отмывку от унесенного экстрагента Десорбированный экстрагент из куба колонны 13 по линии 4 возвращают в верхнюю часть колонны 3, ББДФ-1 и бутановой фракций осуществляют фузельной водой в колон- нах 20 и 21. Фузельную воду по линии 22 подают в верхнюю часть колонн. Снизу колонн 20 и 21 по линии 23 отбирают промывную воду, которую подают на ректификацию от экстрагента. Отмытую бутановую фракцию сверху колонны 21 по лктт 24 подают на стадию дегидрирования бутана в бутены, а отмытую ББДФ-1 сверху колонны 20 по линии 25 подают в исчерпывакнцую часть ректификационной колонны 26. В укрепляющую часть колонны 26 по линии 27 подают ББДФ-2. Колонну 26 обогревают горячей водой или паром через выносной кипятильник 28. В качестве дистиллата колонны 26 отбирают бутен-бутадиеновую фракцию (ББДФ), которую конденсируют в дефлегматоре 29, охлаждаемом промышленной водой, и собирают в емкости 30. Часть конденсата из емкости 30 насосом 31 по линии 32 возвращают в колонну 26 в качестве , а другую часть по линии 33 подают на выделение бутадиена. Бутан-бутадиеновую фракцию (ББФ-2) из куба колонны 26 насосом 34 по линии 35 подают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен. Возможна также подача ББФ-2 по линии 36 через испаритель 37, обогреваемой за счет тепла десорбированного экстрагента, . в колонку 3. ББДФ по линии 33 через испаритель 38, обогреваемый за счет тепла десорбированного экстрагента, подают на выделение бутадиена в колонну 39, экстрактивной ректификации, В верхнкяо часть колонил по линии 40 через холодильник 41, охлаждаемый про)4ьгашенной водой, подают разделяющий агент. Колонну 39 обогревают паром через выносной кипятильник 42. Сверху колонны отбирают бутеновую фракцию, которую конденсируют в дефлегматоре 43, охлаждаемом промьппленной водой. Конденсат собирают в емкости 44. Часть конденсата насосом 45 по линии 46 возвращают в колонну 39 в качестве флегмь, а другую часть по линии 47 подают на стадию дегидрирования бутенов в бутадиен. Насыщенный экстрагент из куба олонны 39 по линии 48 подают на деорбцию в колонну 49. Обогрев колонь осуществляют паром через выносной ипятильник 50. Десорбированный экстагент из куба колонны 49 по линии 0 возвращают на выделение бутадиена колонну 39. Бутадиен в газовой фаэе с верха колонны 49 поступает на Koi«mpeccop 51. Часть бутадиена от компрессора 51 по линии 52 возвращают в нижнюю часть или куб колонны 39 в качестве рецикла, а другую часть по линии 53 подают на очистку. Подачу бутеновой фракции ББДФ-1 осуществляют на 10-40 тарелок ниже точки ввода бутен-бутадиеновой фракции Б БДФ- 2 в колонну предварительной ректификации. Такая подача указанных- фракций на рекП{ф1кацию позволяет с наименьши1«1 затратами добиться требуемой степеш разделения. Вследствие того, что ректи(1икацию ББДФ-1 и ББДФ-2 осуществляют в одной колонне, а состав этих фракций по содержанию бутенов-2 значительно отличается (ББДФ-1 содержит 60-70 мас.% бутенов-2, а ББДФ-2 -30-35 мас.% бут нов-2), важным фактором для получения положительного эффекта ,jio предлагаемому способу является количество бутенов-2, отбираемых, в кубовый продук от суммарного содержания их в исходных фракциях Отбор в кубовый продук менее 40 мас.% бутенов-2 обеспечивае повышение эффективности процесса выделения бутадиена только за счет сни жения циркуляции экстрагента, вследствие уменьшения нагрузки на колонну экстрактивной ректификации в результате предварительного концентрирования исходных фрашщй. Проведение ректификации с отбором в кубовый продукт от 40 до 90 мае.% бутенов-2 позволяет получать дополни тельный эффект ( снизить флегмовое число и циркуля хию экстрагента) за счет снижения концентрации бутенов-2 в смеси, поступающей на вьщеление бутадиена экстрактивной ректификацией, по сравнению с исходной фракцией. Увеличение отбора в кубовый продукт бутенов-2 более 90 мас.% приводит к значительным затратам на предварительное концентрирование исходных фракций, которые превьплают эффек получаемый за счет предварительного концентрирования на стадии выделения бутадиена экстрактивной ректификацией. . Пример 1. ББФ в количестве 59,0 т/ч, с6держа1цую мас.%: углеводо роды Сз О,Ц изо-бутан 2,30j н-бутан 61,81; иэо-бутен +1-бутен 13,80j транс -2-бутен 11,87; и.ис-2-бутен 8,83 4 1,14; углеводороды Се 0,15 бутадиен подвергают разделению экстрактивной ректификацией с АН на двух параллельно работающих блоках экстрактивной ректификации, каждый из которых состоит из колонны экстрактивной ректификации, имекдцей 132 практические тарелки, и колонны десорбции, имеющей 65 практических тарелок. Исходную фракцию подают на 73 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет та релок от куба колонны) , а циркулирукгщий растворитель в количестве 260 т/ч на 127 тарелку. Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 2,7. Температура верха колонны 45°С, куба . Давление верха колонны 4,2.ата, куба 5,0 ата. Колонна десорбции работает при флегмовом числе 3,2. Температура верха колонны 56С,куба 121°С Давление верха колонны 2,9 ата, куба 3,2 ата. Получают 39,0 т/ч бутановой фракции, содержащей 3,43% бутёнов и 1,4% АН и 21,1 т/ч ББДФ-1, содержащей 3,25% н-бутана и 2,8% АН, которые направляют на водную отмызку от унесенного экстрагента. Отмывку производят фузельной водой при температуре до остаточного содержания АН во фракциях 0,001%. Отмытую бутановую фракцию в количестве 38,5 т/ч направляют на стадию дегидрирования бутана в бутены, а отмытую ББДФ-1, содержащую, мас.%: н-бутан 3,725 изо-бутен +1-бутен 33,40 тронс-2-бутен 33,82;цис-2-бутен 25,34j бутадиен 3,28; угдеводороды С 0,44, в количестве 20,5 т/ч подают в колонну предварительной ректификации на 30 тарелку. Колонна предварительной ректи4икации имеет 90 практических тарелок, ББДФ-2 в количестве 45,5 т/ч со- держащую мас.%: углеводороды С 0,10; изо-бутан 3,10 изо-бутен +1-бутен 28,31; бутадиен 26,00; н-бутан 9,82; ранс-2-бутен 19,14тиис-2-бутен 13,30; углеводороды Cg 0,23, подают на 58 тарелку. Колонна работает при флегмовом числе 5. Температура верха колонны , куба 52°С. Давление верха 4,5 ата, куба 5,1 ата. Бутеновую фракцию, содержащую, мас.%: н-бутан 7,80, изо-бутен +1бутен 2,0 ;трс1нс-2-бутен 47,8;u.uc-2бутен 41,13; бутадиен 0,49j углеводороды С 0,77 в количестве 25,1 т из куба колонны подают на дегидрирование бутенов в бутадиен, а ББДФ, со держащую мае. %. углеводороды С 0,11 изо-бутан 3,44; н-бутан 8,00; изобутен +1-бутен 46,97; троне-2-бутен 8,96;цис-2-бутен 2,30; бутадиен 30,2 3 количестве 40,9 т/ч сверху колонны подают на выделение бутадиена. Количество бутадиена отобранного в дистиллат, сос- авляет 99,0%, а количество 2-бутенов, отобранных в куб вый продукт. - 82,7% от содержания их в исходном питании г Выделение бутадиена из БВДФ осуществляют экстрактивной ректификацией с ДМФА в колонне, имеющей 150 практических тарелок при флегмовом числе 2,1. ББДФ подают на 43 тарелку, а экстрагент в количестве 178 т/ч на 145. Температура верха колонны 40°С, куба . Давление верха 4,4 ата, куба 5,4 ата. Сверху колонны отбирают 28,5 т/ч бутеновой фракции, содержащей 0,5% бутадиена, которую направляют на дегидрирование бутенов в бутадиен. Насыщенный экстрагент из куба колонны экстрактивной ректи(}икации подают на десорбцию в колонну, имеющую 41 практическую тарелку. Температура верха десорбера 80 С куба Давление верха 1,2 ата куба 1,5 ата. БутаДиен-сырец, содержащий 1,60% бутенов с помощью компрессора в количестве 17,8 т/ч возвращают в куб колонны экстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в коли.честве 12,4 т/ч подают на очистку от микропримесей. Десорбированный ДМФА возвращают в колонну выделения бутадиена экстрактивной ректификацией. Пример 2. ББФ в количестве 59 т/ч, имеющую состав, аналогичный примеру 1, подвергают разделению и последующей отмывке О11 унесенного экстрагента по примеру 1. ББДФ-1 в количестве 20.5 г/ч и ББДФ-2 в количестве 25,5 т/ч, имею щие состав, анапогичн1лй примеру 1. подвергают ректификации на колонне, имекнцей 64 практические тарелки. ББДФ-1 подают на 25 тарелку, а ББДФна 36. Колонна работает пои флегмовом -числе 2,0. Температура верха колонны 4 , куба Давление верха .4,2 ата, куба 4,6 ата. Бутеновую фракцию, содержащую, мас.%: н-бутан 4,7j изо бутен +1-бутен 3,35jTpaHC-2-6yTeH 41,50;цис-2бутен 48j73; бутадиен 0,10j углеводороды Су 5,62, в количество т/ч из куба колонны подают на дегидриро вание бутенов в бутадиен, а ББДФ, содержащую, мас.%: углеводороды С 0,09; изо-бутан 2,61; н-бутан 8,63j изо-бутен +1-бутен 3 5 73;транс-2-бутен 19,79;UMC-2-бутен 10,07; бутадиен 23,08, в количестве 54, т/ч сверху колонны подают на выделение бутадиена. Количество бутадиена, отобранного в дистиллат составляет 99,9%, а бутенов-2, отобранных в кубовый продукт - 40,0% от содержания их в исходном питании. Выделение бутадиена из ББДФ осуществляют экстрактивной ректификацией с ДМФА в колонне, имеющей I50 практических тарелок, при флегмовом числе 2,3, ББДФ подают на 54 тарелку, а экстрагент в количестве 330 т/ч на 145. Температура верха колонны 40°С, куба . Давление верха 4,2 ата, куба 5,2 ата. Сверху колонны отбирают 41,7 т/ч бутеновой фракции, содержащей 0,36% бутадиена, которую направляют на дегидрирование бутенов в бутадиен. Насыщенный ДМФЛ из куба колоншл подают на десорбцию, которую проводят по примеру I. Бутадиен-сырец, содержащий 1,60% бутенов, в количестве 40,6 т/ч возвращают в куб колонны экстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в количестве 12,4 т/ч подают на очистку от микропримесей. Пример 3. ББФ в количестве 9 т/ч, имекяцую состав, аналогичный римеру , подвергают разделению последующей отгвовке от унесенного, кстрагеита по примеру 1. в количестве 20,5 т/ч ББДФ-2 в количестве 45,5 т/ч, имею ие состав, аналогичный примеру 1, одвергают ректификации .на колонне, меющей 120 практических тарелок. БДФ-1.подают на 40 тарелку, а ББДФ-2 а 80. Колонна работает при флегмовом чисе 10, Температура верха колонны 0 С, куба 58 С. Давление верха ,5 ата, куба 5,3 ата. Бутеновую фракцию, содержащую мас.%: н-бутан 12,33jj изо-бутен +1бутен 0,45;тр01нс-2-бутен 48,835иис-2 бутен 36,82; бутадиен 0,88 углеводо роды С5 0,69 в количестве 28,3 т/ч из куба колонга 1 подают на дегидрирование бутеиов в бутадиен, а ББДФ, со держащую , мае.%; углеводороды С-О,i 2 изо-бутан 3,74J. и-бутан 4,63; изобутен +}-бутен 51,93: транс-2-бутеи 5,87;цис-2-бутен 1,25; бутадиен 32,4 в количестве 37,7 т/ч сверху колонны подают на вьоделение бутадиена. Количество бутада1ена, отобранное в дисти лат, составляет 98%, а 2-бутенов, от бранных в кубовый продукт - 90Z от их содержания в исходном питании. Вьщеление бутадиена из ББДФ осуществляется экстрактивной ректификац ей с ДМФА в колонне, имекядей 150 пра тических тарелок, при флегмовом числе 1,8. ББДФ подают на 30 тарелку, а экстрагент в количест.ве 130 т/ч - на 145. Температура верха колонны 4ос, куба . Давление верха 4,5 ата, куба 5,5 ата. Сверху колонны отбирают 25,3 т/ч бутеновой фракции, содержащей 0,40% бутадиена, которую направляют на дегидрирование бутенов в бутадиен. Насыщенный ДМФА из куба колонны подают на десорбцию, которую проводят по примеру К Бутадиен-сырец, содержащий 1,6% бутенов, в количестве 9,-6 т/ч возвращают в куб колонны экстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в количестве 12,4 т/ч подают на очистку от микропримесей . 11ример 4. ББФ в количестве 59 т/ч, имеющую состав, аналогичный примеру 1, подвергают разделению и последующей отмывке от унесенного экстрагента по примеру 1. ББДФ-1 в количестве 20,5 т/ч и ББДФ-2 в количестве 45,5 т/ч, имеющие состав, аналогичный примеру 1, подают на выделение бутадиена экстр тивной ректификацией с . Колонна экстрактивной ректификац имеет 150 практических тарелок. ББДФ подают на 73 тарелку, ББДФ-1 - на 101, а Циркулирующий экстрагент в количестве 450 т/ч на 145 тарелку. Колонна работает при фпегмовом числе 2,5. Температур верха , куба . Давление верха 4,0 атй, куба 5,0 ата. Сверху колонны отбирают 53,4 т/ч утеновой фракции, содержащей 0..50 утадаена, которую направляют на егидрирование бутенов в бутадиен. асыщенный ДМФА из куба колонны экстактивной ректификации подают на десорбцию, которую проводят по примеру 1. Бутадиен-сырец, содержащий 1,58% бутенов и 1,53% углеводородов С, в количестве 52,0 т/ч возвращают в куб колонны экстрактивной ректификации в качестве рецикла, а в количестве 12,6 т/ч подают на очистку от микропримесей Предлагаемый способ позволяет на 25-30% увеличить мощносгь установок вьщеления бутадиена экстрактивнснй ректификацией и снизить затраты «а вьщеление 1 т бутадиена на 5-7 руб. Формула изобретения Способ разделения бутан-бутеновых и бутен-бутадиеновых фракций процесса двухстадийного дегидрирования н-бутана путем разделения бутан-бутеновой фракции экстрактивной ректификацией с ацетонитрилом с последующей водной отмывкой получаемых бутановой и бутеновой фракций, включающий вьщеление бутадиена из бутеновой и бутен-бутадиеновой фракций экстрактивной ректификацией с диметилформамидом, о т лич ающийся тем, что, с целью удешевления и увеличения производительности процесса, бутенбутадиеновую и бутеновую фракции предварительно подвергают совместной ректификации при подаче бутеновой фракции ниже точки ввода бутен-бу - тадиеновой фракции с отбором в дистиллат от 98 до 99,9 мас.% бутадиена, а в кубовый продукт от 40 до 90 мас.% бутенов-2 от их суммарного содержания в исходных фракциях с последующей подачей полученного дистиллата на выделение бутадиена экстрактивной ректификацией. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Л., Хию1я, 1971, с.321-324. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке №2395728,кл.С 07 С 7/04, 1976. 3. Кирпичников П.А, и др. Альбом технологических схем основных производств промзшшенности синтетического каучука. Л., Химия, 1976, с. 10-11, 13-Т 4 ( прототип).