Способ очистки -углеводородной фракции от изобутилена Советский патент 1981 года по МПК C07C7/00 C07C29/04 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ С -УГЛЕВОДОРОДНОЙ ФРАКЦИИ

ОТ ИЗОБУТИЛЕНА Изобретение относится к способу ,очистки углеводородных фракций Сд от изобутилена путем обработки их водой в присутствии формовангаох иояи ных катализаторов. При этом изс бутилен вступает во взаимодействие с водой, образуя третбутиловый спирт (ТБС), который хорошо растворяется как в углеводородах, так и э воде.При значительном избытке воды одновремен но с реакцией происходит отмывка очи щенной углеводородной фракции от ТБС Особенно большое значение этот способ имеет для очистки бутиленовой фракции от изобутилана, которая зате используется для получения, бутадиена окислительным дегидрированием р j. Однако в данном способе даже незначительные количества изобутилена (0,5-1,5%) сильно снижают скорость реакции дегидрирования и ухудшают показатели процесса. Этот способ может быть использован также для очистки любых других {изобутановык, бутилен-бутан-изобутиленовых) фракций. Использование очищенной от изобутилена изобутановой фракции, подаваемой на дегидрирование, позволяет повысить выход изобутилена, а также улучшить технико-экономические показатели этого процесса. Известен способ очистки углеводородной фракции от изобутилена, согласно которому исходную фракщоо обрабатывают водой в присутствии иоыитного формованного катализатора в условиях прямото ЭЕйого контактирования Процесс осуществляют при 70-130 С и давлении, достаточном для того, чтобы изобутилен и Сд- фракция находились в жидком состоянии в присутствии полярного растворителя. Соотношение Сл углеводородная -фракция : вода составляет 1: 5 - 1:20 моль/моль. Углеводородную (|факцию после извлечения изобутилена подвергают ректифика(ии от примесей .ТБС. ПОЛЯРНОГО оастворителя

и димеров изобутилена. Данный способ обеспечивает получение очищенной фракции с содержанием 5-7% изобугилена при исходном 30-А5%. Конверсия изобутилена составляет 92-97% .

Однако использование указанного способа для очистки углеводородных фракций связано с рядом трудностей. Для обеспечения контактирования реагирукицих компонентов на катализаторе в исходную смесь вводят гомогенизирующие добавки - полярный растворител и эмульгатор. Полярный растворитель образует побочные продукты, а эмульгирующие добавки затрудняют разделение реакционной смеси на углеводородную и водную фазы, что в целом усложняет схему разделения, удорожает процесс за счет дополнительных затрат на вспомогательные матврналь и энергетические средства. Кроме того, полного извлечения изобутилена иэ фракций не достигается, что приводит к потерям изобутилена.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки С«,-углеводородной фракции от нзобутилена путем противоточного контактирования исходной фракции с в колонне в присутствии формованного ионитного катализатора, расположенного в зоне реакции указанной колония jC выводом в виде верхнего продукта очищенной Сл- углеводородной фрЗкцни и в виде нижнего продукта водного раствора третбутилоБого спирта, который подают на ректификацию.

В известном способе скорость подачи воды составляет 5-30 м/ч и скорость движения С А- углеводородной фракции в слое катализатора 0,00050,020 м/с. Процесс проводят при 70130 С, давлении, достаточном для осуществления реакции в жидкой фазе, и объемном соотношении вода : С.- углеводородная фракция не менее 5. При прохождении углеводородной фракции через слой катализатора изобутилен реагирует с водой с образованием ТБС и последний за счет .экстракции,переходит а водную фазу. В результате сверху гидрататора выводится оч1пденная GI-углеводородная фракция, содержащая не более 0,5% изобутилена, а снизу - водный раствор ТБС. Конверсия изобутилена составяет около 99,98%, производительность гидрататора по изобутилену может достигать 0,14 кг/л реакционного объема.

При использовании этого способа производительность процесса гидратации возрастает с увеличением линейной скорости воды и концентрации изобутилена во фракции. При проведении процесса с линейной скоростью воды более 10 м/ч высокую конверсию (около 100%)можно получить при объемном соотношею1и во; и С фракции не менее 8. При этом достигается производительность по изобутилену 0,4кг/л реакционного объема {-Bj.

Недостатком данного способа является большой расхрд воды при проведении процесса с высокой производа- тельностью и глубокой степенью извлечения изобутилена, что влечет за собой высокие расходы энергии и увеличение объема о6орудова191Я.

При меньшем соотноше1ши воды и С фракции не достигается высокой степени извлечения изобутилена без снижения производительности процесса. В процессе гидратации при низких соотноше шях фаз иаблмдается накоплен91е ТБС в зоне реакции. В результате этого равновесие реакции сдвигается в обратную сторону и резко снижается скорость процесса.

Цель изобретения - повышение эф.фективности процесса, заключакщееся в увеличении производительности, сокращении капитальшлх затрат и расходов на энергию за счет уменьшения объемов аппаратов и количества циркулирующей в процессе воды.

Пбставлениая цель достигается тем что в способе очистки Сл - углеводородной фракции путем противоточного контактирования исходной фракции с водой в колонне в присутствии формованного иойитного катализатора, расположенного в зоне реакции указанной колонны, с выводом в виде верхнего продукта очищенной Cj- углеводородной фракции и в виде нижнего продукта водного раствора третбутилового спирта из зоны реакции выводят Cfуглеводородную фракцию, содержащую 5-50 вес.% водного раствора третбутилового спирта, и на дополнительную очистку с отделением водного раствора третбутилового спирта и продуктов очистки, которые рециркулируют в зону реакции.

На фиг. 1 представлена технологическая схема предлагаемого способа. Способ осуществляют следуюпщм образом. В верхцкио часть гйдрататора I, представляющего собой колонну, запол ненную катализатором, подают воду по Ш1НИИ 2 со скоростью 5-30 м/ч. Углеводородную фршсцию по ЛИНШ1 3 подают В1шэ гйдрататора. Катализатор типа КУ-2МШ, представлякяций сформованную смесь порошкообразного суль рованного соподшмера стирола с дивиюшбеиэолом и термопластичного маfesffHana, mm ШФ, получающийся сульфированием сформованной смесн сополимера стирола с дивншшбензолом и термопластичного материала, изготовлен в виде гранул различной фор в частности цилиндриков размером 5x10 мм, и одновременно выполняет рол насадки. Скорость подъема углеводородной ф| акции в слое катализатора состаапяет 0,000 5-0,020 м/с. Изовутилен вступает в реакцию с водой на катализаторе с образовагжем ТБС, которь распределяется между водой и углеводородной фракцией. Углеводородную фракщво, содержащую 5-50% ТВС, но линии 4 отб1фают из зоны реакции и подают на очистку от ТВС в аппарат 5. Очистку от ТБС осуществляют извест1в|В4и метода в Отывкой, ректификацией и др. Очищен ные от ТБС углеводороды вновь подают в гидрататор в ту же зону по линии 6 В гидрататоре поддерживают температуру 70 13€Рс и давление, достаточ ное ддя осуществления реакции в жидкой фазе. Производительность гйдрататора по изобутилену достигает 0,17 кг/л реакционного объема, конверсия около 99,98%. Очищенную от изобутилена С/(- углеводородную фракцию отбирают сверху гйдрататора по ЛИ1В1И 7. Остаточное содержание изобуПяпенл составляет не более 0,5%. Водный раствор ТБС выводят снизу гйдрататора по линии 8 и подают на концентрирование в колонну 9 ректи кащ{и. Раствор ТБС, выделеню из Си- углеводородной фракции в аппарат 5, выводят по линии 10 на cMemeiste с концентрированным раствором ТВС, шлводимьм из аппарата 9 по линии 11. Пример 1. В гидрататор, пре ставляющий собой колонну из стали XiSHiOT высотой 10 м и внутренним ди метром 147 мм, загружают 100 л катализатора КУ-2ФТШ, полученного экстру зией смесн, состоящей из 30 вес.ч.и порошкообразного сульфированного сопо.лимера стирола с дивишшбензолом и 30 вес.ч. полипропилена. Каталнзатор имеет статическую обменную емкость 2,9 мг-зкв/г сухого катализатора. Насыпной вес набухшего катализатора 0,35 г/мл. Сверху в гидрататор подают воду с линейной скоростью 17 м/ч в количес ве 290 л/ч, а снизу - пиролизную акцию, содержшцую 53% изобутилена, в количестве 48 л/ч. Температура в гидрататоре 80-82 С, давление 20 атм. Ко1щентрация изобутилена во фракции после гйдрататора 31%, конверсия изобутилена 61%. Концентрация ТБС в углеводородной фракции на высоте гйдрататора I,5 м 11%, 4 м 36% и 7 м 28%. Углеводо-, родную акцию, содержав гю 36% ТБС выводят из гйдрататора на уровне 4 м, направляют в ректификационную колонку с числом тарелок 15. Ректификацше ведут с флегмовым числом 0,5. Углеводородную акцию после ректи кдции, содержащую 0,5% ТБС, вводят в гидрататор на уровне 4 м. Очищенная от изобутилена фракция после гйдрататора содержит 0,5% H3o6jfтнлена. водный раствор ТБС с нижней части гйдрататора подают на концентрирование в ректифика1щрнную колонну с числом тарелок 39. Ректификацию ведут с флегмовым числом 1-1,5. Получают ТБС концентращ{ей 85%. После смешеш1я раствора с ТБС, выделекшм на углеводородной фракции, концентрация его составляет 97%. Е1ример2.В Гидрататор загружают катализатор КУ-2адШ, как в примере I. Сверху подают воду со скоростью 14 м/ч в количестве 240 л/ч снизу - изобутан-изобутиленовую фракЩ1Ю, содержавшую 40,3% изобутилена, в количестве 40 л/ч. Объемное соотноше1ше веща : углеводородная фракцця равно 6. Температура в гидрататоре , давление 20 атм. Концентрация изобутилена во фракции после гидратации 3-5%, конверсия изо бутилена 93,6-96,2%. Концентрация ТБС в - углеводородной фракции на высоте гйдрататора 1,5 м В %, 3 м 5% и 5 м 2%. Углеводородную акцию, содержащую 5% ТБС, выводят из гйдрататора, охпаждают до 20-30 С и направляют в скруббер диаметром 80 мм, высотой 1500 мм, заполненный кольцами Рашига. Отмывку ведут при соотношении вода: углеводородная фракция 3:1 по весу. 5 После отмывки содержание ТБС во фракции составляет 0,4 вес.%. Освобожденную от ТБС фракцию возвращают в гидрататор на уровне 3 м.

Водный padTBOp ТБС с нижней части ю гидрататора вместе с промывной водой подают на концентрирование и получают ТБС с концентрацией 88%.

Очищенную от изобутилена фракцию выводят из верхней части гидрататора tj с содержанием 0,2% изобутилена.

Примерз. В гидрататор загружают катализатор КУ-2ФПП, как в примере 1. Сверху подают водусо скоростью 17 м/ч в количестве 290 л/ч, 20 снизу - пиролйзную 4ч акцию, содержащую 45% изобутилена, в количестве 40 л/ч. Объемное соотношение вода : углеводородная фракция равно 7 Температура в гидрататоре давле- 25 ние 21 атм. Концентрация изобутилена в очищенной фракции 5-7%, конверсия изобутилена 90,9-93,6%..

Концентрация ТБС в углеводородной фракции на высоте гидрататора 1,5м ЗО 15%, 4м 30% и 7 м 9%., Углеводородную фракцшо выводят из гидрататора с содержанием ТБС 30% и направляют в ректификационную колонну, как в примере 1. Углеводородная фракция после 35 ректификации содержит 0,4% ТБС. Ее

вводят в гидрататор на уровне 4 м. Очищенную углеводородную фракцию выводят из .верхней части гидрататора с содержанием 0,3% изобутилена.

Водный раствор ТБС после гидрататора концентрируют до содержания 88% и добавляют к нему ТБС, выделенный и углеводородной фракции. Концентрация ТБС составляет 95%.

П р и м е р 4. В гидрататор, заполненный катализатором КУ-2ФШ1, подают сверху воду со скоростью 18 м/ч в количестве 310 л/ч, снизу - пиролйзную фракцию, содержащую 62,5% изобутилена, в количестве 48 л/ч. Объемное соотношение врда:углеводородная фракция составляет 6,5.Температура в гидрататоре 8СРс, давление 20 атм. Концентрация изобутилена во фракции после гидратации 20%, конверсия изобутилена 83%.

Концентрация ТБС в углеводородной фракции на высотегидрататора 1,5м 31%, 4 м 50% и 7 м 24%.

Углеводородную фракцию, содержащую 50% ТБС, выводят из гидрататора и направляют на ректификацию, как в примере I. Освобожденную от ТБС фракцию, содержащую 0,5% ТБС, возвращают в гидрататор. После гидратации очищенная от изобутилена фракция .содержит 0,03% изобутилена, концентрация ТБС 94%.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.

48 290 -0,092 53

48 290 0,152 53

408

31 61,0

. 0,5 99,5

Из таблицы видно, что предлагаеhibrii способ очистки Сл- углеводородиой фракции от изобутилена позволяет повысить эффективиость процесса. 35

Формула изобретения

Способ очистки Сл- углеводородной фракции от изобутилена путем противоточиого контактирования исходной фракции с водой в колонне в присутствии формованного ионитного катализатора, расположенного в зоне реакции указанной колонны, с выводом в виде верхнего продукта очищенной Сд- углеводородной фракции и в виде нижнего продукта водного раствора третбути- лового спирта, отличающий С я тем, что, с целью пов| гаения эффективности процесса,из зоны реакции

выводят Сдг- углеводородную фракцию, содержащую 5-50 вес.% водного раствора третбутилового спиртами подают на дополнительную очистку с отделением водного раствора третбутилового спирта и продуктов очистки, котогшё рециркулир5пот в зону реакции

Источники информации, I принятые во внимание при экспертизе

кл. С 07 С 7/01, 1976

3.Авторское свидетельство СССР № 2481599/23-04. кл. С 07 С 7/01. 1977 (прототип).