Способ разделения смеси с углеводородов разной степени насыщенности

 

О П И C.,А: :Н;:-::;@", изсохнет кй и и) 72 5552

Союз Соеетсккх

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 24.05.78 (21) 2617905/23-04 (23) Приоритет — (32) 28.05.77 (31) Р2724365.8 (ЗЗ) ФРГ (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (51) М. Кл.

С 07С 7/08

Государственный комитет (53) УДК 547.315.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобре тения

Иностранцы

Дитер Штокбургер, Клаус Фолькамер, Детлеф БендеР

Клаус-Юрген Шнейдер, Харальд Швенткер, Ульрих Вагнер и Ганс-Мартин Вайтц (ФРГ) Иностранная фирма

«БАСФ АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ С4-УГЛЕВОДОРОДОВ

РАЗНОЙ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕННОСТИ

Изобретение относится к разделению смеси С4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции с использованием селективного растворителя. 5

Известен способ разделения смеси С4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны 10 экстрактивной дистилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта — менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе с последующим отделением менее насыщенных уг- 15 леводородов, испарением кубового продукта путем расширения, рециклом образующейся при этом парообразной фазы на стадию экстрактивной дистилляции и отделением на стадии рекуперации раствори- 20 теля от оставшейся жидкой фазы продукта, содержащего углеводороды, и селективного растворителя с рециклом последних на стадию экстрактивной дистилляции (1).

Недостаток известного способа заключа- 25 ется в том, что для рециркуляции парообразной фазы на экстрактивную дистилляцию необходимо применять компрессор (для предотвращения перепада давления).

Так как при испарении расширением более

80% содержащихся в экстракте углеводородов испаряется, то необходимо применять относительно большой компрессор с соответственно большим потреблением электроэнергии.

Цель предлагаемого изобретения — снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается описываемым способом разделения смеси С4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны экстрактивной дпстилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта — менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе. Последующее отделение менее насыщенных углеводородов заключается в том, что кубовый продукт доводят до давления, превышающего на 3 — 15 3 ата давление в нижней части колонны экстрактивной дис-ттлляции.

725552

Температуру кубового продукта повышают на 15 — 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем. Затем испаряют путем расширения, образующуюся при этом парообразную фазу рециркулируют на стадию экстрактивной ректификации. Из оставшейся жидкой фазы на стадии рекуперации отделяют продукт, содержащий углеводороды, селективный растворитель и углеводороды рециркулируют на стадию экстрактивной дистилляции. На стадии испарения давление понижают до величины на 0,1 — 1 ата, превышающей давление в нижней части колонны экстр активной дистилляции и

1 — 6,1 ата на стадии рекуперации растворителя.

Отличие способа заключается в том, что кубовый продукт перед испарением расширением доводят до давления, превышающего 3 — 15 ата давление в нижней части колонное экстрактивной дистилляции. Температуру кубового продукта повышают на

15 — 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем, и на стадии испарения расширением давления понижают до величины на

0,1 — 1 ата, превышающее давления в нижней части колонны экстрактивной дистилляции, и 1 — 6 ата на стадии рекуперации растворителя.

Предлагаемый способ можно применять для разделения смесей С4-углеводородов, которые содержат различно ненасыщенные соединения. При разделении более насыщенные соединения представляют собой труднорастворимые в селективном растворителе компоненты, а менее насыщенные соединения — легкорастворимые в селективном растворителе компоненты. При изомерах, например ацетиленовом соединении и диолефине, ацетиленовое соединение растворяется легче, чем диолефины.

Описанный способ применим для разделения смеси С4-углеводородов, содержащей 1,3-бутадиен. Такие смеси С4-углеводородов получают, например, в качестве

С4-фракций при производстве этилена и/или пропилена путем термического расщепления нефтяной фракции, например сжиженного нефтяного газа, легкого бензина, газойля и при каталитическом дегидрировании и-бутана и/или и-бутена. С4-фракции, как правило, содержат бутаны, н-бутен, изобутен, 1,3-бутадиен, винилацетилен, этилацетилен.

1,2-бутадиен и возможно небольшое количество С -углеводородов. Содержание 1,3бутадиена обычно составляет 10 — 80 вес. /, в то время как общее содержание винилацетилена, этил ацетилена и 1,2-бутадиена в С4-фракциях не превышает 5 вес. При экстрактивной дистилляции С4-фракций согласно изобретения получают насыщенные и ненасыщенный С4-углеводороды, как бутан, и-бутен и изобутен, в качестве го5

Зэ

40 ф5

4 ловного продукта экстрактивной дистилляции перегонки, а 1,3-бутадиен наряду с другими легкорастворимыми в селективном растворителе углеводородами, как винилацетилен, этил ацетилен и 1,2-бутадиен в качестве продукта стадии рекуперации растворителя, который для получения чистого бутадиена подвергают дальнейшей очистке.

Кроме того, согласно описанному способу, можно разделять сырые бутадиены, которые содержат 90 — 98 вес. /ц 1,3-бутадиена, а в качестве примеси — высшие ацетилены, как винилацетилен и этилацетилен, и высшие аллены, как 1,2-бутадиен. Такие сырые бутадиены выделяют экстрактивной дистилляцией, например согласно описанному способу, из полученных при термическом расщеплении нефтяных фракций или при каталитическом дегидрировании и-бутана и/или н-бутена С4-фракций. При разделении сырого бутадиена 1,3-бутадиен как труднорастворимый в селективном растворителе углеводород отводят в качестве головного продукта экстрактивной дистилляции, а высшие ацетилены и по меньшей мере часть высших алленов как легкорастворимые в селективном растворителе углеводороды — в качестве продукта стадии рекуперации растворителя.

В качестве селективного растворителя пригодны, например, амиды карбоновой кислоты, как диметнлформамид, диэтилформамид, формилфорфолин, а также ацетонитрил, фурфурол, N-метилпирролидон, бутиролактон, ацетон и их смеси с водой. Предпочтительно в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон.

Экстрактивную дистилляцию можно проводить в одной колонне. При большом количестве тарелок, например при колоннах с более чем 100 практическими тарелками, целесообразно проводить процесс в двух колоннах. При использовании двух колонн стадию абсорбции, лежащую выше точки подачи смеси С4-углеводородов на экстрактивную дистилляцию, целесообразно переносить в первую колонну, а лежащую ниже точки введения смеси углеводородов стадию концентрирования — во вторую колонну, т. е. точка введения смеси углеводородов лежит в верхней части второй колонны или предпочтительно в кубе первой колонны. Между стадиями абсорбции и концентрирования не включают стадию сжатия, а поддерживают на экстрактивной дистилляции такое соотношение давлений, которое устанавливается само по себе на стадии экстрактивной дистилляции при огсутствии стадии сжатия и/или стадии снижения давления. Давление в кубе экстрактивной дистилляции согласно обычной потере давления в колоннах соответствует по меньшей мере давлению в верхней части колонны экстрактивной дистилляции, Как

725552

5 правило, разность давлений между верхней частью и кубом колонны экстрактивной дистилляции составляет 0,1 — 3, предпочтительно 0,2 — 2 ата, Пример 1. Процесс разделения проводят согласно схеме, представленной на чертеже, 1785,19 кг/ч смеси С4-углеводородов состава 1, указанного в таблице (1), по трубопроводу 1 и через испаритель 2 подают в куб колонны 3 на экстрактивную дистилляцию. При этом первую стадию экстрактивной дистилляции проводят в колонне 3 и в сужающейся верхней части 4 колонны 5, а вторую стадию экстрактивной дистилляции — в колонне 6 и нижней части 7 колонны 5. В качестве селективного растворителя применяют N-метилпирролидон, который по трубопроводу 8 подают в верхнюю часть 1олонны 3, à l1o трубопроводу 9 — в верхнюю часть колонны 6.

Из верхней части колонны 3 по трубопроводу 10 отводят 7381,66 кг/ч рафината состава 2, указанного в таблице (2) .

Из верхней части колонны 6 по трубопроводу 11 отводят 6211,59 кг/ч чистого бутадиена состава 3, указанного в таблице (3).

Из газоотделителя 12, к которому подводят тепло при помощи нагревательного приспособления 13, через трубопровод 14

Состав, кг/ч

Сырье

0,056

0,187

0,037

0,003

5,789

1,867

26,145

48,557

9,329

7,736

0,2

0,089

0,327

0,005

0,010

0,350

98,801

0,333

0,009

26,800

3,574

14,082

50,276

5,179

0,165

0,1

П р имер 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 20,4 ата и затем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до 130 С. Экстракт пропускают через редукцис..ный клапан 18, в котором его доводят до 6,1 ата. Жидкую

Пропаи

Пропеи

Пропадиеи

Пропии и-Бутан изо-Бутан

Бутен-1 изо-Бутеи

Б утеи-2-транс

Бутеи-2-quc

Бутадиеи-1,3

Бутадиеи-1,2

Бутии-1

Бутанон

С5-Угдеводороды

0,03

0,10

0,02

0,15

3,1

1,0

14,0

26,0

5,0

4,3

45,0

0,2

0,2

0,7

0,2

I0

6 отводят 191,94 кг/ч углеводородов состава

4, указанного в таблице (4).

Давление в нижней части 7 колонны 5 составляет 5,1 ата. Отводимый через трубопровод 15 экстракт жидкостным насосом

16 доводят до давления 14,3 ата и затем в теплообменнике 17 нагревают с 70 С до

125 С, Нагретый экстракт пропускают через редукционный клапан 18 и разрежают до давления 5,4 ата. Получаемую в фазовом разделителе 19 после испарения расширением жидкую фазу экстракта через трубопровод 20 и редукционный клапан 21 подают в газоотделитель 12, при этом давление снижают до 1,5 ата.

Из верхней части газоотделителя через трубопровод 22 отводят поток углеводородов, который после сжатия в компрессоре

23 через трубопроводы 24 и 25 вместе с парообразными компонентами экстракта, отводимыми из разделителя 19 по трубопроводу 26, рециркулируют в нижнюю часть 7 колонны 5. Мощность малого компрессора составляет 335 кВт. Если получение бутадиена проводят согласно известному способу, то требуется значительно больший компрессор с тройной мощностью, так что потребление компрессором электроэнергии возрастает в три раза. фазу экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через редукцпонный клапан 21, в котором ее доводят до 1,07 ата перед подачей в газоотдел и тел ь 12.

Мощность малого компрессора составляет 600 кВт. Если получение бутадиена проводить согласно известному способу, потре725552 буется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,7 раза.

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 8,1 ата и затем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до 85 С. Затем экстракт пропускают через редукционный клапан 18, 0 в котором его доводят до давления 5,2 ата. жидкую фазу экстракта, получаемую в в разделителе 19 по трубопроводу 20 пропускают через редукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 2,0 ата перед подачей в газоотделитель 12.

Мощность малого компрессора составляет 800 кВт.

Если же получение бутадиена проводить согласно известному способу, то требуется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,26 раза.

Пример 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что в нижней части 7 колонны 5 создают давление 7,3 ата. При этом экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 15 доводят до давления 12,3 ата и . атем в теплообменнике 17 температуру повышают с 70 С до ЗО

110 С. Затем экстракт пропускают через редукционный клапан 18, в котором его доводят до давления 7,4 ата. жидкую фаз, экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через ре- 35 дукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 1,3 ата перед подачей в газоотделитель 12. Мощность малого компрессора составляет 850 кВт.

Если получение бутадиена проводить со- 40 гласно известному способу, то требуется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,2 раза.

Пример 5. Повторяют пример 1 с той 45 разницей, что в нижней части 7 колонны 5 создают давление 2,4 ата. При этом экстракт, отводимый по трубопроводу 15, при помощи жидкостного насоса 16 доводят до давления 8,2 ата и затем в теплообменнике 50

17 температуру повышают с 70 С до 85 С.

Затем экстракт пропускают через редук8 ционный клапан 18, в котором его доводят до давления 2,5 ата. жидкую фазу экстракта, получаемую в разделителе 19, по трубопроводу 20 пропускают через редукционный клапан 21, в котором ее доводят до давления 1,5 ата перед подачей в газоотделитель 12. Мощность малого компрессора составляет 700 кВт.

Если получение бутадиена проводить согласно известному способу, то требуется применение значительно большего компрессора. При этом энергозатраты повышаются в 1,5 раза.

Формула изобретения

Способ разделения смеси С4-углеводородов разной степени насыщенности путем экстрактивной дистилляции в присутствии селективного растворителя с отбором в виде головного продукта колонны экстрактивной дистилляции более насыщенных углеводородов и в виде кубового продукта менее насыщенных углеводородов в селективном растворителе с последующим отделением менее насыщенных углеводородов, испарением кубового продукта путем расширения, рециклом образующейся при этом парообразной фазы на стадию экстрактивной дистилляции и отделением на стадии рекуперации от оставшейся жидкой фазы продукта, содержащего углеводороды, и селективного растворителя с рециклом последних на стадию экстрактивной дистилляции, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, кубовый продукт перед испарением доводят до давления, превышающего на 3 — 15,3 ата давление в нижней части колонны экстрактивной дистилляции, и температуру кубового продукта повышают на 15 — 60 С путем косвенного теплообмена с рециркулирующим селективным растворителем, и на стадии испарения давление понижают до величиHbI на 0.1 — 1 ата, превышающей давление в нижней части колонны экстрактивной дистилляции и на 1 — 6,1 ата на стадии рекуперации растворителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ Хо 1519726, кл. В 01D 3/40, опублик, 1976 (прототип).

725552

Составитель Г. Гуляева

Редактор Л. Герасимова Техред А. Камышникова Корректор А. Галахова

Заказ 1225/17 Изд. Хо 293 Тираж 497 Подписное

НП0 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2