Способ очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов

 

Способ очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов экстрактивной ректификацией и последующим отделением от кубового продукта последней в десорбционной колонне фракции ацетиленовых углеводородов, отбираемой боковым погоном, и парового бутадиенсодержащего потока, отбираемого верхним продуктом и возвращаемого в куб колонны экстрактивной ректификации, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, в верхнем продукте десорбционной колонны отбирают 55 - 80 мас.% бутадиена от количества, подаваемого на очистку, и экстрактивную ректификацию осуществляют при содержании ацетонитрила в кубовом продукте, равном 75 - 83 мас.%.

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к области очистки бутадиена от примесей ацетиленовых углеводородов, отравляющих каталитические системы полимеризации. Изобретение может быть использовано в производстве бутадиена основного мономера для производства синтетического каучука. Бутадиенсодержащие фракции, получаемые в процессах дегидрирования и пиролиза, в своем составе содержат микропримеси, отравляющие каталитические системы полимеризации, в частности примеси ацетиленовых углеводородов. Одним из наиболее эффективных способов очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов, нашедшим широкое промышленное применение в СССР и за рубежом, является экстрактивная ректификация с применением в качестве разделяющих агентов полярных органических растворителей, например ацетонитрила, диметилформамида, N-метилпирролидона (1). При этом в качестве разделяющего агента обычно применяют тот же растворитель, что и на стадии выделения бутадиена из бутан-бутеновых и бутен-бутадиеновых фракций. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов экстрактивной ректификацией в присутствии ацетонитрила (2). Согласно этому способу бутадиен, выделенный из бутен-бутадиеновых фракций экстрактивной ректификацией, в газовой фазе подают в колонну очистки от ацетиленовых углеводородов экстрактивной ректификацией с ацетонитрилом (АН). Очищенный бутадиен отбирают в дистилляте колонны экстрактивной ректификации, а насыщенный углеводородами экстрагент из куба колонны подают в десорбционную колонну. В десорбционной колонне от насыщенного экстрагента отделяют фракцию ацетиленовых углеводородов, отбираемую боковым погоном. В верхнем продукте десорбционной колонны отбирают бутадиенсодержащую фракцию. Десорбированный экстрагент из куба десорбционной колонны после охлаждения возвращают в верхнюю часть колонны очистки экстрактивной ректификации. Согласно этому способу экстрактивную ректификацию с целью предотвращения термополимеризации осуществляют при температуре куба 90^oС. Причем эту температуру поддерживают путем рецикла парового бутадиенсодержащего потока, отбираемого в верхнем продукте десорбционной колонны, в куб колонны экстрактивной ректификации. Количество бутадиена, возвращаемого в куб колонны экстрактивной ректификации в составе рецикла, является таковым, что концентрация разделяемых компонентов в кубе колонны экстрактивной ректификации составляет 14-15% или, что соответствует содержанию экстрагента в кубовом продукте колонны экстрактивной ректификации, равному 85-86 мас. Однако в составе рецикла в колонну поступает значительное количество ацетиленовых углеводородов, в несколько раз превосходящее их концентрацию в бутадиене, поступающем на очистку. Это снижает эффективность процесса разделения, а именно для достижения требуемой степени очистки необходимо использование колонн большой эффективности, высоких флегмовых чисел, высокой циркуляции экстрагента и, следовательно, приводит к увеличению энергозатрат. Цель настоящего изобретения снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается описываемым способом очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов экстрактивной ректификацией в присутствии ацетонитрила с отбором очищенного бутадиена в дистилляте колонны экстрактивной ректификации и последующим отделением от кубового продукта последней в десорбционной колонне фракции ацетиленовых углеводородов, отбираемой боковым и парового бутадиенсодержащего потока, отбираемого верхним продуктом и возвращаемого в куб колонны экстрактивной ректификации, согласно которому в верхнем продукте десорбционной колонны отбирают 55-80 мас. бутадиена от количества подаваемого на очистку, и экстрактивную ректификацию осуществляют при содержании ацетонитрила в кубовом продукте, равном 75-83 мас. Это позволяет при той же степени очистки снизить флегмовое число и циркуляцию экстрагента, то есть уменьшить энергозатраты на очистку. Принципиальная технологическая схема процесса представлена на чертеже. Бутадиен, содержащий примеси ацетиленовых соединений, в газовой фазе по линии 1 поступает на очистку в колонну экстрактивной ректификации 2. Очищенный бутадиен отбирают сверху колонны 2 по линии 3 и подают на окончательную очистку от тяжелои легкокипящих примесей четкой ректификацией. Насыщенный углеводородами экстрагент из куба колонны 2 по линии 4 подают на десорбцию в верхнюю часть колонны 5. Ацетиленовые соединения отбирают боковым погоном колонны 5 по линии 6, а десорбционный экстрагент из куба колонны после рекуперации тепла, по линии 7 возвращают в верхнюю часть колонны 2. Паровой поток, отбираемый сверху колонны 5, по линии 8 возвращают в колонну 2 в качестве рецикла. П р и м е р 1. Бутадиен в количестве 7,94 т/ч, имеющий состав, мас. транс-2-бутена 0,1; цис-2-бутена 1,1; бутадиена 1,3-78,2; бутадиена - 1,2-0,01; бутенина- 0,2; бутина -1- 0,02; ацетальдегида- 0,1; фурана- 0,1; АН 20,2% поступает на очистку на блок экстрактивной ректификации, состоящий из колонны экстрактивной ректификации, имеющей 75 практических тарелок, и колонны десорбции, имеющей 75 практических тарелок. Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 1,35. Температура верха колонны 38, куба 82^oC. Давление верха колонны 4,2; куба 4,7 ата. Бутадиен подают на 10 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет тарелок от куба колонны). Циркулирующий экстрагент ацетонитрил с 5 мас. воды в количестве 14,5 т/ч подают на 65 тарелку. Получают 6,31 т/ч очищенного бутадиена, имеющего состав, мас. транс-2-бутена 0,13; цис-2-бутена 1,36; бутадиена 1,3-98,4; бутадиена 1,2 0,007; бутина -1-0,001; бутенина 0,002; АН 0,1% Насыщенный экстрагент в количестве 20,21 т/ч, имеющий состав, мас. бутадиена-1,3 16,50, бутенина 0,29, бутина-10,05, ацетальдегида 0,09; фурана 0,07; АН 83,0% направляют на верх колонны десорбции. Температура верха десорбера 82, куба 139^oC. Давление верха 4,7, куба 5,2 ата. Паровой поток с верха десорбера в количестве 5,12 т/ч, что составляет (по бутадиену) 55% к бутадиену, подаваемому на очистку, состава, мас. бутадиена 1,3-81,4, бутадиена 1,2-0,05; бутина 1-0,2. бутенина 1,11; ацетальдегида 0,31; фурана 0,2. АН 16,73% поступает в качестве рецикла в куб колонны экстрактивной ректификации. Фракцию ацетиленовых в количестве 0,2 т/ч состава, мас. бутадиена - 1,3-0,2; бутадеина 1,2-0,3; бутенина 11,7; бутина 1-0,9; ацетальдегида 5,2; фурана 4,8; АН 76,9% выводят боковым отбором десорбера и направляют на частичную конденсацию в конденсатор. Конденсат возвращают в десорбер, несконденсированные ацетиленовые на отмывку от АН. Содержание углеводорода в десорбированном экстрагенте 0,001 мас. Количество ацетиленовых углеводородов, приходящих в колонну очистки с исходной смесью 17,4 кг/ч, с рециклом парового потока с верха колонны десорбции 55 кг/ч. 2 П р и м е р 2. Бутадиен в количестве 7,94 т/ч, имеющий состав, аналогичный приведенному в примере 1, поступает на очистку в блок экстрактивной ректификации, состоящий из колонны экстрактивной ректификации, имеющий 75 практических тарелок и колонны десорбции, имеющей 75 практических тарелок. Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 1,2. Температура верха колонны 38, куба 70^oC. Давление верха колонны 4,2, куба 4,7 ата. Бутадиен подают на 10 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет тарелок от куба колонны). Циркулирующий экстрагент ацетонитрил с 5 мас. воды в количестве 12,9 т/ч подают на 65 тарелку. Получают 6,31 т/ч очищенного бутадиена, имеющего состав, мас. транс-2-бутена 0,13; цис-2-бутена 1,46; бутадиена 1,3-98,4; бутадиена - 1,2-0,007; бутина 1-0,002; бутенина 0,003; АН 0,1% Насыщенный экстрагент в количестве 20,13 т/ч, имеющий состав, мас. бутадиена 1,3-24,58; бутенина 0,26; бутина 10,04; ацетальдегида 0,09; фурана 0,07; АН 75,0% направляют на верх колонны десорбции. Температура верха десорбера 71, куба 139^oC. Давление верха 4,7. куба 5,2 ата. Паровой поток с верха десорбера в количестве 5,58 т/ч, что составляет (по бутадиену) 80% к бутадиену, подаваемому на очистку, состава, мас. бутадиена 1,3-88,51; бутадиена 1,2-0,03, бутина 1-0,13; бутенина 0,66; ацетальдегида 0,22; фурана 0,14, АН 10,31% поступает в качестве рецикла в куб колонны экстрактивной ректификации. Фракцию ацетиленовых в количестве 0,2 т/ч состава, мас. бутадиена - 1,3-2,0; бутадиена 1,2-0,3; бутенина 11,7; бутина 1-0,9; ацетальдегида 5,2; фурана 4,8; АН 75,1% выводят боковым отбором десорбера и направляют на частичную конденсацию в конденсатор. Конденсат возвращают в десорбер, несконденсировавшиеся ацетиленовые на отмывку от АН. Содержание углеводородов в десорбированном экстрагенте 0,001 мас. Количество ацетиленовых углеводородов, приходящих в колонну очистки с исходной смесью 17,3 кг/ч, с рециклом парового потока с верха колонны десорбции 47 кг/ч. П р и м е р 3. Бутадиен в количестве 7,94 т/ч, имеющий состав, аналогичный приведенному в примере 1, поступает на очистку в блок экстрактивной ректификации, состоящий из колонны экстрактивной ректификации, имеющей 75 практических тарелок и колонны десорбции, имеющей 75 практических тарелок. Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 1,30. Температура верха колонны 38, куба 76^oC. Давление верха колонны 4,2, куба 4,7 ата. Бутадиен подают на 10 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет тарелок от куба колонны). Циркулирующий экстрагент ацетонитрил с 5 мас. воды в количестве 14,0 т/ч подают на 65 тарелку. Получают 6,31 т/ч очищенного бутадиена, имеющего состав, мас. транс-2-бутена 0,13; цис-2-бутена 1,36; бутадиена 1,3-98,4; бутадиена - 1,2-0,007; бутина 1-0,001; бутенина 0,002; АН 0,1% Насыщенный экстрагент в количестве 20,6 т/ч, имеющий состав мас. бутадиена 1,3-20,54; бутенина 0,28; бутина 1-0,05; ацетальдегида 0,09; фурана 0,07; АН 79% направляют на верх колонны десорбции. Температура верха десорбента 76, куба 138^oC. Давление верха 4,7, куба 5,2 ата. Паровой поток с верха десорбера в количестве 4,81 т/ч, что составляет 66% (по бутадиену) к бутадиену, подаваемому на очистку состава, мас. бутадиена 1,3-84,75, бутадиена 1,2-0,04, бутина 1-0,17; бутенина 0,89; ацетальдегида 0,26; фурана 0,17; АН 13,72% поступает в качестве рецикла в куб колонны экстрактивной ректификации. Фракцию ацетиленовых в количестве 0,2 т/ч состава, мас. бутадиена - 1,3-1,0, бутадиена 1,2-0,3, бутенина 11,7, бутина 10,9, ацетальдегида 5,2; фурена 4,8; АН 76,1% выводят боковым отбором десорбера и направляют на частичную конденсацию в конденсатор. Конденсат возвращается в десорбер, несконденсированные ацетиленовые на отмывку от АН. Содержание углеводорода в десорбированном экстрагенте 0,001 мас. Количество ацетиленовых углеводородов, приходящих в колонну очистки с исходной смесью 17,3 кг/ч, с рециклом парового потока с верха колонны 50 кг. П р и м е р 4 (сравнительный). Бутадиен в количестве 7,94 т/ч, имеющий состав, аналогичный приведенному в примере 1, поступает на очистку в блок экстрактивной ректификации, состоящий из колонны экстрактивной ректификации, имеющей 75 практических тарелок, и колонны десорбции, имеющей 75 практических тарелок. Колонна экстрактивной ректификации работает при флегмовом числе 1,5. Температура верха колонны 38, куба 90^oC. Давление верха колонны 4,2, куба 4,7 ата. Бутадиен подают на 10 тарелку колонны экстрактивной ректификации (счет тарелок от куба колонны). Циркулирующий экстрагент ацетонитрил с 5 мас. воды в количестве 16,12 т/ч подают на 65 тарелку. Получают 6,31 т/ч очищенного бутадиена, имеющего состав, мас. транс-2-бутена 0,13; цис-2-бутена 1,36; бутадиена 1,3-98,4; бутадиена - 1,2-0,002; бутина 1-0,005; АН 0,1% Насыщенный экстрагент в количестве 23,6 т/ч, имеющий состав, мас. бутадиена 1,3-11,5 бутенина 1,1; бутина 0,1; ацетальдегида 1,15; фурана 0,85; АН 85,3% направляют на верх колонны десорбции. Температура верха десорбера 90, куба 139^oC. Давление верха 4,7, куба 5,2 ата. Паровой поток с верха десорбера в количестве 4,92 т/ч, что составляет 44% (по бутадиену) к бутадиену, подаваемому на очистку состава, мас. бутадиена 1,3-55,0; бутадиена 1,2-0,1; бутенина 5,0; бутина 1-0,5; ацетальдегида 5,4; фурана 4,0; АН 30,0% поступает в качестве рецикла в куб колонны экстрактивной ректификации. Фракцию ацетиленовых в количестве 0,2 т/ч состава, мас. бутадиена - 1,3-0,2; бутадиена 1,2-0,3; бутенина 11,7; бутина 1-0,9; ацетальдегида 5,2; фурана 4,8; АН 76,9% выводят боковым отбором десорбера и направляют на частичную конденсацию в конденсатор. Конденсат возвращается в десорбер, несконденсированные ацетиленовые на обмывку от АН. Содержание углеводородов в десорбированном экстрагенте 0,001 мас. Количестве ацетиленовых углеводородов, приводящих в колонну очистки с исходной смесью 17,3 кг/ч, с рециклом парового потока с верха колонны десорбции 271 кг/ч.

Формула изобретения

Способ очистки бутадиена от ацетиленовых углеводородов экстрактивной ректификацией и последующим отделением от кубового продукта последней в десорбционной колонне фракции ацетиленовых углеводородов, отбираемой боковым погоном, и парового бутадиенсодержащего потока, отбираемого верхним продуктом и возвращаемого в куб колонны экстрактивной ректификации, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, в верхнем продукте десорбционной колонны отбирают 55 80 мас. бутадиена от количества, подаваемого на очистку, и экстрактивную ректификацию осуществляют при содержании ацетонитрила в кубовом продукте, равном 75 83 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1