Способ осушки толуола

 

1. СПОСОБ ОСУШКИ ТОЛУОЛА путем азеотропной ректификации с отбором водыв составе верхнего парового потока колонны азеотрЬпной ректификации с последующим отделением от него воды, возвратом углеводородного слоя в колонну азеотропной ректификации в качестве флегмового орошения и отбором осушенного толуола в составе кубового продукта , отличающийся тем, что, с целью увеличения степени осушки, ректификацию осуществляют Б присутствии изопентана, подаваемого в составе питания колонны азеотропной ректификации и в составе флегмового орошения,- содержащего 50-100 мас.% изопентана и вводимого в зону питания или в зону, расположенную между вводом питания и кубом колонны азеотропной ректис S9 фикации, пр массовом соотношении питание : флегмовое орошение .5 (Л 10: (О,3-1). 2, Способ по п. 1, о т л и..4 а кгщ и и с я тем, что,, в составе верхнего парового потока отбирают тройной гетероазеотроп - толуол-изо- g пентан-вода. vj г Эо 4 Л СО т

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а9) <И>, 3(,50 С 07 С 7/06

1 т.

1 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ те 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 } 3371749/23-04 (22) 29.12.81 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) Б.И. Пантух и И.И. Белгородский (71) Стерлитамакский опытно-промышленный нефтехимический завод (53 ) 66. 048. 63(088. 8) (56} l. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Л., Госхимиздат, 1961, с. 207, 271, 294.

2. Оказание технической помощи

;в разработке метода оптимизации работы колонн обезвоживания, многокомпонентных углеводородных смесей методом ректификации. Отчет

Р ПО-1340 по НИР, Уфимский нефтяной институт.; 1973, с. 23. (54)(57) 1. СПОСОБ ОСУШКИ ТОЛУОЛА путем азеотропной ректификации с отбором воды в составе верхнего парового потока колонны азеотрЬпной ректификации с последующим отделением от него воды, возвратом углеводородного слоя в колонну азеотропной ректификации в качестве флегмового орошения и отбором осушенного толуола в составе кубового продукта,отличающийся тем, что, с целью увеличения степени осушки, ректификацию осуществляют в присутствии изопентана, подаваемого в составе питания колонны азеотропной ректификации и в составе флегмового орошения; содержащего

50-100 мас.Ъ изопентана и вводимого в зону питания или в зону, расположенную между вводом питания и кубом колонны азеотропной ректификации, пр .. массовом соотношении g питание : флегмовое орошение (10:(0,3-1).

2. Способ по п. 1, о т л и..ч а юМ а а с я тем, чтс, а ссс"аае верхнего парового потока отбирают тройной гетероазеотроп — толуол-изо- Я пентан-вода.

1074849 живают 10:(1-0,3) 60

Изобретение относится к нефтехимической промьналенности, а именно к способам осушки ароматических растворителей, в частности к способам осушки толуола, и может найти применение в процессах синтеза алюминийорганических соединений и катализаторов стереорегулярной полимеризации диенов.

Для обезвоживания различных соединений, например спиртов, кетонов, эфиров и других, широкое применение нашел метод азеотропной ректификации с разделяющим агентом или без него (.13.

Известен способ осушки толуола путем азеотропной ректификации с отбором воды в составе верхнего парового потока колонны аэеотропной ректификации и отбором осушенного толуола в составе кубового продук;та. Сущность известного способа заключается в выводе из системы ректификации воды в виде паров растворителя, обогащенного водой. Пары растворителя конденсируют с образованием двухфазной системы, воду отделяют, углеводородный слой возвращают в качестве флегмового орошения на верх колонны. азеотропнОй ректификации, осушенный растворитель выводят снизу колонны азеотропной ректификации. Состав азеотропа, например толуола, при

760 ьм рт.ст." 51 мол.Ъ толуола и

49 мол,,Ъ воды. Известный способ позволяет осушить толуол до остаточной концентрации воды 0,0020„005 мас.-".

Попытки достичь более глубокой степени осушки путем увеличения флегмового числа или снижения температуры флегмы неэффективны.

При этом целый ряд технологических процессов, таких как синтез алюминийорганических соединений, приготовление литийорганических и металлоорганических катализаторов полимеризации требует более высокой степени осушки растворителей, в частности толуола. Так, например, присутствие небольших количеств воды в трииэобутилалюминий способствует образованию алюмогексановых полимеров,. резко снижающих качество продукта.

Целью изобретения является увеличение степени осушки толуола.

Поставленная цель достигается способом осушки толуола путем азеотропной ректификации с отбором воды в составе верхнего парового потока колонны азеотропной ректификации с последующим отделением от него воды, возвратом углеводородного слоя в колонну азеотропной ректификации в качестве флегмового орошения и отбором..9сушенного толуола

У в со ставе кубового продукта, со гласно которому ректификацию осуществляют в присутствии иэопентана, подаваемого в составе питания колонны азеотропной ректификации и в

5 составе флегмового орошения, содержащего 50-100 мас. Ъ изопентана и вводимого в зону питания или в зону, расположенную между вводом питания и кубом колонны аэеотропной ректификации, при массовом соотношении питание:флегмовое орошение

10:(0,3-1), Предпочтительно в составе верхнего парового потока отбирать тройной гетероазеотроп толуол-изопентан-вода. физико-химический смысл .влияния изопентана, исходя из современных представлений теории раствора, можно объяснить изменением размеров ассоциатов толуол-вода, перестройкой ближнего порядка вследствие появления значительно более слабого взаимодействия иэопентан-вода.

Методами ИК- и ЯМР-спектроскопии установлено, что в толуоле в облас, ти низких концентраций воды образуются трудноразрушаемые ассоциаты по типу слабого взаимодействия основания Бренстеда (Толуола) и кислоты

ЗО Бренстеда (воды) . Указанные ассоциаты могут быть разрушены, -а скорость достижения парожидкостного равновесия увеличена в несколько раэ введением пара35 финового углеводорода, например изопентана.

Па чертеже дана схема осуществления способа.

Влажный толуол с содержанием

0,02-0,04 мас.Ъ воды подают по линии

1, в зависимости от содержания воды, в одну из точек 30-50-тарельчатой колонны 2 выше ее средней части, но не выше 10-15-й тарелки от верха

45 колонны. Пары тройного толуол-изопентан-водного или бинарногО иэопентан-водного гетероаэеотропа, отбираемые сверху колонны по линии 3, конденсируют, жидкость отстаивают, нижний водный слой удаляют по линии

4, а изопентан-толуольный раствор или иэопентан подают в зону питания или между вводом питания и кубом колонны в качестве флегмового орошения по линии 5.

Соотношение питания (поток 1) к потоку флегмового орошения поддерРекомендуется концентрацию изопентана в потоке флегмового орошения поддерживать не менее 50100 мас.Ъ. При этом из куба колонны по линии б отбирают толуол, в котором содержание воды не превышает

0,0005 мас.Ъ.

1074849

Отбор паров, кг/ч толуола

50,510

0,305

50,515 воды изопентана

593, 99 35

93,99

50,516

0,005

50,515 толуола воды в том числе воды, кг/ч

93,63

0,3

0,26 45

Следы толуола воды в том числе воды, кг/ч изопентана

0,04

Ко нце н траци я воды в осушенном толуоле, мас. Ъ

0,004

106

При концентрации изопентана во флегмовом потоке менее 50% ухудшается очистка, так как для разрушения ассоциатов толуол-вода такого количества изопентана недостаточно.

Увеличение же количества изопентана 5 не экономично и требует большого числа тарелок в о онной секции. Этим же объясняется и выбор массового со-. отношения потоков питания и флегмового орошения. 10

При организации процесса согласно предлагаемому способу орошением служит также питание. В аэеотропной ректификации питание всегда выполняет функцию флегмы, так как флегма подается в небольшом количестве (-10 мас.Ъ от питания). Верхняя зона в условиях предлагаемого способа работает как сепарационная. Это необходимо для глубокой осушки, так как очень часто питание, а тем более флегма, содержит воду не в растворенном состоянии, а в эмульгированном, присутствие которой сбивает режим работы колонны.

Пример ..1 (по известному способу). ,В колонну азеотропной осушки с числом теоретических тарелок 30, на 10-ю тарелку от верха подают

1000 кг/ч толуола и 0,3 кг/ч раст- 30 воренной воды. Показатели. процесса следующие:

Отбор паров толуола с водой, кг/ч в том числе воды, кг/ч

Возврат толуола с водой в колонну, кг/ч, на 5-ю тарелку сверху 599,73 40

Вывод из системы воды,.кг/ч

Вывод толуола с водой иэ кубовой части, кг/ч 1000,04

Температура в кубовой части колонны, С 110 55

Температура в верхней части колонны, С о

Давление в кубовой части колонны, ата 1,1 60

Давление в верхней части колонны, ата 1,0. Толуол относится к жидкостям, склонным к образованию эмульсии с 65 водой. Недостатком известного спосо" ба является как раз то, что в результате образования эмульсии на флегму поступает углеводород, содержащий воду в большей концентрации, чем предел растворимости ее в данном углеводороде. Вследствие этого укрепляющая часть колонны оказывается зашунтированной, что резко снижает эффективность осушки.

Приведенный пример 1 описывает именно такой случай работы колонны.

Но при работе колонны, когда вода находится не в змульгированном состоянии, степень осушки толуола также невысока — содержание влаги по данным прототипа составляет 0,00130,002 мас.Ъ.

П р и и е р 2. В колонну азеотропной осушки (30 теоретических тарелок) на 15-ю тарелку от верха подают 1000 кг/ч толуола, 10 кг/ч изопентана, 0,3 кг/ч растворенной воды (линия 1). Содержание изопентана во флегмовом орошении 50 мас.Ъ.

Массовое соотношение питания и флегмового орошения 10:1; Показатели процесса следующие:

Флегмовое орошение— возврат органического слоя конденсата на

30-ю тарелку от верха, кг/ч изопентана

Вывод из системы воды кг/ч

Вывод из системы кубовой жидкости, кг/ч

Содержание воды на о су- шенный толуол Следы

Температура в кубовой части колонны, С о

Давление в кубовой части колонны, ата

Температура в верхней части колонны, С о

Давление в верхней части колонны, ата 1

Пример 3. В колонну азеотропной осушки (50 теоретических тарелок) на 15-ю тарелку от верха

1074849

Температура в кубовой части колонны, С 112

Давление в кубовой части колонны, ата

1,?

Температура в верхней части колонныр С

27,5

Давление в верхней части колонны, ата

0,298

30, 300 води изопентана

Флегмовое орошение возврат органического слоя конденсата на

15-ю тарелку от верха, кг/ч

30, 300

Следы изопентан воды Вывод из системы воды, кг/ч

0,298

Вывод иэ системы кубовой жидкости, кг/ч

1000 толуола

I воды

0,002

10,000 изопентана

Концентрация воды на осушенный толуол, мас. Ъ

0,0002

Составитель Г. Гуляева

Редактор Н. Егорова ТехредС.Мигунова Корректор И ° Эрдейи

Заказ 451/22 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филйал ППП "Пютент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 подают 1000 кг/ч толуола, 10 кг/ч изопентана и 0,3 кг/ч растворенной воды (линия 1). Содержание изопентана во флегмовом орошении 100 мас.Ъ.

Массовое соотношение питания в флегмовому орошению 10:0,3. Показатели процесса следующие:

Отбор паров, кг/ч

Полученный кубовый продукт может непосредственно использоваться при приготовлении катализаторов полимеризации, так как в данном процессе также исПользуется изопентан„

1 и тщательное разделение этой смеси не требуется.

В случае необходимости исполь" эования индивидуального толуола выделение изопентана иэ куба легко можно осуществить ректификацией.

Из результатов примеров видно, что степень осушки толуола по сравнению с известным способом повышается. Концентрация воды в осушенном толуоле снижается с 0,004 -po

0,0002 мас.Ъ.

При этом прн отборе в дистиллят. тройного гетероазеотропа толуол-изопентан-вода степень осушки может быть повышена до содержания следов воды.