Способ разделения бинарных или многокомпонентных смесей
Изобретение касается переработки многокомпонентных смесей, в частности разделения бинарных или многокомпонентных смесей, которое может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, например, для выделения бутилен-дивинильной и бутановых фракций. Снижение энергозатрат и повышение производительности процесса достигаются за счет обеспечения стабильной работы ректификационных колонн определенными приемами. Разделение бинарных или многокомпонентных смесей ведут на ректификационной колонне, где флегму подают периодическими циклами с максимальным расходом ее на орошение 84,2-110 мас.% и минимальным 31,3- 63,0 мас.% от расчетной величины расхода флегмы и периодом цикла 60- 100 с. Ректификационная установка содержит пневматический клапан с мембранным пневмоприводом. Сырье, поступающее на разделение, вводят в среднюю часть колонны. Использование указанного приема подачи флегмы обеспечивает при разделении, например, бутилен-дивинильной фракции, фракции С4, и выше в производстве концентрированного этилена нагрузку на колонну по сырью 7 против 5 т/ч, расход пара 1,664 против 1,564 т/ч, среднее флегмовое число 2,25 против 3,7, содержание высококипящих компонентов в дистилляте 0,7 против 0,8%, отбор дистиллята 3 против 2,6 т/ч, а также стабильность процесса. 1 ил., 7 табл.
Изобретение относится к способам разделения бинарных и многокомпонентных смесей путем ректификации и может найти применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, например, при выделении бутилендивинильной фракции, фракции С4 и выше на установках получения концентрированного этилена при выделении ацетона, этилового спирта, масляных альдегидов и других продуктов из смесей компонентов, содержащих указанные продукты. Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение производительности процесса разделения при получении целевых продуктов высокого качества путем обеспечения стабильной работы ректификационной колонны за счет подачи флегмы периодическими циклами с максимальным расходом флегмы на орошение 84,3- 110 маc. минимальным расходом 31,3-63,0 маc. от расчетной величины расхода флегмы и периодом цикла 60-100 с. Способ согласно изобретению может осуществляться по схеме, приведенной на чертеже. Разделение бинарных или многокомпонентных смесей проводят в ректификационной установке, которая содержит колонну 1, снабженную тарелками 2 с переливом, линию 3 подвода сырья, теплообменник и для подогрева сырья, теплообменник 5 для подогрева кубового остатка, линию 6 для отбора кубового остатка, дефлегматор 7, распределительную емкость 8 для отбора флегмы, линию 9 для отбора дистиллята, линию 10 для подачи флегмы на орошение, устройство 11 для подачи флегмы на орошение колонны 1 периодическими циклами. Установка содержит регулирующий пневматический клапан с мембранным пневмоприводом (на чертеже не показан) В качестве генератора цикличности могут быть использованы широко известные блоки пневматических унифицированных систем серии АУС или УСЭППА программный задатчик, пневмореле времени или аналого-цифровой вычислительный комплекс с заданием на аналоговой машине вида сигнала с последующим преобразованием его в пневмосигнал. Установка работает следующим способом. Сырье, подлежащее ректификации, поступает в среднюю часть колонны 1 на тарелку питания. За счет многократного контакта между паром и жидкостью происходит массотеплопередача, в результате чего жидкость, обогащенную высококипящими компонентами, отбирают в виде кубового остатка на последующую переработку или в качестве готового продукта, а пары, которые обогащены низкокипящими компонентами, поступают в дефлегматор 7, откуда часть флегмы в виде готового продукта (дистиллята) направляется к потребителю, а часть вновь возвращается в колонну на орошение через устройство 11 для подачи периодическими циклами. П р и м е р 1 (сравнительный). Исходные данные показатели ректификационной колонны получения бутилен-дивинильной фракции, фракции С4 и выше в производстве концентрированного этилена: Число тарелок в колонне, шт 41 Диаметр колонны, мм 1600 Расстояние между тарелками, мм 550 Нагрузка на колонну по сырью, т/ч 5,0 Давление в колонне, атм 4,2 Температура в колонне, oС верха 37 низа 38 Режим подачи флегмы Непрерывный постоянный Получили:
Отбор дистиллята, т/ч 2,6
Расход пара в кипятильнике (кубе), т/ч 1,664
Расход флегмы, т/ч 9,6
Среднее флегмовое число 3,7
Содержание высококипящих компонентов в дистилляте, об. 0,8
Покомпонентный материальный баланс разделения приведен в табл.1. Колонна работает неcтабильно (перепад давления по высоте колонны и уровень жидкости в кубе колонны колеблются относительно своих средних величин на 
80%). П р и м е р 2. Исходные данные примера 1. Режим подачи флегмы Периодическими циклами
Период цикла, с 60
Нагрузка на колонну по сырью, т/ч 7,0
Отбор дистиллята, т/ч 3,0
Расход пара, т/ч 1,564
Расход флегмы минимальный и максимальный, т/ч 3,0-10,5
То же, мас. от расчетной величины расхода флегмы 31,3-110,0
Среднее флегмовое число 2,25
Содержание высококипящих компонентов в дистилляте, об. 0,7
Покомпонентный материальный баланс разделения приведен в табл. 1. Перепад давления в колонне и уровень жидкости в кубе колеблются в пределах 10% относительно средних величин. В данном примере и последующих расчетная величина расхода флегмы равна расходу флегмы при непрерывной ее подаче. П р и м е р 3. Исходные данные примера 1. Режим подачи флегмы Периодическими циклами
Период цикла, с 70
Нагрузка на колонну по сырью, т/ч 7,0
Отбор дистиллята, т/ч 3,2
Расход пара, т/ч 1,34
Расход флегмы минимальный и максимальный, т/ч 3,2-9,5
То же, мас. от расчетной величины расхода флегмы 33,4-99,0
Среднее флегмовое число 1,98
Содержание высококипящих компонентов в дистилляте, об. 0,58
Покомпонентный баланс разделения приведен в табл. 1. Колонна работает стабильно. Перепад давления по колонне и уровень жидкости в кубе колеблются в пределах 5% относительно своих средних величин. П р и м e р 4. Исходные данные примера 1. Режим подачи флегмы Периодическими циклами
Период цикла, с 9,0
Нагрузка на колонну по сырью, т/ч 7,0
Отбор дистиллята, т/ч 3,8
Расход пара, т/ч 1,24
Расход флегмы минимальный и максимальный, т/ч 3,5-8,5
То же, маc. от расчетной величины расхода флегмы 36,5-88,5
Среднее флегмовое число 1,58
Содержание высококипящих компонентов в дистилляте, об. 0,42
Покомпонентный баланс разделения приведен в табл. 1. Колонна работает стабильно [колебание перепада давления по колонне незначительное (1%), уровень жидкости в кубе изменяется в пределах 5% относительно средней величины. П р и м е р 5. Исходные данные примера 1. Режим подачи флегмы Периодическими циклами
Период цикла, с 100
Нагрузка на колонну по сырью, т/ч 7,0
Отбор дистиллята, т/ч 3,2
Расход пара, т/ч 1,52
Расход флегмы минимальный и максимальный, т/ч 3,5-8,5
То же, маc. от расчетной величины расхода флегмы 36,5-88,5
Среднее флегмовое число 1,88
Содержание высококипящих компонентов в дистилляте, об. 0,57
Покомпонентный баланс разделения приведен в табл. 1. Колонна работает стабильно (колебание перепада давления по колонне относительно средней величины 1% уровень жидкости в кубе изменяется в пределах 5%
Таким образом, из приведенных примеров 1-5 видно, что по предложенному способу обеспечивается увеличение производительности колонны по питанию (дистилляту) более чем на 40% снижается флегмовое число более чем в 2 раза, что позволяет без увеличения диаметра колонны и типа существующих тарелок повысить производительность колонны, снизить энергозатраты (расход пара в кипятильнике) от 6 до 38% и улучшить качество дистиллята (содержание высококипящих компонентов снижается более чем в 2 раза), колебания перепада давления по колонне и уровня жидкости в кубе незначительны, т.е. происходит саморегулирование системы. П р и м е р 6. Выделение этан-этиленовой фракции проводят в колонне диаметром 1200 мм (число тарелок 41 шт.) при давлении в колонне 28 атм. Параметры процесса и полученные результаты приведены в табл.2. Из данного примера видно, что содержание 
C3--углеводородов в дистилляте по предложенному способу снижается до нуля. П р и м е р 7. Выделение ацетона проводят в колонне диаметром 2400 мм, имеющей 98 тарелок, при атмосферном давлении в колонне. Параметры процесса и полученные результаты приведены в табл.3. П р и м е р 8. Выделение этилового спирта проводят в колонне диаметром 2600 мм числом тарелок 48 шт. при атмосферном давлении в колонне. Параметры процесса и полученные результаты приведены в табл.4
П р и м е р 9. Проводят выделение масляных альдегидов в колонне диаметром 3200 мм с числом тарелок 100 шт. при атмосферном давлении в колонне. Параметры процесса и полученные результаты приведены в табл.5. П р и м е р 10. Выделение гексанола проводят в колонне диаметром 1800 мм с числом тарелок 20 шт. при остаточном давлении в колонне 150 мм рт.ст. Параметры процесса и полученные результаты приведены в табл.6. П р и м е р 11 (сравнительный). Из исходной фракции состава по примерам 1-5 в условиях примера 2 проводят выделение бутилен-дивинильной фракции с тем отличием, что период цикла орошения составляет 55 с. При этом отбор дистиллята составляет 3 т/ч. Дистиллят содержит, об. пропилен 0,52, пропан 0,07, изобутан 1,3,н-бутан 4,73, бутилен и дивинил (в сумме) 92,53, углеводороды C5 и выше 0,85. Расход пара в кипятильнике 1,76 т/ч. По сравнению с примером 1 содержание нежелательных высококипящих компонентов увеличивается с 0,8 до 0,85 об. Перепад давления в колонне и уровень жидкости в кубе колеблются в пределах 50% относительно средних величин. П р и м е р 12 (сравнительный). Из исходной фракции состава по примерам 1-5 в условиях примера 5 с тем отличием, что период цикла орошения увеличивают до 110 с, проводят выделение бутилен-дивинильной фракции. Отбор дистиллята составляет 3,2 т/ч. Дистиллят содержит, об. пропилен 0,52, пропан 0,07, изобутан 1,3, н-бутан 4,73, бутилены и дивинил (в сумме) 92,58, углеводороды С5 и выше 0,8. Расход пара в кипятильнике 1,78 т/ч. Содержание примесей высококипящих компонентов в дистилляте не уменьшается по сравнению с известным способом (см. пример 1) и составляет 0,8 об. Перепад давления и уровень жидкости в кубе колеблются в пределах 50%
Из приведенных примеров 11 и 12 видно, что при продолжительности цикла 55 и 110 с качество дистиллята ухудшается, расход греющего пара не сокращается, колонна работает нестабильно. П р и м е р 1З. Выделение бутилендивинильной фракции проводят анaлогично примеру 4 при оптимальной продолжительности цикла орошения 90 с с тем отличием, что уменьшают минимальный расход подачи флегмы и увеличивает максимальный расход подачи флегмы. Параметры и результаты процесса в сравнении с известным способом приведены в табл.7. Как видно из данного примера, содержание высококипящих компонентов в дистилляте увеличивается. Колонна работает при этом нестабильно. Перепад давления и уровень жидкости в кубе колеблются в пределах 50% ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4 ТТТ5 ТТТ6 ТТТ7 ТТТ8 ТТТ9
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11
