Способ одновременного получения чистого бензола и чистого толуола

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4831982/04 (22) 21.12.90 (31) 89 3942950 (32) 23.1 2.89 (33) DE (46) 15.1193 Бюл. Йя 41-42 (71) Крупп Копперс Гмбх (DE) (72) Удо Клаумонцнер(ОЕ); Ханс-Юрген Фолпьмер(ОЕ) (73) Крупп Копперс ГМБХ (DE) (54) СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО БЕНЗОЛА И ЧИСТОГО ТОЛУОЛА (57) Использование: нефтехимия. Сущность изобретения: для одновременного получения чистого бензола и чистого толуола из углеводородных смесей, содержащих указанные ароматические углеводороды, исходную углеводородную смесь подвергают предварительной перегонке с выделением фракции бензола, кипящей в пределах 75-85 С фракции толуола, кипящей в пределах 99-111 С и (19) RU (11) 2002724 С1

tel) 5 С 07 С ЦО8 ТЯЯЯЯ

С07С15 08 в качестве кубового продукта компонентов, кипящих при более высокой температуре, чем целевые ароматические углеводороды Выделенные фракции бензола и толуола подвергают последующей экстракционной перегонке в колонне, которая разделена на верхнюю и нижнюю части, расположен— ной в средней части тарелкой, имеющей центральную трубу. Фракцию бензола ввозят в середину нижней части колонны экстракционной перегонки, фракцию толуола — в середину верхней части и растворитель — N-форминморфолин и/или другие

N-замещенные морфолины, содержащие в заместителе не более семи атомов углерода, вводят двумя потоками в верхнюю часть колонны и под разделяющую тарелку. Подвод тепла в колонну экстрак— ционной перегонки предпочтительно осуществлять в верхнюю и нижнюю части колонны. Массовое соотношение разделяемых фракций и растворителя в колонне экстракционной перегонки составляет 1: 3 — 6. 2 з.п.ф-лы, 2 табл 3 ил.

2002724

Изобретение относится к способу одновременного получения чистого бензола и чистого толуола из содержащих эти ароматические углеводороды углеводородных смесей.

Известен способ одновременного получения чистого бензола и чистого толуола из углеводородных смесей, содержащих указанные ароматические углеводороды, путем предварительной перегонки исходной смеси с отделением от нее в качестве кубового продукта компонентов, кипящих при более высокой температуре, чем целевые ароматические углеводороды, и последующей экстракционной перегонки в присутствии в качестве селективного растворителя N-формилморфолина и/или других Й-замещенных морфолинов, содержащих в заместителе не более семи атомов углерода.

В основе изобретения лежит задача повысить чистоту полученного толуола, не увеличивая существенно затраты на установку и производство.

Для этого экстракционную перегонку проводят в колонне, которая разделена на верхнюю и нижнюю части, расположенной в средней части, тарелкой, имеющей центральную трубу, предварительную перегонку ведут с выделением из исходной смеси фракции бензола, кипящей в пределах 75:85ОС, и фракции толуола, кипящей в пределах 99-111 С, фракцию бензола вводят в середину нижней части колонны экстракционной перегонки, фракцию толуола — в середину верхней части, и растворитель — двумя потоками в верхнюю часть колонны и под разделяющую тарелку.

При осуществлении способа по изобретению, в противоположность обычному до сих пор принципу работы, при котором бензол и толуол вместе как продукт верхней части отводят из предварительной перегонки и направляют в колонну экстракционной перегонки, сначала осуществляют B предварительной перегонке разделение на фракцию бензола и фракцию толуола, которые затем отдельно одна от другой в различных местах направляют в колонну экстракционной перегонки. Последняя для этой цели разделена расположенным в средней части колонны основанием трубы на верхнюю и нижнюю части, обе снабжены на своем верхнем конце узлами для подачи растворителя. При этом выгодно иметь в верхней части колонны зкстракционной перегонки дополнительные устройства для подвода тепла, например, в форме расположенного íà высоте основания трубы на колонне экстракционной перегонки циркуляционного варочного котла, через который подают и нагревают часть собирающейся на основании трубы жидкости.

На фиг,1 представлена технологическая схема принципа работы по известному способу; на фиг,2 — технологическая схема способа по изобретению, на фиг.3 — схема разделительной перегородки.

При этом приведенные технологические схемы показывают только абсолютно необходимые для пояснения способа устройства, в то время как остальные вспомогательные устройства, как, например циркуляционный варочный котел, теплообменник, клапаны и насосы, а также устрой"5 ства для регенерации растворителя, не показаны, По технологической схеме на фиг,1 исходный продукт подают через трубопровод

1 в колонну 2 предварительной перегонки.

20 При этом исходным продуктом являются содержащие бензол, толуол и ксилолы углеводородные смеси, как, например, полученный под давлением рафинат коксохимического бензола, пиролизный бензин или риформинг-бензин. В колонне 2 предварительной перегонки, которая может быть снабжена тарелками или другими насадочными элементами, бензол и толуол вместе с соответственно кипящими неароматически30 ми соединениями отгоняются через верхнюю часть колонны и поступают через трубопровод 3 в среднюю часть колонны и экстракционной перегонки. Высококипящие углеводороды, напротив, отводятся

35 как продукт нижней части колонны через трубопровод 5 из колонны 2 предварительной перегонки. В колонне 4 экстракционной перегонки, которая также может быть снабжена тарелками или другими насадочными

40 элементами, происходит отделение неароматических соединений от ароматических углеводородов, причем необходимый растворитель (например, N-формилморфолин) через трубопровод 6 на верхней части ко45 лонны подают на колонну 4 экстракционной перегонки, При этом ароматические углеводороды вместе с растворителем как экстракт отводят из нижней части колонны экстракционной перегонки и направляют

50 через трубопровод 7 в отгонную колонну 8, в то время как одновременно неароматические соединения в парообразном состоянии через верхнюю часть из колонны 4 экстракционной перегонки подаются через трубопровод 9 на дальнейшую обработку. В отгонной колонне 8 происходит отделение ароматических соединений от растворителя, причем ароматические соединения отводят как продукт верхней части колонны через трубопровод 10 из отгонной колонны 002724

20

35

45

55

8 и затем разделяют перегонкой в не показанной на технологической схеме колонне, Освобожденный от ароматических углеводородов растворитель удаляют из нижней части отгонной колонны 8 и через трубопровод 6 с целью дальнейшего применения направляют обратно в колонну 4 экстракционной перегонки, Стрелки 11, 12 и 13 обозначают подвод тепла к отдельным колоннам. который можно осуществлять через соответственно расположенные циркуляционные варочные котлы.

Соответствующий фиг.1 принцип работы, хотя и приводит к бензолу очень высокой чистоты, однако, чистота полученного толуола для определенных случаев применения недостаточна. Так как дополнительная очистка полученного таким путем толуола экономически невыгодна и представляет собой недостаток известного способа, он устраняется в предлагаемом способе, показанном на,фиг.2. Конструкция установки на фиг.2 при этом соответствует, в принципе, конструкции установки на фиг.1, причем, разумеется, совпадающие позиции на обоих фигурах имеют одинаковое значение.

Однако колонна 2 предварительной перегонки работает здесь при таких условиях, что через верхнюю часть колонны через трубопровод 3 отводится только кипящая в области 75 и 87 С фракция бензола и через трубопровод 14 как боковой поток отводится кипящая между 99 и 111 С фракция толуола, в то время как высококипящие компоненты исходного продукта удаляют как обычно через трубопровод 5 из нижней части колонны предварительной перегонки

2. Колонна экстракционной перегонки 4 в этом случае разделена расположенной в средней области перегородкой 15 на верхнюю часть 4а и на нижнюю часть 4в, При колонне всего с 94 теоретическими тарелками перегородка 15 находится, например, на высоте 53 тарелки сверху. Отведенную через трубопровод 3 фракцию бензола направляют в середину нижней части 4в и отведенную через трубопровод 14 фракцию толуола направляют в середину верхней части 4а в колонну экстракционной перегонки

4. При вышеупомянутой колонне место ввода лежит, например, для фракции толуола на высоте 30 тарелки сверху и для фракции бензола на высоте 77 тарелки сверху. Для верхней части 4а в этом случае предусмотрен дополнительный подвод тепла, что обозначает стрелкой 17. Для этого можно применять, например, расположенный на высоте перегородки 15 циркуляционный варочный котел, В принципе, процесс работы колонны экстракционной перегонки 4 и в этом случае соответствует обычной схеме.

Это означает, что неароматическио "..оединения отводят, как рафинат, через верхнюю часть колонны через трубопровод 9, в то время как ароматические углеводороды вместе с растворителем, как экстракт, отводят из нижней части колонны экстракционной перегонки 4 и направляют через трубопровод 7 в отгонную колон ну 8, в которой происходит обычное отделение ароматических углеводородов от растворителя. От отведенного через трубопровод 6 растворителя отводят отдельный поток через трубоп15 ровод 16 и направляют в нижнюю часть 4в вплотную под перегонкой 15, в то время как остальной растворитель направляют через трубопровод 6 в верхней части в колонну экстракционной перегонки 4. При вышеупомянутой колонне с 94 теоретическими тарелками место ввода для трубопровода 6 лежит, например, на высоте-1 тарелки сверху и для трубопровода 16 — на высоте 54 тарелки сверху.

При этом разделение растворителя происходит таким образом, что отдельные потоки эквивалентны соответствующим количествам исходного продукта, поступающим на разделение в колонну экстракционной пе;.егонки. При осуществлении способа по изобретению работают с отношением исходного продукта и растворителя в области

1:3 до 1:6. Отделение отведенного через трубопровод 10 потока ароматических углеводородов дает толуол, чистота которого значительно лучше, чем это было возможно при применении относящегося к уровню техники принципа работы.

Это доказывается нижеследующим сравнительным опытом, при котором предлагаемый способ (фиг.2) сравнивали с относящимся к уровню техники принципом работы (фиг.2). При этом, исходя из одинакового исходного продукта и одинакового количества исходного продукта, а также одинакового отношения исходного продукта и растворителя (N-формилморфолин)

1;4,3, были достигнуты обобщенные в нижеследующей таблице результаты опыта.

Сравнительный опыт показывает, что. при применении предлагаемого способа чистота полученного толуола может быть значительно улучшена.

Хотя в сравнительном опыте чистота полученного бензола при применении способа по изобретению, по сравнению с известным принципом работы, немного снизилась, зато выход бензола лежал выше.

Но, если технологические условия при спосо6е по изобретению устанавливаются та-, 2002724

Таблица 1 кими, что выход бензола соответственно уменьшается, то при нем можно достигнуть такой высокой чистоты бензола, как это возможно при известном способе, Так как расход энергии при обоих способах одинаков, 5 можно считать полностью решенной лежащую в основе изобретения задачу.

Кроме того, сравнение технологических схем на фиг.1 и 2 совершенно ясно показывает, что для осуществления способа по изо- 10 бретению требуются только небольшие модификации на установке по фиг,1.

Поэтому способ по изобретению пригоден также для переоборудования уже существующих установок, без необходимости 15 значительных капиталовложений, Перегородка 15 является глухой герепкой для улавливания стекающей сверху жидкости, чтобы на этой тарелке добавить тепловой энергии через расположенный 20 снаружи теплообменник. В перегородке имеется центральная труба с расположенной над ней покрывающей конструкцией, а также переливной патрубок с определенной высотой перелива (см. прилагаемый эскиз 25 на фиг.3). Сток жидкости сверху происходит через обычную сточную шахту находящихся выше разделительных тарелок.

Таким образом предотвращается нежелательное смешивание потоков пара и жид- 30 кости. . Распределение подачи растворителя осуществляется регулированием соотношения каждый раз в соответствии с количествами исходных фракций бензола (поток 3) и 35 толуола (поток 14).

В данном случае это следующие количества:

Фракция бензола (поток 3) 35 т/ч (84% бензола) 40

Фракция толуола (поток 14) 35 т/ч (92% толуола)

Растворитель наверху (поток 6) 150 т/ч

Растворитель в середине (поток 16) 150 т/ч.

Получение потоков 3 и 14 и соотношение их количества не относится к существу и редла гаемо ro способа.

Эти оба потока можно получать различным образом, например, в системе колонн, которая состоит только из одной колонны с побочной отгонкой или из двух колонн. Во всяком случае потоки, можно подавать из танкового хранилища.

Материалы заявки не содержат примеров на разделение в присутствии других замещенных N-морфолинов.

Однако нетрудно себе представить, что предложенный метод разделения применим и при других замещенных N-морфолинах как растворителях.

Ниже представлен экспериментальный материал на получение высокочистого толуола без снижения качества получаемого одновременно бензола (см. табл,2).

Соотношения в циркулирующем потоке каждый раз находятся в зависимости от количеств и вида ароматов и побочных неаро- матов, и их следует регулировать в исходных веществах, Соотношение s циркулирующем потоке

1:5.

В заключение следует еще указать на то, что предварительную перегонку исходного продукта вместо одной колонны можно осуществлять также в двух колоннах, если это целесообразнее на основании существующих производственных данных. (56) Заявка ФPГ No 3135319, кл. С07 С 15/02, 1983, 10

2002724

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Пример

П име 1

Ха акте истика

30,248 (62,4 бензола ) 13,941 кг/час (86,0 толуола

4 бензола) . 69770

151240

14287

749

14265

866

6,07

5,24

517

386

3,62

96,14%

95,69%

2,70

Выход бензола,%

Выход толуола,%

95,54

96.75

23

15,77

716

16,6

Фракция бензола (поток 3), кг/ч

Фракция толуола (поток 14), кг/ч о/ о/

Растворитель вверху (поток 6), кг/ч

Растворитель в середине (поток 16), Головной продукт (поток 9), кг/ч

Бензол в головном продукте, кг/ч

Толуол в головном продукте

Неароматы в бензоле, рргл

Неароматы в толуоле, ppm

Количество тепла,МВТ

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО БЕНЗОЛА И ЧИСТОГО

;ТОЛУОЛА из углеводородных смесей, содержащих указанные ароматические углеводороды, путем предварительной перегонки исходной смеси с отделением от нее в качестве кубового продукта компонентов, кипящих при более высокой ч.ем, пературе, чем целевые ароматические углеводороды, и последующей экстракционнои перегонки в присутствии в качестве селективного растворителя N-формилмор-, фолина и/или других N-замещенных морфолинов, содержащих в заместителе не более семи атомов углерода, отличающий. ся тем, что зкстракционную перегонку проводят в колонне, которая разделена на верхнюю и нижнюю части расположенной в средней части тарелкой, имеющей центральную трубу, предварительную перегонку ведут с выделением из исходной смеси фракции бензола, кипящей в пределах 752002724

85 С, и фракции толуола, кипящей в пределах 99 - 111 С, фракцию бензола вводят в середину нижней части колонны экстракционной перегонки, фракцию толуола - в середину верхней части и растворитель - 5 двумя потоками в верхнюю часть колонны и под разделяющую тарелку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвод тепла в колонну экстракционной перегонки осуществляют в верхнюю и нижнюю части колонны.

3; Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что экстракционную перегонку осуществляют при массовом соотношении разделяемых фракций и растворителя 1: 3- 6.

2002724 миюиек

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3212

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Составитель В. Надина

Редактор Т, Никольская Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева