CS209903B2 - Method of extraction of aromatic hydrocarbons - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu extrakce aromatických uhlovodíků ze směsi, která obsahuje tyto* uhlovodíky.

Zejména se vynález týká způsobu extrakce směsí benzenu, toluenu, xylenů a C₉ uhlovodíků od příměsí, které je obsahující.

Jsou známy způsoby extrakce aromatických uhlovodíků, při nichž se používá extrakce kapaliny kapalinou, načež následuje extrákční destilace při použití vysoko vroucího rozpouštědla ve směsi s vodou jako extrakčního prostředku a extrakčně destilačního prostředku.

Vysókoívroucí rozpouštědla, která jsou nejvhodnější pro tyto extrakce jsou morfolin, ailkylderiváty morfolinu, alkylové a ketonové deriváty morfolinu a z těchto· zejména nejlepší výsledky byly získány s N-forlmylmorfolinem s příměsí vody až do 30 hmotnostních %. Známé extrákční způsoby a způsoby etxraktivní destilace, jak jsou popsány výše a také jeden, který je zejména popsán v italském patentovém spisu č. 869 496 jsou, jak je pravidlem,, poměrně nákladné, pokud se týká potřeby tepla zejména při operacích extraktivní destilace a vytěsňování rozpouštědla к získání rozpouštědla, aby se mohlo znovu použít jak při extrakci, tak extraktivní destilaci.

Bylo zjištěno, že je možné významně sní2 žit tuto potřebu tepla použitím: při stupni extraktivní destilace a při rektifikaci roizpouštědla s určitým množstvím vody, které je vyšší (v procentních hodnotách nad množství rozpouštědla), než množství vody, které se používá v extrakčním stupni nebo extrakčních stupních kapaliny kapalinou.

Předlmětem vynálezu je způsob extrakce aromatických uhlovodíků C₆—C₉ ze směsí obsahujících aromatické uhlovodíky, které se podrobí postupně extrakci kapaliny kapalinou, získaný rafinát se promyje pro· získání rozpouštědla a extrakt přicházející z extrakce kapaliny kapalinou se podrobí extrakiční destilaci a získaný vrchní produkt se rozdělí do· dvou frakcí o rozdílných teplotách varu, na vysokovroucí frakci a nízkovrolucí frakci,, přičemž nízkovroucí frakce se recykluje do· spodku druhého extrakčního stupně kapaliny kapalinou, vysokovroucí frakce se recykluje do zóny nad přívodním koncem vstřiku do- prvního extrakčního stupně a spodní produkt extrakční destilace se nakonec podrobí rektifikaci к oddělení aromatických uhlovodíků a vody od rozpouštědla, voda se odmísí od aromátů a část této· vody se použije jakO' zpětný proud v hlavě rektifikační kolóny, jehož podstata spočívá v tom, že vod . ......... ________ . .......... ............. .. 209903 ný destilát získaný v hlavě rektifikační kolony se využije výlučně pro promývání rafinátu a potom se zavede do·' spodku d'ruhého extrekčního stupně kapaliny kapalinou, přičemž rozpouštědlo vycházející, ze spodku rektifikačního stupně se nechá isoenthalpicky expandovat a oddělí se kapalný proud! tvořený rozpouštědlem s obsahem vody a zbytkových aromatických uhlovodíků nižším, než je obsah vody a zbytkových aromatických uhlovodíků přítomných v rozpouštědle vycházejícím ze spodku tohoto· rektifikačního stupně, a plynný proud tvořený především vodou s malým množstvím rozpouštědla a aromatických uhlovodíků, přičemž' ···plynný proud . se po kondenzaci vede· zčásti do spodku druhého! extrakčního stupně . kapaliny kapalinou a zbytek se· přimísí · k extraktu vycházejícímu z extrakčního stupně kapaliny kapalinou před vstupem· do· kolony extrakční destilace.

Procento vody . se mění při extrakci kapaliny kapalinou·. · od 0,5 % do· 12 '% v přebytku a ostatních. stupních od 2 ' % do 15 ·o/o· v přebytku a v jakémkoli případě je procentický obsah · vody při extraktivní destilaci a rozpouštědlové rektifíkaci (vytěsňovací kolona) vždy vyšší, než při extrakci kapaliny kapalinou.

Nyní bude uveden popis uspořádání, podle kterého se může vynález výhodně provádět, ale· nemusí . se tak provádět výlučně, přičemž jsou uvedeny odkazy na přiložený obr. ve· výkresu.

Vstřik se provádí hlavním vedením 17 do spodní částí extraktoru 1 kapaliny kapalinou, kde se· uskuteční protiproudý kontakt s rozpouštědlem, které je· dávkováno, do horní části extraktoru potrubím 20. Z hlavy extraktoru 1 · vychází rafinát a potom se vede potrubím· 18· do vypíraní kolony 3, aby se odstranily jakékoli stopy strženého rozpouštědla. Toto promývání se provádí za protiproudu· vodou přicházející z dekantačníhO · zařízení . ' 12 ve směru proudu

Je zřejmé, že · · při použitém stejném· . obsahu vody je čistota tím vyšší, čím Je promývání účinnější. Z vrchu kolony 3 se získá rafinát, který· je nyní zbaven rozpouštědla a pomocí · · potrubí 19 se odvádí kdalšímiú zpracování..

Zpětně získaná voda ze spodku kolony 3 se vede potrubím 33 do spodku extraktoru 2 kapaliny. · . kapalinou. Aromáty obohacené rozpouštědlo vycházející ze spodku extraktoru 1 se vede potrubím. 21 do horního patra · extraktoru 2. Z horního patra· extraktoru 2 se . získá rafinát, který se vede potrubím 41 do· spodku extraktoru 1, aby se mohla znovu získat část aromatických uhlovodíků stále obsažených v rafinátu.

Do spodku extraktoru 2 jsou vedeny příslušenými potrubími 33 a 26, promývací voda z rafinátu ·opouštějícího kolonu 3 .a proud tvořený ... ..uhlovodíky a vodou vycházející z druhého stupně kondenzace 8, z extraktivní destilační kolony 5.

' Jedním z charakteristických rysů tohoto vynálezu je· získání proudu tvořeného především vodou· také za přítomnosti rozpouštědla· a a.I^t>íle^ític^l^y^cÍΊ uhlovodíků, jak je získán z kondenzace v kondenzoru · 15 plynné fáze vycházející z vakuovaného odlučovače· 14.

Potrubím· 40 je možné dávkovat část tohoto proudu do spodku extraktoru· 2, dokud se· .nezíská optimální obsah vody. ·

Spodní proud z extraktoru 2 se· vede potrubími 22 do výměníku 4, ve kterém se provede výměna tepla za cenu získání rozpouštědla vycházejícího ze spodku vytěsňovací kolony . 10 a potom se vede do extraktivní destilační kolony 5 potrubím· 23. Před svým vtokem do kolony se obohacené rozpouštědlo nechá znovu doplnit vodou pomocí potrubí 38, přičemž voda přichází 2 kondenzoru 15.

Přídavek vody potrubím 38 působí výhodně při- usnadnění oddělování nearoma-tických uhlovodíků, čímž umožňuje získán· vysoce čistéíΊ^|Cl etxraktu při snížených tepelných požadavcích oproti případům·, při kterých se použije- méně vody.

Se zřetelem na· to, že rozpouštědla použitá při extrakcí aromátů mají vysokou teplotu varu a že čím vyšší je obsah vody, tím nižší je teplota varu směsi, přičemž výše uvedený přídavek vody má také .za úkol dále snížit potřebu tepla ve vztahu k extrakčně destilační koloně.

Je· skutečností, že· když se musí zahřát proud· v potrubí 27 tvořený rozpouštědlem a extrahovanými aromatickými uhlovodíky na nižší teplotu, uchrání se· znatelné množství tepla, které odpovídá teplotnímu . rozdílu, který je přisouditelný různým obsahům vody,. přičemž výkon extraktivně destilační kolony zůstane zachován.

Produkt z hlavy kolony 5 se vede . potrubím 24 nejdříve do parciálního chladiče 8, kde se minimální část vody nechá kondenzovat z frakcí těžších aromatických uhlovodíků, vysokovroucích nasycených .uhlovodíků a nearomatických uhlovodíků, které· . jsou vyznačeny anomální polaritou, která je taková, že podporuje jejich rozpoustnost v rozpouštědle.

Potrubím 25 se uvedený kondenzát vede do· vhodného· místa extraktům 1 nad . vtokem pro vstřik 17 tak, aby se zajistilo odplynění do rafinátu nearomatických sloučenin o· anomální polaritě, čímž se předejde jak hromadění těchto sloučenin· v cyklu, tak zhoršení čistoty extraktu.

Plynná · fáze přicházející z oddělovače 7 se následně· a úplně kondenzuje v kondenzoru 8· a shromažďuje v oddělovači· 9. Tento kondenzát, který se· skládá z vody, lehčích aromatických uhlovodíků a nízkovroucích nasycených uhlovodíků se vede do spodku extraktoru 2 potrubí 26.

269903

Se zřeteíem na účinek přídavku vody do spodku - extraktoru potrubím 33 a 40, nez aromatické výševnoucí sloučeniny obsažené v plynné fázi budou přecházet do fáze raz finátu, přičemž budou nahrazeny, zčásti, v rozpoustědlové fázi ní zavroucími nearomatickýmli uhlovodíky: ty mohou být snadněji odděleny v následujícím stupni extraktivní destilace.

Spodní proud z extraktivně· destílační kolony se doplňuje potrubím 39 zbývající frakcí vody vycházející z kondenzoru 15 a potom . se vede· do vytěsňovací kolony 10 pro aromáty.

Charakteristickým rysem- vynálezu je přídavek vody do obohaceného rozpouštědla před tím, než rozpouštědlo vstupí do kolony 10.

Vezme-li se v úvahu, že úkolem vytěsňovací kolony armátů je oddělit aromatické- uhlovodíky -od rozpouštědla, a že tento separační stupeň je tím -obtížnější, čím vyšší jsou body varu aromatických uhlovodíků když mají být -odděleny, je zřejmé, že přídavek vody - působí na toto oddělení - zcela překvapujícím způsobem.

Způsob podle- předmětu vynálezu je možné provádět ve čtyřech stupních, jak je předvedeno- operacemi prováděnými v zařízeních 1, 2, 5 a 10 s obsahy vody, které jsou nejvhodnější, aby se plně mohly využít možnosti rozpouštědla v * souhlase s některými uspořádáními, která se mají provést v provozu.

Obohacené rozpouštědlo vycházející z vytěsňovací kolony 10 prochází potrubím 34 k předehřátí vstřiku do extraktivně destilační kolony ve výměníku 4 a potom se podrobuje ve ventilu 13 isoenthalpické expanzi na příslušný stupeň vakua,- které je funkcí druhu dávkovaného· vstřiku do' zařízení a- obsahu vody v rozpouštědle ve spodku vytěsňovací kolony 10.

Při takovémto uspořádání za cenu enthalpie proudu 34, který je pot výměně teplia ve výměníku 4 při takové teplotě, aby nebyl dále citlivý z- výhodného využití zařízení, dosáhne se rozdělení proudu 34 -do· dvou proudů 35 a 20, plynného a kapalného, vlivem· isoenthalpické expanze za vakua, které je dostatečně intenzívní, aby se získal absolutní tlak 5860 Pa.

Proud 35 je v podstatě tvořen vodou navíc k rozpouštědlu a aromatickým uhlovodíkům, zatímco proud 20 je- vyznačen významným snížením! obsahu - vody a uhlovodíků v- porovnání - s- proudem 34. Tímto je možné získat proud 20, kte-rý následkem menšího- obsahu vody a menšího obsahu zbytkových uhlovodíků umožňuje, aby extraktor 1 kapaliny kapalinou mohl pracovat za lepších podmínek, protože může být sníženo dávkování rozpouštědla oproti dávkování při konvenčních způsobech, přičemž výsledkem je snížení spotřeby tepla, zatímco současně se získá vyšší výtěžek aromatických uhlovodíků.

Podobně se získá proud 35, který po kondenzaci v kondenzoru 15 se -může rozdělit doi proudů 49, 38 a 39, aby - se použily, jak bylo výše detailně popsáno, na konečnou změnu obsahu vody ve- spodku extrakte™ 2 kapaliny kapalinou v extraktivně destilační koloně- 5 a ve vytěsňovací koloně 10 aromátů.

Vakuum v separátorn 14 -a kondenzoru 15 se udržuje proudovou vývěwu 16.

Je důležité poznamenat, že stupeň vakua, který se má získat je těsně spojen s možností získání úplné- kondenzace (s výjimkou - nekondenzovalo lných látek) proudu 35 tak, aby se- předešlo možným ztrátám aromatických uhlovodíků. Vhodný prostředek zavedení insoethalpické -expanze na rozpouštědlo- ve - spodní části vytěsňovací kolony je- takový, že se umožní, aby se získaly jiné nesporné výhody; ty vycházejí z faktu, že -oproti tomu, co je vyzkoušeno v- dosavadním stavu- techniky, rozpouštědlo· může být získáno- ve spodní části vytěsňovací kolony o takovém složení, které je odlišné od rozpouštědla dávkovaného’ do· extraktoru - 1.

1. Zbytkový obsah aromatických uhlovo- díků v proudu 34 je značně- vyšší, než obsah těchto uhlovodíků v proudu 23 a právě díky isoenthalpickémiu rozepnutí je- možno¹ oddělit část těchto uhlovodíků v plynné- fázi. Následkem, toho je- stupeň frakcionace, který se m|á získat ve vytěsňovací koloně aromátů, napříliš vysoký, takže se dosáhne- významných úspor při použití tepla. .

2. RozpdušttHlo ze spodní části vytěsňovací kolony má vyšší -obsah vody a uhlovodíků než proud 20, tak, že relativní teplota varu za stejného- tlaku je nižší než teplota varu proudu 20. - Následkem' toho je možné mít menší - potřebu, která je vztažena k úsporám, značného množství tepla odpovídajícím teplotnímu rozdílu.

3. Bylo zjištěno, že- nejvyšší teplotní bod je ve spodní čás-ti vytěsňovací kolony a snížení této· teploty znamená mít pozitivně dobré výsledky jak pokud se týká stability rozpouštědla, tak pokud se týká potlačení možné koroze, čímž se -může použít uhlíkové -oceli v celém zařízení.

4. Protože frakcionace je méně intenzívní, je mložné předejít zavedení do spodku vytěsňovací koílony, páry vytvořené odpařením části vody, která byla získána- jako destilát v dekantačním zařízení 12. Teplododávané spodním vařákem' je totéž a- redukcí průtokové rychlosti destilátu 32 na minimum v souhlase s požadavky propírání rafinátu je možné pracovat s vyššími refluxními poměry,- čímž se dosáhne méně intenzivního- strhávání rozpouštědla.

5. Využitím- isoenthalpické expanze vznikne proud, který je v podstatě tvořen vodou, aby se využil v souhlase s požadavky zařízení a při využití tepelných hodnot, které by nemohly být jinak využity, zatímco při postupech dosavadního stavu techniky se voda, která se má v zařízení využít, se získá destilací rozpouštědla a potom se oddělí od uhlovodíků v separáto*rech v hlavě extrakční destilační kolony a vytěsňovací kolony aromátů.

Operace v několika stupních podle způsobů předloženého vynálezu se provádějí za následujících intervalů teploty a obsahu vody.

aj Teplota v extrakčních stupních kapaliny kapalinou 1 a 2 se udržuje v rozmezí 15 °C až 1Í00 °C, Obsah vody ve stupních 1 a 2 se udjržuje mezi 0,5 až 12 hmotnostními ’%' a 0,5 až 8 hmotnostními % ve výhodném rozmezí pro stupeň 1 a mezi 0,5 až 12 hmotnostními % pro stupeň 2.

b) Teplota ve stupni 5 extraktivní destilace a ve stupni 10 vytěsňovací kolony aromátů se udržuje v rozmezí 50 až 80 °C. Obsahy vody ve stupních 5 až 10 se udržují mezi 2 až 15 hmotnostními %.

Nejvhodnější obsahy vody jsou vybrány v každém případě jako funkce obsahů nearomátů a relativních poměru aromátů ve vistřiku do zařízení.

Dále je uveden příklad provedení, který ovšem netvoří omezení vynálezu.

Příklad

S odkazem na přiložený výkres byla použita vstřikovaná náplň, kterou byl reformovaný benzín o> následujícím složení:

benzen toluen xyleny —C₉ ψ aromáty nearomáty hmotnostních % hmotnostních % hmotnostních % hmotnostní % hmotnostních %.

Nástřik při průtokové rychlosti 100 kg za hodinu se dávkuje do spodního¹ patra extrakční kolony 1 kapaliny kapalinou, přičemž tato kolona obsahuje 60 děrovaných pater.

Do hlavy kolony 1 se přivádí N-formylmoirfolin (2i% roztok ve vodě, který má zbytkový obsah uhlovodíků asi 1,2 hmotnostního' %) průtokovou rychlostí 370 kg/ /hod. Na 20. patro» (počítáno* odspodu) se přiyádí těžší frakce 25, která se získá v prvním] kondenzačním stupni 7 z hlavy kolony 5 extraktivní destilace, průtokou rychlostí 1,5 kg za hodinu, z čehož 0,25 kg za hodinu je voda. Kolona 1 se udržuje při teplete v rozmezí 50' °C až 60 °C.

Z hlavy kolony 1 vychází rafinát, který po promytí v koloně 3 se vede do dalšího zpracování průtokou rychlostí 31,9 kg/hoid.

Jako promývací vody se použije voda, která vychází z, djekantačního zařízení 12 úplně zbavená rozpouštědla, průtokovou rychlostí 2,2 kg/hod a potom se vede do spodku extraktaru 2 kapaliny kapalinou. Ve spodní části extraktoru 2, který obsahuje 20 děrovaných pater se vede lehčí frakce 26 produktu z hlavy kioloiny 5 extraktivní destilace, průtokou rychlostí 28,6 kg/hod, z čehož 7,4 kg za hodinu je voda.

Konečně potrubím 40 se přivádí proudí průtokovoiu rychlostí 7,8 kg/hod, přičemž

4,3 kg za hodinu je voda a zbývající frakce jsou uhlovodíky a rozpouštědlo, do* spodní části extraktoru 2.

Ve spodním proudu opouštějícím extraktor 2 je koncentrace vody 4,5 hmotnostního % ve vztahu к celkové směsi, zatímco vody je 5,7 hmotnostních % ve vztahu к systému roízpouštědlo/voda.

Před vstupem do kolony extraktivní destilace se spodní proud z extraktoru 2 doplní potrubím 38 průtokovou rychlostí 5,9 kg za hodinu, přičemž 3,2 kg/hod je voda.

Teplota ve spodku kolony 5 se udržuje při 146 °C a koncentrace vody je 3,8 hmotnostního' % ve vztahu ke směsi, která obsahuje také aromatické uhlovodíky a rozpouštědlo», zatímco tato koncentrace je 4,5 hmotnostní procenta ve vztahu к pouhému rozpouštědlu.

V uvedeném příkladu bylo předpokládáno rozdělit kondenzát získaný z kondenzoru 15 pouze do dvou proudů, proudu 40 a proudu 38, zatímco se udržovala maximál-, ní koncentrace vody v koloně extraktivní destilace ve shodě s příslušnými množstvími.

Spodní proud z kolony extraktivní destilace se vede do vytěsňovací kolony 10 aromátů, v jejíž hlavě se získají aromatické uhlovodíky 30 o vysokém stupni čistoty. Ve skutečnosti je obsah nearomatických uhlovodíků menší než 400 ppm..

Současně se získají vysoké výnosy aromátů, jak vyplývá z následujících hodnot:

benzen 100 °/o toluen 99,8 % xyleny 97 %

C_y + aromáty i 85 %

Vodná fáze destilátu, která se získá z dekantačního zařízení 12 se používá к propírání rafinátu.

Spodní produkt se udržuje při teplotě 160 stupňů Celsia a má zbytkový obsah uhlovodíků 2 hmotnostní % a obsah vody 3,9 hmotnostních %.

Po* isoenthalpické expanzi se získá rozpouštědlo, které se vede do extraktoru 1 s obsahem uhlovodíků 1,2 hmotnostních % a Obsahem! vody 2 hmotnostní °/o.

V separátoru 14 stejně jako» v kondenzoru 15 se udržuje absolutní tlak 14 670 Pa.

Ve srovnání s konvenčním cyklem», který berná isoenthalpickdu expanzi rozpouštědla ve spodku vytěsňovací kolony, při čistotě získaných aromatických uhlovodíků na stejné úrovni, nový cyklus umožňuje zís209903 kat tepelné úspory až 18 % v koloně extraktivní destilace a řádově 20 % ve vytěsňovací koloně aromátů, · přičemž se sou časně získá větší . množství aromatických uhlovodíků.

Claims (1)

1. Způsob extrakce aromatických uhlovodíků C₆—C₉ ze směsí obsahujících aromatické uhlovodíky, které se podrobí postupně extrakci kapaliny kapalinou, získaný rafinát se? promyje pro získání rozpouštědla a extrakt přicházející z extrakce kapaliny kapalinou se podrobí extrakční destilaci a získaný vrchní produkt se rozdělí do dvou fra-kcí· o rozdílných teplotách varu na vysokovroucí frakci a nízkovroucí frakci, přičemž nízkovroucí frakce se recykluje do spodní části druhého extrakčního stupně kapaliny kapalinou, vysokovroucí frakce se recykluje do zóny nad přívodním. koncem vstřiku do prvního· extrakčního stupně a spodní produkt extrakční destilace se· nakonec podrobí rektifikaci k ’ oddělení aromatických uhlovodíků a vody od rozpouštědla, voda se odmísí od aromátů a část této vody se použije jako zpětný proud v hlavě rekťifikační kolony, vyznačený tím, že vodný destilát získaný v hlavě· réktifi kační kolony se· využije výlučně pro promývání rafinátu a potom. se zavede do spodku druhého extrakčního s-tupně kapaliny kapalinou, přičemž rozpouštědlo vycházející ze spodku rektifikačního stupně se nechá isoenthalpicky expandovat a oddělí se kapalný proud tvořený rozpouštědlem s obsahem vody a zbytkových aromatických uhlovodíků nižším, než je obsah vody a zbytkových aromatických uhlovodíků přítomných v rozpouštědle vycházeíícími ze spodní části tohoto rektifikačního stupně, a plynný proud tvořený především vodou s malým množstvím rozpouštědla a aromatických uhlovodíků, přičemž plynný proud se po kondenzaci vede zčásti do· spodní části druhého» etxrákčního stupně kapaliny kapalinou a·· zbytek se přimísí k extraktu vycházejícímu z· extrakčního stupně· kapaliny kapalinou před vstupem· do kolony extrakční destilace.