CS232632B1 - Sposob delenia pyrolýznych plynov - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká sposobu delenia pyrolýznych plynov, pričom sa jedná o oddeldvanie etylénu zo zmesi pyrolýznych plynov, obsahujúcich acetylén, oxid uhličitý, etylén, metán, oxid uhotnatý a vodík ako hlavně zložky, absorpciou v acetone, pričom nasleduJúcou desorpciou sa získá etylén ako medziprodukt do výroby vinylchloridu. Vynález sa týká najma sposobu oddetovania etylénu zo zmesi pyrolýznych plynov z vysokoteplotnej pyrolýzy benzínu s bodom varu od 30 do 130 °C a/alebo ropných frakcií s bodom varu 130 až 450 °C a/alebo benzínu s bodom varu od 30 do 130 °C s prídavkom propán-butánových zmesi a/alebo s prídavkom zmesi C4 frakcie.

Description

232632 3

Vynález sa týká spůsobu delenia pyrolýz-nych plynov, priěom sa jedná o oddelovameetylénu zo zmesí pyrolýznych plynov, ob-sahujúcich acetylén, oxid uhličitý, etylén,metán, oxid uholnatý a vodík ako hlavnězložky, absorpciou v acetone, pričom na-sledujúcou desorpciou sa získá etylén akomedziprodukt do výroby vinylchloridu. Vy-nález sa týká najma sposobu oddelovaniazo zmesi pyrolýznych plynov z vysokotep-lotnej pyrolýzy benzínu s bodom varu od30 °'C do 130 °C a/alebo ropných frakcií sbodom varu 130 až 450 °C a/alebo benzínus bodom varu od 30 do 130 "C s prídavkompropán-butánových zmesí a/alebo s prídav-kom zmesí C4 frakcie.

Pri vysokoteplotnej pyrolýze, najma uve-dených ropných frakcií, vzniká mnohozlož-ková plynná zmes, obsahujúca okrem ace-tylénu a etylénu ako medziproduktov do vý-roby vinylchloridu, aj ďalšie plynné látky,ako metán, oxid uhličitý, vodík a oxid uhol-natý. Tieto látky sú obsiahnuté v pyrolýz-nom plyne v poměrně značných množ-stvách. Okrem nich pyrolýzny plyn obsahu-je menšie, připadne stopové množstvá růz-ných dalších látok, ako sú etán, ďalšie u-hlovodíky, alkíny, oxidy dusíka, spoločneoznačované ako NOX, sírne zlúčeniny, kys-lík, dusík a podobné. Táto mnohozložková plynná zmes sa naj-prv čistí v sústave pračiek a absorpčnýchkolon, aby sa zbavila korozívnych látok,ktoré by polymerizáciou zanášali exponova-né časti ďalšieho zariadenia a potrubia anajma látok, ktoré by pri podmienkach ďal-šieho spracovania plynu ohrožovali bezpeč-nost prevádzky. Takými sú najma oxidy du-síka, ktoré i pri velmi nepatrnom množstve0,5 až 10 ppm sa můžu časom akumulovatv doteraz používaných nízkoteplotných za-riadeniach na oddelovanie etylénu a spůso-biť deštrukciu zariadenia.

Po vyčistění pyrolýzneho plynu od spo-menutých škodlivých a nebezpečných látokna prijatelnú koncentráciu sa acetylén aetylén oddelia od ostatných zložiek plynnejzmesi v absorpčno-desorpčných systémochs acetónom a dimetylformamidom ako se-lektivnými rozpúšťadlami a nízkotepelnourektifikáciou. Postup je taký, že najprv saoddělí zmes acetylénu a kysličníka uhliči-tého od ostatných plynných zložiek absorp-ciou v acetone v tzv. acetónovom praní apotom z acetonu desorbovanej zmesi ace-tylén-kysličník uhličitý sa oddělí acetylénv tzv. dimetylformamidovom praní. Čistotaacetylénu je pri tomto spůsobe vyhovujúcapožiadavkám vo výrobě vinylchloridu.

Pri tomto postupe odchádza z acetonové-ho prania plynná zmes, pozostávajúca hlav-ně z etylénu, metánu, kysličníka uholnatéhoa vodíka, ktorá sa využívá jednak ako pali-vo na začiatku výrobného procesu a/aleboako surovina na ďalšie chemické spracova-nie. Přitom váčšina etánu prechádza do od-dělovaného etylénu, takže týmto spůsobom sa vyrába etylén o čistotě vyhovujúcej prevýrobu vinylchloridu, ale nevyhovujúcejpre náročnejšie polymerizačné technologie.Druhou nečistotou, ktorá negativné vplývana kvalitu vyrábaného vinylchloridu, je me-tán. Jeho obsah pri nízkotepelnom vydělo-vaní etylénu kolíše v rozmedzí 0,5 až 2,5 °/oobj. podlá chodu rektifikačného zariadenia.

Hlavně nevýhody vydelovania etylénu- zpyrolýznych plynov v nízkoteplotnom za-riadení vyplývajú z toho, že výrobno zaria-denie je technicky velmi náročné a z tohtodůvodu drahé, pričom sa kladů vysoké ná-roky na spolahlivosť obsluhy pri uvádzanízariadenia do chodu a pri jeho odstartova-ní z prevádzky. Najvačšou nevýhodou všakje, že pri nízkých teplotách sa můžu v nie-ktorých častiach aparatúry akumulovat ne-bezpečné NOX v množstve vyššom ako jekritická hodnota, nebezpečná z hladiska i-nicitácie výbuchu. Aby sa tomu predišlo,musí sa pri prevádzltovaní nízkoteplotnéhozariadenia zabezpečit úplné spolahlivá a-nalytika NOX v rozsahu 0,5 až 10 ppm aprevádzka sa musí často přerušovat, aby sanaakumulované látky zo zariadenia odstrá-nili. Pri tomto spůsobe prevádzkovania súnevyhnutné značné straty etylénu a v dů-sledku toho sa neúmerne zvyšujú spotřebněnormy energií, i pomocných, potřebnýchpri každom nabiehaní aparatúry do pre-vádzky.

Za týchto okolností sa hladaii nové spů-soby oddelenia etylénu z pyrolýznych ply-nov, ktoré by odstránili alebo aspoň zmier-nili uvedené nedostatky. Tak napr. podláautorského osvedčenia československéhoč. 211 020 sa etylén oddělí od pyrolýznychplynov absorpciou v acetone v absorpčno--desorpčnej sústave, pozostávajúcej z vhod-né usporiadaných absorpčných a desorpč-ných kolon. Postup a zariadenie, popísanév uvedenom autorskom osvědčení, riešia vy-delovanie etylénu výhodnějším spůsobomoproti nízkoteplotnému spůsobu vydelova-nia etylénu, najma v důsledku toho, že za-bezpečujú podstatné vyššiu bezpečnost pre-vádzky a spolahlivosť chodu. V důsledku to-ho sú nižšie aj spotřebně normy surovin aenergií oproti predtým používanému nízko-teplotnému oddeleniu etylénu. Ukázalo savšak, že tento postup vydelovania etylénuz pyrolýznych plynov sa může významnézměnit a zdokonalit podlá nového spůsobuodelenia etylénu z pyrolýznych plynov ab-sorpciou v acetone, ktorý je predmetomtohto vynálezu.

Podlá tohto vynálezu sa spůsob deleniapyrolýznych plynov z tepelného štiepeniauhlovodíkov obsahujúcich predovšetkýmvodík, kysličník uholnatý a uhličitý, me-tán, etylén a acetylén, absorpciou a desorp-ciou s použitím acetonu ako absorpčnéhočinidla uskutečňuje tak, že do prvého ab-sorpčného stupňa sa privádzajú pyrolýzneplyny a zmes desorbovaného etylénu s kys- 232632 ličníkem uhličitým a metánom z čistiacehoabsorpčno-desorpčného stupňa acetylénu,ktoré sa vypierajú jednou častou nasýtené-ho roztoku acetonu etylénom obsahujúcehoaj metán vznikajúceho v druhom absorpč-nom stupni, do ktorého sa privádza čerstvýaceton a neabsorbované plynné produktyz prvého absorpčného stupňa, a odvádza saspalný plyn pozostávajúci z vodíka, kyslič-níka uholnatého a metánu, ako aj druháčást nasýteného roztoku acetonu etylénomobsahujúceho aj metán, ktorá sa vedie dočistiaceho stupňa etylénu, přitom acetono-vý roztok vznikajúci pri vypieraní v prvomstupni sa vedie do čistiaceho absorpčno-de-sorpčného stupňa, kde sa vydeTuje etylén,metán a časť kysličníka uhličitého, ktoré saako recykel vedú do prvého absorpčnéhostupňa a kvapalná fáza tvořená nasýtenýmacetonovým roztokom acetylénu a kysliční-ka uhličitého sa vedie do čistiaceho stupňaacetylénu.

Pri tomto spůsobe dochádza k významné-mu zhospodárneniu procesu vydelovaniaetylénu z pyrolýznych plynov absorpciouv acetone tým, že umožňuje dosiahnúť pod-statné vyššiu rozpustnost etylénu v aceto-ne, ako pri doteraz známom postupe. V dó-sledku toho je o 30 až 50 % nižšie zaťaže-nie čistiaco-desorpčného etylénu kvapalnoufázou, z čoho vyplývá jednak nižšia cenazariadenia a jednak nižšie prevádzkové ná-klady na čistenie etylénu. Okrem toho ten-to nový sposob má pozitivny vplyv na od-vádzanie absorpčného tepla, najma v prvomabsorpčnom stupni. Najdůležitejším pozitív-nym výsledkom však je, že umožňuje do-siahnutie vysokej čistoty etylénu v důsledkutoho, že pri tomto sposobe nastáva zvýšenierozpustnosti etylénu pri súčasnom pokleserozpustnosti metánu.

Nasledujúce příklady prevedenia ilustru-jú, ale nevymedzujú, pracovně a technolo-gické podmienky pri tomto novom sposobevydelovania etylénu z pyrolýznych plynovabsorpciou v acetone a dosiahnuté výsled-ky. Příklad 1

Použitý postup vydelovania etylénu z py-rolýznych plynov absorpciou v acetone jeschematicky znázorněný na obr. 1.

Spracovávaný pyrolýzny plyn z vysoko-teplotnej pyrolýzy benzínu je zmes plynovs nasledujúcim priemerným obsahom hlav-ných zložiek: 31,1 % obj. H21, 13,2 % obj. CO,13,96 % obj. CHá, 14,00 % obj. C2H4, 13,7 %obj. CO2, 12,0 % obj. C2H2. Ďalej tento plynobsahuje 0,34 % obj. etánu, menšie množ-stvá různých inertných plynov a uhlovodí-kov, stopy sírnych zlúčenín a asi 8 ppm NOX.Celkový obsah týchto látok a ich vzájomnýpoměr kolíše v závislosti od chodu procesuv predchádzajúcich výrobných operáciach.

Vstupný plyn 1 do prvého absorpčného stupňa 3 po připojení recyklu 14 z čistia-ceho stupňa acetylénu 12 má nasledujúcepriemerné zloženie hlavných zložiek: 27,3percent obj. H2, 11,3 % obj. CO, 12,4 % obj.CH4, 17,3 % obj. CO2, 19,4 % obj, C2H4 a 10,2 % obj. C2H2. Obsah etánu je cca 0,44 %obj. Plyn o tomto zložení (prúd 2) sa privá-dza do prvého absorpčného stupňa 3, v kto-rom sa v protiprúdne privádzanom acetone7, už nasýtenom etylénom v druhom ab-sorpčnom stupni 8, absorbuje prakticky vše-tok acetylén a CO2, obsiahnutý vo vstupnomplyne 1.

Odchádzajúci neabsorbovaný plyn pr-vého absorpčného stupňa potrubím 4 mánasledujúce priemerné zloženie hlavnýchzložiek: 35,1 °/o obj. H2, 14,9 % obj. CO, 17,2percent obj. CH4, 30,2 % obj. C2H4 a 0,67 %obj. etánu. Tento plyn obsahuje ešte dusík,kyslík ako nerozpustné zložky a je nasýtenýparami acetonu pri daných podmienkach.

Zariadenie prvého absorpčného stupňa jeabsorpčně kolona s príslušenstvom. Tlak naspodu kolony je 1,4 až 1,5 MPa, teplota od-chádzajúceho acetonu potrubím 11 je —19stupňov C. Teplota na hlavě kolony je —27stupňov C. Z tohto prvého absorpčnéhostupňa odchádza aceton, ktorý obsahujerozpuštěný acetylén, CO2, etylén a metán,potrubím 11 do čistiaceho absorpčno-de-sorpčného stupňa 12, v ktorom sa oddeliaetylén a metán s častou CO2 ako plynný re-cykel 14 od kvapalného prúdu 13, pozo-stávajúceho z acetonu a v ňom rozpuštěné-ho acetylénu a kysličníka uhličitého.

Zloženie recyklovaného plynného prúduje premenlivé podl'a výkonu zariadenia,resp. podl'a obsahu etylénu v pyrolýznomplyne. Priemerne obsahuje 49 °/o obj. ety-lénu, 47,0 % obj. kysličníka uhličitého acca 3 až 4 % obj. metánu. Odchádzajúci a-cetón potrubím 13 do ďalšej výrobnej ope-rácie obsahuje 10,25 % mól. CO2 a 8,95 %mól. acetylénu a stopové množstvo etylénu.Po desorpcii sa oddělí acetylén od CO2 v di-metylformamidovom praní.

Druhý absorpčný stupeň 8, do ktorého jeprivádzaný plynný prúd z prvého absorpč-ného stupňa potrubím 4 a aceton ako ab-sorpčně činidlo potrubím 16, siúži na ab-sorpciu etylénu až na nepatrný zbytok, naj-viac 0,5 % obj. v odchádzajúcom spalnomplyne potrubím 9. Přitom sa absorbuje ajčasť metánu a vačšia časť etánu.

Priemerné zloženie vystupujúccho spalné-ho plynu z druhého absorpčného stupňapotrubím 9 je nasledujúce: 35,1 % obj. H2, 22,5 % obj. CO, 21,4 % obj. CH4, 0,23 %obj. C2H4, 0,11 % obj. etánu, 0,3 % obj. du-síka, 2,2 % obj. kyslíka a 0,15 % obj. ace-tonu. Tento plyn sa využívá v počiatočnýchvýrobných operáciach a v kotolni.

Aceton odchádzajúci potrubím 5 obsahu-je 10,42 % mól. etylénu, 1,03 % mól. metá-nu a 0,2 % mól. etánu. Časť acetonu, odpo-vedajúca množstvu etylénu v pyrolýznom

Claims (3)

1. plyne v prúde 1, odchádza potrubím 6 dočistiaceho stupňa etylénu, v ktorom sa naj-prv oddělí metán a časť etánu a potom savydesorbuje etylén, ktorý po odstranění acetónu sa používá vo výrobě vinyíchloridu. Druhá časť acetonu nasýteného etylénomsa potrubím 7 odvádza do prvého absorpč-ného stupňa na absorpciu COa a acetylénu. Zariadením druhého absorpčného stup-ňa je absorpčná kolona s příslušenstvem.Teplota privádzaného acetonu je —36 CC.Teplota odchádzajúceho acetonu je —25 °Caž —33 °C. Tlak na spodu kolony je 1,35 až1,45 MPa. Pri týchto podmienkach sa dosa-huje vysoká účinnost absorpcie etylénu avysoký obsah rozpustného etylénu v od-chádzajúcom acetone pri súčasnom pokle-se rozpustnosti metánu. Dosiahnutá rozpustnosť v tomto pokuse je 57,5 g etylénuna 1 kg acetonu pri 86 %-nej účinnosti o-proti teoretickej rozpustnosti z laboratór-nych meraní pře dané teplotně a tlakovépodmienky. Dosiahnutá čistota etylénu: 98 % obj. e-tylénu, 1,2 % obj. etánu a 0,8 % obj. metá-nu. Příklad
2. 2 Vydetovanie etylénu absorpciou v acetí·ne sa uskutočňuje rovnakým spósobom akov příklade 1. Rozdiel je v teplote v spodnejčasti prvého absorpčného stupňa. Táto tep-lota je v tomto pokuse —16 °C, t. j. o
3. 3 "Cvyššia ako v příklade 1. Ďalší rozdiel je v prívode acetonu do prvého absorpčnéhostupňa, ktorý je v tomto příklade vyšší o 5percent ako v příklade 1. Pri tejto úpravětechnologických podmienok sa dosahujeznateíne vyššia rozpustnost etylénu v ace-tone oproti příkladu 1 a z toho vyplývajúcivýkon celého systému. Dosiahnutá rozpust-nost etylénu v acetone je 65 g etylénu 11akg acetonu. Dosiahnutá čistota etylénu prirovnakých podmienkach čistiaco-desorpč-ného stupňa etylénu: 98,5 % obj. etylénu, 1,1percent obj. etánu, 0,4 % obj. metánu. Vý-kon zariadenia přitom sa zvýši o cca 14 %.Příklad 3 Porovnávací příklad, v ktorom druhý ab-sorpčný stupeň je pre prúd plynu zapojenýsériové a pre prúd acetonu sú tieto dva ab-sorpčně stupně zapojené paralelné. Io zna-mená, že sa privádza čistý aceton jednak doprvého absorpčného stupňa a jednak dodruhého absorpčného stupňa. Pri tomto sposobe zapojenia a pri rovna-kých teplotných a tlakových podmienkachv druhom absorpčnom stupni je dosiahnutározpustnost nižšia ako polovičná oproti pří-kladu 1 a 2. V dósledku toho sa významnézvýšila potřeba acetonu na absorpciu ety-lénu. Priemerná dosiahnutá rozpustnost v tom-to příklade činí 27 g etylénu na kg acetonu. Priemerná dosiahnutá čistota etylénu 96,5 % obj. etylénu, 1,3 °/o obj. etánu a až 2,2 % obj. metánu. PREDMET Sposob delenia pyrolýznych plynov z te-pelného štiepenia uhtovodíkov obsahujú-cich predovšetkým vodík, kysličník uhotna-tý a uhličitý, metán, etylén a acetylén, ab-sorpciou a desorpciou s použitím acetonuako absorpčného činidla, vyznačujúci satým, že do prvého absorpčného stupňa saprivádzajú pyrolýzne plyny a zmes desorbo-vaného etylénu s kysličníkem uhličitým ametánom z čistiaceho absorpčno-desorpč-ného stupňa acetylénu, ktoré sa vypierajújednou častou nasýteného roztoku acetonuetylénom obsahujúceho aj metán, vznikajú-ceho v druhom absorpčnom stupni, do kto-rého sa privádza čerstvý aceton a neabsor- VYNÁLEZU bované plynné produkty z prvého absorpč-ného stupňa a odvádza sa spalný plyn pozo-stávajúci z vodíka, kysličníka uhotnatéhoa metánu, ako aj druhá časť nasýtenéhoroztoku acetonu etylénom obsahujúceho ajmetán, ktorá sa vedie do čistiaceho stupňaetylénu, přitom acetonový roztok vznikajú-cl pri vypieraní v prvom stupni sa vedie dočistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa,kde sa z něho vydetuje etylén, metán a časťkysličníka uhličitého, které sa ako recykelvedú do prvého absorpčného stupňa a kva-palná fáza tvořená nasýteným acetonovýmroztokom acetylénu a kysličníka uhličitéhosa vedie do čistiaceho stupňa acetylénu. tf