CS245581B1 - Způsob extrakce aromatických uhlovodíků - Google Patents

Abstract

Extrakce aromatických uhlovodíků, zejména toluenu, xylenu a vyšších aromátů z uhlovodíkových směsí je obsahujících, při němž se surovina uvádí v extrakčním stupni do styku s vratným rozpouštědlem, např. dietylenglykolem, za vzniku extraktové a rafinátové fáze, načež se extraktová fáze uvádí do rovnovážné a extraktivní destilace nebo do rovnovážného odpaření a extraktivní destilace, přičemž se dělí na vratné rozpouštědlo, směs aromatických uhlovodíků, a směs aromatických a nearomatických uhlovodíků, která se zbaví uhlovodíků vroucích v rozmezí 60 až 100 °C výhodně 60 až 95 °C a vrací se zpět do extrakčního stupně.

Description

Vynález se týká způsobu extrakce aromatických uhlovodíků z aromatických surovin s použitím vratného rozpouštědla.

Při extraktivním oddělování aromátů ze směsí uhlovodíků se surovina působením rozpouštědla rozdělí na vícepolární a méněpolární složku a vícepolární složka se následně dělí rovnovážnou a extraktivní destilací.

Surovina se mísí s vratným polárním rozpouštědlem v extrakčnim stupni a působením rozpouštědla dojde k rozdělení suroviny na méněpolární složku - rafinátovou fázi a směs vícepolární složky s rozpouštědlem - extraktovou fázi,. Vícepolární složka v extraktové fázi obsahuje aromatické uhlovodíky a malé množství nearomatických uhlovodíků. Méněpolární složka - rafinát neobsahuje prakticky žádné aromatické uhlovodíky a odebírá se z extrakčnlho stupně. Extraktová fáze se dále podrobí rovnovážně a extraktivní destilace (rovnoměrnému odpaření a extraktivní destilaci), při níž se získá zpětný tok pro extrakční stupeň, čistá směs aromatických uhlovodíků (extrakt) a vratné rozpouštědlo, používané opět v extrakčnlm stupni.

Zpětný tok pro extrakční stupeň je směs kondenzátu z rovnovážné a extraktivní destilace (rovnovážného odpaření a extraktivní destilace), obsahující nearomatické uhlovodíky s části aromatických uhlovodíků. Extrakt se dále podrobuje účinné rektifikací, kde se rozděluje na Individuální uhlovodíky.

Je známo, že proces extrakce aromátů může probíhat izotermně i neizotermně po celém koncentračním profilu extrakčního stupně. Teplota v extrakčnim stupni může být podstatně nižší než v patě extraktivní destilace, případně je teplota v extrakčnim stupni stejná jako teplota v patě extraktivní destilace. Rozděleni uhlovodíků z dané suroviny mezi méněpolární rafinátovou fázi a vícepolární extraktový roztok je ovlivněno selektivitou a rozpouštěcí monutností použitého rozpouštědla, případně přídavkem prostředků zvyšujících selektivitu (vody atd.). Je známo, že účinnost extraktivního dělení vícepolární a méněpolární složky lze dále zvýšit místním zvýšením selektivity rozpouštědla ve spodní části extrakčního stupně vlivem neizotermní extrakce, způsobené vracením recyklu méněpolární a vícepolární složky za studená do spodní části extrakčního stupně. Tímto způsobem lze účelně redukovat obsah nežádoucích uhlovodíků v extraktové fázi, snížit poměr zpětného toku extrakčního stupně k surovině a usnadnit extraktivní destilaci.

Rovněž je známo, že selektivita extrakce je podmíněna různým stupněm podobnosti složek přítomných v extrahované surovině vzhledem k rozpouštědlům. Při určených podmínkách extrakce dochází k vytvoření rovnováhy, při které se zastoupení jednotlivých uhlovodíkových skupin prolíná.

Nyní je zjištěno, že rovnovážné dělení systému uhlovodíková fáze - extraktový roztok, lze příznivě ovlivnit úpravou poměru suroviny pro extrakci, zpětného toku extrakčního stupně a vratného rozpouštědla za současné změny rovnovážného složení systému uhlovodíková fáze - extraktový roztok tak, že se výrazně sníží provozní náklady při zachování požadované čistoty extraktového roztoku a následně získaných aromatických uhlovodíků. Tak se dosáhne zbavení směsi aromatických a nearomatických uhlovodíků vracené do extrakčního stupně nebo suroviny extrakčního stupně nežádoucích uhlovodíků, zejména parafickýoh a cyklanických, které nepříznivě ovlivňují selektivitu a rozpouštěcí mohutnost vratného rozpouštědla.

Způsob extrakce aromatických uhlovodíků toluenu, xylenů a vyšších aromátů z uhlovodíkových směsí je obsahujících, při němž se surovina uvádí v extrakčnim stupni do styku s vratným rozpouštědlem, např. dietylenglykolem, případně ve směsi s 0,5 až 20 % vody při izotermních nebo neizotermních podmínkách vzhledem k rozpouštědlu, za vzniku extraktové fáze a rafinátové fáze , načež se extraktová fáze zavádí do rovnovážné a extraktivní destilace nebo do rovnovážného odpaření a extraktivní destilace, přičemž se dělí na vratné rozpouštědlo, směs aromatických uhlovodíků a směs aromatických a nearomatických uhlovodíků, vracenou do extrakčního stupně za izotermních nebo neizotermních podmínek spočívá podle vynálezu v tom, že ze suroviny do extrakce se odstraní uhlovodíková frakce vroucí v rozmezí 60 až 100 °C, výhodně 60 až 95 °C.

Tato směs se nepříznivé rozděluje mezi méně polární a vícepolární fázi, odděluje se při rovnovážné a částečně i extraktivní destilaci a nepříznivě ovlivňuje poměr rozpouštědla k surovině extrakce.

Rektifikační kolona 2 úpravy suroviny je spojena potrubím 2 přívodu suroviny s extraktorem 3, do kterého je rovněž zavedeno potrubí 2 vratného rozpouštědla a potrubí 14 refluxu extrakčního stupně. Výstup extrakčního stupně tvoří potrubí 2 rafinátu a potrubí 6 extraktového roztoku, které vstupuje do nádrže T_ rovnovážného odpaření. Nádrž 7_ rovnovážného odpaření je spojena potrubím 2 extraktového roztoku po rovnovážném odpaření s kolonou 9 extraktivní destilace a potrubím 10 par refluxu extrakčního stupně se separační nádrží 12 refluxu extraktoru. Do potrubí 10 par refluxu extrakčního stupně je zavedeno rovněž potrubí 11 par refluxu extrakčního stupně, které je vyvedeno z kolony 9 extraktivní destilace. Kolonu 9 extraktivní destilace spojuje s extraktorem 2 potrubí £ vratného rozpouštědla.

Z kolony extraktivní destilace 2 vystupuje potrubí par odtahované směsi aromátů, které vstupuje do separační nádrže 13 odtahu aromátů. Ze separační nádrže 12 refluxu extraktoru a separační nádrže 13 odtahu aromátů vystupují sběrná potrubí 17, 18 stripovací vody, zaústěná společně do sběrné odpařovací nádrže 19 stripovací vody, která je spojena potrubím 20 stripovací páry s kolonou 2 extraktivní destilace.

Separační nádrž 12 refluxu extraktoru je spojena s extraktorem 2 potrubím refluxu extrakčního stupně, separační nádrž 13 odtahu aromátů je spojena potrubím 21 kapalných aromátů s odsazovací nádrží 16 směsi aromátů. Ve schématu nejsou zahrnuty teplovýměnné aparáty.

Uhlovodíková směs je zbavena téměř dokonale frakce vroucí v rozmezí 60 až 100 °C před vstupem do extrakčního stupně, např. reaktifikací v rektifikační koloně 2 úpravy suroviny. Takto upravená surovina je potrubím 2 suroviny do extraktoru zaváděna do extraktoru 2· ^v extraktoru dochází v protiproudém uspořádání k přestupu hmoty, kde rozpouštědlo s příměsí vody zaváděné shora vzhledem k vyšší měrné hmotnosti, je dispergováno do uhlovodíkové rafinátové fáze. Pro zvýšení účinnosti přestupu hmoty je extrakční stupeň opatřen výplní - dvojitým sítovými patry. Aromatické uhlovodíky se rozpouštějí více v rozpouštědle než sloučeniny nearomatické a koncentrace aromatických uhlovodíků v rozpouštědle postupně vzrůstá. Uhlovodíková surovina proudí vzhůru a postupně se ochuzuje o aromatické uhlovodíky. Přestup aromatické složky z uhlovodíkové fáze do fáze extraktového roztoku je obecně závislý ha polaritě jednotlivých uhlovodíků, přičemž dochází k prolínání jednotlivých složek a vytvoření rovnováhy, která je ovlivňována vzájemnými interakcemi.

Z horní části extraktoru 2 ^se odebírá rafinátová fáze potrubím rafinátu 2·

Extraktový roztok se potrubím 2 extraktového roztoku zavádí do nádrže T_ rovnovážné destilace, zbylá kapalná fáze odchází do kolony 9_ extraktivní destilace. Hlavový produkt rovnovážné destilace se odebírá potrubím 10 a extraktivní destilace potrubím 11 par refluxu extraktoru v parní fázi a tvoří jej nearomatické uhlovodíky, aromatické uhlovodíky, vodní pára a stržené rozpouštědlo. Kondenzát hlavových produktů rovnovážné a extraktivní destilace se po separaci vody a strženého rozpouštědla v separační nádrži 12 refluxu extraktoru zavádí potrubím 14 refluxu extraktoru do extraktoru 2 jeko zpětný tok. Cistě aromatické uhlovodíky získané extraktivní destilací v koloně 2 extraktivní destilace se odebírají bočním odběrem extraktivní destilace v parní fázi potrubím 15 par odtahových směsí aromátů.

Po zkondenzování a separaci v separační nádrži 13 odtahu aromátů od vody se strženým rozpouštědlem se dále zavádějí přes odsazovací nádrž 16 směsi aromátů na rektifikační zařízení, kde se rozdělí na jednotlivé složky. Separovaná voda s rozpouštědlem z kondenzátu rovnovážné a extraktivní destilace se sběrným potrubím 17 stripovací vody spojuje s vo245581 4 dou a rozpouštědlem, odděleným z bočního odběru aromatických uhlovodíků z extraktivní destilace a přiváděným sběrným potrubím 18 stripovací vody a po odpaření v odpařovací sběrné nádrži lg se zavádí jako stripovací pára potrubím 20 stripovací páry do spodku extraktivní destilace.

Extrakční stupeň účinně pracuje při teplotě a tlaku definovaných použitým rozpouštědlem a složením suroviny. Tlak extrakční v kapalné fázi. Tlakových poměrů v extrakčním stupni se s výhodou využívá pro dopravu extraktového roztoku do rovnovážné destilace. Pro rozpouštědlo dietylenglykol je optimální teplota v extrakční části 140 až 155 °C. Mezi teplotou hlavy a paty extrakčního stupně může být rozdíl až 20 °C. Extraktivní destilace probíhá za atmosferického tlaku a je třeba udržovat takovou teplotu páry extraktivní destilace, aby došlo k oddělení aromatických uhlovodíků z rozpouštědel. Pro dokonalé oddělení aromatických uhlovodíků z rozpouštědla se do spodku extraktivní destilace zavádí stripovací pára.

Postup podle vynálezu lze realizovat oddělením frakce vroucí v rozmezí 60 až 100 °C ze zpětného toku extrakčního stupně, téměř dokonalým oddělením ze suroviny.

Způsob podle vynálezu je použitelný jako technologický postup při extrakci aromatických uhlovodíků toluenu, xylenů a vyšších aromátů ze suroviny, kde rozdělení složek probíhá ve dvou stupních, a to ve stupni extrakčním a ve stupni destilačním.

Příklad

Postupem podle vynálezu byla extrahována dietylenglykolem s následnou rovnovážnou a extraktivní destilací suróvina - účinně redestilovaný řez reformátu a byla získána směs toluenu, xylenů a vyšších aromátů. Jednotlivé aromatické uhlovodíky byly získány na účinném rektifikačním zařízeni.

V tabulce jsou srovnány výsledky dvou příkladů extrakce postupem podle vynálezu s původním způsobem extrakce.

Surovina extrakčního stupně	Původní způsob	Příklad 1	Přiklad 2
začátek destilace ASTM °C	81	116	115
konec destilace ASTM °C	168	166	170
složení dle chromatografického	rozboru % hmot.
nearomatické složky	41,2	28,2	18,4
benzen	4,8	0	0
toluen	24,6	33,5	34,2
xyleny a etylbenzen	27,6	34,1	37,8
vyšší aromáty	1,6	4,2	9,6

Zpětný tok extrakčního stupně
začátek destilace ASTM °C	75	106	107
konec destilace ASTM °C	148	158	162
složení dle chromatografického rozboru %	hmot.
nearomatické složky	24	10,9	8,5
benzen	18,8	0	st.
toluen	36,3	70,1	52,2

	5	245581
xyleny a etylbenzen	19,9	18,0	34,2
vyšší aromáty	1,0	1,0	4,1
Extrakt (boční odběr extraktivní destilace)
složení dle chromatografického rozboru	% hmot.
nearomatické složky	0,1	stopy	stopy
benzen	6,9	0	0
toluen	42,7	46,3	42,2
xyleny a etylbenzen	48,2	48,4	45,9
vyšší aromáty	2,1	5,3	11,9
teplota rozpouštědla na vstupu do
extrakčního stupně (°C)	146	148	152
množství suroviny do extrakčního
stupně (Mg)	14,0	15,0	16,0
množství rozpouštědla k surovině
extrakčního stupně (Mg)	246,0	160	174
poměr rozpouštědla k surovině
extrakčního stupně	17,5	10,7	10,9
množství refluxu extrakčního
stupně (Mg)	31,0	20,0	23,0
poměr zpětného toku extrakčního
stupně k surovině	2,2	1,3	1,4
tlak rovnovážného odpaření (MPa)	0,250	0,1	0,11
index spotřeby energií extrakčního
a destilačního stupně %	100	67,2	66,7

Příklad dokumentuje výhody vynálezu.

Téměř dokonalé oddělení frakce 60 až 100 °C před vstupem suroviny do extrakčního stupně způsobilo skokovou změnu ve snížení množství zpětného toku extakčního stupně a umožnilo výrazné snížení cirkulace vratného rozpouštědla. Množství frakce 60 až 100 °C odstraněné ze suroviny (cca 10 % hmot.) není ekvivalentní změně ve snížení množství zpětného toku extrakčního stupně a snížení cirkulace vratného rozpouštědla. Snížení množství zpětne'ho toku extrakčního stupně je přibližně desetinásobné a snížení množství cirkulujícího rozpouštědla přibližně devadesátinásobné oproti množství odstraněné frakce v rozmezí 60 až 100 °C. Zbavení extraktové fáze uhlovodíků vroucích v rozmezí 60 až 100 °C velmi příznivě ovlivňuje i rovnovážnou a extraktivní destilaci.

Odstranění frakce 60 až 100 °C je prováděno obecně známými postupy, např. rektifikací a pro dosažení výrazného účinku ve snížení spotřeb energií je nezbytné odstranění téměř dokonalé.

Uhlovodíky zastoupené ve frakci vroucí v rozmezí 60 až 100 °C jsou přirozeně přítomny v surovinách zpracovávaných extrakcí po depentanizaci, v některých případech selektivních extrakčních procesů jsou externě dodávány jako složka ovlivňující selektivitu rozpouštědla.

Claims (1)

1. Způsob extrakce aromatických uhlovodíků toluenu, xylenů a vyšších aromátů z uhlovodíkových směsí je obsahujících, při němž se surovina uvádí v extrakčním stupni do styku s vratným rozpouštědlem, například dietylglykolem, případně ve směsi s 0,5 až 20 % vody při izotermních nebo neizotermnich podmínkách vzhledem k rozpouštědlu, za vzniku extraktové fáze a rafinátové fáze, načež se extraktová fáze zavádí do rovnovážné a extraktivní destilace nebo do rovnovážného odpaření a extraktivní destilace, přičemž se dělí na vrátné rozpouštědlo, směs aromatických uhlovodíků a směs aromatických a nearoijiatickcýh uhlovodíků, vracenou do extrakčního stupně za izotermních nebo neizotermnich podmínek, vyznačený tím, že ze suroviny do extrakce se destilačné odstraňuje uhlovodíková frakce vroucí v rozmezí 100 °C, výhodně 60 až 95 °C.