CZ274895A3 - Method of obtaining pure benzene and pure toluene - Google Patents

Description

Způsob získávání čistého benzenu a čistého toluenu

Oblast techniky \

\

Předložený vynález se týká způsobu získávání čistého benzenu a čistého toluenu z aromatické uhlovodíky obsahujícího předproduktu, při kterém se předprodukt zbaví plynů v destiiačním stabilizačním stupni výroby, při *, kterém se stabilizovaný předprodukt rozdělí na meziprodukt bohatý na benzen a bohatý na toluen, při kterém se na benzen a na toluen bohatý meziprodukt zavádí do stupně extrakční destilace a dělí různými patry extrakčně destilační kolony, při kterém se směs čistého benzenu, čistého· toluenu a extrakční činidlo odebírají z jímky extrakčně destilační kolony a při kterém se extrakční činidlo odděluje od čistého benzenu a čistého toluenu ve stupni stripování a zpětně se zavádí do stupně extrakční destilace.

Oblast techniky

Čistý.benzen a čistý toluen znamená, že benzen a toluen je čistý v technickém smyslu, t j . že může ještě obsahovat malá množství znečištění cizími substancemi. Jako aromatické uhlovodíky obsahující předprodukt se obvykle používá koksárenský benzen z koksování uhlí a/nebo pyrolýzní benzin ze zpracování ropy. Je ale možno také použít například zplyňovaný benzen ze zplyňování uhlí nebo ropy nebo katalytický reformát ze zpracování ropy. Tyto předprodukty většinou obsahují zbytkové plyny z výroby předproduktu. Takové zbytkové plyny jsou například sirovodík, amoniak a vodík. ..Potom se, hovoří o nestabilizovaných předproduktech. Nestabilizovaný předprodukt však musí být před dalším zpracováním stabilizován, tj. zbaven zbytkových plynů, aby nemohly probíhat při dalším zpracování žádná rušivé reakce. Toto se provádí v destilačním stabilizačním stupni. Přitom se nestabilizovaný předprodukt zavede do stabilizační kolony a zbytkový plyn se odebírá ze hlavy stabilizační kolony a odvádí. Stabilizovaný předprodukt spadá do jímky stabilizační kolony. Ve stupni extrakční destilace se do extrakčně destilační kolony vedle popř připravovaných mez iproduktů—zavádí*’ selektivní— rozpouštědí-o-s-pol-á-rním-i-— skupinami jako extrakční činidlo, obvykle do hlavy !

extrakčně destilační kolony. Tím se parciální tlaky nearomátu zvyšují silněji než parciální tlak aromátů a tak probíhá uvedené dělení v extrakční koloně. Nearomáty se odebírají na hlavě kolony a odvádějí se; Extrakční činidlo s rozpuštěnými aromáty spadá do jímky extrakčně destilační kolony. Stupeň stripování vyžaduje vhodně uspořádanou destilační kolonu pro oddělení extrakčního činidla od aromátů. Takto získaná směs benzenu a toluenu je bez dále prakticky plně rozdělitelná na své složky.

Způsob uvedeného typu je prakticky v oboru znám a v podstatě popsán v EP 0434959 Ά2 . Podle této literatury se oddělení stabilizovaného předproduktu na meziprodukt bohatý ná benzen'-.a toluen provádí, prostřednictvím destilační kolony, přičemž se'benzenem bohatý meziprodukt odebírá ze hlavy destilační kolony a toluenem bohatý meziprodukt z postranního odtahu destilační kolony, zatímco vysokovroucí složky předproduktu spadají do jímky destilační kolony a odvádějí se. V praxi je při tomto dosud známém způsobu předřazen destilační stabilizační stupeň běžného typu před destilační kolonu. Tento způsob je v podstatě uspokojivý, je však možno ještě zvýšit podstatně čistotu získaného benzenu a toluenu, nebot samotný podíl i

ne ai ornát ických uhlovodíků v benzenu ještě činí asi 0,1 % a v toluenu ještě asi 0,2 %.

Z literatury - DE 1543119 Al- je znám způsob jiného typu pro získání benzenu a toluenu z předproduktu, obsahujícího aromatické uhlovodíky, který 'poskytuje velmi čistý benzen, ale nečistý, asi 1,5 % hmotn. neraomatických uhlovodíků obsahjící toluen. Tento způsob pracuje s prvním destilačním stupněm, ve kterém se oddělují složky vroucí nad 150 °C od (stabilizovaného) předproduktu. Takto přečištěný předprodukt se bez dalšího, dělení dodává do jediného patra extrakčně destilační kolony, V praxi byl tento způsob dále rozvíjen tak, aby extrakčně destilační stupeň pracoval'diskontinuálně, přičemž se popsaný způsob čas od Času přerušuje, aby se získaný nečistý produkt zbavil.pomocí extrakčně destilačního stupně rušivých nearomatických' uhlovodíků. Výsledkem je získání jak velmi čistého benzenuitak také velmi čistého toluenu; nevýhodou je však, Že jsou vzhledem k diskontinuálnímu způsobu výroby potřebné mezi jiným velké tanky pro meziskladování předčištěného předproduktu popř. nečistého toluenu. Toto je nákladné. Navíc je tento diskontinuální způsob energeticky 'nevýhodný, protože vyžaduje vysokotlakovou páru.. Místo

P diskontinuálního pracovního postupu může být v zásadě také druhý extrakčně destilační stupeň zařazen pro následující zpracování nečistého toluenu. Toto však je opět velmi nákladné.

Podstata vynálezu .

Oproti dosud známému stavu techniky řeší vynález technický problém poskytnutí způsobu získání čistého benzěnu a čistého toluenu z aromatické uhlovodíky ‘obsahujícího předproduktu, při kterém získaný bezzen a ' * * toluen obsahuje méně cizích látek, zejména méně nearomatických uhlovodíku a to sice bez podstatného zvýšení nákladů.

Řešení tohoto technického problému poskytuje vynález tím,že je zařazen destilační stabilizační stupeň pro rozdělení předproduktu na frakci bohatý a na toluen bohatý meziprodukt a že se jednak mezipodukt bohatý na benzen

-^{* 1}—-př-ivád-£~ p-ř- í mo- z- -de s t i l ač n ího-s t ab i l.rz ač η í ho.^s tupně -do.__ extrakčně destilačního stupně a jednak se meziprodukt bohatý na toluen před přívodem do extrakčně destilačního r 4' „ ' stupně zbaví vysokovro.ucích složek. Vynález využívá poznatek, že může použít již přítomný destilační ¹ · ♦ stabilizační stupeň nejen k uvolnění rušivých zbytkových .

plynů, ale také k současnému rozdělení předproduktu na meziprodukt bohatý na benzen a bohatý na toluen. Tím je původně pro rozdělení předproduktu použitý destilační stupeň volný pro následující předČištění na toluen bohatého meziproduktu, pokud jde o vysokovroucí složky.

♦

Proto je možno dimenzovat stupeň předdestilace na základě menšího proudového množství. Při kontinuálním způsobu výroby se získá velmi čistý toluen a velmi Čistý benzen, , také bez nutnosti .nákladných tanků pro meziskladování, ale T^f: také bez';hutnosťi ‘přídavného- extrakčihě destilačního stupně.

Výsledkem'je koněčný produkt výrazně vyšší Čistoty při prakticky stejných nákladech. Také energetické náklady zůstávají ve srovnání s dosavadním stavem- techniky v podstatě stejné. Zejména se provedením způsobu podle vynálezu dosáhne překvapujícího synergického účinku, protože je obvykle dosažitelné-zlepšení čistoty konečného produktu, zejména při vysoké úrovni čistoty bez podstatného zvýšení nákladů.

'

Další provedení způsobu podle vynálezu jsou uvedena v patentových nárocích 2 až 7. Podstatou vynálezu je ale také zařízení pro provedení způsobu, které se vyznačuje tím, že je vybaveno stabilizační kolonou s postranním odvodem pro zbavení předproduktu plynů a pro rozdělení-předproduktu na' předprodukt bohatý na benzen a bohatý na toluen, že je na jímku stabilizačníkolony připojena předdestilační kolona pro uvolnění vysokovroucích složek, že extrakčně destilační kolona je spojena se dvěma přívody meziproduktu jednak na straně odvodu stabilizační kolony a jednak na hlavě předdestilační kolony, že na jímku extrakčně destilační kolony je připojena stripovací kolona, přičemž z jímky stripovací kolony je odebíratelné extrakční činidlo a přiváditelné přívodním vedením extrakčního činidla extrakčně destilační kolony a kde je z hlavy stripovací kolony odebíratelná směs čistého benzenu a čistého toluenu. Další provedení zařízení podle vynálezu jsou uvedena v patentových nárocích 9 a 10.

*

Dále bude zařízení podle vynálezu jakož i jím prováděný způsob podle vynálezu vysvětlen na základě jednoho příkladu provedení a připojeného zobrazení. Jediný obrázek představuje schematické provedení zařízení podle vynálezu.

Popis obrázků na připojených výkresech

Z obrázku je nejdříve zřejmé, že zde jsou uspořádány destilační stabilizační stupeň 1,’ stupeň předdestilační 6., extrakčně destilační stupeň 2, stripovací stupeň £ a dělící stupeň .7 . Destilačně stabilizační stupeň 1 ohsahuje v podstatě stabilizační kolonu 8 s postranním odvodem 2. Stabilizační kolona je uspořádána pro zbavení se předproduktu plynů a pro rozdělení předproduktu na meziprodukt bohatý na benzen jakož i bohatý na toluen.

Vykazuje asi 60 praktických pater, přičemž postranní odvod je umístěn prakticky u asi 52.praktického patra. Stupeň předdestilační 2 zahrnuje předdestilační kolonu n pro odstranění vysokovroucích složek z meziproduktu bohatého na toluen. Předdestilační kolona 11 je složena z asi 65 ř praktických pater. Je připojena na jímku 10 stabilizační kolony 2·.. V. rámci extrakčně destilač.ního. stupně 2. je .....

—p’ř'í'tom na~e x t r ak č n ě “de s třl-ač ní—k ol ona—4-ř~Extr-akč ně ———--—-———

Λ destilační kolona 4 je spojena se dvěma přívody meziproduktu 12.13 připojenými jednak na postranní odvod 2 stabilizační kolony 8 a jednak na hlavu 14 předdestilační kolony 11 .Celkem .vykazuje asi 7 0 teoretických pater, přičemž je přívod meziproduktu 13 pro meziprodukt bohatý i

na toluen, připojen asi 20 teoretických pater pod přívodním vedením 17 extrakčního činidla a kde přívod . meziproduktu 12 pro meziprodukt bohatý na benzen je připojen asi 40 teoretických pater pod přívodem extrakčního činidla 17. Mezi přívodními vedeními 12,13 meziproduktu muže být uspořádán obvykle.komín. Stripovací stupeň 5. je vybaven stripovací kolonou 15, která je připojena, na jímku 2 extrakčně destilační kolony 4.. Z jímky .,

•.16 stripovací kolony 15 je odebíratelné extrakční- činidlo a \ přívodním vedením/17pro extrakční činidlo je toto ' /'· přiváděno do extrakčně destilační kolony 4.. Ze hlavy 18 stripovací kolony 15 je odebíratelné směs čistého benzenu a čistého toluenu. Stupeň dělení 7 se v podstatě provádí na frakČní koloně 19 s asi 60 praktickými patry. Frakcionovací kolona 19 je připojena na hlavu 18 stripovací kolony 15, Z jímky 20 frakcionovaní kolony. 19 se odebírá čistý toluen a ze hlavy 21 frakcionovací kolony 19 se odebírá čistý benzen.

Na obrázku je bez vztahových značek uvedeno více tepelných výměníků jakož i kolonových zpětných toků. Tyto je možné bez dalšího vysvětlování odborníky v oboru snadno směrovat a dimenzovat. Je samozřejmé, že se optimálně využívá tepelné energie. ...

Pomocí zařízení podle vynálezu se provádí způsob podle vynálezu, jak bude vysvětleno dále. Předprodukt se ve stabilizačním stupni 1 zbaví plynů. Přitom je destilační stabilizační stupeřUL vybaven pro rozdělení předproduktu na meziprodukt bohatý na benzen a meziprodukt bohatý na toluen. Toto je konkrétně provedeno tak, že se na benzen bohatý meziprodukt odebírá přes postraní odvod 9. stabilizační, kolony & a že se na toluen bohatý meziprodukt odebírá z jímky 10 stabilizační kolony 8. Přitom se destilačně stabilizační stupeň 1 provozuje s podmínkou, že na toluen bohatý meziprodukt obsahuje 10 až 40 % benzenu, výhodně asi 20 % (±5 %) benzenu. Toto má je v souladu s tím, že v předproduktu obsažený methylcyklohexan přechází z> asi 70 % do meziproduktu bohatého na toluen. Meziprodukt ·«. bohatý na benzen se přímo přivádí z destilačního stabilizačního stupně 1 do extrakčně destilačního stupně 2. Meziprodukt , bohatý na toluen se před přívodem do extrakčně destilačního stupně 2 zbaví v předestilačním stupni 6. vysokovroucích složek. Přitom se předdestilační stupeň 6. provádí tak, že složky s teplotou varu vyšší než asi 120 °C se oddělí od meziproduktu bohatého na toluen. Takové složky jsou v podstatě aromatické uhlovodíky s více než 7 atomy C jakož i vyšší, nearomatické uhlovodíky. V extrakčně destilačním stupni 2 se pracuje s N-formylmorfolinem jako extrakčním činidlem. Alternativně se však mohou také použít další látky ze skupiny N-substituovaný morfoiin, jehož substituenty obsahují méně než 8 C-atomů nebo jejich směsi. Toto extrakční činidlo je samo o sobě a pro toto známo, například z DE 1568940 C3. Extrakční Činidlo se přivádí do hlavy extrakčně destilační kolony 2. Směs čistého benzenu, čistého toluenu a extrakčního činidla se

I odebírá z jímky 2 extrakčně destilační kolony 1, Ve stripovacím stupni 5 se extrakční činidlo oddělí od čistého benzenu a čistého toluenu a zpětně navrací do extrakčně destilačního stupně 2 . Směs Čistého benzenu a čistého toluenu odebíraná ze stripovacího stupně 2 se ve stupni .děl_le.ní_.7_ro.zdě.l.í_na_sy_é_s.lo.žky.,_t j..,_č.is.tý_benzen*a^.č.i.stý__ toluen. Toto lze provést s velmi vysokou selektivitou bez dalších opatření.

Srovnávací pokusy způsobu podle vynálezu a způsobu podle EP 0434959 A2 poskytují v následující tabulce uvedené výsledky:

-Tabulka l způsob podle vynálezu výtěžek benzen 98,90 výtěžek toluen 94,85 % NA v benzenu . <0,012 ''^l/?á'NÁ^! v toluenu- <0 , 051 % způsob podle Ciť u4J4yo9 Άό

98,48

98,33

0,093 0,2 02

NA znamená nearomatické uhlovodíky. Pokud jde o benzen, je zřejmé, že se nejen podstatně zlepšila čistota benzenu, ale že se překvapivě současně zvýšil výtěžek. To je významné také proto, že ztráty benzenu musí být z důvodů ochrany Životního prostředí nákladně odstraňovány z odplynů. Tento náklad se snižuje při zvýšení výtěžku a tedy snížení ztrát. Přitom se jedná u benzenu ve srovnání s toluenem o plnohodnotnou látku. Pokud jde o toluen je možno konstatovat, že se dosáhlo přijatelného zvýšení čistoty.

Toto opět vede k nepatrnému snížení výtěžku. Porovnání obou postupů z hlediska nákladů na zařízení a energii nevykazuje žádné podstatné rozdíly.

Srovnání způsobu podle .vynálezu s již. popsanými .. diskontinuálními postupy z literatury DE 1543119 Al * I ukazuje, že sice jsou dosažitelné čistoty benzenuz popř. toluenu srovnatelné, že však jsou náklady na zařízení při způsobu podle vynálezu podstatně nižší, protože nejsou nutné žádné tanky pro meziskladování. K provedení způsobu podle vynálezu je třeba asi o 1/3 méně nákladné , vysokotlakové páry.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY i ’ ň Γ 9 9 t’

   1. Způsob získávání čistého benzenů a čistého toluenu z aromatické—uhlovod-íky-obsahu-j-íc-ího-pčedproduktu-,---_;--při kterém se předprodukt zbaví plynů v destilačním stabilizačním stupni (1), při kterém se stabilizovaný předprodukt rozdělí na meziprodukt bohatý na benzen a bohatý na toluen, při kterém se na benzen a na toluen bohatý meziprodukt zavádí do stupně extrakční destilace (2) a dělí různými patry extrakčně destiiační kolony (4), při kterém se směs čistého benzenu, čistého toluenu a extrakční činidlo odebírají z jímky (3) extrakčně destiiační kolony (4) . . a při kterém se extrakční činidlo odděluje od Čistého benzenu- a čistého toluenu ve stupni stripování (5) a zpětně se zavádí do stupně extrakční destilace (2), vyznačující se tím, že obsahuje destiiační stabilizační stupeň (1) pro rozdělení předproduktu na meziprodukt bohatý na benzen a bohatý na toluen a že se jednak na benzen bohatý meziprodukt přímo zavádí z destilačně stabilizačního stupně (1) do extrakčně destilačního stupně (2) a jednak se na toluen bohatý meziprodukt před přívodem do extrakčně destilačního stupně (2) v předdestilačním stupni (6) zbaví yysokóvroucích složek.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj íc í se t í m, že se na benzen bohatý meziprodukt odvádí ze stabilizační, kolony (8) destilačního stabilizačního stupně (1) přes postranní vedení (9) a že se na toluen bohatý meziprodukt odvádí z jímky (10) stabilizační kolony (8).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že se destilačně stabilizační stupeň (l) provádí s podmínkou, že na toluen bohatý meziprodukt obsahuje 10 až 40 % benzenu,, výhodně asi 20. % benzenu.
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se předdestilační stupeň (6) provádí s podmínkou, že se složky s teplotou varu nad asi 120 °C oddělují od na toluen bohatého meziproduktu.
5. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se jako extrakční činidlo použije látka ze skupiny N-substituovaného morfolinu, jehož substituenty obsahují méně než 8 C-atomů nebo jejich směsi, výhodně N-formylmorfolin.
6. 6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se použije extrakčně destilační kolona (4) s asi 70 teoretickými patry, že se na toluen bohatý meziprodukt zavádí asi 20 teoretických pater pod extrakční činidlo a že se na benzen bohatý produkt zavádí asi 40 teoretických pater pod extrakční činidlo.
7. 7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6,

   Ivyznačující se t í m, že se směs čistého benzenu a čistého toluenu odebíraná ze stripovacího stupně ?.

   (5) rozděluje v dělícím stupni (7) na své složky.

   Λ .v.

   '87 Zařízení ^pro“provádění“způsobu*podl·e-některého-z—---—-nároků 1 až 7, vyznačující se tím,že zahrnuje stabilizační kolonu (
8. 8) s postranním odvodem (9) pro zbavení předproduktu plynů a pro rozdělení předproduktu na meziprodukt bohatý na benzen jakož i bohatý na toluen, že k jímce .(10) stabilizační kolony (8) je připojena předdestilační kolona (11) pro zbavení na toluen bohatého meziproduktu vysokovroucích složek, že extrakčně destilační kolona (4) je spojena se dvěma přívody meziproduktu (12,13) připojenými jednak na ‘ postranní odvod (9) stabilizační koloný (8) a jednak na hlavu,^íl^.l^předdes ti lační kolony (lij , . ·... i..,.;·.·*..·

   Že na jímku (3) extrakčně destilační kolony (4.) je připojena stripovací kolona (4), přičemž z jímky (16) stripovací kolony (15) je odebíratelné extrakční činidlo a přívodním vedením (17) pro extrakční činidlo .je toto přiváděno do extrakčně destilační kolony (4)*a přičem'ze hlavy (18) stripovací kolony (15) je odebíratelná·. směs čistého benzenu a čistého toluenu, ‘ *
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že stabilizační kolona (8) obsahuje asi 60 praktických pater, přičemž postranní odvod (9) je umístěn u asi 52. praktického patra,

   Že předdestilační kolona (11) vykazuje asi 65 praktických pater, » že extrakčně destilační kolona (4) vykazuje asi 70 teoretických pater, přičemž přívod meziproduktu (13) na toluen bohatého meziproduktu je umístěno asi 20 teoretických pater pod přívodním vedením (17) extrakčního činidla- a přičemž přívod (12) meziproduktu pro meziprodukt bohatý na toluen je umístěn asi 40 teoretických pater pod přívodním vedením (17) extrakčního činidla.
10. 10. Zařízení podle nároku 8 nebo 9 ,vyznačující se tím, že na hlavu (18) stripovací kolony (15) je připojena frakcionovací kolona (19) s asi 60 praktickými patry, přičemž z jímky (20) frakcionovaČní kolony (19) je odebíratelný čistý toluen a ze hlavy (21) frakcionovací kolony (19) čistý benzen.