FI57251C - Foerfarande foer utvinning av butadien - Google Patents

Description

μγτΐ- Ί ΓβΙ ««xKUULUTUSJULKAISU C«0C1

Vf lBJ (11) utlAggninosskrift 572 51 latent r,?.1delab (51) Kv.lk?/lntCI.3 G 07 c 11/167, 7/08 SUOMI—FINLAND (21) P«t«»ttlh»kMnu· — PatMtmBknlns 839/72 (22) H»k*ml«pllvt — AMflknlngidtf 27.03.72 (23) Alkuptlyi—Glltl|h*t*dag 27.03.72 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offsntllj 30.09.72

Patentti- jl rekisterihallitus (44) Nlhttvtkslpanon |a kuuL|ulksitun pvm.—

Patent· och reglsterstyrelsen Amoksn utitfd och utLtkrifUn pubiicurad 31.03.80 (32)(33)(31) Pjrydstty atuolktut—Begird prlorltet 29.03.71 29.O3.7I USA(US) I29085, I29O86 (71) Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Carel van Bylandt-laan 30, Haag, Hollanti-Holland(NL) (72) Dante Hector Sarno, El Cerrito, California, USA(US) (7U) Oy Kolster Ah (5*0 Menetelmä butadieenin talteenottamiseksi - Förfarande för utvinning av butadien

Keksinnön kohteena on menetelmä butadieenin talteenottamiseksi seoksistaan muiden C^-hiilivetyjen kanssa uutostislaamalla polaarisen liuottimen läsnäollessa ja poistamalla sen jälkeen liuotin, jolloin uutostislausvyöhykkeestä otetaan talteen rasvaliuotin, joka johdetaan vyöhykkeeseen, jota käytetään alemmalla paineella kuin uutostislausvyöhykettä.

Butadieeni on tärkeä lähtöaine kemiallisessa teollisuudessa ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi valmistettaessa synteettistä kumia, liuottimia ja farmaseuttisia aineita. Sitä valmistetaan kaupallisesti mm. krakkaamalla hiilivetyjä, jotka normaalisti ovat nestemäisiä, tai dehydraamalla n-butaania tai n-buteeneja.

Yhteinen piirre näille valmistusmenetelmille on, että butadieeni saadaan seoksena muiden yhdisteiden kanssa, tyypillisesti tyydyttämättömien tai tyydytettyjen C^-hiilivetyjen kanssa, joiden normaalit haihtuvuudet ovat sellaiset, että niitä ei voida helposti erottaa tavallisella jakotislauksella.

Menetelmät butadieenin talteenottamiseksi näistä ja vastaavista seoksista ovat alalla hyvin tunnettuja. Tavanomainen menetelmä butadieenin erottamiseksi mono-olefiini- ja paraffiini-C^-hiilivedyistä käsittää seoksen uuttavan tislauksen polaarisen liuottimen läsnäollessa, joka on valittu kykynsä vuoksi lisätä joidenkin komponenttien haihtuvuutta suhteessa seoksen 2 57251 muihin komponentteihin sillä seurauksella, että halutun komponentin erottaminen tislaamalla on tehty mahdolliseksi. Polaarisia liuottimia» kuten asetonitriiliä, asetonia, furfuraalia, dimetyyliformamidia, dioksaania, fenolia ja N-metyylipyrrolidonia on käytetty butadieenin uutostislausprosesseissa.

Butadieenin uutostislaukeessa seoksesta, joka sisältää butadioeaia ja muita C^-hiilivetyjä sekä tyydytetyt että tyydyttämättömät mukaan luettuina, on butaanien ja buteenien haihtuvuus parantunut verrattuna diolefiini-ja asetyleeni-aineisiin ja ne otetaan talteen yläpääntuotteenä uutostislaus-vyöhykkeestä. Heikommin haihtuvat hiilivedyt, esim. diolefiinit ja korkeammat asetyleenit erottuvat yhdessä polaarisen liuottimen kanssa (seosta nimitetään yleisesti raBValiuottimeksi) pohjatuotteena uutostislausvyöhykkeestä.

Tavanomaisessa uutostislausprosessissa butadieenituote otetaan talteen suoraan rasvaliuottimesta erotusvyöhykkeessä korotetussa lämpötilassa. Energia, joka vaaditaan aikaansaamaan erottumiset uutostislausvyöhykkeessä ja erotusvyöhykkeessä, saadaan kumpaankin vyöhykkeeseen liitetystä uudelleenhöy-rystäjästä.

Edellä esitetyllä tavanomaisella uutostislausmenetelmällä on lukuisia varjopuolia. Eräs haitta on se, että tyypillisissä toimintaolosuhteissa diolefiinit ja korkeammat asetyleenit joutuvat alttiiksi suhteellisen korkeille lämpötiloille, varsinkin uutostislausvyöhykkeen uudelleen höyrystämisosas-toissa ja erotusvyöhykkeessä. Alistaminen näihin korkeisiin lämpötiloihin edistää diolefiinien ja korkeampien asetyleenien polymeroitumista, mistä on seurauksena epäpuhtaiden saostumien muodostuminen. Tällaiset saostumat vähentävät proeessilaitteiston tehoa ja lyhentää aikaa, jonka yksikkö voi pysähtymättä toimia.

Toinen haitta on, että lämpöenergiaa tarvitaan suuret määrät johtuen järjestelmän korkeasta toimintalämpötilasta ja heikosta energian käytöstä systeemin sisällä. Olisi edullista saada uutostislaus tapahtumaan niin, että erotuksen vaatima energiankulutus saataisiin alennetuksi pienimpään mahdolliseen ja että maksimilämpötila, jolle diolefiini ja korkeammat asetyleenit saatetaan alttiiksi, saataisiin alenemaan.

Lämpötila uutostislausvyöhykkeessä riippuu paineesta, jossa tislaus suoritetaan. Kun painetta uutostislausvyöhykkeessä alennetaan, alenee samoin myös lämpötila, jossa haluttu erottaminen tapahtuu. Kuitenkin, kun alennetaan painetta, jossa uutostislaus suoritetaan, alenee samalla lämpötila, jossa yläpään höyryt voidaan lauhduttaa. Niinmuodoin on olemassa käyttöpaine, jonka alapuolella laitoksen normaali jäähdytysvesi ei enää lauhduta yläpään höyryjä. Tällaisessa paineessa tai sen alapuolella toimiminen vaatii joko , 57251 jäähdytysveden jäähdyttämistä lämpötilaan, joka lauhduttaa yläpään höyryt tai yläpään höyryjen puristamista paineeseen, jossa tiivistyminen voi tapahtua käytettävissä olevalla jäähdytysvedellä. Kts. esim. Hydrocarbon Processing, Voi. 47 No. 11, November 1968, 8. 135· Kumpikin vaihtoehto on taloudellisesti epäedullinen ja käytännössä uutostislaus sen tähden yleensä suoritetaan paineessa, jossa yläpään höyryt saadaan lauhtumaan ilman lisäpuristamista käyttäen saatavissa olevaa jäähdytysvettä. Jäljelle jäävät kuitenkin korkeiden uudelleenhöyrystyslämpötilojen ja erottamisen aiheuttamien suurten ener-giavaatimusten ongelmat.

On tunnettua, että määrätyllä käyttöpaineella uutostislausvyöhykettä voidaan käyttää pohjan lämpötilalla, joka on alempi kuin muuten olisi mahdollista, suihkuttamalla vyöhykkeen pohjaan höyrysuihku, joka on rikastunut hiilivedyn suhteen, jota pohjanesteestä poistetaan. Eräs tapa, jolla tämä saadaan tapahtumaan on palauttaa osa butadieenihöyrystä, joka on saatu yläpään-tuotteena erotusvyöhykkeestä. Tällainen menettely ei kuitenkaan ole taloudellisesti houkutteleva. Lisäksi lievästi alemman lämpötilan etu voitetaan ainoastaan uutostislausvyöhykkeessä ja se enemmän kuin tasapainottuu siitä haitasta, mikä aiheutuu lisääntyneestä tehontarpeesta erotusvyöhykkeessä.

Toinen mahdollisuus ongelman ratkaisemiseksi käsittää rasvaliuottimen siirtyvän lämpömäärän hyväksikäytön tuotettaessa butadieenirikasta höyryä. Esimerkiksi TTS-patentin 3 436 436 erittelyssä kuvataan menetelmä, jossa rasvaliuotin uutostislausvyöhykkeestä johdetaan talteenottovyöhykkeeseen, joka toimii alemmassa paineessa. Osa rasvaliuottimessa olevasta hiilivedystä höyrystetään, puristetaan ja palautetaan uutostislausvyöhykkeen pohjalle.

Tällä tavalla päästään uutostislausvyöhykkeessä alempaan käyttölämpötilaan. Rasvaliuottimeen jäänyt hiilivety otetaan sitten talteen tavanomaisessa erotusvyöhykkeessä .

Vaikkakin tämä tunnettu menetelmä tarjoaa paremman käytön rasvaliuot-„ timen siirtyvälle lämpöenergialle ja keinon päästä hiukan alempaan lämpötilaan uutostislausvyöhykkeessä sillä on useita tärkeitä varjopuolia. Ensinnäkin, on huomattava, että kaiken mahdollisen butaanituotteen, mikä tällä menetelmällä saadaan talteenotetuksi, on täytynyt olla osittain tyhjennetyn rasvaliuottimen sisältämää, joka on poistettu alempipaineisesta talteenottovyöhykkeestä. Sen tähden syntyy rajoitus määrässä, mihin asti rasvaliuottimen siirtyvää lämpömäärää voidaan käyttää tuotettaessa höyryä palautettavaksi uutostislausvyöhykkeen pohjalle. Niinmuodoin määrä, johon lämpötila uutostislausvyöhykkeen pohjalla alenee, on rajoitettu. Toiseksi, saavutettu jonkinverran alempi lämpötila toteutuu ainoastaan uutostislausvyöhykkeessä; erotusvyöhykkeessä ei u 57251 tapahdu lämpötilan alentumista. Kolmanneksi, voi höyry, joka on saatu alempipaineisesta talteenottovyöhykkeestä ja joka puristetaan ja palautetaan uutostislaus-vyöhykkeeseen, sisältää suuret määrät höyrystynyttä liuotinta ja vettä. Oleellisten liuotin- ja vesimäärien mukanaolo puristettaessa höyryä ei ainoastaan lisää lämpötilan nousua puristuksen aikana vaan edistää myös muita puristusongelmia. Uutos-tislausvyöhykkeessä saavutettu hyöty vähenee myös, kun palautettu höyry sisältää oleellisia määriä liuotinta ja vettä. Ja lopuksi, prosessi ei tarjoa taloudellisesti edullista menetelmää rasvaliuottimen sisältämän butadieenin talteenottamiseksi. Kun jälkeenpäin tapahtuva erottaminen suoritetaan sellaisessa paineessa, että käytettävissä olevaa vettä voidaan käyttää yläpääntuotteen lauhduttamiseksi, aiheutuu tästä erotustoimituksessa suurta lämpötehontarvetta ja korkeita lämpötiloja erotus-vyöhykkeen alemmissa osastoissa, varsinkin uudelleenhöyrystäjässä. Vaihtoehtoinen erotus alhaisessa paineessa on niinikään ei-toivottava, koska lämpötehontarpeen ja kokeiltujen lämpötilojen ollessa jonkinverran pienempiä, lisäkustannuksia aiheutuu joko jäähdytysveden jäähdyttämisestä tai lisäkompressorista yläpääntuotteen lauhduttami seksi.

Nyt on keksitty, että butadieeniä voidaan ottaa talteen seoksistaan muiden -hiilivetyjen kanssa menetelmällä, jossa käytetään verraten alhaisia lämpötiloja prosessin kaikissa osissa ja jossa vältytään yläpääntuotteen lauhduttamisen vaatimilta jäähdytys- tai puristuskustannuksilta.

Tämä saadaan aikaan johtamalla rasvaliuotin, joka mahdollisesti on osittain laimentunut butadieenin suhteen, erotusvyöhykkeeseen, jota käytetään alemmalla paineella kuin uutostislausvyöhykettä ja josta butadieenirikas höyryvirta otetaan talteen, palauttamalla osa höyryvirrasta puristamisen jälkeen uutostislausvyöhykkee-seen, johtamalla toinen osa höyryvirrasta puristamisen jälkeen toiseen erotusvyöhykkeeseen ja ottamalla butadieeni talteen toisesta erotusvyöhykkeestä. Yhdistelmä, jossa matalapaine-erotusvyöhyke ja korkeapaine-erotusvyöhyke on yhdistetty toisiinsa kompressorilla, jolloin osa puristetusta höyrystä palautetaan uutostislaus-vyöhykkeeseen antamaan tislaukseen tarvittavaa lämpöä, mahdollistaa merkittävästi alempien lämpötilojen käyttämisen sekä uutostislausvyöhykkeessä että erotusvyöhyk-keissä. Lisäksi prosessi kuluttaa vähemmän lämpöenergiaa haluttua erotusta varten eikä vaadi jäähdytysjärjestelmää tai lisäkcmpressoria helpottamaan yläpään höyry-tuotteiden lauhduttamista.

5 57251

Uutostislauksessa käytettävä polaarinen liuotin valitaan tislattavien komponenttien suhteellisten haihtuvuuksien välille eroja aiheuttavan kykynsä vuoksi, mistä seuraa, että haluttuun erotukseen päästään. Liuottimiin, joita keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää, kuuluvat asetonitriili, asetoni, furfuraa-li, dimetyyliformamidi, dioksaani, fenoli ja N-metyylipyrrolidoni tai niiden vesipitoiset seokset. Asetonitriiliä sisältävä liuotin on edullinen, erityisesti aseto-nitriilin ja veden seos, joka sisältää pääasiallisesti 90 paino-/? asetonitriiliä. Uutostislausvyöhykkeeseen suihkutettava liuotinmäärä vaihtelee riippuen hiilivety-syöttövirran kokoonpanosta ja halutusta erotusasteesta.

„ Paine, jossa uutostislaus suoritetaan, voi vaihdella ja riippuu samoin syöt- töseoksen koostumuksesta, halutusta erotusasteesta ja tavasta, jolla uutostislaus-vyöhykkeestä tulevat yläpään höyryt lauhdutetaan. Jotta vältyttäisiin epätaloudellisten jäähdytyslaitteiden ja kompressorin kehittämiseltä näiden yläpään höyryjen lauhduttamisen helpottamiseksi, suoritetaan uutostislaus yleensä sellaisessa paineessa, että lauhtuminen saadaan tapahtumaan laitoksessa käytettävissä olevalla jäähdytysvedellä. Suositeltavat paineet ovat 3-7,5 absoluuttista atmosfääriä ja usein käytetään yläpään paineena edullisesti U,2-7 absoluuttista atmosfääriä. Polaarinen liuotin, jota johdetaan uutostislausvyöhykkeen yläosaan, yleensä lähellä kantta, virtaa alaspäin läpi vyöhykkeen, jolloin se joutuu kosketukseen ylöspäin virtaavien höyryjen kanssa* Polaarisen liuottimen läsnäollessa vähemmän tyydyttämättömät hiilivedyt, esim. butaanit ja buteenit ovat sekoituksen haihtuvampia komponentteja ja tislautuvat yläpääntuotteinä. Seoksen enemmän tyydyttämättömät hiilivedyt, esim. butadieeni ja asetyleenit otetaan talteen yhdessä polaarisen liuottimen kanssa pohjatuotteena, jota myös nimitetään "rasvaliuottimeksi".

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tuodaan uutostislauksen vaatima lämpö-energia butadieenirikkaiden höyryjen mukana, jotka johdetaan vyöhykkeen pohjalle. Uudelleenhöyrystäjää, joka on liitetty uutostislausvyöhykkeen alempaan osaan, voidaan käyttää lämpöenergian lisälähteenä sen lisäksi, mikä tulee puristettujen „ palautushöyryjen mukana; tosin tämän prosessin edullisissa muunnelmissa ei uudel leenhöyrystäjää käytetä ja kaikki lämpöenergia saadaan pmristetuista palautus-höyryistä.

Rasvaliuotin, joka on otettu talteen uutostislausvyöhykkeestä, voidaan edullisesti johtaa suoraan ensimmäiseen (eli matalapaine) erotusvyöhykkeeseen, tavallisesti sen keskivälille, jossa liuotin erotetaan uudelleenhöyrystä- 6 57251 jän avulla ja butadieenirikas höyry otetaan talteen yläpääntuotteena.

Eräässä keksinnön mukaisen prosessin erityisen edullisessa sovellutuksessa rasvaliuotin johdetaan ensin paisuntavyöhykkeeseen, joka toimii alemmalla paineella kuin uutostislauevyöhykef ja sitten ensimmäiseen erotus-vyöhykkeeseen , joka niinikään toimii alemmalla paineella kuin uutostislaus-vyöhyke. Tällä tavalla saadaan pääasiallisesti kaikki liuottimen sisältämä hiilivety otetuksi talteen kahtena höyryfaasina, joita myös seulotaan butadi-eenirikkaiksi höyryvirroiksi.

Paisuntavyöhykkeessä käytetään rasvaliuottimen siirtyvä lämpö hyväksi antamaan vaadittava lämpö suurimman osan höyrystämiseksi sen sisältämästä hiilivedystä alemmassa paineessa, jolloin muodostuu ensimmäinen höyryfaasi-ja osittain tyhjennetty rasvaliuotinvirta. Paine, jossa paisuntavyöhyke toimii, voi olla mikä tahansa uutoetislausvyöhykkeen painetta alempi paine. Kun teoreettiselta kannalta on edullista toimia niin alhaisessa paineessa kuin on mahdollista täyden hyödyn saamiseksi rasvaliuottimen sisältämästä siirtyvästä lämmöstä, saattaa käytännössä tulla vasteian jokin monista käytännön rajoituksista siihen, miten alhainen paine valitaan. Ilmakehän painetta alempia paineita on vältettävä niiden ongelmien vuoksi, jotka syntyvät hapen vuotamisesta, jota ei voi estää, systeemiin. Valittuun minimitoimintapaineeseen saattaa tulla myös lisärajoituksia riippuen painevaatimuksista prosessin muissa osissa, mikä voi vaikuttaa suoraan paineeseen paisuntavyöhykkeessä. Erityisen merkittävä on toimintaolosuhteiden vaikutus matalapaine erotus-vyöhykkeessä. Kun paine, jolla toimitaan paisuntavyöhykkeessä voi olla korkeampi tai alempi kuin paine matalapaine erotusvyöhykkeen yläpäässä, ovat nämä kaksi yleensä käytännössä miltei samat, koska paine kummassakin pisteessä ylläpidetään kompressorin imulla, johon kumpikin vyöhyke on yhdistetty. Tämä yleinen paine on tavallisesti jonkinverran ilmakehän painetta korkeampi, varsinkin jos matalapaine-erotusvyöhykkeen toiminta täytyy sovittaa rinnakkaiserottimelle sopivaksi, joka kuvataan tuonnempana. Paisuntavyöhyket-tä käytetään edullisesti paineella, joka on 1,26-5,5 abs. atm ja l,7-3»5 *bs. atm, kum presesaisuuBaltelmaaa ea liitetty edellä mainittu rinnakkais-erotin. Viimemainituissa toimintaolosuhteissa ovat lämpötilat paisuntavyö-hykkeessä edullisesti väliltä 49-82°C. Ilman rinnakkaiserottimen edellä esitettyä painorajoitusta voi lämpötila kuitenkin olla niinkin alhainen kuin 38°C.

Osittain laimentunut rasvaliuetin koetaan pairantavyöhykkeen pohjalle ja siirretään ensimmäiseen matalapaine-erotusvyöhykkeeseen, johon se johdetaan keskiväliltä, tavallisesti vyöhykkeen ylempään osaan keskipisteen ja kannen puoleenväliin. Butadieenia sisältävä liuotinsoes virtaa vyöhyk- 7 57251 keessä alaspäin joutuen kosketukseen ylöspäin nousevien uudelleenhöyrystys-osastosta tulevien höyryjen kanssa sillä seurauksella, että vyöhykkeen pohjalta poistettu liuotin on pääasiallisesti vapaa butadieenistä. Edullisesti ainakin osa tästä talteenotetusta tyhjennetystä tai laihasta liuottimesta palautetaan uutostislausvyöhykkeeseen.

Ensimmäisen eli matalapaine-erotusvyöhykkeen toimintapaine voidaan sopivasti valita mille tahansa tasolle, joka on alempi uutostislausvyöhykkees-sä vallitsevaa tasoa. Samoin kuin paisuntavyöhykkeessäkin on edullista käyttää matalapaine-erotusvyöhykettä niin alhaisella paineella kuin mahdollista paitsi, että ilmakehän painetta alempia paineita on vältettävä aikaisemmin mainituista syistä. Toiminta alemmissa paineissa tarjoaa useita etuja. Lämpötilat alenevat minimiinsä; sen vuoksi tapahtuu vähemmän polymeroitumista ja epäpuhtaita saostumia muodostuu vähemmän. Erottaminen alemmissa lämpötiloissa vähentää energiantarvetta huomattavasti. Ja kaikkein tärkeintä, päinvastoin kuin tähänastiset prosessit keksinnön mukainen prosessi helpottaa ei-toivottu-jen asetyleeni-aineiden poistamista. Alhaisista lämpötiloista johtuen, jotka vallitsevat koko matalapaine-erotusvyöhykkeessä, haihtuvuusero butadieenin ja asetyleenin välillä lisääntyy sillä seurauksella, että matalapaine-erotus-vyöhykkeen väliosilla asetyleenin väkevyys on melkoisen korkea verrattuna butadieeniin. On edullista poistaa asetyleeni tässä pisteessä runsaasti liuotinta sisältävässä sekoituksessa, josta asetyleeni voidaan sen jälkeen erottaa rinnakkaiserottimessa, jollainen on kuvattu esim. US-patentin 3 317 627 erittelyssä.

Prosessimalli, johon kuuluu rinnakkaiserotin, voi väkuttaa paineeseen, jolla matalapaine-erotinta on käytettävä. Kun rinnakkaiserottimeen on suunniteltu kuuluvan oma uudelleenhöyrystäjä antamaan energia, joka vaaditaan asetyleenin erottamiseksi liuotinsekoituksesta, on vaikutus matalapaine-erottimen toimintapaineeseen pieni. Tällaisissa tapauksissa voi matalapaine-erottimen toimintapaine olla aivan matala, esimerkiksi niinkin alhainen kuin 1,26 abs. atm. Pohjan lämpötila tässä paineessa voi olla niinkin matala kuin 93"C. Kun rinnakkaiserotin kuitenkin on suunniteltu toimimaan ilman omaa uudelleenhöyrystä-jää, minkä uskotaan olevan uusi prosessi, on matalapaine-erotinta välttämättä käytettävä korkeammalla paineella. Korkeampaa painetta vaaditaan niin, että siirtyvää lämpöä on riittävästi käytettävissä asetyleenien erottamiseksi, kun asetyleeniä sisältävä virta johdetaan rinnakkaiserottimeen matalassa paineessa, ja niin, että höyryä matalapaine-erotusvyöhykkeen alemmasta osasta voidaan johtaa rinnakkaiserottimeen antamaan lisää lämpöenergiaa erotusta varten.

Matalapaine-erottimen käyttöpaineen pitää olla vieläkin korkeampi, jos β 57251 rinnakkaiserottimen yläpäässä täytyy ylläpitää paino, joka antaa riittäviin paine-eron, joka tekee mahdolliseksi erotinhöyryjen edelleenkäsittclyn ilman että tarvitaan kompressoria. Yleensä kun rinnakkaiserotintä käytetään ilman omaa uudelleenhöyrystäjää, voi matalapaine-erottimen käyttöpaine olla niinkin korkea kuin 3,5 abs. atm missä tapauksessa vastaava pohjan lämpötila on noin 121°C. Jopa näissäkin olosuhteissa ovat kuitenkin kokoillut maksimilämpötilat vielä huomattavasti alempia kuin monissa olemassa olevissa prosesseissa.

Butadieenirikas höyryfaasi siirretään sitten kompressoriin. Edullisessa sovellutuksessa, jossa käytetään paisuntavyöhykettä kuten aikaisemmin mainittiin, yhdistetään ensimmäisestä erotusvyöhykkeestä talteenotettu butadiee-riin suhteen rikastunut höyryvirta butadieenirikkaaseen höyryfaasiin, joka on saatu paisuntavyöhykkeestä. Syntynyt yhdistetty höyry puristetaan sitten paineeseen, joka on ainakin riittävän korkea palauttamaan puristettu höyry uutos-tislauevyöhykkeen pohjalle ilman lisäpuristusta. Valittu kompressorin antama paine voi tietenkin olla vielä korkeampikin riippuen käyttöpaineesta, joka on valittu toiseen erotusvyöhykkeeseen. Edullisesti se valitaan korkeammaksi kuin paine uutostislausvyöhykkeessä.

Puristamisen jälkeen osa butadieenirikkaasta höyryvirrasta, tyypillisesti suurin osa, palautetaan uutostislausvyöhykkeen pohjalle antamaan energia, joka vaaditaan uutostislausta varten, Toinen osa puristetusta höyrystä johdetaan toisen erotusvyöhykkeen väliosastoon, josta butadieeni otetaan talteen yläpään-tuotteena.

Toisen erotusvyöhykkeen yläpään paine pysytetään yleensä sellaisena, että yläpään butadieeniä sisältävät höyryt voidaan lauhduttaa tarvitsematta turvautua jäähdytettyihin jäähdytysvesiin .tai lisäpuristuslaitteisiin. Yläpään paineet ovat yleensä väliltä 3»87“7»6 abs. atm ja usein väliltä U,2-7 abs. atm. Toimittaessa näillä paineilla ovat erotusvyöhykkeen maksimilämpötilat yleensä väliltä 54-92°C, vaikkakin lämpötiloja tämän välin ulkopuolelta voidaan tila- * päisesti myös käyttää. Sovellutuksissa, joissa asetyleeni-aineet ohjataan rinnakkaiserottiraeen kuten edellä selvitettiin, ruiskutetaan laiha liuotin, tyypillisesti osa laihasta liuottimesta, joka on poistettu ensimmäisestä erotusvyöhykkeestä, toisen erotusvyöhykkeen yläosaan antamaan sellainen liuotin-ympäristö, että kaikki toisen erotusvyöhykkeen syötössä olevat jäljelle jääneet asetyleeni-aineet poistetaan pääasiallisesti vyöhykkeestä pohjatuottee-na. Pohjatuote, runsaasti liuotinta sisältävä sekoitus, joka sisältää asety-leoni-aineet, butadieoniä ja muita, korkeammalla kiehuvia hiilivetyjä, palautetaan sopivasti raatalapaine-erotuovyöhykkeen ylempään osaan, missä ori komponentit erotetaan ja otetaan talteen. Jos asetyleenin poistaminen ei ole 9 57251 prosessin tavoitteena, ei laihan liuottimen suihkuttaminen toisen erotus-vyöhykkeen yläosaan ole tarpeen.

Brotuetoimituksen vaatima lämpöenergiamäärä sisältyy suureksi osaksi vyöhykkeeseen tulevaan puristettuun höyrysyöttöön. Lisäenergiaa saadaan kuitenkin sopivasti lämmönvaihdon avulla ensimmäisestä erotusvyöhykkeestä tulevasta kuumasta, laihasta liuottimesta.

Esimerkki 1

Viitataan oheistettuun kuvaan 1, joka esittää keksinnön edullisen sovellutuksen virtauskaaviota, jossa butadieeni otetaan talteen sekoituksestaan muiden C^-hiilivetyjen kanssa ja jossa käytetty uutostislausliuotin on vesipitoinen asetonitriili. On ymmärrettävä, että kuva on ainoastaan kaavamainen esitys prosessista eikä pyri näyttämään tavanomaista instrumentointia ja venttiilien sijainteja tyypillisessä prosessissa.

Dehydrausvyöhykkeestä peräisin oleva C^-fraktio johdettiin linjaa 11 pitkin uutostislauskolonniin 10 sen keskikohdalta. Kolonnia käytettiin yläpään paineella, joka oli noin 6,3 atm, ja pohjan paine oli noin 7»3 atm.

Asetonitriili-liuotinta, joka sisälsi n. 10 paino-^ί vettä tuli uutostislaue-kolonnin 10 yläosaan linjaa 13 pitkin 54°C:een lämpötilassa. Hiilivetyvirta, joka sisälsi C^-oefiineja sekä paraffiineja ja joka oli pääasiallisesti vapaa butadieenista, poistui yläpääntuotteena linjaa 14 pitkin. Rasvaliuosta, joka sisälsi pääasiallisen butadieenin, kaikki asetyleenit, kuten vinyyli- ja etyyliasetyleenin ja vesipitoisen asetonitriili-liuottimen, poistettiin uutos-tislauskolonnin 10 pohjalla linjaa 13 pitkin. Uutostislaukeen vaatima lämpö-energia toimitettiin butadieenirikkaan höyryn mukana, joka johdettiin linjaa 44 pitkin uutostislauskolonnin 10 pohjalle. Tällä tavalla pysytettiin uutos-tislauskolonnin 10 pohjalla verrattain alhainen, noin 82°C:een lämpötila.

Rasvaliuotin uutostislauskolonnin 10 pohjalta siirrettiin linjaa 13 pitkin ensimmäisen erotuskolonnin 30 ylempään osaan. Sisimmäisessä erotusko-lonnissa 30 lämpöä lisättiin uudelleenhöyrystäjän 36 kautta jäljellä olevan butadieenin erottamiseksi rasvaliuottimesta. Butadieenirikas höyry otettiin talteen yläpääntuotteena ja johdettiin linjaa 32 pitkin kompressorin 40 imupuo-lelle. Laihaa liuotinta, josta pääasiallisesti kaikki butadieeni oli erotettu, otettiin talteen pohjatuotteena linjaa 34 pitkin.

Ensimmäisen erotuskolonnin 30 käyttöpaine oli noin 2,4-2,8 abs. atm mistä oli seurauksena verrattain alhainen pohjan lämpötila 110°C. Koko ensimmäisessä erotuskolonnissa vallitseva suhteellisesti alempi lämpötila lisää suhteellisen haihtuvuuden eroa butadieenin ja vinyyli- sekä etyyliasetyleenien välillä, sillä seurauksella, että lopullisen butadieenituotteen asetyleeni-pitoisuus pysytettiin suhteellisen alhaisella tasolla erottamalla asetyleeni- JO 57251 rikas virta linjaa 33 pitkin ensimmäisen erotuskolonnin 30 keskiväliltä.

Butadieenirika3 höyryvirta ensimmäisen erotuskolonnin 30 yläpäästä puristettiin kompressorin 40 avulla noin 8 abs. atm:n paineeseen. Puristettu höyry-virta jaettiin sitten kahteen osaan. Toinen osa palautettiin linjaa 44 pit- kin uutostislauskolonnin 10 pohjalle. Toinen osa siirrettiin linjaa 42 pitkin toiseen erotuskolonniin 50» jossa butadieeni otettiin talteen yläpääntuottee-na linjaa 52 pitkin.

Toista erotuskolonnia 50 käytettiin noin 6,3 abs. atm:n yläpään paineella yläpään butadieenihöyryjen lauhduttamisen helpottamiseksi normaalilla jäähdytysvedellä. Laihaa liuotinta ruiskutettiin linjasta 54 kolonnin ylempään osaan antamaan liuottimelle tilaa lisätä haihtuvuuseroa läsnäolevan butadi-eenin ja asetyleenin välillä. Runsaasti liuotinta sisältävä pohjatuote palautettiin linjaa 56 pitkin ensimmäiseen erotuskolonniin 30 jäljellä olevan butadieenin talteenottamiseksi. Lämpöenergia toista erotustoimitusta varten saatiin pohjavaihtimesta 59» jossa lämpöä saatiin vaihdetuksi ensimmäisen erotuskolonnin 30 pohjalta tulevasta kuumasta laihasta liuottimesta. Toisen erotuskolonnin 50 pohjalla saavutettu maksimilämpötila oli noin 100°C.

Esimerkki 2

Viitataan kuvaan 2, jossa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän toisen edullisen sovellutuksen virtauskaavio. Kaikki annetut painearvot on ilmoitettu absoluuttisina atmosfääreinä.

30 paino-osaa hiilivetysekoitusta johdettiin uutostislauskolonniin 10 sen keskivälillä. Sekoitus sisälsi 44»9 paino-# buiadieeni-1,5» 22,3 paino-# buteeni-1, 19,3 paino-# isobuteenia, 7»6 paino-# buteeni-2, 2,6 paino-# n-butaania, 1,4 paino-# vinyyliasetyleeniä ja pieniä määriä isobutaania, bu-tadieeni-1,2 jne. Uutostislauskolonnia käytettiin pohjan lämpötilalla ja paineella 72°C ja 5,6 atm. vastaavasti ja yläpään lämpötilalla ja paineella 43°C ja 4,4 atm. vastaavasti. Polaarisena liuottimena johdettiin 223 paino-osaa asetonitriilin vesipitoista sekoitusta (11 paino-# vettä) lähelle kolonnin yläpäätä linjaa 13 pitkin. Linjalta 14 otettiin talteen 17 paino-osaa höy-rysekoitusta, joka sisälsi pääasiassa buteeni-1:tä, isobuteenia ja buteeni-2; ta sekä pienempiä määriä isobutaania, n-butaania, asetonitriiliä ja vettä. Uutostislauksen vaatima lämpöenergia saatiin johtamalla 75 paino-osaa bufcr,-dieenin suhteen rikastunut höyryvirta (fcutadieenipitoisuus 79»9 paino-#) linjaa 44 pitkin lähelle uutostislauskolonnin pohjaa.

Uutostislauskolonnin pohjalta poistettiin 511 paino-osaa rasvaiiuot.intä ja johdettiin linjaa 15 pitkin paisuntarumpuun 20, jonka käyttöpaine oli 2,75 atm. ja -lämpötila 66°C. Linjaa 24 pitkin poisteltiin 247 paino-osaa 11 57251 osittain tyhjennettyä rasvaliuotinta ja johdettiin ensimmäisen erotuskolonnin 30 ylempään osaan. Tätä kolonnia käytettiin pohjapaineella 3,2 atm. ja pohja-lämpötilalla 115°C, yläpään paineella 2,8 atm. ja yläpään lämpötilalla 64°C. Ensimmäisen erotuskolonnin välipisteestä poistettiin 61 paino-osaa linjaa 33 pitkin, joka sisälsi pääasiallisesti kaikki lähtösekoituksessa läsnäolevat asetyleeni—aineet· Laimeaa liuotinta (215 paino—osaa) poistettiin linjaa 34 pitkin ja yläpäästä linjaa 32 pitkin butadieenin suhteen rikastunut höyryvirta (47 paino-osaa, butadieenipitoisuus 79,7 paino-#). Tämä virta yhdistettiin toiseen butadieenin suhteen rikastuneeseen höyryvirtaan, joka oli perlisin paisunta-, rummusta. Yhdistetty virta, 111 paino-osaa, butadieenipitoisuus 7Θ,Θ paino-#, johdettiin kompressoriin 40 ja puristettiin 6,3 atm:n paineeseen. Osa puristetusta virrasta, nimittäin 73 paino-osaa, palautettiin uutostislauskolonniin, kun taas loppuosa johdettiin linjaa 42 pitkin toiseen erotuskolonniin 30, joka toimi 5»6 atm:n pohjapaineella, 78°C:een pohjan lämpötilalla, 5,2 atm:n yläpään paineella ja 45°0:een yläpään lämpötilalla.

Laimea liuotin, joka poistettiin ensimmäisestä erotu»kolonnista linjaa 34 pitkin yhdistettiin täydennysvirtaan (ei-kuvassa), linjaa 33 pitkin poistetun liuottimen kompensoimiseksi. Yhdistetty virta (278 paino-osaa) johdettiin lämmönvaihtimen 58 läpi ja jaettiin sitten kahteen osaan, joista toinen osa palautettiin linjaa 13 pitkin uutostislauskolonnin yläosaan (223 paino-osaa, kuten aikaisemmin mainittiin) ja loppuosa (55 paino-osaa) johdettiin linjaa 54 pitkin toisen erotuskolonnin 50 ylempään osaan. Tämän kolonnin pohjalta poistettiin 76 paino-osaa pohjavirtaa linjaa 56 pitkin ja palautettiin matalapaine-erotusvyöhykkeeseen. Tämä pohjavirta sisälsi 71*6 paino-# aseto-nitriiliä, 7»2 paino-# vettä, 19,4 paino-# butadieeni-1,3» ja pieniä määriä butadieeni-1,2 ja asetyleeniaineita.

Linjalta 52 otettiin talteen 15 paino-osaa yläpään höyryvirtaa, joka sisälsi 99*2 paino-# butadieeniä ja joka tuli korkeapaine-erotuskolonnista 50.

Claims (3)

12 57251 Patenttivaat imukset:

1. Menetelmä butadieenin taiteenottamiseksi seoksistaan muiden (^-hiilivetyjen kanssa uutostislaamalla polaarisen liuottimen läsnäollessa ja poistamalla sen jälkeen liuotin, jolloin uutostislausvyöhykkeestä otetaan talteen rasvaliuotin, joka johdetaan, mahdollisesti paisuntavyöhykkeen kautta erotusvyöhykkeeseen, joita vyöhykkeitä käytetään alemmalla paineella kuin uutostislausvyöhykettä, tunnet-t u siitä, että erotusvyöhykkeestä ja mahdollisesta paisuntavyöhykkeestä otetaan talteen butadieenirikas höyryvirta, josta ainoastaan osa palautetaan puristamisen jälkeen uutostislausvyöhykkeeseen, ja toinen osa höyryvirrasta puristamisen jälkeen johdetaan toiseen erotusvyöhykkeeseen, ja että butadieeni otetaan talteen toisesta er otu svyöhykke estä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uutostislausvyöhykettä käytetään paineella, joka on alueella 3-7*5 abs. atm, pai-suntavyöhykettä käytetään paineella, joka on alueella 1,26-3*5 abs.atm ja joka on alempi kuin uutostislausvyöhykkeen paine, ensimmäistä erotusvyöhykettä käytetään ilmakehän painetta suuremmalla ja oleellisesti samalla paineella kuin paisunta-vyöhykettä, ja toista erotusvyöhykettä käytetään paineella, joka on alueella ht2-7 abs.atm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yli 50 paino-/? puristetusta butadieenistä rikkaasta höyryvirrasta tai höyry-virroista palautetaan uutostislausvyöhykkeeseen ja loput johdetaan toiseen erotus-vyöhykkee seen.