PL160998B1 - Sposób oczyszczania benzolu koksowniczego ze związków siarki - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania benzolu koksowniczego ze związków siarki, na drodze rozdziału na frakcje, w trakcie rafinacji kwasem siarkowym frakcji benzen-toluen-ksylen, w obecności węglowodorów pochodnych styrenu, znamienny tym że frakcję tę poddaje się działaniu kwasu siarkowego, a następnie frakcji węglowodorów nienasyconych, pochodzącej z procesu przerobu benzolu ciężkiego, zawierającej 25-70% wagowych związków nienasyconych, w ilości 0,5-5% wagowych w stosunku do wsadu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania frakcji benzolu koksochemicznego od tiofenu i jego pochodnych, umożliwiający otrzymanie benzenu, toluenu, solwentnafty wysokiej czystości o minimalnej zawartości związków siarki.

Powszechnie znany i stosowany sposób przerobu benzolu opiera się na rozdestylowaniu surowca na frakcje różniące się temperaturami wrzenia i składem chemicznym, podlegające dalszej obróbce w zależności od kierunku zagospodarowania. Zazwyczaj benzol podlega wstępnemu rozdziałowi na frakcje benzolu lekkiego i ciężkiego. Benzol lekki poddawany jest stabilizacji, polegającej na wydzieleniu tzw. przedgonu benzolowego, zawierającego głównie lekkie niearomaty, dwusiarczek węgla, cyklopentadien i część benzenu. Benzol lekki stabilizowany, zawierający benzen, toluen, ksyleny oraz pewne ilości związków nienasyconych i siarkowych, poddaje się rafinacji kwasem siarkowym. Rafinacja benzolu lekkiego, zwanego dalej frakcją BTK polega na usunięciu związków siarki takich jak tiofen i jego pochodne, za pomocą kwasu siarkowego o stężeniu 94-97%. Z benzolu ciężkiego, zawierającego głównie węglowodory wrzące powyżej 145°C, wydziela się między innymi frakcje służące do otrzymywania żywic (styren, kumaron, inden i ich pochodne).

W opisie patentowym polskim nr 102 851 zawarty jest sposób oczyszczania węglowodorów z zanieczyszczeń siarkowych na sulfokationicie w formie wodorowej z dodatkiem olefinowych pochodnych węglowodorów aromatycznych, zwłaszcza styrenu lub a-metylostyrenu.

W opisie patentowym polskim nr 135 077 opisano, że jako dodatek ułatwiający rafinację frakcji BTK z rozdziału benzolu koksowniczego stosuje się 0,5-10% wagowych frakcji węglowodorowej, otrzymanej jako produkt uboczny w procesie syntezy fenolu metodą kumenową, zawierającej obok kumenu i fenolu co najmniej 10% wagowych a-metylostyrenu.

160 998

W znanym procesie rafinacji kwasowej frakcji BTK otrzymuje się produkty o zawartości około 0,1% wagowych siarki. Nie posiadają one wystarczającej jakości do przeprowadzenia wielu syntez chemicznych.

Według wynalazku frakcję BTK poddaje się działaniu stężonego kwasu siarkowego, a następnie frakcji węglowodorów nienasyconych', pochodzącej z procesu przerobu benzolu ciężkiego, zawierającej 25-70% wagowych związków nienasyconych, w ilości 0,5-5% wagowych w stosunku do wsadu.

Korzystny proces według wynalazku polega na wstępnym wymieszaniu frakcji BTK ze stężonym kwasem siarkowym, do której to mieszaniny po 1 minucie czasu przestrzennego wprowadza się frakcję nienasyconą w ilości 0,5% wagowych, co stanowi 1-szy stopień oczyszczania, realizowany w urządzeniu strumienicowym. Frakcję nienasyconą wprowadza się do dyszy chwytającej urządzenia strumienicowego, do którego doprowadzona jest również mieszanina frakcji BTK z kwasem. Mieszaninę reakcyjną wprowadza się dalej do drugiego i ewentualnie następnych układów strumienicowych, dozując frakcję nienasyconą w ilości każdorazowo po minimum 0,5% wagowych, po czasie przestrzennym reakcji na poprzednim stopniu rafinacji minimum 1 minuty. Dalszy rozdział frakcji BTK prowadzi się w znany sposób, oddzielając warstwę kwasu odpadowego i smółek, neutralizując i rektyfikując warstwę węglowodorów BTK.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się benzen o zawartości 0,01- 0,02% wagowych siarki, jako surowiec do licznych syntez. Umożliwia to między innymi produkcję etylobenzenu o zawartości 0,003% wagowych siarki. Stanowi on surowiec do produkcji styrenu na katalizatorach nowej generacji.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się również toluen o niskiej zawartości siarki. Frakcja węglowodorów nienasyconych, ułatwiająca rafinację stanowi oczyszczoną solwentnaftę jako jeden z produktów przerobu benzolu wyprowadzona jest z układu.

W rozwiązaniach dotychczasowych należało dodatkowo ją rafinować. Sposobem według wynalazku frakcja ta spełnia dwie funkcje - pogłębia rafinację benzolu, a równocześnie sama ulega rafinacji.

Przykład I. Rafinację 300 g frakcji BTK o składzie: 82,4% benzenu, 14,5% toluenu, 1,1% ksylenów, 0,5% związków nienasyconych, 0,6% tiofenu prowadzono w temperaturze 25-30°C, dodając 15 g kwasu siarkowego o stężeniu 96%. Zawartość intensywnie mieszano przez 3 minuty, dodając następnie 7 g frakcji nienasyconej, zawierającej 11,4% styrenu, 2,6% metylostyrenów, 23% indenu, 5% kumaronu. Mieszano kolejne 15 minut. Po przeprowadzeniu rafinacji frakcję BTK oddzielono od warstwy smółek, zneutralizowano ługiem sodowym o stężeniu 20% i pozbawiono nielotnej pozostałości, odparowując frakcję do 145°C. Otrzymano frakcję zawierającą 0,018% siarki.

Przykład Π. 300 g frakcji BTK o składzie, jak wyżej zadano 15 g kwasu siarkowego o stężeniu 96%. Mieszano zawartość przez 3 minuty, po czym dodano 5 g frakcji nienasyconej, zawierającej 2,9% styrenu, 11% kumaronu, 53,8% indenu. Zawartość mieszano przez 5 minut. Frakcję BTK wydzielono w sposób, opisany w przykładzie I. Zawartość siarki po rafinacji wynosiła 0,018%.

Przykład III. 300 g frakcji BTK o składzie, jak w przykładzie I zadano 15 g 96%-go kwasu siarkowego, mieszając intensywnie przez 2 minuty. Do mieszaniny reakcyjnej dodano 4 g frakcji nienasyconej o składzie, jak w przykładzie I. Zawartość mieszano przez 14 minut, po czym dodano następną porcję 4 g frakcji nienasyconej. Po dalszych 14 minutach mieszania zakończono rafinację wydzielając frakcję BTK, jak w przykładzie 1. Otrzymano frakcję zawierającą 0,10% siarki.

Przykład IV. 300 g frakcji BTK o składzie, jak w przykładzie I zadano 15 g 96%-go kwasu siarkowego i mieszano intensywnie przez 2 minuty. Do mieszaniny dodano 4 g frakcji nienasyconej, jak w przykładzie I. Zawartość mieszano przez 9 minut, po czym dodano następną porcję 2 g frakcji nienasyconej i mieszano kolejno 9 minut. Po tym czasie dodano ostatnią porcję g frakcji nienasyconej i zakończono rafinację po kolejnych 9 minutach. Wydzielono frakcję BTK stosując metody, jak w przykładzie I. Frakcja BTK zawierała 0,008% siarki.

160 998

PrzykładV. 2500 g frakcji BTK o zawartości 0,3% tiofenu zadano 125 g kwasu siarkowego o stężeniu 96%. Mieszano zawartość przez 10 minut, po czym dodano 50 g frakcji nienasyconej. Zawartość mieszano przez 10 minut, po czym dodano następną porcję 50 g frakcji nienasyconej. Po dalszych 10 minutach mieszania proces rafinacji zakończono. Frakcję BTK oddzielono od warstwy kwasu i smółek, a następnie zneutralizowano 125 g ługu sodowego o stężeniu 20%. Zneutralizowaną frakcję rektyfikowano, otrzymując benzen o zawartości 0,0107% siarki i frakcję toluenową, zawierającą 0,009% siarki.

P r z y k ł a d VI. Typową frakcję BTK, o zawartości 0,5% wagowych tiofenu poddano rafinacji na instalacji przemysłowej. Frakcję o temperaturze 30-35°C w ilości 18 Mg/h podawano na rurociąg ssący pompy rafinacyjnej, do którego wprowadzano również 500 kg/h kwasu siarkowego o stężeniu 96% wagowych. Mieszaninę BTK i kwasu tłoczono przez układ trzech kolumn rafmacyjnych o tak dobranej pojemności, że zapewniono 1 minutowy objętościowy czas przebywania substratów w strefie reakcji. Frakcję nienasyconą w ilości 210 kg/h wprowadzono do układu dwustopniowo, za pomocą strumienie, umieszczonych po pierwszej i drugiej kolumnie rafinacyjnej. Proces rafinacji kończył się po wprowadzeniu do mieszaniny reakcyjnej wody w ilości 450 kg/h. Kwaśną frakcję BTK po odstaniu w płuczniku oddzielono od warstwy kwasu i smółek i neutralizowano ługiem sodowym o stężeniu 10%o wagowych w kolumnie neutralizacyjnej. Obojętną frakcję odpędzano w kotle, pozbawiając ją zapopielonej pozostałości i kierowano na kolumny rektyfikacyjne. Otrzymano benzen o zawartości 0,013% wagowych siarki i toluen o zawartości 0,011% wagowych siarki.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania benzolu koksowniczego ze związków siarki, na drodze rozdziału na frakcje, w trakcie rafinacji kwasem siarkowym frakcji benzen-toluen-ksylen, w obecności węglowodorów pochodnych styrenu, znamienny tym,że frakcję tę poddaje się działaniu kwasu siarkowego, a następnie frakcji węglowodorów nienasyconych, pochodzącej z procesu przerobu benzolu ciężkiego, zawierającej 25-70% wagowych związków nienasyconych, w ilości 0,5-5% wagowych w stosunku do wsadu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po wstępnym wymieszaniu oczyszczonej frakcji z kwasem siarkowym, do tej mieszaniny po minimum 1 minucie czasu przestrzennego wprowadza się frakcję nienasyconą w ilości 0,5% wagowych, co stanowi I stopień oczyszczania, realizowany w urządzeniu strumienicowym, w którym frakcja oczyszczana stanowi czynnik ssący.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną wprowadza się dalej do drugiego lub następnych układów strumienicowych, dozując frakcję nienasyconą każdorazowo po minimum 0,5% wagowych, po czasie przestrzennym reakcji na poprzednim stopniu rafinacji minimum 1 minuty.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że stosuje się frakcję węglowodorów nienasyconych, pochodzącą z przerobu benzolu ciężkiego i zawierającą styren od 2-20% wagowych, metylostyreny od 2-6% wagowych, kumaron od 3-11% wagowych, inden od 3-55% wagowych, metylokumarony i metyloindeny od 1-2% wagowych.