RU2754823C2 - Способ получения чистого 1,3-бутадиена - Google Patents

Способ получения чистого 1,3-бутадиена Download PDF

Info

Publication number
RU2754823C2
RU2754823C2 RU2019126670A RU2019126670A RU2754823C2 RU 2754823 C2 RU2754823 C2 RU 2754823C2 RU 2019126670 A RU2019126670 A RU 2019126670A RU 2019126670 A RU2019126670 A RU 2019126670A RU 2754823 C2 RU2754823 C2 RU 2754823C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
butadiene
fraction
column
distillation column
selective solvent
Prior art date
Application number
RU2019126670A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019126670A3 (ru
RU2019126670A (ru
Inventor
Бернд ХАЙДА
Тобиас Келлер
Йан-Оливер ВАЙДЕРТ
Original Assignee
Басф Се
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Басф Се filed Critical Басф Се
Publication of RU2019126670A publication Critical patent/RU2019126670A/ru
Publication of RU2019126670A3 publication Critical patent/RU2019126670A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2754823C2 publication Critical patent/RU2754823C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0426Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0488Flow sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0492Applications, solvents used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007Energy recuperation; Heat pumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/141Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column where at least one distillation column contains at least one dividing wall
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B01D3/346Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas the gas being used for removing vapours, e.g. transport gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42Regulation; Control
    • B01D3/4211Regulation; Control of columns
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/12Alkadienes
    • C07C11/16Alkadienes with four carbon atoms
    • C07C11/1671, 3-Butadiene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • C07C7/05Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds
    • C07C7/08Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds by extractive distillation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D2011/002Counter-current extraction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения чистого 1,3-бутадиена из необработанной С4-фракции в результате экстрактивной дистилляции с селективным растворителем, в котором a) жидкую необработанную С4-фракцию подают в зону подачи колонны предварительной дистилляции, которая в средней секции разделена посредством перегородки, ориентированной в основном в продольном направлении колонны предварительной дистилляции, на зону подачи и зону бокового вывода, отводят первую низкокипящую фракцию, содержащую С3-углеводороды в виде головного потока, газообразную С4-фракцию в виде бокового потока из зоны бокового вывода и первую высококипящую фракцию в виде кубового потока, b) по меньшей мере в одной экстракционной колонне газообразную С4-фракцию приводят в контакт с селективным растворителем, причем получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены, и кубовую фракцию, содержащую 1,3-бутадиен и селективный растворитель, c) по меньшей мере в одной дегазирующей колонне из кубовой фракции десорбируют неочищенный 1,3-бутадиен, причем получают дегазированный селективный растворитель и дегазированный селективный растворитель направляют обратно в экстракционную колонну, и d) по меньшей мере часть неочищенного 1,3-бутадиена подают в колонну тонкой дистилляции и отделяют вторую высококипящую фракцию, отводят газообразный выпускной поток, а вторую высококипящую фракцию направляют обратно в нижнюю секцию колонны предварительной дистилляции. Предлагаемый способ позволяет поддерживать производственный режим в течение длительного времени и при этом достигать высокого выхода чистого 1,3-бутадиена. 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 3 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения чистого 1,3-бутадиена из необработанной С4-фракции.
1,3-Бутадиен в промышленных масштабах как правило получают из так называемых С4-фракций, т.е. из смесей углеводородов, в которых преобладают углеводороды с 4 атомами углерода, в частности 1-бутен, изобутен, а также 1,3-бутадиен.
С4-Фракции получают, например, при производстве этилена и пропилена посредством термического крекинга, обычно в установках парового крекинга, в частности в установках крекинга газа или нафты. Кроме того, С4-фракции, содержащие 1,3-бутадиен, получают при каталитическом дегидрировании н-бутана и/или н-бутена. В качестве исходной газовой смеси для окислительного дегидрирования н-бутенов в 1,3-бутадиен можно использовать любую смесь, содержащую н-бутены. Газовые смеси, содержащие н-бутены, которые используют в качестве исходного газа при окислительном дегидрировании н-бутенов в 1,3-бутадиен, могут быть получены путем неокислительного дегидрирования н-бутан-содержащих газовых смесей. С4-Фракции, содержащие 1,3-бутадиен, ниже обозначаются как необработанные С4-фракции. Помимо небольших количеств углеводородов с 3 и 5 атомами углерода они содержат как правило ацетилены (метилацетилен, этилацетилен и винилацетилен).
Хорошо известно, что чистый 1,3-бутадиен может быть получен из необработанных С4-фракций посредством последовательности определенных технологических стадий, на которых из необработанной С4-фракции сначала извлекают неочищенный 1,3-бутадиен и затем неочищенный 1,3-бутадиен дополнительно очищают для получения чистого 1,3-бутадиена. Неочищенный 1,3-бутадиен представляет собой смесь, содержащую примерно от 90 до 99,5 % мас. 1,3-бутадиена, в частности от 98 до 99 % мас. 1,3-бутадиена. Требования спецификации для чистого 1,3-бутадиена часто предусматривают минимальное содержание 1,3-бутадиена 99,6 % мас. и максимально допустимое содержание ацетиленов, а также 1,2-бутадиена, в каждом случае 20 ч.н.млн, в пересчете на массу чистого 1,3-бутадиена.
Получение 1,3-бутадиена из С4-фракций является сложной задачей разделения из-за незначительных различий в относительной летучести компонентов. Поэтому проводят экстрактивную дистилляцию, т.е. дистилляцию с добавлением селективного растворителя, который имеет более высокую температуру кипения, чем подлежащая разделению смесь, и который увеличивает различия в относительной летучести компонентов, подлежащих разделению. Полученный таким образом неочищенный 1,3-бутадиен, чтобы соответствовать требованиям спецификации, подвергают дистилляционной очистке с получением чистого 1,3-бутадиена.
Например, согласно международной заявке WO 2011/110562 А1, необработанную С4-фракцию селективно гидрируют, затем от селективно гидрированной С4-фракции отделяют высококипящие компоненты, а оставшуюся С4-фракцию затем дополнительно подвергают экстрактивной дистилляции с получением неочищенного 1,3-бутадиена. Неочищенный 1,3-бутадиен далее очищают тонкой дистилляцией до чистого 1,3-бутадиена.
В немецком патенте DE 101 05 660 описан способ получения неочищенного 1,3-бутадиена посредством экстрактивной дистилляцией из С4-фракции с селективным растворителем. Способ проводят в колонне с разделительной стенкой (TK), в которой перегородка (T) расположена в продольном направлении колонны, образуя первую частичную область (A), вторую частичную область (B) и нижнюю общую область колонны (C), и которая подключена к колонке экстрактивной промывки (К) выше по потоку.
В соответствии с международной заявкой WO 2013/083536, очищенную газообразную необработанную С4-фракцию предоставляют в качестве потока исходного сырья для экстрактивной дистилляции посредством подачи жидкой необработанной С4-фракции в верхнюю треть дистилляционной колонны с образованием концентрирующей части и отгонной части и отведения из дистилляционной колонны головного потока, содержащего С3-углеводороды, кубового потока, содержащего С4-олигомеры и -полимеры, а также и углеводороды С5 и выше, и выведения из отгонной части очищенной газообразной необработанной С4-фракции в виде бокового потока.
Способы экстрактивной дистилляции С4-фракций с использованием селективных растворителей имеют общее свойство, в результате направления противотоком разделяемой С4-фракции в форме пара и жидкого селективного растворителя в подходящих термодинамических условиях, как правило при низких температурах, обычно в диапазоне от 20 до 80°C, и при умеренном давлении, часто при примерно 3 - 6 бар, насыщают селективный растворитель компонентами из С4-фракции, к которым он имеет более высокое сродство, тогда как компоненты, к которым селективный растворитель имеет более низкое сродство, остаются в паровой фазе и выводятся в виде головного потока. Затем из потока насыщенного растворителя в подходящих термодинамических условиях, т.е. при более высокой температуре и/или более низком давлении, компоненты фракционно выделяют из селективного растворителя.
1,3-бутадиен является полимеризуемым соединением и может образовывать в различных областях установки нежелательные полимерные отложения, которые, в зависимости от молекулярной массы и степени сшивки, могут быть резиноподобными или хрупкими (так называемые попкорн-полимеры). Резиноподобные отложения препятствуют теплопередаче и приводят к уменьшению поперечного сечения трубопровода. Образование попкорн-полимеров может вызвать серьезные повреждения внутри установки и приводить к разрушению конденсаторов и трубопроводов. Отложения должны регулярно удаляться из колонн и трубопроводов с большими затратами и длительными простоями, приводящими к существенным потерям.
В качестве основной причины образования полимеров было обнаружено присутствие небольших количеств молекулярного кислорода в диапазоне нескольких частей на миллион или еще ниже. Молекулярный кислород, например, посредством пероксида бутадиена или гематита в качестве радикального стартера, может инициировать радикальную полимеризацию 1,3-бутадиена. Молекулярный кислород поступает в установку через самые незначительные места разгерметизации компонентов установки и через потоки, вводимые в процесс.
Для поддержания содержания кислорода ниже заданной предельной концентрации, можно периодически или непрерывно выводить часть газовой фазы в виде выпускного потока (выпара) из различных конденсаторов, где концентрируются кислород, азот и другие инертные газы. С выпускным потоком, помимо молекулярного кислорода и инертных газов, которые содержатся в нем только в очень небольших концентрациях, из процесса выходит значительное количество целевого продукта. Поэтому важно контролировать содержание кислорода в соответствующих частях установки с помощью детекторов кислорода и ограничивать выпускные потоки до необходимого объема, чтобы поддерживать содержание кислорода ниже предельной концентрации, в то же время сводя к минимуму потери С4. Это позволяет эмпирически определить объем газа, который может быть намеренно выпущен из установки. При контролируемом сбросе выпускных потоков в соответствии с измерением кислорода обычно в выпускном потоке устанавливают остаточное содержание кислорода 3-10 ч.н.млн. К сожалению, детекторы кислорода подвержены сбоям и требуют постоянного обслуживания.
В большинстве случаев, помимо неочищенного 1,3-бутадиена, в способах экстрактивной дистилляции также десорбируется газ, содержащий С4-ацетилены. Поскольку С4-ацетилены химически нестабильны и взрывоопасны, обычной практикой из соображений безопасности является разбавление газа, содержащего С4-ацетилены, другим внутренним технологическим потоком так, чтобы концентрация С4-ацетиленов оставалась гарантированно ниже концентрации, приводящей к разложению, например при 30-40 % об. при 1,7 бар (абс). Например, в качестве газа-разбавителя используют поток выпара экстракционной колонны, содержащий в основном рафинат 1. Разбавленный газ, содержащий С4-ацетилены, обычно примешивают к сырьевому потоку для установки крекинга, иногда применяют для термических целей или подают в факел.
В основу настоящего изобретения была положена задача предоставить эффективный способ получения чистого 1,3-бутадиена из необработанной С4-фракции, в частности способ, в котором производственный режим можно поддерживать в течение длительного времени и, тем не менее, достигать высокого выхода чистого 1,3-бутадиена.
Данная задача решается посредством способа получения чистого 1,3-бутадиена из необработанной С4-фракции в результате экстрактивной дистилляции с селективным растворителем, в котором
a) необработанную С4-фракцию вводят в колонну предварительной дистилляции, отводят низкокипящую фракцию, содержащую С3-углеводороды в виде верхнего потока, газообразную С4-фракцию в виде бокового потока, и первую высококипящую фракцию в виде кубового потока,
b) по меньшей мере в одной экстракционной колонне газообразную С4-фракцию приводят в контакт с селективным растворителем, причем получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены, и кубовую фракцию, содержащую 1,3-бутадиен и селективный растворитель,
c) по меньшей мере в одной дегазирующей колонне из кубовой фракции десорбируют неочищенный 1,3-бутадиен, причем получают дегазированный селективный растворитель, и дегазированный селективный растворитель направляют обратно в экстракционную колонну, и
d) по меньшей мере часть неочищенного 1,3-бутадиена подают в колонну тонкой дистилляции, и отделяют вторую высококипящую фракция, и отводят газообразный выпускной поток.
По причинам инвестиционных затрат может быть выгодно вместо одной экстракционной колонны соединить две колонны таким образом, чтобы они термодинамически соответствовали колонне с двойным числом ступеней разделения. Экстракционная колонна и дегазирующая колонна также могут быть полностью или частично объединены в интегрированную экстракционную и дегазирующую колонну. Экстракционная колонна и дегазирующая колонна могут быть подключены после дополнительной(-ыми) экстракционной(-ыми) колонной(-ами) и/или перед дополнительной(-ых) дегазирующей(-их) колонны(-). Если интегрированная экстракционная и дегазирующая колонна подключена перед дополнительной дегазирующей колонны, то в настоящем документе в случае интегрированной колонны говорят о экстракционной и предварительно дегазирующей колонне.
В предпочтительных вариантах осуществления способа согласно изобретению газообразные выпускные потоки из колонн, необходимые для поддержания концентрации молекулярного кислорода ниже заданной предельной концентрации, объединяют на выходах, которые в любом случае предусмотрены для выпуска других компонентов в способе. Так как по сравнению с обычными выпускными потоками в данном случае речь идет о больших по объему потоках, то содержание кислорода, вместо обычных контролируемых 3-10 ч.н. млн, удается гарантированно поддерживать ниже предела обнаружения традиционных в промышленности детекторов кислорода.
Предпочтительно выпускной поток из колонны тонкой дистилляции пропускают вместе с выпарами из колонны предварительной дистилляции через верхний конденсатор колонны предварительной дистилляции. Это позволяет увеличить объемный расход выпускного потока из колонны тонкой дистилляции, чтобы использовать в качестве выпуска следовых количеств кислорода в колонне тонкой дистилляции и удерживать содержание кислорода в колонне тонкой дистилляции ниже предела обнаружения обычных детекторов кислорода. 1,3-бутадиен, содержащийся в выпускном потоке из колонны тонкой дистилляции, конденсируется в верхнем конденсаторе колонны предварительной дистилляции и удерживается в способе.
Не требуется использование непосредственного выпускного потока из дегазирующей колонны, в которой десорбируют неочищенный 1,3-бутадиен, если неочищенный 1,3-бутадиен выводят из дегазирующей колонны в газообразном виде, и в газообразном виде подают в колонну тонкой дистилляции. Для этой цели десорбированный неочищенный 1,3-бутадиен частично конденсируют, сконденсированную часть неочищенного 1,3-бутадиена направляют в качестве флегмы в дегазирующую колонну и/или в описанную ниже зону дополнительной промывки, а другую часть неочищенного 1,3-бутадиена направляют в газообразном виде в колонну тонкой дистилляции. Объемный расход отводимого газообразного неочищенного 1,3-бутадиена превышает в несколько раз объемный расход обычного выпускного потока для кислорода; таким образом, содержание кислорода в дегазирующей колонне может удерживаться ниже предела обнаружения традиционных кислородных детекторов.
Кроме того, предлагается использовать в качестве разбавляющего газа для С4-ацетиленов поток, который одновременно служит выпускным потоком для кислорода и инертных газов из экстракционной колонны. Газ, содержащий С4-ацетилены, предпочтительно разбавляют несконденсированными компонентами выпара зоны экстракции, т.е. выпуск расположен не в паровом пространстве экстракционной колонны, а в конденсаторе экстракционной колонны или после него, так что он одновременно выступает в качестве взятого с избытком выпускного потока. Таким образом, через выпускной поток больше не возникают потери С4.
Необработанную С4-фракцию вводят в колонну предварительной дистилляции как правило в жидком виде. Низкокипящую фракцию, содержащую С3-углеводороды, отводят в виде головного потока. Газообразную С4-фракцию отводят из колонны предварительной дистилляции в виде бокового потока. Первую высококипящую фракцию отводят из колонны предварительной дистилляции в виде кубового потока. Колонна предварительной дистилляции одновременно осуществляет предварительную очистку и испарение необработанной С4-фракции. Отдельный испаритель для очищенной необработанной С4-фракции отсутствует. Колонна предварительной дистилляции может, например, эксплуатироваться при температуре в кубе от 50 до 80°С и давлении от 4 до 8 бар. Все приведенные в данном документе давления являются абсолютными давлениями.
Посредством первой высококипящей фракции может быть выведена основная часть содержащихся в необработанной С4-фракции углеводородов С5 и выше, и содержащихся в необработанной С4-фракции С4-олигомеров и -полимеров. Поскольку меньшее количество компонентов C5 и выше, в частности полимеризуемых C5-диенов, таких как изопрен или цис-2-пентадиен, поступает из предварительной дистилляции на экстрактивную дистилляцию, то они насыщают селективный растворитель в меньшей степени. Посредством первой высококипящей фракции выводятся также карбонильные соединения, такие как формальдегид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, н-бутиральдегид, кротоновый альдегид, ацетон, метилэтилкетон или акролеин.
Целесообразно, чтобы жидкая необработанная С4-фракция подавалась в колонну предварительной дистилляции сбоку с образованием концентрирующей части, расположенной над подачей, и отводящей части, расположенной под подачей. Колонна предварительной дистилляции предпочтительно представляет собой тарельчатую колонну. Тарельчатая колонна имеет, в частности, от 30 до 100 фактических тарелок или особо предпочтительно от 50 до 70 фактических тарелок. Боковая подача разделяет количество вышележащих тарелок и количество нижележащих тарелок предпочтительно в соотношении от 20:80 до 80:20.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления колонна предварительной дистилляции в средней части разделяется посредством перегородки, ориентированной в основном в продольном направлении колонны предварительной дистилляции, на зону подачи и зону бокового вывода. При этом жидкую необработанную С4-фракцию вводят в зону подачи, а газообразную С4-фракцию отводят из зоны бокового вывода. Компоненты необработанной С4-фракции не могут направляться сразу в боковой вывод и в боковой поток, поскольку они отделяются циркулирующими потоками на нижнем или соответственно верхнем крае перегородки стекающего конденсата или соответственно поднимающегося выпара. Перегородка простирается в основном на протяжении 4-40 тарелок, предпочтительно 6 - 30 тарелок.
В альтернативном варианте осуществления колонна предварительной дистилляции также может быть выполнена в виде дистилляционной колонны без перегородки. В таком случае выведение газообразной С4-фракции происходит ниже подачи необработанной С4-фракции. Это гарантирует, что компоненты необработанной С4-фракции не направляются сразу в боковой вывод и в боковой поток.
Полученную таким образом газообразную С4-фракцию по меньшей мере в одной экстракционной колонне приводят в контакт с селективным растворителем, причем получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены, и кубовую фракцию, содержащую 1,3-бутадиен, С4-ацетилены и селективный растворитель. Обычно газообразную С4-фракцию приводят в контакт с селективным растворителем, направляя газообразную С4-фракцию по меньшей мере в одной части экстракционной(-ых) колонны(-) в противотоке относительно селективного растворителя.
Давление и температуру в экстракционной колонне регулируют таким образом, чтобы те компоненты С4-фракции, для которых селективный растворитель имеет более низкое сродство, чем для 1,3-бутадиена, в частности бутаны и бутены, в основном, оставались в газовой фазе, тогда как 1,3-бутадиен, а также ацетилены и другие углеводороды, для которых селективный растворитель имеет более высокое сродство, чем для 1,3-бутадиена, в основном полностью поглощались селективным растворителем. Экстракционная колонна может, например, эксплуатироваться при температуре от 20 до 80°С и давлении от 3 до 6 бар. Таким образом, получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены, и кубовую фракцию, содержащую 1,3-бутадиен, С4-ацетилены и селективный растворитель. Бутан и бутены отводят через верхнюю часть колонны. Головную фракцию обычно называют рафинатом 1.
Кубовая фракция помимо растворителя и 1,3-бутадиена, как правило, содержит дополнительные углеводороды, к которым селективный растворитель имеет более высокое сродство, чем к 1,3-бутадиену, как например, С4-ацетилены. Поэтому обычно проводят фракционную десорбцию, причем углеводороды, абсорбированные в селективном растворителе, десорбируются в обратном порядке их сродства к селективному растворителю. Соответственно, помимо неочищенного 1,3-бутадиена из кубовой фракции предпочтительно десорбируют также газ, содержащий С4-ацетилены, в частности винилацетилен, в качестве отдельной фракции.
В одном варианте осуществления кубовую фракцию направляют в экстракционную и предварительно дегазирующую колонну. Верхняя часть экстракционной и предварительно дегазирующей колонны действует в качестве отгонной секции, в которой все еще растворенные в растворителе бутаны и бутены и другие низкокипящие вещества могут быть отделены и выведены через верхнюю часть колонны. Головной продукт экстракционной и предварительно дегазирующей колонны может быть направлен обратно в экстракционную колонну. Неочищенный 1,3-бутадиен, который помимо 1,3-бутадиена содержит небольшие количества метилацетилена, 1,2-бутадиена и углеводородов С5 и выше, может быть выведен в качестве бокового выпуска из экстракционной и предварительно дегазирующей колонны. Предварительно дегазированный растворитель, содержащий еще различные С4-компоненты, такие как винилацетилен, скапливается в кубе экстракционной и предварительно дегазирующей колонны. Экстракционная и предварительно дегазирующая колонна может, например, эксплуатироваться при температуре от 20 до 80°С и давлении от 3 до 6 бар.
Предварительно дегазированный растворитель, скапливающийся в кубе экстракционной и предварительно дегазирующей колонны, предпочтительно направляют в дегазирующую колонну, в которой десорбируют дальнейшие углеводороды, для которых селективный растворитель имеет более высокое сродство, чем для 1,3-бутадиена, например С4-ацетилены. Дегазирующая колонна может, например, эксплуатироваться при температуре от 120 до 200°С и давлении от 1,2 до 6 бар.
Предпочтительно газ, содержащий С4-ацетилены, отводят в виде бокового выпуска из дегазирующей колонны. Отведенный в качестве бокового выпуска из дегазирующей колонны газ, содержащий С4-ацетилены, может быть, например, промыт водой в ацетиленовом скруббере для обратного извлечения селективного растворителя. Ацетиленовый скруббер может быть выполнен в виде боковой колонны на дегазирующей колонне. Промывочная вода может быть возвращена в цикл растворителя, например в дегазирующую колонну и/или в экстракционную и предварительно дегазирующую колонну. Водяной пар, который переносится промытым газом, содержащим С4-ацетилены, может быть сконденсирован и полностью или частично отправлен обратно в ацетиленовый скруббер.
Для извлечения той части 1,3-бутадиена, которая изначально десорбируется в дегазирующей колонне, головной продукт дегазирующей колонны может быть сжат и возвращен в экстракционную и предварительно дегазирующую колонну. Головной продукт дегазирующей колонны подходящим способом охлаждают перед сжатием, например, с помощью прямоточного холодильника.
В кубе дегазирующей колонны получают дегазированный селективный растворитель, который может быть использован сначала для регенерации тепла, а после окончательного охлаждения может быть направлен обратно в экстракционную колонну и при необходимости в зону дополнительной промывки, описанную ниже.
В основном в зоне дополнительной промывки неочищенный 1,3-бутадиен обрабатывают дегазированным селективным растворителем. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что С4-ацетилены, все еще присутствующие в неочищенном 1,3-бутадиене, вымываются до того, как неочищенный 1,3-бутадиен поступает в колонну тонкой дистилляции. Выходящий из зоны дополнительной промывки растворитель может быть направлен в экстракционную и предварительно дегазирующую колонну.
Зона дополнительной промывки может быть выполнена в виде отдельной колонны, например, в виде одной из боковых колонн, расположенных на экстракционной и предварительно дегазирующей колонне. В подходящем варианте осуществления зона дополнительной промывки представляет собой верхнюю часть экстракционной и предварительно дегазирующей колонны, отделенную перегородкой, проходящей в основном в продольном направлении колонны. В данном случае в верхней части экстракционной и предварительно дегазирующей колонны в продольном направлении колонны расположена перегородка, образующая предназначенную для экстракции первую верхнюю секцию, формирующую зону дополнительной промывки вторую верхнюю секцию, и примыкающую внизу к перегородке третью секцию, предназначенную для десорбции. Предпочтительно перегородка расположена не по центру, а именно таким образом, чтобы площадь поперечного сечения зоны дополнительной промывки была меньше, чем площадь поперечного сечения зоны экстракции.
По меньшей мере, часть неочищенного 1,3-бутадиена направляют в колонну тонкой дистилляции. В колонне тонкой дистилляции чистый 1,3-бутадиен получают с отделением второй высококипящей фракции. Вторую высококипящую фракцию отводят из куба колонны тонкой дистилляции. Кроме того, из колонны тонкой дистилляции выводят выпускной поток. Выпускной поток из колонны тонкой дистилляции состоит в основном из 1,3-бутадиена со следовыми количествами водяного пара, кислорода и инертных газов. Выпускной поток из колонны тонкой дистилляции служит для принудительного выпуска кислорода и инертных газов.
Колонна тонкой дистилляции может, например, эксплуатироваться при температуре в кубе от 40 до 80°С и давлении от 2 до 8 бар.
Выпускной поток из колонны тонкой дистилляции может быть выведен в верхней части колонны тонкой дистилляции, а чистый 1,3-бутадиен может быть отведен в виде бокового потока из колонны тонкой дистилляции. Таким образом, чистый 1,3-бутадиен может быть получен с содержанием воды ниже, чем физическая растворимость воды в 1,3-бутадиене.
В предпочтительном варианте осуществления выпускной поток и чистый 1,3-бутадиен отводят вместе в виде паров головной фракции из колонны тонкой дистилляции, и из паров головной фракции конденсируют чистый 1,3-бутадиен и воду. Несконденсированные компоненты принудительно выводят из колонны тонкой дистилляции в виде выпускного потока или рециркулируют, как описано ниже. Частичный поток сконденсированного чистого 1,3-бутадиена после разделения фаз добавляют в качестве флегмы в колонну тонкой дистилляции, а другую часть отводят в виде чистого 1,3-бутадиена. Содержание воды в чистом 1,3-бутадиене, полученном таким образом, соответствует физической растворимости воды в 1,3-бутадиене.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению выпускной поток из колонны тонкой дистилляции пропускают вместе с выпарами из колонны предварительной дистилляции через верхний конденсатор колонны предварительной дистилляции. В основном колонну тонкой дистилляции эксплуатируют при несколько более низком давлении, чем колонну предварительной дистилляции. В данном случае выпускной поток из колонны тонкой дистилляции подают принудительно, например, с помощью вентиляторного устройства или компрессора, чтобы транспортировать его против градиента давления. Выпускной поток из колонны тонкой дистилляции может, например, вводится в верхнюю часть колонны предварительной дистилляции или в линию подачи в конденсатор. Данный вариант осуществления обеспечивает возможность увеличить объемный расход выпускного потока из колонны тонкой дистилляции в дополнительных пределах, чтобы использовать его в качестве выпускного потока следовых количеств кислорода в колонне тонкой дистилляции и удерживать содержание кислорода в колонне тонкой дистилляции ниже предела обнаружения обычных детекторов кислорода. В конечном счете, выпускной поток также используют в качестве выпуска для кислорода. Это уменьшает склонность к полимеризации 1,3-бутадиена, присутствующего в колонне тонкой дистилляции, что, в свою очередь, позволяет дольше поддерживать производственный режим. При указанном проведении способа отсутствуют потери 1,3-бутадиена, содержащегося в выходном потоке из колонны тонкой дистилляции. Верхний конденсатор колонны предварительной дистилляции эксплуатируют таким образом, что С3-углеводороды отделяют в виде головного потока, а высшие углеводороды, напротив, конденсируют и подают в качестве флегмы в колонну предварительной дистилляции. Таким образом, согласно балансу массы 1,3-бутадиен полностью конденсируется в верхнем конденсаторе колонны предварительной дистилляции, поступает в колонну предварительной дистилляции и формирует часть газообразной C4-фракции, отводимой из колонны в виде бокового потока.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением вторую высококипящую фракцию направляют обратно в нижнюю секцию колонны предварительной дистилляции. При указанном проведении способа отсутствуют потери 1,3-бутадиена, содержащегося при необходимости во второй высококипящей фракции. Это обеспечивает дополнительную степень свободы при эксплуатации колонны тонкой дистилляции, например возможность гибко реагировать на изменение состава необработанной C4-фракции и минимизировать энергопотребление установки. Что дает возможность, нагревать куб колонны тонкой дистилляции более вариативно. Если, например, обнаружено, что содержание высококипящих примесей в полученном чистом 1,3-бутадиене увеличивается, можно уменьшить подвод тепла к кубу колонны тонкой дистилляции. Это приводит к тому, что высококипящие вещества поднимаются по колонне тонкой дистилляции в меньшей степени. Однако 1,3-бутадиен в данном случае отводится в большей степени. В результате этого в кубе колонны тонкой дистилляции увеличивается содержание чистого 1,3-бутадиена. Тем не менее, это не вызывает его потери, так как вторую высококипящую фракцию, собираемую в кубе колонны, не выбрасывают, а в соответствии с указанным предпочтительным вариантом осуществления возвращают в нижнюю секцию колонны предварительной перегонки. Посредством этого избегают потерь чистого 1,3-бутадиена, которые в противном случае обычно происходят при снижении подвода тепла к кубу колонны тонкой дистилляции. Это дает дополнительное преимущество дальнейшего увеличения выхода чистого 1,3-бутадиена в расчете на 1,3-бутадиен, присутствующий в необработанной C4-фракции, в реальных эксплуатационных условиях, которые иногда требуют корректировки нагрева куба, без оказания отрицательного влияния на чистоту чистого 1,3-бутадиена. Это делает процесс более эффективным, и благодаря дополнительной степени свободы, более легким и гибким при эксплуатации.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления неочищенный 1,3-бутадиен, который подают в колонну тонкой дистилляции, выводят в газообразной форме из экстракционной и предварительно дегазирующей колонны, и вводят в колонну тонкой дистилляции в газообразной форме. Если предусмотрена зона дополнительной промывки, то существует сквозной газовый путь от экстракционной и предварительно дегазирующей колонны через зону дополнительной промывки к колонне тонкой дистилляции. В парциальном дефлегматоре неочищенный 1,3-бутадиен частично конденсируют и направляют сконденсированную часть неочищенного 1,3-бутадиена в качестве флегмы в колонну или в зону дополнительной промывки. Несконденсированную часть неочищенного 1,3-бутадиена подают в газообразном виде в колонну тонкой дистилляции. В данном случае больше нет необходимости в выводящем потоке из экстракционной и предварительно дегазирующей колонны, поскольку молекулярный кислород и инертные газы выводят вместе с газообразным неочищенным 1,3-бутадиеном. Объемный расход отводимого газообразного неочищенного 1,3-бутадиена превышает в несколько раз объемный расход обычного выпускного потока для кислорода и инертных газов; таким образом, содержание кислорода в экстракционной и предварительно дегазирующей колонне может удерживаться ниже предела обнаружения традиционных кислородных детекторов. В качестве выпуска для молекулярного кислорода, вводимого посредством газообразного неочищенного 1,3-бутадиена в колонну тонкой дистилляции выступает выпускной поток из колонны тонкой дистилляции. Согласно предпочтительному варианту осуществления в данном случае также в частности является предпочтительным, если выпускной поток из колонны тонкой дистилляции пропускают вместе с выпаром из колонны предварительной дистилляции через верхний конденсатор колонны предварительной дистилляции. Потому что в данном случае дополнительный ввод молекулярного кислорода в колонну чистой дистилляции может быть компенсирован, особенно экономически, за счет увеличения количества выпускного потока, отводимого в верхней части колонны тонкой дистилляциии, и следовательно выведения большего количества молекулярного кислорода.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления предусматривают газообразный выпускной поток из экстракционной колонны. Предпочтительно выпуск располагают на конденсаторе или за ним, например на приёмнике дистиллята, и таким образом выводят оставшиеся газовые компоненты, которые не конденсируются в верхнем конденсаторе экстракционной колонны. Эти несконденсированные компоненты состоят в основном из бутанов, бутенов, инертных газов, таких как азот, и небольших количеств молекулярного кислорода. Преимущественно выпускной поток из экстракционной колонны может быть использован для разбавления содержащего C4-ацетилены газа, который десорбируют в дегазирующей колонне.
Необработанная C4-фракция содержит по меньшей мере 1,3-бутадиен, бутаны, бутены и C4-ацетилены. Во многих случаях необработанная C4-фракция содержит 1,3-бутадиен, бутаны, бутены и C4-ацетилены, C3-углеводороды и углеводороды C5 и выше.
Необработанная C4-фракция представляет собой, например, необработанную C4-фракцию из установки крекинга нафты.
Типичная необработанная C4-фракция из установки крекинга нафты имеет следующий состав в массовых процентах:
Пропан 0-0,5
Пропен 0-0,5
Пропадиен 0-0,5
Пропин 0-0,5
н-Бутан 3-10
Изобутан 1-3
1-Бутен 10-20
Изобутен 10-30
транс-2-Бутен 2-8
цис-2-Бутен 2-6
1,3-Бутадиен 15-85
1,2-Бутадиен 0,1-1
Этилацетилен 0,1-2
Винилацетилен 0,1-3
С5-Углеводороды 0-0,5
Таким образом, необработанные C4-фракции из установки крекинга нафты содержат преимущественно бутаны, бутены и 1,3-бутадиен. Кроме того, содержатся небольшие количества других углеводородов. C4-ацетилены часто присутствуют в количестве до 5 % мас. или также до 2 % мас.
Подходящими селективными растворителями обычно являются вещества или смеси, которые имеют более высокую температуру кипения, чем разделяемая смесь, а также большее сродство к сопряженным двойным связям и тройным связям, чем к простым двойным связям, а также одинарным связям, предпочтительно биполярные, особенно предпочтительно биполярные апротонные растворители. По аппаратно-техническим причинам предпочтительными являются малоагрессивные или неагрессивные вещества. Подходящими селективными растворителями для способа согласно изобретению, являются, например, нитрилы, такие как ацетонитрил, пропионитрил, метоксипропионитрил, кетоны, такие как ацетон, фурфурол, N-алкил-замещенные амиды низших алифатических кислот, такие как диметилформамид, диэтилформамид, диметилацетамид, диэтилацетамид, N-формил морфолин, N-алкил-замещенные циклические амиды кислот (лактамы), такие как N-алкилпирролидоны, особенно N-метилпирролидон (NMP). Обычно используют N-алкилзамещенные амиды низших алифатических кислот или N-алкилзамещенные циклические амиды кислот. Особенно предпочтительными являются диметилформамид, ацетонитрил, фурфурол и особенно N-метилпирролидон.
Однако могут быть использованы также смеси данных растворителей друг с другом, например, N-метилпирролидона с ацетонитрилом, смеси данных растворителей с сорастворителями, такими как вода, спирты, в частности те, которые имеют 5 или менее атомов углерода, такие как метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, изобутиловый спирт, втор-бутиловый спирт, трет-бутиловый спирт, н-пентиловый спирт или алициклические спирты, такие как циклопентанол, диолы, такие как этиленгликоль, и/или трет-бутиловые эфиры, например, метил-трет-бутиловый эфир, этил-трет-бутиловый эфир, пропил-трет-бутиловый эфир, н- или изобутил-трет-бутиловый эфир.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению селективный растворитель содержит по меньшей мере 80 % мас. N-метилпирролидона. Предпочтительно селективный растворитель содержит от 85 до 95 % мас. NMP и от 5 до 15 % мас. воды. Особенно подходящим является N-метилпирролидон, предпочтительно в водном растворе, в частности с 7 - 9 % мас. воды, особо предпочтительно с 8,3 % мас. воды.
Кроме того, селективный растворитель может в частности содержать вспомогательные вещества, ингибиторы, антивспенивающие средства, органические побочные компоненты в качестве примесей.
Изобретение более подробно поясняется на основании прилагаемого чертежа и следующих далее примеров.
На фиг.1 схематически показана предпочтительная установка для осуществления способа согласно изобретению.
Жидкую необработанную C4-фракцию, поток 1, вводят в колонну предварительной дистилляции K1. Колонна предварительной дистилляции K1 в средней части разделяется посредством перегородки 2, ориентированной в основном в продольном направлении колонны предварительной дистилляции K1, на область подачи 3 и область бокового вывода 4. Область подачи 3 и область бокового вывода 4 простираются в вертикальном направлении в каждом случае от верхнего до нижнего конца перегородки 2 . Из области бокового вывода 4 отводят газообразную C4-фракцию 7. Выпар колонны предварительной дистилляции К1 пропускают через верхний конденсатор 5. Образующийся в нем конденсат направляют обратно в колонну предварительной дистилляции K1. Несконденсированная часть выпара образует головной поток 6, который отводят в виде низкокипящей фракции из колонны предварительной дистилляции K1. Из колонны предварительной дистилляции K1 также отводят первую высококипящую фракцию в виде кубового потока 9. Куб колонны предварительной дистилляции К1 нагревают парогенератором 8.
Газообразную C4-фракцию 7 вводят в нижнюю часть экстракционной колонны К2 и приводят в контакт с дегазированным селективным растворителем 10, который подают в верхнюю часть экстракционной колонны К2. Посредством конденсации выпара экстракционной колонны K2 в конденсаторе 11 получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены 12 (так называемый рафинат I), а также несконденсированную часть 13 выпара. Поток 13 служит разбавляющим газом для ацетиленов 32, необходимым с точки зрения технической безопасности. В то же время поток 13 является выпускным потоком для экстракционной колонны K2, чтобы контролировать содержание молекулярного кислорода в газовом пространстве экстракционной колонны K2 и поддерживать его ниже предела обнаружения. Кроме того получают кубовую фракцию 14, состоящую в основном из селективного растворителя, в котором растворены 1,3-бутадиен, а также метилацетилен, винилацетилен, этилацетилен и углеводороды С5 и выше.
Кубовую фракцию 14 подают в верхнюю секцию 15 экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3. Значительную часть неочищенного 1,3-бутадиена десорбируют в нижней секции 18 экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3. Неочищенный 1,3-бутадиен приводят в контакт в зоне дополнительной промывки с дегазированным селективным растворителем 23 для отделения С4-ацетиленов. Зона дополнительной промывки представляет собой верхнюю секцию 16 экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3, отделенную перегородкой, проходящей в основном в продольном направлении колонны. Неочищенный 1,3-бутадиен 19, выводимый в верхней части экстракционной и предварительно дегазирующей колонны К3 из секции промывки, расположенной непосредственно над зоной дополнительной промывки, частично конденсируют в конденсаторе 20. Сконденсированную часть 21 неочищенного 1,3-бутадиена направляют в качестве флегмы в секцию промывки, через которую флегма протекает в зону дополнительной промывки. Другую часть 22 неочищенного 1,3-бутадиена подают в газообразном виде в колонну тонкой дистилляции K5. Куб экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3 нагревают парогенератором 25.
Выводимый в верхней части экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3 из секции 15, содержащий бутаны и бутены, газ 17 направляют обратно в нижнюю секцию экстракционной колонны K2. Термодинамически, секция 15 экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3 и экстракционная колонна K2 вместе соответствуют одной экстракционной колонне, которая была разделена по вертикали на две части из-за высоты колонны.
Дегазированный растворитель из куба экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3 направляют в виде потока 26 далее в дегазирующую колонну K4. В дегазирующей колонне K4 десорбируют оставшийся неочищенный 1,3-бутадиен, который по линии 27 направляют к прямоточному холодильнику K6, компрессору 31 и по линии 24 в нижнюю секцию экстракционной и предварительно дегазирующей колонны K3. Охлаждающую среду подают и выводят по линиям 29 и 30. Охлаждающей средой служит самоконденсат, который состоит в основном из компонентов селективного растворителя, например воды и NMP. Куб дегазирующей колонны K4 нагревают парогенератором 37.
Содержащий С4-ацетилены газ 28 отводят в виде бокового выпуска из дегазирующей колонны K4. Содержащий С4-ацетилены газ 28 промывают в ацетиленовом скруббере К7 водой, которую вводят туда по линии 36. Поток 32, полученный в верхней части ацетиленового скруббера К7, разбавляют выпускным потоком 13 экстракционной колонны К2. Конденсируемые компоненты конденсируют в конденсаторе 33 и могут быть частично добавлены в качестве флегмы 35 в ацетиленовый скруббер К7; остаток по сути представляет собой технологическую отработанную воду. Несконденсированные компоненты выводят в виде потока 34 (разбавленного ацетиленового потока).
В колонне тонкой дистилляции К5 от неочищенного 1,3-бутадиена 22 отделяют вторую высококипящую фракцию 43. Выпар направляют в конденсатор 39. Несконденсированная часть выпара образует выпускной поток 38. Чистый 1,3-бутадиен выпадает в конденсаторе 39 в виде конденсата и его выводят в виде потока 40; частичный поток подают в качестве флегмы в колонну тонкой дистилляции K5. Куб колонны тонкой дистилляции K5 нагревают парогенератором 42.
Вторую высококипящую фракцию 43 направляют обратно в нижнюю секцию колонны предварительной дистилляции К1. Вытяжной поток 38 подают через вентиляторное устройство 41 в выпар колонны предварительной дистилляции K1.
Пример 1
Способ согласно изобретению был смоделирован на основе установки согласно фиг. 1. Для моделирования использовалось собственное программное обеспечение BASF Chemasim; использование коммерчески доступного программного обеспечения, такого как Aspen Plus (производитель: AspenTech, Burlington/Massachusetts, США) или PRO II (Fullerton, США), давало бы сопоставимые результаты. Набор параметров основывался на комплексных измерениях равновесных состояний, исследованиях на лабораторных колоннах и эксплуатационных данных различных установок. Желаемыми характеристиками для чистого 1,3-бутадиена были: по меньшей мере 99,5% 1,3-бутадиена, максимум 20 ч.н.млн 1,2-бутадиена, максимум 20 ч.н.млн ацетиленов.
Исходили из необработанной С4-фракции, содержащей 1300 ч.н.млн С3-углеводородов, 2,0% н-бутана, 0,6% изобутана, 19,0% н-бутена, 28,3% изобутена 5,5%, транс-2-бутена, 4,4% цис-2-бутена, 39,0% 1,3-бутадиена, 0,2% 1,2-бутадиена, 1200 ч.н.млн 1-бутина, 4500 ч.н.млн винилацетилена и соответственно 3000 ч.н.млн углеводородов С5.
В таблице 1 представлены массовые потоки и составы соответствующих потоков. Обозначения потоков в таблице относятся к ссылочным позициям на фиг.1.
Таблица 1
Пример 1 Поток
1 7 9 43
Массовый поток, [кг/ч] 32000 31935 200 37
1,2-Бутадиен [% мас.] 0,15 0,07 12,13 40,00
Ацетилены [% мас.] 0,57 0,57 0,38 0,20
Компоненты С5 и выше [% мас.] 0,30 0,02 45,00 8,97
1,3-Бутадиен [% мас.] 3,63 35,94
Единичный высококипящий выпускной поток 9 приводит к потере около 7 кг/ч 1,3-бутадиена. Содержание компонентов C5 как наиболее трудных для разделения высококипящих компонентов в колонне предварительной дистилляции снижается примерно на 94%.
Сравнительный пример 2
Был смоделирован способ предшествующего уровня техники. Состав необработанной С4-фракции и желаемые характеристики для чистого 1,3-бутадиена соответствовали примеру 1. Взятая за основу установка вместо колонны предварительной дистилляции K1, снабженной перегородкой 2, имела подключенную выше по потоку дистилляционную колонну в соответствии с международной заявкой WO 2013/083536 A1, в которую подавали жидкую необработанную C4-фракцию. Рециркуляция высококипящей фракции из колонны тонкой дистилляции в колонну предварительной дистилляции не предусмотрена.
В таблице 2 представлены массовые потоки и составы соответствующих потоков.
Таблица 2
Сравнительный пример 2 Поток
Необработанная С4 жид.1 Необработанная С4 очищ.2 Куб дистл.3 Куб тонк.4
Массовый поток, [кг/ ч] 32000 31743 110 69
1,2-бутадиен [% мас.] 0,15 0,14 40,00 40,00
Ацетилены [% мас.] 0,57 0,57 0,21 0,18
Компоненты С5 и выше [% мас.] 0,30 0,13 8,38 30,18
1,3-бутадиен [% мас.] 29,88 14,88
1 жидкая необработанная С4-фракция (позиция 1 на фиг. 1 в заявке WO 2013/083536 A1)
2 парообразная необработанная С4-фракция (позиция 4 на фиг. 1 в заявке WO 2013/083536 A1)
3 кубовый поток, получаемый в установленной выше по потоку дистилляционной колонне (позиция 3 на фиг. 1 в заявке WO 2013/083536 A1)
4 кубовый поток, получаемый при тонкой дистилляции
В этом способе образуются два содержащих C5 и выше потока высокипящих соединений, которые отбрасываются: Кубовый поток подключенной выше по потоку дистилляционной колонны и кубовый поток, полученный при тонкой дистилляции. Это приводит к потере около 43 кг/ч 1,3-бутадиена. В подключенной выше по потоку дистилляционной колонне из сравнительного примера 2 отделяли только незначительную часть компонентов C5 и выше (55%). Посредством парообразной необработанной С4-фракции компоненты С5 и выше переносились в экстракционную колонну в значительно большем количестве.
Пример 3: Сравнение выпускных потоков для выведения кислорода
В таблице 3 сравниваются массовые потоки обычных выпускных потоков для выведения кислорода с внутренними потоками выведения кислорода, предложенными согласно изобретению. Таблица демонстрирует, что посредством замены выпускных потоков внутренними потоками, их массовый расход может быть увеличен в разы без потери целевого продукта. Посредством обычных выпускных потоков согласно уровню техники в час выводят около 30-60 кг 1,3-бутадиен-содержащих газов. Потоки 13, 22 и 38 заменяют в установке на фиг.1 в каждом случае один выпускной поток. Тем не менее, осуществляемая посредством этих потоков потеря целевого продукта ниже, так как потоки возвращаются обратно в процесс. Посредством многократного увеличения массового расхода с 10-20 до 360 кг/час, 18376 кг/час или соответственно 360 кг/час, из колонн удаляется больше кислорода. В результате содержание кислорода может удерживаться ниже предела обнаружения обычных детекторов и, следовательно, также уменьшаться нежелательная склонность 1,3-бутадиена к полимеризации.
Таблица 3
Уровень техники Способ согласно изобретению (Фигура 1)
Выпускной поток в Поток
Верхней части экстракционной колонны 10-20 кг/ч 13 360 кг/ч
Верхней части экстракционной и предварительно дегазирующей колонны 10-20 кг/ч 22 18376 кг/ч
Верхней части колонны тонкой дистилляции 10-20 кг/ч 38 200 кг/ч
Сумма 30-60 кг/ч Сумма 18936 кг/ч
Потеря 30-60 кг/ч Потеря 0

Claims (21)

1. Способ получения чистого 1,3-бутадиена из необработанной С4-фракции в результате экстрактивной дистилляции с селективным растворителем, в котором
a) жидкую необработанную С4-фракцию подают в зону подачи колонны предварительной дистилляции, которая в средней секции разделена посредством перегородки, ориентированной в основном в продольном направлении колонны предварительной дистилляции, на зону подачи и зону бокового вывода, отводят первую низкокипящую фракцию, содержащую С3-углеводороды, в виде головного потока, газообразную С4-фракцию в виде бокового потока из зоны бокового вывода и первую высококипящую фракцию в виде кубового потока,
b) по меньшей мере в одной экстракционной колонне газообразную С4-фракцию приводят в контакт с селективным растворителем, причем получают головную фракцию, содержащую бутаны и бутены, и кубовую фракцию, содержащую 1,3-бутадиен и селективный растворитель,
c) по меньшей мере в одной дегазирующей колонне из кубовой фракции десорбируют неочищенный 1,3-бутадиен, причем получают дегазированный селективный растворитель, и дегазированный селективный растворитель направляют обратно в экстракционную колонну, и
d) по меньшей мере часть неочищенного 1,3-бутадиена подают в колонну тонкой дистилляции и отделяют вторую высококипящую фракцию, отводят газообразный выпускной поток, а вторую высококипящую фракцию направляют обратно в нижнюю секцию колонны предварительной дистилляции.
2. Способ по п. 1, причем выпускной поток из колонны тонкой дистилляции пропускают вместе с выпаром из колонны предварительной дистилляции через верхний конденсатор колонны предварительной дистилляции.
3. Способ по п. 1, причем неочищенный 1,3-бутадиен в зоне дополнительной промывки приводят в контакт с дегазированным селективным растворителем.
4. Способ по п. 2, причем десорбированный неочищенный 1,3-бутадиен частично конденсируют, сконденсированную часть неочищенного 1,3-бутадиена направляют в качестве флегмы в дегазирующую колонну и/или в зону дополнительной промывки, а другую часть неочищенного 1,3-бутадиена подают в газообразном виде в колонну тонкой дистилляции.
5. Способ по п. 1, причем газообразную С4-фракцию в экстракционной колонне и в верхней секции экстракционной и предварительно дегазирующей колонны приводят в контакт с селективным растворителем, а неочищенный 1,3-бутадиен в нижней секции экстракционной и предварительно дегазирующей колонны и в дегазирующей колонне десорбируют из кубовой фракции.
6. Способ по п. 5, причем зона дополнительной промывки представляет собой верхнюю секцию экстракционной и предварительно дегазирующей колонны, отделенную перегородкой, проходящей в основном в продольном направлении колонны.
7. Способ по одному из пп. 2-6, причем из кубовой фракции дополнительно десорбируют газ, содержащий С4-ацетилены,
8. Способ по п. 7, причем газ, содержащий С4-ацетилены, отводят в виде бокового выпуска из дегазирующей колонны.
9. Способ по п. 7, причем газ, содержащий С4-ацетилены, разбавляют несконденсированными компонентами выпара экстракционной колонны.
10. Способ по п. 1, причем необработанная С4-фракция содержит
- от 15 до 85 % мас. 1,3-бутадиена,
- от 4 до 13 % мас. бутанов,
- от 24 до 64 % мас. бутенов,
- от 0,2 до 0,5 % мас. С4-ацетиленов,
- от 0,01 до 2,0 % мас. С3-углеводородов и
- от 0,01 до 0,5 % мас. углеводородов С5 и выше.
11. Способ по п. 1, причем селективный растворитель содержит по меньшей мере 80 % мас. N-метилпирролидона.
RU2019126670A 2017-01-25 2018-01-24 Способ получения чистого 1,3-бутадиена RU2754823C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17153120 2017-01-25
EP17153120.5 2017-01-25
PCT/EP2018/051613 WO2018138100A1 (de) 2017-01-25 2018-01-24 Verfahren zur gewinnung von rein-1,3-butadien

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019126670A RU2019126670A (ru) 2021-02-26
RU2019126670A3 RU2019126670A3 (ru) 2021-05-27
RU2754823C2 true RU2754823C2 (ru) 2021-09-07

Family

ID=57906502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126670A RU2754823C2 (ru) 2017-01-25 2018-01-24 Способ получения чистого 1,3-бутадиена

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11034631B2 (ru)
EP (1) EP3573943B1 (ru)
JP (1) JP7055812B2 (ru)
KR (1) KR102581168B1 (ru)
CN (1) CN110198923B (ru)
RU (1) RU2754823C2 (ru)
WO (1) WO2018138100A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110418777B (zh) * 2017-03-13 2023-04-28 巴斯夫欧洲公司 分离纯1,3-丁二烯的简化方法
JP2023529958A (ja) * 2020-06-12 2023-07-12 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド 溶媒を精製するためのシステム及び方法
KR102712232B1 (ko) * 2022-01-18 2024-10-02 영남대학교 산학협력단 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 제조 장치 및 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2251051A1 (de) * 1971-10-29 1973-10-18 Ici Ltd Verfahren zur herstellung von butadien
RU2279421C2 (ru) * 2001-02-08 2006-07-10 Басф Акциенгезельшафт Способ получения сырого 1,3-бутадиена экстрактивной дистилляцией c4-фракции и установка для его осуществления
RU2315028C2 (ru) * 2003-07-24 2008-01-20 Басф Акциенгезельшафт Способ разделения сырой с4-фракции
RU2330005C2 (ru) * 2004-02-06 2008-07-27 Басф Акциенгезельшафт Способ получения неочищенного 1,3-бутадиена
RU2436758C2 (ru) * 2010-02-24 2011-12-20 Станислав Юрьевич Павлов Способ получения чистого 1-бутена из c4-фракций
WO2013083536A1 (de) * 2011-12-05 2013-06-13 Basf Se Verfahren zur bereitstellung eines dampfförmigen gereinigten roh-c4-schnittes als einsatzstrom für eine extraktivdestillation mit einem selektiven lösungsmittel

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57123123A (en) * 1981-01-23 1982-07-31 Nippon Oil Co Ltd Preparation of high purity butadiene
DE10022465A1 (de) * 2000-05-09 2001-11-15 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung eines C4-Schnitts aus der Fraktionierung von Erdöl
DE10056841A1 (de) * 2000-11-16 2002-05-23 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zur destillativen Gewinnung von 1,3-Reinbutadien aus 1,3-Rohbutadien
DE10233620A1 (de) * 2002-07-24 2004-02-12 Basf Ag Kontinuierliches Verfahren zur Auftrennung eines C4-Schnittes
DE10322655A1 (de) 2003-05-20 2004-12-09 Basf Ag Verfahren zur Gewinnung von Roh-1,3-Butadien aus einem C4-Schnitt
KR101111015B1 (ko) 2008-07-17 2012-04-04 에스케이이노베이션 주식회사 아세틸렌 전환공정을 이용한 c4 유분으로부터1,3-부타디엔을 분리하는 방법
DE102010011014A1 (de) 2010-03-11 2011-09-15 Basf Se Verfahren und Vorrichtung zur destillativen Gewinnung von Rein-1,3-Butadien aus Roh-1,3-Butadien
CN103910595B (zh) * 2013-01-06 2015-07-15 中石化上海工程有限公司 含c2、c3、c4、c5和重组分混合物系的分离方法
US20140200381A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-17 Basf Se Process for Preparing Butadiene by Oxidative Dehydrogenation of N-Butenes with Monitoring of the Peroxide Content During Work-Up of the Product
KR102006422B1 (ko) 2015-06-08 2019-08-01 주식회사 엘지화학 증류 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2251051A1 (de) * 1971-10-29 1973-10-18 Ici Ltd Verfahren zur herstellung von butadien
RU2279421C2 (ru) * 2001-02-08 2006-07-10 Басф Акциенгезельшафт Способ получения сырого 1,3-бутадиена экстрактивной дистилляцией c4-фракции и установка для его осуществления
RU2315028C2 (ru) * 2003-07-24 2008-01-20 Басф Акциенгезельшафт Способ разделения сырой с4-фракции
RU2330005C2 (ru) * 2004-02-06 2008-07-27 Басф Акциенгезельшафт Способ получения неочищенного 1,3-бутадиена
RU2436758C2 (ru) * 2010-02-24 2011-12-20 Станислав Юрьевич Павлов Способ получения чистого 1-бутена из c4-фракций
WO2013083536A1 (de) * 2011-12-05 2013-06-13 Basf Se Verfahren zur bereitstellung eines dampfförmigen gereinigten roh-c4-schnittes als einsatzstrom für eine extraktivdestillation mit einem selektiven lösungsmittel

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018138100A1 (de) 2018-08-02
RU2019126670A3 (ru) 2021-05-27
EP3573943B1 (de) 2021-03-17
EP3573943A1 (de) 2019-12-04
RU2019126670A (ru) 2021-02-26
CN110198923A (zh) 2019-09-03
KR20190111028A (ko) 2019-10-01
US11034631B2 (en) 2021-06-15
CN110198923B (zh) 2022-07-22
JP2020506184A (ja) 2020-02-27
US20200339490A1 (en) 2020-10-29
JP7055812B2 (ja) 2022-04-18
KR102581168B1 (ko) 2023-09-21
BR112019013168A2 (pt) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0004658B1 (en) Acetylenes removal from diolefin streams by extractive distillation
KR101440637B1 (ko) 선택 용매를 사용하는 추출 증류에 의한 c4 유분의 분리 방법
RU2754823C2 (ru) Способ получения чистого 1,3-бутадиена
EP2338865A1 (en) Process for removing oxygenated contaminants from an hydrocarbon stream
US7557257B2 (en) Method for the separation of a crude C4 cut
US20140350319A1 (en) Process for removing oxygenated contaminants from an hydrocarbonstream
RU2599787C1 (ru) Предварительный абсорбер для извлечения бутадиена
KR101771270B1 (ko) 선택성 용매를 이용한 추출 증류에 의한 c₄ 분획물 분리 방법
CN110418777B (zh) 分离纯1,3-丁二烯的简化方法
KR102375735B1 (ko) 추출 증류에 의한 부타디엔 풍부 유출물의 정제를 포함하는, 에탄올로부터 부타디엔을 제조하는 방법
BR112019013168B1 (pt) Processo para o isolamento de 1,3-butadieno puro a partir de uma fração de c4 bruta por destilação extrativa utilizando um solvente seletivo