SE193713C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: ED Oliver Prioritet begdrd fran den 14 april 1961 (USA) Uppfinningen avser en process for separation air en blandning genom extraktiv destillation med anvandning av ett selektivt losningsmedel, som kokar vid hogre temperatur an blandningen och i vilket en eller flera av blandningens komponenter aro lattare losliga och en eller flera andra komponenter aro mindre lattlosliga, i en destillationskolonn, fran vilken man erhaller en topprodukt (raffinatfas), som innehaller en eller flera av de mindre lattlosliga komponenterna.

Vid en. sadan process bringas ett losningsmodel att strOmma nedat genom destillationskolonnen under det att destillationen pagar och angor stiga upp genom kolonnen, vilket losningsmedel selektivt loser den mera liittlSsliga komponenten eller de mera lattlasliga komponenterna. Detta stegrar den relativa flyktigheten hos den mindre lattlosliga komponenten eller de mindre lattlosliga komponenterna i forhallande till den mera komponenten eller de mera lattlosliga komponenterna. Med andra ord orsakar narvaron av lasningsmedlet i blandningen att en komponents tendens att overga. fran den flytande fasen till angfasen fOrandras mer an samma tendens hos en annan komponent. Vid kanda processer av detta slag tillampas aterflode for reduktion av losningsmedelsforlust vid kolonnens ovre ande, dvs. en del ay topprodukten kondenseras och aterinforas yid kolonnens Ovre del, varigenom koneentrationen av mindre lattlosliga komponenter stegras i denna del. For detta aterflade erfordras, att det anvanda losningsmedlet är mycket losligt vid samtliga nivaer i kolonnen, ty om tva vatskefaser bildas, erhalles en clang separationseffekt. Med mycket losliga losningsmedel, exempelvis fenol, tillfersakras faktiskt fullstandig blandbarhet hos losningsmedlet under alla kolonnbetingelser. Selektiviteten hos sadana mycket losliga losningsmedel är emellertid ofta mycket ldg. Dadar har extraktiv destillation, vid vilken sklana lasningsmedel anvandas, vissa begransningar. Shinnda ger exempelvis den pa den laga lasningsselektiviteten beroende ringa stegringen av den relativa flyktigheten upphov till haga varmebehov yid processen, avlagsnandet av komponenter, som koka vid avsevart hogre temperaturer an de onskade, mera lattlosliga nodvandiggores (exempelvis genom noggrann och foljaktligen hoga kostnader orsakande fordestillation) i och fOr tillfOrsalcring av en skarp separation vid sjalva den extraktiva destillationen och vanligen kunna endast mera lattlosliga komponenter med samma antal kolatomer per molekyl utvinnas med tillrackligt hog renhet. A andra sidan ha de mera selektiva losningsmedlen ofta relativt lag loslighet, varigenom fasseparation kan intraffa, nar dessa anvandas.

Det har nu visat sig, att det ãr mojligt att kora en process av det angivna slaget pa ett sadant satt, att ovannamnda nackdelar undvikas.

Enligt uppfinningen undvikes fasseparation genom att den extraktiva destillationen genomfores pa ett sadant salt, att i huvudsak ingen raffinatfas aterfores till kolonnen som aterflade, varvid losningsmedel aterutvinnes fran raffinatfasen utanfOr kolonnen f Or ex- traktiv destillation och anvandes pa nytt yid den extraktiva destillationen av blandningen. Foljaktligen bringas vid sattet enligt uppfinningen raffinatfasen att direkt avgä vid kolonnens Owe ande utan aterflacle, varvid losningsmedelsforlusten i derma raffinatfas forebygges genom ett separat aterutvinningssteg, exempelvis genom fraktionerad destilla- Dupl. kl. 12 a: 2— — tion. Foretradesvis astadkommes emellertid aterutvinningen av losningsmedlet genom tvattning av denna fas i flytande tillstand med ett vattenhaltigt tvattmedium, exempelvis vatten.

Vid genomforande av processen enligt uppfinningen kan lOsningsmedlet inforas i kolonnen vid en punkt ovanfor den, vid vilken den for separation avsedda blandningen infores. Det bringas att stromma mot strommen av de uppatstigande angorna. Liisningsmedlet renar angorna under selektiv utlosning av de mera lattlosliga komponenterna. Det pa 18st material rika losningsmedlet, som Iamnar destillationskolonnen, kan avdrivas i en avdrivarkolonn for losningsmedlet, varvid det 18sta materialet avdrages som slutprodukt vid kolonnens owe ande och det pa 15st material fattiga losningsmedlet aterfores till kolonnen for extraktiv destillation, lampligen vid en punkt over den, vid vilken blandningen infores. Vattenanga kan infOras i kolonnen for avdrivning av losningsmedlet, om sa onskas, med hjalp av en kokare, i och for reglering av utvinningen av de losta komponenterna i topprodukten och halten darav i det ph lost material fattiga losningsmedlet. Aterflode kan anvandas for att sla tillbaka losningsmedlet i topprodukten frfin avdrivarkolonnen for losningsmedlet.

I delen av kolonnen fOr extraktiv destillation under blandningens inlopp utdestilleras de mindre lattlosliga komponenterna selekti-vt ur extraktfasen, lampligen genom anvandning av en kokare. Dessa komponenter, som innehalla nagot litet 18sningsmedel avga som raffinatfas vid den ovre anden av kolonnen for extraktiv destination, raffinatfasen kondenseras och losningsmedlet avskiljes darifran, sasom ovan angivits, foretradesvis genom tvattning.

Lampligen genomfores denna tvattning i en kontaktapparat forsedd med roterande skivor, exempelvis en sadan som beskrives i bl.a. det brittiska patentet 659 241. I detta fall kan det losningsmedelshaltiga tvattmedlet uttagas fran apparatens botten. Separation av lOsningsmedel darifran astadkommes lampligen tillsammans med avdrivningen av det pa 15st material rika losningsmedlet lampligen genom inforing vid den nedre delen av kolonnen for avdrivning av losningsmedlet. Lampligen genomfores aterutvinningen av losningsmedlet pa sadat satt, att det aterutvunna losningsmedlet innehaller mindre an 10 volymprocent vatten.

Losningsmedlet, som skall anvandas vid processen enligt uppfinningen, maste vara stabilt vid de temperaturer, som uppratthallas i kolonnen for extraktiv destillation och vid avdrivningstemperaturerna, som uppratthallas i kolonnen fOr avdrivning av losningsmedlet, Om sadan anvandes.

Bland mom har ifragavarande industriomrade kanda, extraktiva losningsmedel aro losningsmedel av sulfolantyp speciellt lampliga att anvandas vid processen enligt uppfinningen. Med ett losningsmedel av sulfolantyp avses ett losningsmedel som fitminstone i huvudsak utgores av sulfolan, sulfolen och/eller ett eller flera sulfolan- eller sulfolenderivat, sadana som beskrivas exempelvis i den brittiska patentskriften 625 505. Ett losningsmedel av detta slag innehaller lampligen minsta mojliga mangd vatten, ear detta kan ogynnsamt paverka dess losande formaga. Sadana losningsmedel ha lag flyktighet och ha darfor endast ringa loslighet i det angformiga raffinatet eller topprodukten fran kolonnen, kunna latt separeras fran raffinatet eller topprodukten i synnerhet genom tvattning och kunna i sa fall efterat hut utvinnas ur tvattvattnet, Oro hogselektiva, varigenom processens av hOg 18sningsmedelseirkulation orsakat varmebehov minskas, och ha lag varmekapacitet, vilket mojliggiir dels att den extraktiva destillationen kores vid lag temperatur, varigenom processens seleketivitet f Orbattras och arbetstryeket minskas, och dels att losningsmedlet atervinnes genom avdrivning vid hog temperatur, varigenom behov av vattenfinga for avdrivningen minskas.

Sadana losningsmedel av sulfolantyp kunna framstallas genom kondensation av en konjugerad diolefin med svaveldioxid, varefter den resulterande produkten underkastas hydrering, alkylering, hydratisering och/ eller andra substitutions- eller additionsreaktioner. 2-Sulfolen med formeln: o o N /S\ CH CHz I CH—CH2 kan framstallas genom isomerisering av kon- densationsprodukten.

Exempel pa losningsmedel av sulfolantyp Oro: 2-metylsulfolan, 2,4-dimetylsulfolan, 2,4- dimety1-4-sulfolan,mety1-3-sulfolanyle ter, ety1-3-sulfolanylsulfid, metyl-ary1-3-sulfolanyleter, n-aryl-3-sulfolanylamin, 3-sulfolanylacetat och andra.

Ett foredraget losningsmedel av sulfolantyp for anvandning vid den extraktiva destillationen enligt uppfinningen, har den allmanna formeln: Ft1—CH—CH—R3 I1 R2—CH CH—R, \ / 0 0 — —3 (varvid Ri, R2, R3 och 114 antingen aro inbordes lika eller atminstone en av dem är olik de andra), i vilken formel Ri, R2, R9 och/eller R4 aro en vateatom, en alkylgrupp med upp till 8 kolatomer, en arylradikal med upp till 10 kolatomer, en alkoxiradikal med upp till 8 kolatomer, en arylalkylradikal med upp till 12 kolatomer eller blandningar darav. Vid en speciellt foredragen utforingsform std alla symbolerna R for Irate och losningsmedlet utgores salunda av osubstituerad sulfolan med formeln: 0 0 /\ CH2 CH2 II CH2—CH2 Andra mycket lampliga losningsmedel aro losningsmedel av glykoltypen, exempelvis dietylenglykol, olika polyetylenglykoler, dipropylenglykol och blandningar darav.

Manga olika blandningar kunna separeras genom processen enligt uppfinningen. De bora atminstone vara delvis forangbara vid temperaturer vasentligt under det anvanda losningsmedlets koktemperatur och inerta gentemot losningsmedlet. Processen ãr av speciellt varde for separation av blandningar av foreningar, vilka icke kunna separeras genom vanlig fraktionerad destillation enbart, ear deras olika komponenter ha kokpunktsintervall, som overlappa varandra.

Sattet enligt uppfinningen kan tillampas pa blandningar med vida eller tranga kokpunktsintervall och komponentgrupperna, som skola separeras frail varandra kunna utgoras av exempelvis paraffiniska eller icke-paraffiniska (exempelvis olefiniska), aromatiska och ickearomatiska, tunga och latta aromatiska, paraffiniska eller andra kolvaten, men exempelvis ocksa alkoholer, estrar eller andra ickekolvaten. Det hr speciellt lampligt for utvinning av aromater ur blandningar innehallande dessa i en mingd frail cirka 20 till cirka 90 volymprocent. Foredragna utgangsblandningar Oro katalyliskt reformerade bensinfraktioner, sasom hydroformat och platformat, fraktioner av bensiner erhallna som biprodukter vid framstallning av (lagre) olefiner genom langtgaende termisk krackning med eller utan anvandning av vattenanga, av kolvatematerial, exempelvis som beskrivas i det belgiska patentet 596 748, eller (fraktioner av) latta kolvateolj or erhallna som biprodukter vid framstdllning av koks frail stenkol. En raffineringsbehandling, foretradesvis en hydrerande raffineringsbehandling, tillampas lampligen forst pd sadana biprodukter i och for reduktion av olefinhalten innan de underkastats processen enligt uppfinningen. Nagra specifika exempel ph aromater, vilka kunna utvinnas i enlighet med forevarande uppfinning, Oro bensen, toluen och xylen. Av katalytiska reformat kan ocksa framstallas ett aromatiskt extrakt med ett hogt oktantal, som Or lampligt som komponeat for inblandning i motorbensin av premiumkvalitet, varvid man som aterstod, erhaller en icke-aromatisk fraktion med lagt oktantal, som Or lamplig som turbinbransle.

Apparaten, som anvindes vid processen enligt uppfinningen, kan vara av vilken som heist lOmplig typ, varvid den extraktiva destillationen kan genomfOras i en destillationskolonn forsedd med packning, klockbottnar eller perforerade bottnar. Lampligen anvandes en kolonn forsedd med ventilbottnar, exempelvis av det slag som beskrives i det belgiska patentet 590 748, eller bottnar av det slag, som beskrivas i det brittiska patentet 764 650 med zoner for foretradesvis skeende genomstromning av valska.

Temperaturen, som tillampas under processen enligt uppfinningen, kan variera Mom vida granser, forutsatt att den ligger Over bubblingstemperaluren for blandningen, som skall separeras, och vasentligt under losningsmedlets koktemperatur vid de tryck- och temperaturbetingelser, som uppratthallas i kolonnen f Or extraktiv destillation. Underatmosfariska tryck kunna tillgripas i andamal att minska temperaturen, &rest blandningen icke Or termiskt stabil vid hog temperatur. Lampliga temperaturer for processen ligga Mom ett intervall, som bOrjar ungef Or vid losningsmedlets smaltpunkt och slutar ungefar vid dess kokpunkt vid ett tryck mellan cirka 0,007 och cirka 35 atmosfarer absolut tryck forutsatt att losningsmedlet Or stabilt under dessa betingelser. Den ldmpligaste driftstemperaturen varierar med det tryck, som uppratthalles under processen, och Or i allmanhet en kompromiss, enar i allmanhet losningsmedlets selektivitet avtar med stigande ternperatur, samtidigt som den absoluta losligheten. stiger med stigande temperatur, sa. att vid losningsmedlets koktemperatur under foreliggande tryck i huvudsak inget material loser sig, hur hog selektiviteten an ma bli. Lampligen uppratthalles i huvudsak atmosforstryck i kolonnen for extraktiv destillation.

Mangden losningsmedel bor vara minst tillracklig for upplosning av de for extraktion avsedda bestandsdelarna. I nagra fall kan ett avsevart overskott Over denna mangd anvandas, i synnerhet ndr man onskar tvatta de sista spdren av de mera lattlosliga bestandsdelarna ur angan. Den mest ekonomiska mangden varierar med naturen hos det anvanda losningsmedlet, tillampade temperaturer och tryck och den speciella blandning, som skall underga extraktiv destillation. Anvandbara volymforhallanden losningsmedel:tillflode kunna variera mellan cirka 0,5:1 och cirka 20:1 och Or foretradesvis hOgst 4— — cirka. 5:1. Losningsmedlets selektivitet kan ibland ytterligare stegras genom tillsats av vatten till losningsmedlet. Beroende pa. naturen hos den blandning, som skall separeras kan den i losningsmedlet anvanda vattenhalten uppga anda till 10 volymprocent.

Uppfinningen skall ytterligare belysas med hanvisning till bifogade ritning, i vilken emellertid icke visas alla pumpar, behallare, varmevaxlare, -ventiler, sidoledningar, utlopp, kokare, kondensorer, kylare och annan hj alputrustning, som kan vara nodvandig for processens ratta drift.

Den for separation avsedda blandningen in-fares i kolonnen 1 som en vatska genom ledningen 2, i vilken kolonn den i motstrom kontaktar en lOsning av ett losningsmedel, i detta fall sulfolan, som infores genom en ledning 3, vid en temperatur nagot under namnda tillflodesblandnings bubbeltemperatur. Losningsmedlet infores pa ett foredraget satt, dvs. vid den oversta bottnen i kolonnen 1, vilken kolonn omfattar flera bottnar (sasom ventilbottnar, gallerbottnar e. d.) i och for forbattring av kontakten mellan anga och vatska. Kolonnen 1 är utrustad med en kokare 4, en angledning 5 och en extraktledning 14.

- Anga gar genom ledningen 5 till kondensorn 6 och intrader i en for tvattning av raffinatet avsedd kolonn 7 nara dess nedre ande. Derma kolonn kan cxempelvis vara en packad kolonn eller en med bottnar forsedd kolonn, men i det visade fallet är den en kontaktapparat forsedd med roterande skivor. Ett vattenhaltigt medium, i detta fall vatten, infores i tvattkolonnen 7 genom en ledning 8 och losningsmedelsfri raffinatprodukt avgar som topprodukt genom ledningen 9. En blandning av vatten och sulfolan avgar frail tvattkolonnen 7 genom en ledning 10 till kokaren 11 och slutligen till kolonnen 13 for avdrivning av losningsmedlet genom en ledning 12.

Vid en (icke visad) alternativ metod for avlagsnande av losningsmedlet kunde raffinatet fran ledningen 5 inf5ras i en fraktioneringskolonn (i stallet for i tvattkolonnen), van i raffinatet skulle avga som topprodukt. Bottenprodukten av sulfolan innehallande sparmangder av raffinat kunde aterforas till kolonnens 1 ovre del genom ledningen 3.

Extraktfasen (rikt losningsmedel) innehallande losningsmedlet sulfolan och den selektivt absorberade komponenten av tillflodesblandningen (aromater) avdrages fran kolonnen 1 genom en bottenledning 14. En del av den avdragna extraktfasen recirkuleras till kolonnen genom kokaren 4. Det aterstaende rika losningsmedlet avdrives i kolonnen 13 for avdrivning av losningsmedlet. Den aromatiska delen av det rika losningsmedlet avgar som topprodukt genom ledningen 15 till kondensorn 16. Kondensatet gar darefter till fas separatorn 17, varvid den aromatiska slutprodukten avdrages genom en ledning 18. Vattnet avdrages genom ledningen 8 och infores i den Or tvattning av raffinatet anordnade tvattkolonnen 7. En del av den aromatiska produkten recirkuleras till den for avdrivning av losningsmedlet anordnade avdrivarkolonnen genom en ledning 19 som aterflode I andamal att sla tillbaka sulfolanen i toppprodukten frail den for avdrivning av losningsmedlet anordnade avdrivarkolonnen. Det fattiga losningsmedlet (som beroende pa betingelserna i avdrivarkolonnen kan innehalla upp till 10 volymprocent vatten) gar ut ur avdrivarkolonnen 13 genom ledningen 3 och aterinfores i kolonnen 1 for extraktiv destillation vid en punkt ovanfor den, vid vilken tillflodet infores, efter att ha passerat genom en varmevaxlare 20 och en kylare 21. En ledning 22 är anordnad for tillforsel av nytt losningsmedel till systemet vid behov. Ett sidoflode (cirka 5-10 volymprocent av den totala losningsmedelsmangden) kan ledas till ett (icke visat) reningssystem for lOsningsmedlet, som kan omfatta en expansionseller vakuumkolonn. Efter rening av losningsmedlet kan detta aterforas till systemet genom ledningen 3.

Claims (13)

P atentans p r a k:

1. Satt att genom extraktiv destillation separera en vatskeblandning, sarskilt av kolvaten, med anvandning av ett selektivt losningsmedel, som kokar vid hogre temperatur an blandningen och i vilket en eller flera av blandningens komponenter aro mera lattlosliga och en eller flera andra komponenter Oro mindre lättldsliga, i en destillationskolonn, fran vilken man erhaller en topprodukt (raffinatfas), som innehaller en eller flera mindre lattlosliga komponenter, kannetecknat av att I huvudsak ingen raffinatfas aterfores till kolonnen som aterflode, och att losningsmedlet utvinnes ur raffinatfasen genom tvattning av denna i flytande tillstand med ett vattenhaltigt tvattmedium, exempelvis vatten, utanfor kolonnen f6r extraktiv destillation och anvandes igen vid den extraktiva destillationen av blandningen.

2. Salt enligt patentanspraket 1, kannetecknat av att raffinatfasen tvattas i en kontaktapparat utrustad med roterande skivor.

3. Salt enligt patentansprAket 1 eller 2, kannetecknat av att utvinning av losningsmedel ur tvattmediet astadkommes tillsammans med avdrivning av pa lost material rikt losningsmedel.

4. Satt enligt nagot av patentanspraken 1-3, kannetecknat av att det utvunna losningsmedlet innehaller mindre an 10 volymprocent vatten.

5. Satt enligt nagot av foregaende patent- — — ansprak, kannetecknat av att det anvanda, selektiva losningsmedlet är ett losningsmedel, foretradesvis ett torrt losningsmedel, av sulfolantyp en.

6. Satt enligt patentanspraket 5, kannetecknat av att det selektiva losningsmedlet liar strukturformeln 0 0 % /S\ R1—CH CH—R. R2—CH—CH—R4 i vilken var och en av symbolerna 111, 112, R3 och R4 representerar en vateatom, en alkyl- radikal med upp till 8 kolatomer, en arylradikal med upp till 10 kolatomer, en alkoxiradikal med upp till 8 kolatomer eller en arylalkylradikal med upp till 12 kolatomer

7. Salt enligt patentanspraket 6, kannetecknat darav, att R1, R2, 113 och R4 aro vateatomer.

8. Satt enligt nagot av patentanspraken 14, kannetecknat av att det selektiva losningsmedlet är ett losningsmedel av glykoltypen.

9. San enligt nagot av foregaende patentansprak, kanneteeknat av att de mera Rifflesliga komponenterna aro aromatiska kolvaten, vilka inga med mellan cirka 20 och cirka 90 volymprocent i den for separation avsedda blandningen.

10. Satt enligt ndgot av foregaende patentansprak, kannetecknat av att blandningen, som skall separeras, dr en katalytiskt reformerad bensin eller en fraktion darav.

11. Satt enligt nagot av patentanspraken 1-9, kannetecknat av att den for separation avsedda blandningen ãr en bensin, foretradesvis en raffinerad bensin, som erhallits som biprodukt vid framstallning av (lagre) olefiner genom langtgaende termisk krackning av kolvatematerial, fakultativt med anyandning av vattenanga, eller en fraktion darav.

12. Slit enligt nagot av patentanspraken 1-9, kannetecknat av att den for separation avsedda blandningen är en latt kolvateolja, foretradesvis en raffinerad, latt kolvateolja, som erhallits som biprodukt vid framstallning av koks fran stenkol, eller en fraktion darav.

13. Komponenter eller grupper av komponenter, som aro mera resp. mindre lattlosliga I ett selektivt losningsmedel, i synnerhet aromatiska resp. ickearomatiska kolvaten eller blandningar darav, framstallda pa satt som angives i nagot av forega.ende patentansprak. Anforda publikationer: Patentskrifter frem USA 2 315 057, 2 904 508, 2 905 637.