RU2659079C1 - Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза - Google Patents
Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659079C1 RU2659079C1 RU2017133576A RU2017133576A RU2659079C1 RU 2659079 C1 RU2659079 C1 RU 2659079C1 RU 2017133576 A RU2017133576 A RU 2017133576A RU 2017133576 A RU2017133576 A RU 2017133576A RU 2659079 C1 RU2659079 C1 RU 2659079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fraction
- hydrocarbons
- column
- cyclopentane
- sent
- Prior art date
Links
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 title claims abstract description 19
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 145
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 59
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 33
- BKOOMYPCSUNDGP-UHFFFAOYSA-N 2-methylbut-2-ene Chemical group CC=C(C)C BKOOMYPCSUNDGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims abstract description 23
- PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N piperylene Natural products CC=CC=C PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N (E)-1,3-pentadiene Chemical group C\C=C\C=C PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- NZZMNINUUFWWNR-UHFFFAOYSA-N CCCCC.CCC(C)C Chemical compound CCCCC.CCC(C)C NZZMNINUUFWWNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 8
- -1 C 5 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 37
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 7
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 210000000540 fraction c Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N cyclopentene Chemical compound C1CC=CC1 LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N cyclopentadiene Chemical compound C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 6
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 6
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 3
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 3
- PMJHHCWVYXUKFD-PLNGDYQASA-N (3z)-penta-1,3-diene Chemical group C\C=C/C=C PMJHHCWVYXUKFD-PLNGDYQASA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 2
- BOFLDKIFLIFLJA-UHFFFAOYSA-N 2-methylbut-1-en-3-yne Chemical group CC(=C)C#C BOFLDKIFLIFLJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000000895 extractive distillation Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- QYZLKGVUSQXAMU-UHFFFAOYSA-N penta-1,4-diene Chemical compound C=CCC=C QYZLKGVUSQXAMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical class [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical class [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000001577 simple distillation Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
- C07C7/05—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds
- C07C7/08—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds by extractive distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G67/00—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only
- C10G67/02—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only
- C10G67/04—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only including solvent extraction as the refining step in the absence of hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, содержащих пипериленовую и амиленовую фракции. Способ включает стадии разделения и гидрирования и характеризуется тем, что смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза направляют на разделение в колонну фракционирования, где с верха отбирают фракцию C5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана, и из куба - фракцию углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана, фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений, верхний продукт которой направляют на двухстадийное гидрирование на катализаторе гидрирования при температуре 80-130°С, часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на смешение с верхним продуктом колонны водной экстракции перед его подачей в реактор гидрирования в массовом соотношении 3-5:1, оставшуюся часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на разделение в ректификационную колонну с получением с верха колонны пентан-изопентановой фракции и из куба колонны циклопентановой фракции. Способ позволяет максимизировать получение пентан-изопентановой и циклопентановой фракций. 3 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к способам комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, с получением из них циклопентановой и пентан-изопентановой фракций.
В промышленности для извлечения ароматических углеводородов пиролизный бензин подвергают глубокому гидрированию, при котором удаляются непредельные алифатические углеводороды. Наличие в пиробензине фракции С5 с высоким содержанием непредельных алифатических соединений является нежелательным, так как затрудняет процесс гидрирования, поэтому фракцию С5 предварительно выделяют из пиробензина и ее можно использовать для производства изопрена.
Содержание изопрена в пиролизной фракции С5 составляет 15-20% [Соболев В.М., Бородина И.В. Промышленные синтетические каучуки - М.: Химия, 1977. - 392 с.]. Ниже приведен состав, в мас. %, фракции С5, полученной пиролизом бензина при различных температурных режимах [Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г., Победимский Д.Г., Попова Л.М. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебное пособие для вузов - Л.: Химия, 1981. - 264 с.]:
пентаны | 15,20-22,40 |
циклопентан | 0,68-1,88 |
пентены | 16,04-19,13 |
циклопентен | 2,98-4,10 |
изопрен | 12,60-17,00 |
пиперилены | 11,70-13,43 |
пентадиены | 0,84-0,99 |
циклопентадиен | 25,85-29,50 |
ацетиленовые углеводороды | 0,05-0,16 |
неидентифицированные углеводороды | 2,06-2,31 |
Выделение изопрена из фракции С5 пиролиза является многоступенчатым сложным процессом. Связано это с тем, что и к мономеру, и к растворителю для стереорегулярной полимеризации предъявляются достаточно жесткие требования по качеству, то есть необходимо очистить эти продукты от примесей, которые являются ядами стереорегулярной полимеризации - это циклопентадиен, ацетиленовые, кислород- и азотсодержащие соединения. Присутствие этих примесей отрицательно сказывается и на кинетике процесса полимеризации, и на качестве получаемого каучука. Определенные трудности для выделения изопрена из фракции С5 пиролиза представляют наличие в ее составе углеводородов, имеющих близкие температуры кипения или создающих азеотропные смеси, что усложняет их отделение только простой ректификацией. Поэтому, как правило, для выделения изопрена полимеризационной чистоты из фракции С5 пиролиза применяют несколько последовательных комбинированных физико-химических методов, посредством которых удаляют близкие по тем или иным свойствам примеси.
Обычно первоначально из пиролизной фракции С5 выделяют циклопентадиен путем термической димеризации циклопентадиена с последующим выделением димера и его расщеплением [Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г., Победимский Д.Г., Попова Л.М. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебное пособие для вузов - Л.: Химия, 1981. - 264 с.]. Затем из фракции С5, очищенной от циклопентадиена, выделяют пиперилены и далее методом экстрактивной ректификации выделяют изопрен с использованием в качестве экстрагентов ацетонитрила, диметилформамида (ДМФА), N-метилпирролидона. [Соболев В.М., Бородина И.В. Промышленные синтетические каучуки - М.: Химия, 1977. - 392 с.]. В процессе выделения изопрена из фракции С5 в качестве побочных продуктов образуются пипериленовая и амиленовая фракции [Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г., Победимский Д.Г., Попова Л.М. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебное пособие для вузов - Л.: Химия, 1981. - 264 с.].
Указанная пипериленовая фракция характеризуется высоким содержанием циклопентанобразующих компонентов, которые при соответствующем преобразовании могут быть использованы для получения циклопентана, который можно использовать в качестве растворителя для полимеризации или в качестве экологически безопасных вспенивающих агентов, используемых при производстве вспененного пенополиуретана.
Другая побочная фракция - амиленовая, образующаяся в процессе выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, отличается высоким содержанием ядов полимеризации, а именно, кислород- и азотсодержащих соединений. Присутствие кислородсодержащих соединений обусловлено их образованием в процессе пиролиза нефтепродуктов, а наличие азотсодержащих соединений связано с загрязнением данной фракции реагентами, используемыми при экстрактивной ректификации в процессе выделения изопрена из фракции С5 пиролиза.
Известен способ получения циклопентана и/или циклопентена (заявка Германии 19849425, опубл. 2000, МПК С07С 13/10) из головного погона частично гидрированной С5 фракции пиролиза путем многостадийной фракционной перегонки для удаления низко- и высококипящих углеводородов и отделения циклопентана от циклопентена, по необходимости с последующим гидрированием для максимального преобразования циклопентена в циклопентан. Процесс производства циклопентана и/или циклопентена фракционированием головного погона частично гидрированного бензола или С5-фракции включает: (а) первую фракционную перегонку для выделения первой головной фракции (H1), содержащей вещества с точками кипения ниже, чем у циклопентена, и первой остаточной фракции (В1), содержащей циклопентен и углеводороды с более высокими точками кипения, чем у циклопентена, с последующей фракционной перегонкой (b1) В1 для выделения циклопентена в качестве второй головной фракции (Н2) и циклопентана с углеводородами, имеющими более высокие точки кипения, чем у циклопентана, в качестве второй остаточной фракции (В2), с последующей третьей перегонкой В2 для выделения циклопентана в качестве третьей головной фракции (Н3) и более высококипящих углеводородов в качестве остаточной фракции (В3) или (b2); каталитическое гидрирование В1 с последующей фракционной перегонкой для выделения циклопентана в качестве головной фракции и более высококипящих углеводородов в качестве остаточной фракции, или (b3) фракционную перегонку В1 для выделения углеводородов с более высокими точками кипения, чем у циклопентана, в качестве кубового продукта с последующим каталитическим гидрированием головной фракции для получения циклопентана из циклопентена.
Недостатком данного способа является использование в качестве сырья предварительно гидрированной фракции С5 пиролиза, что сужает сырьевую базу для получения циклопентана, низкий выход циклопентана, а также достаточно сложная технологическая схема переработки сырья с несколькими стадиями фракционирования и гидрирования, в том числе стадии гидрирования С5-углеводородов в циклопентен, а затем в циклопентан. Недостатком данного способа является также достаточно сложная схема ректификации уже гидрированных потоков для выделения целевых продуктов, которые гидрированием доводят до соответствующего качества.
Известен способ по патенту США №6468399, опубл. 2002, МПК B01D 3/00, С07С 5/03, которым защищается процесс выделения циклопентана и/или циклопентена дистилляционным разделением частично гидрированной С5 фракции, включающей циклопентен и циклопентан. Способ состоит из стадий:
а) удаления в качестве первого верхнего продукта низкокипящих соединений, точки кипения которых ниже, чем у циклопентена, в первой фракционной перегонке частично гидрированной С5-фракции, и удаления в качестве первого кубового продукта высококипящих соединений, содержащих циклопентен и углеводороды, точки кипения которых выше, чем у циклопентена, и циклопентана и углеводородов, точки кипения которых выше, чем у циклопентана;
b1) подачи первого кубового продукта на вторую фракционную перегонку, и удаления циклопентена в качестве второго верхнего продукта, и удаления в качестве второй кубовой доли циклопентана вместе с углеводородами, точки кипения которых выше, чем у циклопентана, и подачи второго кубового продукта на третью фракционную перегонку, где циклопентан выделяется в качестве третьего верхнего продукта, и отделения в качестве третьего кубового продукта углеводородов, точки кипения которых выше, чем у циклопентана;
b2) подачи первого кубового продукта на каталитическое гидрирование и последовательное разделение продукта каталитического гидрирования в фракционной перегонке на циклопентан в качестве верхнего продукта и углеводороды, точки кипения которых выше, чем у циклопентана в качестве кубового продукта;
b3) подачи первого кубового продукта на вторую фракционную перегонку, отделения в качестве второго кубового продукта углеводородов, точки кипения которых выше, чем у циклопентана, и затем подачи верхнего продукта на каталитическое гидрирование для выделения циклопентана, и в некоторых случаях
с) подачи фракции, верхнего продукта или нижнего продукта в любую из стадий а), b1), b2) и b3) для водной промывки.
Гидрирование проводят при температуре 20-60°С на платиновом катализаторе и при 120-180°С на никельсодержащем катализаторе. При первичном фракционировании циклопентансодержащая фракция удаляется из куба колонны.
Сырье, представляющее собой гидрированную фракцию С5 с низким содержанием С5-диенов, имеет следующую композицию, в мас. %:
углеводороды С4 | 0-4 |
углеводороды С5 | 30-60 |
2-метил-2-бутен | 8-20 |
циклопентан | 6-24 |
циклопентен | 8-27 |
углеводороды С6 и выше | 0-25 |
С5-диены | 0-0,5 |
В процессе предусмотрена водная экстракция, которая проводится между первой и второй стадиями фракционирования.
Недостатком способа является использование предварительно гидрированных фракций, что сужает сырьевую базу для получения циклопентана, достаточно сложные схемы фракционирования для выделения циклопентена, его гидрирования до циклопентана, что усложняет и удорожает процесс получения циклопентана в целом. Также данная технологическая схема не предусматривает возможность переработки фракций, содержащих C5-диены, в связи, с чем и введено в формуле изобретения по патенту США №6468399 ограничение по их содержанию в перерабатываемом сырье.
Наиболее близким по типу используемого сырья является способ переработки побочных продуктов пипериленовой и амиленовой фракций, содержащей н- и изоамилены, образующихся в процессе выделения изопрена из фракции С5 пиролиза [Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г., Победимский Д.Г., Попова Л.М. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебное пособие для вузов - Л.: Химия, 1981. с. 49], согласно которому амиленовую фракцию подвергают гидрированию с целью получения н- и изопентана или проводят разделение н- и изоамиленов с одновременной скелетной изомеризацией н-амиленов в изоамилены, а пипериленовую фракцию также подвергают гидрированию до н-амиленов. При этом все получаемые продукты используют для последующего получения изопрена.
Недостатком данного способа является сложность аппаратурного оформления, низкая эффективность каталитической дистилляции, не предусмотрена очистка амиленовой фракции от кислород- и азотсодержащих соединений в процессе получения из нее н- и изопентана или изоамиленов, наличие которых также нежелательно для последующего процесса получения изопрена дегидрированием. Также, согласно данному способу, пипериленовую фракцию подвергают гидрированию только до н-амиленов, что потребует последующей изомеризации амиленов для возможности их дальнейшего использования в процессе синтеза изопрена, при этом данный способ не позволяет совместно переработать пипериленовую и амиленовую фракции с получением дополнительно еще и циклопентановой фракции из циклопентанобразующих компонентов, изначально содержащихся в пипериленовой фракции.
Задачей изобретения является создание простого и экономичного способа комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза с максимальным получением из них пентан-изопентановой и циклопентановой фракций.
Для реализации изобретения предлагается способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза с получением пентан-изопентановой и циклопентановой фракций, при этом смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза включает пипериленовую фракцию, возможно содержащую более 70 мас. % непредельных соединений, из которых более 45 мас. % С5-диенов, и амиленовую фракцию, возможно содержащую более 15 мас. % непредельных углеводородов, из которых более 10 мас. % амиленов и выше 3 мас. % ацетиленовых углеводородов, а также примеси азотсодержащих и кислородсодержащих соединений, в массовом соотношении пипериленовой и амиленовой фракций, равном 1:1-2.
Способ по заявляемому изобретению характеризуется тем, что смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза направляют на разделение в колонну фракционирования, где с верха отбирают фракцию С5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана, и из куба - фракцию углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана, фракцию C5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений, верхний продукт которой направляют на двухстадийное гидрирование на катализаторе гидрирования при температуре 80-130°С, часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на смешение с верхним продуктом колонны водной экстракции перед его подачей в реактор гидрирования в массовом соотношении 3-5:1, оставшуюся часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на разделение в ректификационную колонну с получением с верха колонны пентан-изопентановой фракции, которую направляют на дальнейшее использование, например, в производстве изопрена, и из куба колонны циклопентановой фракции, которую можно использовать в качестве вспенивающего агента при производстве пенополиуретана и/или растворителя для полимеризации.
При этом количество подаваемого водорода в первый реактор гидрирования возможно составляет 30-50 мас. % от стехиометрического количества водорода, необходимого для гидрирования всех непредельных углеводородов, содержащихся во фракции С5-углеводородов, выделяемой с верха колонны водной экстракции и направляемой на гидрирование.
Возможно фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений в массовом соотношении с водой, равном 1-30:1.
Указанная пипериленовая фракция содержит в своем составе следующие компоненты, в мас. %:
н-пентан | 0,01-0,02 |
изопрен | 0,01-0,03 |
сумма изо-амиленов | 0,01-4,0 |
сумма н-амиленов | 0,01-0,03 |
транс-пиперилен | 25,0-40,0 |
цис-пиперилен | 20,0-28,0 |
циклопентадиен | 0,5-4,0 |
циклопентен | 9,0-18,0 |
циклопентан | 3,0-13,0 |
сумма углеводородов С6 | 3,0-8,0 |
сумма углеводородов выше С6 | 5,5-11,5 |
Указанная амиленовая фракция содержит в своем составе следующие компоненты, в мас. %:
н-бутан | 0,01-0,03 |
бутилены | 1,01-2,30 |
бутин-2 | 3,10-7,00 |
изопропенилацетилен | 0,59-1,50 |
изопентан | 12,69-27,15 |
н-пентан | 10,00-50,10 |
изопрен | 8,06-17,70 |
сумма изоамиленов | 7,97-11,50 |
сумма н-амиленов | 9,01-10,70 |
транс-пиперилен | 0,01-0,10 |
цис-пиперилен | 0,01-0,02 |
пентадиен-1,4 | 6,25-14,10 |
циклопентадиен | 0,20-0,50 |
сумма углеводородов С6 | 0,42-0,98 |
сумма кислородсодержащих | 0,36-1,00 |
соединений | |
ДМФА | 0,23-0,40 |
Отличительными признаками изобретения являются следующие:
- смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза направляют на разделение в колонну фракционирования, где с верха отбирают фракцию С5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана, и из куба - фракцию углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана;
- фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений, верхний продукт которой направляют на двухстадийное гидрирование на катализаторе гидрирования при температуре 80-130°С;
- часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на смешение с верхним продуктом колонны водной экстракции перед его подачей в реактор гидрирования в массовом соотношении 3-5:1;
- оставшуюся часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на разделение в ректификационную колонну с получением с верха колонны пентан-изопентановой фракции и из куба колонны циклопентановой фракции;
- смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза включает пипериленовую фракцию, содержащую более 70 мас. % непредельных соединений, из которых более 45 мас. % С5-диенов, и амиленовую фракцию, содержащую более 15 мас. % непредельных углеводородов, из которых более 10 мас. % амиленов и выше 3 мас. % ацетиленовых углеводородов, а также примеси азотсодержащих и кислородсодержащих соединений, в массовом соотношении пипериленовой и амиленовой фракций, равном 1:1-2;
- количество подаваемого водорода в первый реактор гидрирования составляет 30-50 мас. % от стехиометрического количества водорода, необходимого для гидрирования всех непредельных углеводородов, содержащихся во фракции С5-углеводородов, выделяемой с верха колонны водной экстракции и направляемой на гидрирование.
- фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений в массовом соотношении с водой, равном 1-30:1.
Предлагаемый способ не описан ни в одном литературном источнике, что позволяет говорить о его «новизне», он также соответствует критерию «изобретательский уровень», так как позволяет высокоэффективно комплексно переработать побочные продукты процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, содержащие большое количество непредельных соединений, в первую очередь С5-диенов, ацетиленовых углеводородов, а также примеси кислород- и азот- содержащих соединений, в определенном массовом соотношении пипериленовой и амиленовой фракций, с получением из них максимального количества пентан-изопентановой и циклопентановой фракции, которая не описана ни в одном известном источнике в качестве сырья для получения циклопентана, при этом способ оказалось возможным реализовать благодаря разработанной схеме, включающей стадию выделения с верха колонны фракционирования фракции С5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана, и из куба колонны фракционирования фракции углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана, стадию водной экстракции фракции С5-углеводородов, выделенной с верха колонны фракционирования, от кислородсодержащих соединений в определенном интервале смешения с водой, а также специально подобранному сочетанию интервалов смешения перед гидрированием фракции С5-углеводородов, выделенной с верха колонны водной экстракции, с прогидрированной фракцией, и стадии двухстадийного гидрирования смеси этих фракций в определенном интервале температуры и подаче водорода в первый реактор гидрирования в определенном количестве, а также разделению прогидрированной фракции С5-углеводородов в ректификационной колонне с получением верхом пентан-изопентановой фракции и кубом циклопентановой фракции, что также не описано ни в одном известном источнике, описывающих способы переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза.
«Промышленная применимость» иллюстрируется описанием примеров реализации способа по предлагаемому изобретению, представленному на фигуре.
Пример 1. Побочные продукты процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, а именно: пипериленовую фракцию (поток I) в количестве 1600 кг/ч и амиленовую фракцию (поток II) в количестве 1600 кг/ч, что соответствует их массовому соотношению 1:1, направляют в емкость 1 для смешения. Полученную смесь указанных фракций из емкости 1 (поток III) в количестве 3200 кг/ч направляют на разделение в колонну фракционирования 2, где с верха отбирают фракцию С5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана (поток IV) в количестве 2991 кг/ч, и из куба - фракцию углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана, в количестве 209 кг/ч (поток V). Фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования 2, направляют в колонну водной экстракции 3, куда также подают воду в количестве 99,7 кг/ч, что соответствует массовому соотношению вода: С5-углеводороды 1:30. В колонне водной экстракции 3 проводят отмывку фракции С5-углеводородов от кислородсодержащих соединений, после чего загрязненный водный слой с растворенными в нем примесями с нижней части колонны водной экстракции 3 (поток VI) в количестве 101,15 кг/ч направляют на очистку любым из известных способов, например, отпариванием. Отмытую фракцию С5-углеводородов с верхней части колонны водной экстракции 3 (поток VII) в количестве 2989,55 кг/ч направляют в емкость 4, в которой осуществляют его смешение с частью (поток XIII) прогидрированной фракции С5-углеводородов, полученной с нижней части сепаратора 10 расходом 14947,75 кг/ч, что соответствует их массовому соотношению 1:5. Далее полученную смесь (поток VIII) в количестве 17937,3 кг/ч через теплообменник 5, где происходит ее охлаждение до 30°С, подают на двухстадийное гидрирование в последовательно соединенные реакторы гидрирования 6 и 8, в которых проводят процесс гидроочистки от непредельных углеводородов в присутствии активированного водородом катализатора «никель на кизельгуре» (ТУ 2172-033-73776139-2015) при температуре 80°С. В реакторы гидрирования 6 и 8 подают водород, суммарное количество которого на оба реактора гидрирования составляет 201,19 кг/ч, причем в первый реактор гидрирования 6 количество подаваемого водорода составляет 30,18 кг/ч, что соответствует 30 мас. % от стехиометрического количества водорода, необходимого для гидрирования всех непредельных соединений, содержащихся во фракции С5-углеводородов (поток VII), направляемой на гидрирование. После первого реактора гидрирования 6 частично прогидрированный продукт (поток IX) в количестве 17967,48 кг/ч через теплообменник 7, где происходит его охлаждение с 80°С до 30°С, направляют во второй реактор гидрирования 8, в котором происходит его полная гидроочистка от всех непредельных соединений. Далее гидрогенизат после второго реактора гидрирования 8 (поток X) в количестве 18138,49 кг/ч через теплообменник 9, где он охлаждается с 80°С до 30°С, направляют в сепаратор 10 для выделения из его верхней части продукта с температурой кипения ниже, чем у изопентана в количестве 190,78 кг/ч (поток XI). Продукт с нижней части сепаратора 10 в количестве 17947,71 кг/ч (поток XII) частично направляют на смешение в емкость 4 в количестве 14947,75 кг/ч (поток XIII) с верхним продуктом колонны водной экстракции 3 (поток VII), что соответствует их массовому соотношению 5:1, для последующего гидрирования данной смеси, а другую часть в количестве 2999,96 кг/ч (поток XIV) направляют на разделение в ректификационную колонну 11 для выделения в качестве дистиллята пентан-изопентановой фракции в количестве 2764,6 кг/ч (поток XV), которую направляют на дальнейшее использование, например, в производстве изопрена. Из нижней части ректификационной колонны 11 выделяют циклопентановую фракцию в количестве 235,36 кг/ч (поток XVI), содержащую в своем составе 97,7 мас. % циклопентана, остальное - углеводороды С6, которую направляют на дальнейшее использование в качестве вспенивающего агента при производстве пенополиуретана и/или растворителя для полимеризации.
Пример 2. Побочные продукты процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, а именно: пипериленовую фракцию (поток I) в количестве 800 кг/ч и амиленовую фракцию (поток II) в количестве 1600 кг/ч, что соответствует их массовому соотношению 1:2, направляют в емкость 1 для смешения. Полученную смесь указанных фракций из емкости 1 (поток III) в количестве 2400 кг/ч направляют на разделение в колонну фракционирования 2, где с верха отбирают фракцию С5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана (поток IV) в количестве 2300 кг/ч, и из куба - фракцию углеводородов с температурой кипения выше, чем у циклопентана, в количестве 100 кг/ч (поток V). Фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования 2, направляют в колонну водной экстракции 3, куда также подают воду в количестве 2300 кг/ч, что соответствует массовому соотношению вода: С5-углеводороды 1:1. В колонне водной экстракции 3 проводят отмывку фракции С5-углеводородов от кислородсодержащих соединений, после чего загрязненный водный слой с растворенными в нем примесями с нижней части колонны водной экстракции 3 (поток VI) в количестве 2315,97 кг/ч направляют на очистку любым из известных способов, например, отпариванием. Отмытую фракцию С5-углеводородов с верхней части колонны водной экстракции 3 (поток VII) в количестве 2284,03 кг/ч направляют в емкость 4, в которой осуществляют его смешение с частью (поток XIII) прогидрированной фракции С5-углеводородов, полученной с нижней части сепаратора 10 расходом 6852,09 кг/ч, что соответствует их массовому соотношению 1:3. Далее полученную смесь (поток VIII) в количестве 9136,12 кг/ч через теплообменник 5, где происходит ее охлаждение до 30°С, подают на двухстадийное гидрирование в последовательно соединенные реакторы гидрирования 6 и 8, в которых проводят процесс гидроочистки от непредельных углеводородов в присутствии активированного водородом катализатора «никель на кизельгуре» (ТУ 2172-033-73776139-2015) при температуре 130°С. В реакторы гидрирования 6 и 8 подают водород, суммарное количество которого на оба реактора гидрирования составляет 127,11 кг/ч, причем в первый реактор гидрирования 6 количество подаваемого водорода составляет 31,78 кг/ч, что соответствует 50 мас. % от стехиометрического количества водорода, необходимого для гидрирования всех непредельных соединений, содержащихся во фракции C5-углеводородов (поток VII), направляемой на гидрирование. После первого реактора гидрирования 6 частично прогидрированный продукт (поток IX) в количестве 9167,9 кг/ч через теплообменник 7, где происходит его охлаждение с 130°С до 30°С, направляют во второй реактор гидрирования 8, в котором происходит его полная гидроочистка от всех непредельных соединений. Далее гидрогенизат после второго реактора гидрирования 8 (поток X) в количестве 9263,23 кг/ч через теплообменник 9, где он охлаждается с 130°С до 30°С, направляют в сепаратор 10 для выделения из его верхней части продукта с температурой кипения ниже, чем у изопентана в количестве 109,55 кг/ч (поток XI). Продукт с нижней части сепаратора 10 в количестве 9153,68 кг/ч (поток XII) частично направляют на смешение в емкость 4 в количестве 6852,09 кг/ч (поток XIII) с верхним продуктом колонны водной экстракции 3 (поток VII), что соответствует их массовому соотношению 3:1, для последующего гидрирования данной смеси, а другую часть в количестве 2301,59 кг/ч (поток XIV) направляют на разделение в ректификационную колонну 11 для выделения в качестве дистиллята пентан-изопентановой фракции в количестве 2171,67 кг/ч (поток XV), которую направляют на дальнейшее использование, например, в производстве изопрена. Из нижней части ректификационной колонны 11 выделяют циклопентановую фракцию в количестве 129,92 кг/ч (поток XVI), содержащую в своем составе 97,9 мас. % циклопентана, остальное - углеводороды С6, которую направляют на дальнейшее использование в качестве вспенивающего агента при производстве пенополиуретана и/или растворителя для полимеризации.
Обозначения потоков приводятся для их идентификации в таблицах 1 и 2 с составами потоков сырья и продуктов реакции по примерам 1 и 2, соответственно.
Составы фракций и их количество, описанные в примерах изобретения, могут меняться и не являются единственно возможными.
Claims (4)
1. Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза, содержащих пипериленовую и амиленовую фракции, включающий стадии разделения и гидрирования, отличающийся тем, что смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза направляют на разделение в колонну фракционирования, где с верха отбирают фракцию C5-углеводородов с температурой кипения ниже, чем у циклопентана, и из куба - фракцию углеводородов С6 и выше с температурой кипения выше, чем у циклопентана, фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений, верхний продукт которой направляют на двухстадийное гидрирование на катализаторе гидрирования при температуре 80-130°С, часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на смешение с верхним продуктом колонны водной экстракции перед его подачей в реактор гидрирования в массовом соотношении 3-5:1, оставшуюся часть прогидрированной фракции С5-углеводородов направляют на разделение в ректификационную колонну с получением с верха колонны пентан-изопентановой фракции и из куба колонны циклопентановой фракции.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции С5 пиролиза включает пипериленовую фракцию, содержащую более 70 мас.% непредельных соединений, из которых более 45 мас.% С5-диенов, и амиленовую фракцию, содержащую более 15 мас.% непредельных углеводородов, из которых более 10 мас.% амиленов и выше 3 мас.% ацетиленовых углеводородов, а также примеси азотсодержащих и кислородсодержащих соединений, в массовом соотношении пипериленовой и амиленовой фракций, равном 1:1-2.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество подаваемого водорода в первый реактор гидрирования составляет 30-50 мас.% от стехиометрического количества водорода, необходимого для гидрирования всех непредельных углеводородов, содержащихся во фракции С5-углеводородов, выделяемой с верха колонны водной экстракции и направляемой на гидрирование.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фракцию С5-углеводородов, выделенную с верха колонны фракционирования, направляют в колонну водной экстракции от кислородсодержащих соединений в массовом соотношении с водой, равном 1-30:1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133576A RU2659079C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133576A RU2659079C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659079C1 true RU2659079C1 (ru) | 2018-06-28 |
Family
ID=62815220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133576A RU2659079C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659079C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468399B2 (en) * | 1998-03-05 | 2002-10-22 | Bp Koln Gmbh | Process for isolating cyclopentane and/or cyclopentene |
CN103086833A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种分离碳五馏分的方法 |
-
2017
- 2017-09-26 RU RU2017133576A patent/RU2659079C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468399B2 (en) * | 1998-03-05 | 2002-10-22 | Bp Koln Gmbh | Process for isolating cyclopentane and/or cyclopentene |
CN103086833A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种分离碳五馏分的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кирпичников П.А. и др. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебной пособие для вузов - Л.: Химия, 1981, с. 49. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017160246A (ja) | ほとんど又は全くエチレンを用いないメタセシスを介するプロピレン | |
US4277313A (en) | Recovery of 1,3-butadiene | |
CN102695690B (zh) | 用于生产异戊二烯的方法和*** | |
US20140296587A1 (en) | Integrated Process for Increasing Butadiene Production | |
US6264799B1 (en) | Process for isolating cyclopentane and/or cyclopentene | |
EP0605822A1 (en) | Integrated process for the production of methyl tert-butyl ether (mtbe) | |
TWI605037B (zh) | 丁二烯萃取方法 | |
CN106232558B (zh) | 利用上游苯氢化由苯和甲基环戊烷制备环己烷的方法 | |
KR101754004B1 (ko) | 보다 에너지 효율적인 c5 수소화 방법 | |
RU2659079C1 (ru) | Способ комплексной переработки побочных продуктов процесса выделения изопрена из фракции C5 пиролиза | |
RU2618233C1 (ru) | Способ получения циклопентана | |
NO329239B1 (no) | Fremgangsmate for selektiv fremstilling av DIB fra en i-butenholdig C<N>4</N>-strom | |
TWI568708B (zh) | 聯產雙環戊二烯及甲基環戊烷之方法 | |
PL108032B1 (pl) | Sposob odzyskiwania izoprenu method of recovering isoprene | |
RU2654863C1 (ru) | Способ получения изопрена | |
KR102670703B1 (ko) | 혼합 C4s로부터 고순도 이소부탄 및 부텐-1의 공동-생산 | |
US6620982B1 (en) | Method of producing purified cyclopentane | |
CN114555546A (zh) | 用于通过萃取精馏、蒸馏、和/或选择性加氢制备1,3-丁二烯的集成***和方法 | |
WO2020049463A1 (en) | Method for the production of mtbe and 1-butene from a c4 feed stream |