SU474130A3 - Способ получени ацетилена и этилена - Google Patents

Description

створенный нри этом анетилен путем отгонки и/или нагреванн  выдел ют из растворител , в то врем  как нерастворенную смесь из этилена н этана сжижают в установке, работающей нри низких температурах, и раздел ют путем перегонки.

Втора , прнмен ема  в нредлагаемом способе , богата  ацетиленом газова  смесь может быть нолучена высокотемпературным ннролизом, например, бензнпа нри добавке кислорода. Оказалось также выгодным вводить в высокотемпературный пиролиз этан, отделенный от богатой этиленом газовой смесн. Высокотемнературный пиролиз провод т при 1000-1600°С. Максимальное содержание ацетилена в таком газе расщеплени  составл ет примерно 10%. Содержание этилена незначнтелыю, однако, содержание СО может возрасти нрнмерно до 40%. После охлаждени  конденсируют газ и направл ют его в промывную установку, где его обрабатывают селективным растворителем. Остающийс  F epacтвopившийc  газ, составл ющий приблизительно 90% газа от высокотемпературного пиролиза н состо щий, в основном, из водорода, окиси углерода и двуокиси углерода , можно сжигать или, если содержание Нз и СО достаточно дл  переработки, нанример, в сиитез-газ метанола, его можно нодвергать дополнительной очистке.

Полученный из газа высокотемпературьюго пиролиза ацетилен ие обрабатывают самосто тельно , а нодают в богатую этнленом газовую смесь за установкой дл  охлажденн  продуктов расщенлени  нафты. С этнм нриемом св зан целый р д важных преимуществ. В процессе разделени  богатой этиленом газовой смесн используют только сырой ацетилен , получаемый на 1 ступени промывки. Таким образом, процесс разделени  освобождаетс  от переработки значительного количества газа, т. е., как правило, приблизительно до 90% газа, образующегос  при высокотемпературном HHpOvTHse. Особенно выгодным оказалось удаление окиси углерода из газа высокотемпературного пиролиза. Без дополнительной ступени удалени  окиси углерода этот газ ионал бы в низкотемпературную стунень процесса разделени  и ио вилс  бы там в водород-метановой фракции, что привело бы к значительному снижению концентрации водорода в этой фракции, котора  в данном способе составл ет примерно 90%. Другое преимущество заключаетс  в том, что парциальное давление Сг-фракции в подвергаемой глубокому охлаждению газовой смеси не снижаетс , так как отсутствуют СО и инертные газы. Следовательно, дл  конденсации С2-углеводородов достаточна более высока  температура, что, в конечном счете, сводитс  к экономии холодоиронзБОДительности.

Азот и аргон, попадающие в газовую смесь в результате введенн  в реакцнонную печь высокотемпературного ннролиза иедостаточно чистого кислорода, отдел ют уже на первой

стуненн нромывкн, и, следовательно, так же как н окись углерода более не вызывают снижени  концентрации водорода нри глубоком охлаждеиии. В общем с помощью иредлагаемого снособа возможно водород, образующийс  как побочный продукт нри расщеплении нафты, нолучать в низкотемнературной стуиени , где отдел ют Сг-углеводороДы от комнонентов с более низкой темнературой кине0 ни  в таком чистом виде, что из-за небольшого содержани  СО в нем, нанример, ниже 1 мол. %, его можно использовать дл  гидрировани .

При высокотемпературном пиролизе всегда образуетс  также окись азота, котора , как известно, имеет склонность нри низких температурах переходить в двуокись азота, котора  взаимодействует с высшими ненасыщенными соединени ми, нанример с цикло0 нентадиеном, образу  взрывоопасные соединени . Дальнейшее преимущество снособа заключаетс  в том, что удалением окиси азота носле первой ступени промывки предотвращают ее нроникновение в низкотемпературную часть и тем самым обход тс  без специальной стадии удалени  окиси азота.

Таким же выгодным  вл етс  предлагаемый снособ в отношении образующихс  при высокотемпературном ниролизе двуокиси углерода и сероводорода. Ввиду того, что двуокнсь углерода в нервой ступени промывки также не раствор етс  в значительной мере, ее можно здесь удал ть и она более не усложн ет процесс разделени  пеобходимостью

5 удалени  кислого газа. С другой стороны, незначительное количество этих двух компонентов , попадающее в процесс разделени , .можно без большого затруднени  выделить вместе с компонентами кислого газа из бога0 той этиленом газовой смеси.

Известно, что врем  эксплуатации реакционных нечей дл  высокотемпературного пиролиза из-за их более высокой рабочей температуры и тем самым более сильной термической нагрузки, гораздо меньше, чем у обыкновенных реакционных нечей. Если из высокотемпературного пиролиза в процесс разделени  ввод т очень большое количество газа, то нрекращение работы реакционной печи

0 дл  высокотемнературного пиролиза привело бы к значительному снижению количества веществ и новли ло бы на состав газов в процессе совместного разделени . Это, в свою очередь, непремеиио привело бы к сильным

5 помехам в нроцессе разделени , так как работающие аппараты предназначены дл  определенных составов газов и не работают онтимально с газами любого состава. Благодар  тому, что из газов высокотемпературного пиролиза Б процесс совместного разделени  ввод т только сырой ацетилен, выход из стро  реакционной нечи дл  высокотемнературного пиролиза почти не заметен.

Выделение ацетилена, иоглощениого се5 лективным растворителем, может осуществлитьс  путем понижени  давлени  нромывной жидкости и отгонкн газом, вз тым из иизкотемпературиой ступени, где отдел ют Сгуглеводороды от более легких газов. Дл  этого часть содержащей этилен богатой метаном фракции, которую из низкотемпературной ступени возвращают в богатую этиленом газовую смесь, чтобы улучщить выход этилена, нужно только небольщим «обходом пропустить через колонну дл  отгонки легких фракций и она пригодна в качестве газа отгонки , так как не содержит носторонних комнонептов , а только компоненты, которые участвуют в процессе.

Согласно другому варианту изобретени , через обработапную таким образом про.мывную жидкость продувают еще второй газ отгонки, который также берут из получаемой в низкотемнературной ступени водородной фракции. Таким образом получают растворитель , который полностью освобожден от углеводорода .

На фиг. 1 показан способ получени  ацетилена и этилена в виде блок-схемы; на фиг. 2 - часть аппаратуры, котора  на фиг. 1 обведена пунктирной линией.

В установку дл  расщеплени  нафты (см. фиг. 1) подают 165 т/ч нафты, расщепл ют при 800°С, добавл   вод ной пар, и охлаждают . Затем отдел ют высококин щие и непрореагировавщие компоненты, например масло и бензин. После расщеплени  нафты из установки выходит 113500 н газа, состо щего из водорода, инертных газов, Ci-Сд-углеводородов и так называемого кислого газа (СО2 и H2S). Состав газа приведен в столбце А таблицы. К этому газу добавл ют 2,900 н сырого ацетилена вместе с 13500 н газа отгонки, состав которого приведен в столбце В таблицы. Кроме того, к газу добавл ют определенное количество полученной при глубоком охлаждении фракции . Объединенные газовые смеси затем сжимают до давлени  30-40, предпочтительно, 35 атм, и затем охлаждают до температуры приблизительно - 50°С, причем после предварительного удалени  кислого газа и воды конденсируютс  Сз- и высокомолекул рные углеводороды. Компоненты газовой смеси, остающиес  после предварительного охлаждени  в газообразном виде, затем подвергают глубокому охлаждению. Глубокое охлаждение осуществл етс  в несколько ступеней посредством кип щего при различных давлени х этилена и, наконец, путем дросселировани  жидкой метановой фра-кции, загр зненной этиленом и полученной из газовой смеси, до самой глубокой температуры, примерно - 150°С. Эту метановую фракцию, содержащую этилен, после дросселировани  до давлени  газовой смеси перед ее конденсацией и после ее упаривани , частично добавл ют к богатой этиленом газовой смеси до ее сжати , чтобы улучшить выход этилена, а частично в виде газа отгонки ввод т на 1 ступень про1ывк 1 диметилформамидом. Из ступени глуокого охлаждепп  отбирают 14450 н азообразного 90%-ного водорода и 31 900 газообразного метана. Са-углеводороы , т. е. ацетилен, этилен и этан затем нроывают диметилформамидом, причем ацетиен вымывают из газовой смеси. При промывке диметилформамидом (ДЛ1Ф) можно извлекать 2 900 н чистого ацетилена. Остающа с  смесь этилена и этана затем разде етс  путем перегопки, причем получают 30000 н этилена и 5500 н этана. Нар ду с расщеплением нафты, которое дает первично богатый этиленом газ, провод т еще высокотемпературный ниролиз, дающий исходный богатый ацетиленом газ. Дл  этой цели в высокотемпературный ниролиз ввод т 13 т/ч легких углеводородов (бензин) и 14,5 т/ч 98%-ного кислорода. Если дл  этана , полученного при разделении этилена/этана , нет других возможностей применени , его можно также подавать в качестве исходного продукта на высокотемнературный пиролиз. В ходе охлаждени  пиролизного газа выдел ютс  вода и сажа. Из реакционной печи выходит 30000 н газа, содержащего 8,4% ацетилена, 33,5% окиси углерода и лищь 0,2% этилена. Эту газовую смесь затем сжимают до давлени  16 атм и подвергают промывке диметилформамидом (1 ступень), где ацетилен вымывают из газовой смеси и затем после отделени  от промывной жидкости его вместе с газом отгон ют и вымытыми более т желыми комнонентами сырого газа ввод т в богатую этилбнод газовую смесь до ее сжати . Кроме того, на первой ступени промывки диметилформамидом выдел ют воду, образующуюс  при высокотемпературном пиролизе , и 27100 н газообразной фракции , состо щей из водорода, окиси углерода, двуокиси углерода и поступивших вместе с кислородом аргона и азота (состав приведен в столбце В таблицы).

На . 2 в детал х изображена та часть установки, котора  в блок-схеме на фиг. 1 следует за установкой дл  высокотемпературпого пиролиза. По трубопроводу 1 газ, образующпйс  при высокотемпературном ниролизс (состав приведен в столбце Г ) с содержанием примерно 8,4% С2Н2 без давлени  и при 35°С в количестве 30 000 п поступает в трехступепчатый компрессор 2, где его сжимают до 16 атм. В охлаждаемом водой холодильнике 3 конденсируетс  вода, которую отдел ют в отделителе 4. Затем газ в теплообменнике 5 в противотоке к газу верха промывной колонны 6 охлаждают до +б°С. Дл  предотвращени  образовани  гидрата и дл  снижени  содерл ан11  воды в газе, в газ перед теплообменником 5 в точке 7 впрыскивают небольшое количество диметилформамида. Получаемую в теплообменнике 5 смесь диметилформамида и воды раздел ют в отделителе 8 и по трубопроводу 9 подают в ректификационную-колонну 10. У.ход щий из отделител  8 газ поступает в виз промывной колонны 6, где сверху, ему навстречу пропускают 60 т/ч диметилформамида с температурой - 15°С, котора  поддерживаетс  пропиленовым охладителем И, при этом вымываетс  ацетилен и Сз-углеводороды, а метан, водород , окись углерода и двуокись углерода раствор ютс  очепь мало. Больша  часть последних компонентов покидает промывную колонну 6 из верха колонны через трубопровод 12 (состав приведен в столбце В таблицы ). До ухода из установки эта смесь охлаждает в теплообменнике 5 сырой газ, причем она нагреваетс  до 20°С. Этот газ может быть использован в качестве топливного газа или его можно примешивать к синтез-газу. В нромывную колонну 6 ввод т такое количество растворител , чтобы необходима  теплота растворени , а также охлаждение газа в промывной колонне обеспечивались бы подогревом промывной жидкости.

Понижают давление удаленного из низа промывпой колонны 6 через трубопровод 13 обогащенного ацетиленом промывного раствора в редукционном клапане 14 до 1,3 атм и направл ют в верх колонны отгонки 15.

В колонну 15 через трубопровод 16 как газ отгонки поступает та часть, т. е. 13000 н метановой фракции, содержащей этилеп (состав фракции приведен в столбце Д таблицы), котора  (см. фиг. 1) от глубокого охлаждени  была возвращена в богатый этиленом сырой газ до его сжати . Газ служит дл  отгонки растворенного ацетилена из промывного раствора. Однако ввиду того, что газ сам содержит небольшое количество этилена, предусмотрено в колонну отгонки 15 через трубопровод 17 на более низком уровне вводить еще второй газ отгонки, а именно 500 н водородной фракции, получаемой при глубоком охлаждении (состав приведен в столбце Е таблицы), с помощью которой от промывного раствора удаетс  также отогнать растворенный этилен. При отгонке освобождаетс  теплота растворени , переданна  в колоние 6 промывиому раствору, в результате чего промывной раствор в колонне отгонки 15 охлаждаетс . С помощью насоса 18 большую часть очищенного нромывного раствора по трубонроводу 19 перекачивают в верх промывной колонны 6, а небольшую часть отвод т по трубопроводу 20, и, как описано выше.

в точке 7 впрыскивают в сырой газ. Уход щий из верха колонны отгонки по трубопроводу 21 газ под низким давлением еще насыщен парами диметилформамида. Дл  удалени  пара ДМФ и во избежание потерь промывного раствора, этот газ направл ют в промывную колонну 22, где его промывают водой. Эту воду частично как чистую воду но трубопроводу 23 подают в верх промывной

0 колонны 22, частично она, как содержаща  промывпой раствор вода, циркулирует по контуру , состо щему из трубопровода 24, насоса 25 и промывной колонны 22. Из верха промывной колонны 22 по трубопроводу 26

вывод т 16 400 н сырого ацетилена (состав приведен в столбце Б таблицы), который добавл ют к богатой этиленом газовой смеси до ее сжати .

Часть содержащей диметнлформамид воцы , циркулирующей по трубопроводу 24, отвод т по трубонроводу 27 и иодают примерно в среднюю часть ректификационной колонны 10. Предварительно к ней добавл ют смесь воды и диметилформ аадида из отделител  8 через трубопровод 9 после снижени  давлени  этой смеси примерно до 1,5 атм в редукционном клапане 28. В ректификациоиной колонне 10, снабженной охлаждаемым водой верхним охладителем 29, раздел ют

0 промывной раствор диметилформамида от воды. Вода накапливаетс  в желобке в верхней части ректификационной колонны. Одну часть этой воды отвод т по трубопроводу 30, другую часть отсасывают по трубопроводу 31 и с помощью насоса 32 частично но трубопроводу 33 возвращают в верх ректификационной колонны 10, частично по трубопроводу 23 направл ют к верху промывной колонны 22. Причем сначала вода в теплообменнике 34 обмениваетс  тенлотой со смесью воды и диметилформамида, причем последн   нагреваетс . Остатки углеводородов, выдел ющиес  при ректификации смеси диметилформамида и воды в ректификационной

5 колонне 10, но трубопроводу 35 подают в сырой ацетилен в трубопроводе 26. Низ ректификационной колонны 10 снабжен змеевиком 36, обогреваемым naipoM. Жидкость, наход щуюс  в нижней части колонны и имеющую температуру 170°С, откачивают по трубопроводу 37 насосом 38, в теплообменнике 39 охлаждают смесью диметилформамида

и воды и по трубопроводу 40 перед насосом 18 добавл ют к циркулирующему диметилформамиду .

В таблице приведены составы некоторых газовых смесей в установке нолученн  ацетилена и этилена.

Предмет изобретени 

Способ получени  ацетилена и этилена путем совместного разделени  двух газовых смесей, одна из которых обогащена ацетиленом , а друга  этиленом, включающий стадии выделени  ацетилена двухступенчатой промывкой селективным растворителем, введени 

обогащенной этиленом газовой смеси в процесс носле первой ступени промывки, разделени  углеводородов Сз и выще, углеводородов Cz, метана и инертных газов низкотемпературной конденсацией, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса, выделенный на первой ступени промывки ацетилен смешивают с обогащенной этиленом газовой смесью и выделенные при последующей низкотемпературной конденсации содержащие ацетилен углеводороды Сг подают на вторую ступень промывки, с последующим отделением этилена из оставшейс  газовой смеси известным путем.