способ разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов c1-c6

Формула изобретения

1. Способ разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов C₁-С₆, содержащей метиловый спирт, вводимый для исключения забивок транспортирующих линий и оборудования гидратами, ректификацией в нескольких ректификационных колоннах, включающий выделение этан-пропановой, пропановой, изобутановой, бутановой, изопентановой, пентановой и гексановой фракций и вывод метилового спирта в виде его водного раствора, отличающийся тем, что метиловый спирт дополнительно удаляют из пропановой фракции при ее отмывке водой, подаваемой противотоком, при продолжительности контакта 0,5-4,0 ч и содержании метилового спирта в выводимом водном растворе от 4,5 до 7,0 мас. %.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный раствор метилового спирта направляют на укрепление ректификацией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения парафиновых и олефиновых углеводородов, применяемых в промышленности синтетического каучука и полимеров этилена и пропилена, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов, представляющих собой смесь парафиновых и олефиновых углеводородов методом фракционирования в нескольких ректификационных колоннах, соединенных как параллельно, так и последовательно с получением фракций углеводородов с высоким содержанием парафиновых или олефиновых углеводородов, предусматривающих также вывод метанола или этиленгликоля, используемых для осушки газов и исключения образования гидратов в трубопроводах [Основы технологии нефтехимического синтеза, под ред. А.И.Динцеса и Л.А.Потоловского. Гостоптехиздат, М., 1960, с.153-170].

Недостатком известного способа является низкая эффективность извлечения метанола или этиленгликоля, используемых для осушки газов и исключения образования гидратов в трубопроводах для перекачивания фракций углеводородов. Это не позволяет использовать их для получения мономеров для полимеризационных процессов или требует дополнительной операции по удалению метанола или этиленгликоля с помощью адсорбционных процессов, требующих регенерации адсорбента и значительных энергетических затрат.

Известен также способ очистки олефинового углеводорода - изобутилена - от спиртов, воды и альдегидов путем его пропускания через суспензию натрия, калия или кальция в ксилоле [Минскер К.С., Сангалов Ю.А. Изобутилен и его сополимеры. Москва, «Химия», 1986, с.17].

Хотя этот способ и эффективен, особенно при очистке от спиртов и альдегидов, однако требует дополнительной очистки от продуктов реакции взаимодействия и от следов самого ксилола, что усложняет технологию.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является способ разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов C₁-С₆, содержащей метиловый спирт, вводимый для исключения забивок транспортирующих линий и оборудования гидратами, ректификацией в нескольких ректификационных колоннах, включающий выделение метан-этановой фракции, так называемого сухого газа, выводимого в топливную сеть, из верхней части первой колонны, направление нижнего продукта первой колонны во вторую колонну для выделения пропановой фракции, отбираемой в основном из верхней части второй колонны, и содержащей около 95% пропана, и направляемой при необходимости для более глубокого удаления этана и увеличения содержания пропана в дополнительную колонну с отбором пропановой фракции из кубовой части в виде нижнего продукта дополнительной колонны, выделение фракции углеводородов С₄ и их разделение на изобутановую фракцию, отбираемую в виде верхнего продукта, и бутановую фракцию, выводимую в виде нижнего продукта, выделение пентановой фракции с выводом углеводородов С₆, в частности гексана и выше, в виде нижнего продукта и последующее разделение верхнего продукта - пентановой фракции на изопентановую и пентановую фракции [А.П.Дронин, И.А.Пугач. Технология разделения углеводородных газов. Изд. «Химия», М., 1975, с.97-102].

Недостатком этого способа также является низкая эффективность извлечения метилового спирта в процессе отстоя широкой фракции углеводородов C₁-C₆ в емкостях сырьевого парка, сложность сбора и вывода концентрированного водного раствора метилового спирта на переработку известными методами. Получаемые парафиновые углеводороды в процессе разделения ректификацией, особенно пропановая фракция, содержат метиловый спирт в количествах, существенно превышающих требования ТУ 0272-023-00151683-99. По этим требованиям содержание метилового спирта в пропановой фракции для синтеза пропилена не должно превышать 0,01 мас.%, а оно фактически достигает 0,20-0,38 мас.%. По этой причине пропановую фракцию не могут применять для получения пропилена и используют в качестве топлива.

Задачей изобретения является повышение степени извлечения метилового спирта и получение пропановой фракции высокого качества.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов C₁-C₆, содержащей метиловый спирт, вводимый для исключения забивок транспортирующих линий и оборудования гидратами, ректификацией в нескольких ректификационных колоннах, включающем выделение этан-пропановой, пропановой, изобутановой, бутановой, изопентановой, пентановой и гексановой фракций и вывод метилового спирта в виде его водного раствора, метиловый спирт дополнительно удаляют из пропановой фракции при ее отмывке водой, подаваемой противотоком, при продолжительности контакта 0,5-4,0 часа и содержании метилового спирта в выводимом водном растворе от 4,5 до 7,0 мас.%; водный раствор метилового спирта направляют на укрепление ректификацией.

В отличие от известного способа предлагаемым способом разделения широкой фракции легкокипящих углеводородов C₁-C₆ обеспечивают получение пропановой фракции высокого качества, расширение ассортимента продукции и ее использование для получения пропилена-мономера для синтеза полипропилена. Кроме того, выделенный из водного раствора метиловый спирт применяют как для исключения образования гидратов оксида углерода и сероводорода в процессах транспортировки и разделения широкой фракции углеводородов на индивидуальные углеводороды, так и для других известных целей в качестве сырья.

Предлагаемый способ разделения углеводородов C₁ -C₆, содержащих метиловый спирт, осуществляют, например, по схеме, приведенной на чертеже, следующим образом.

Широкую фракцию легкокипящих углеводородов C₁-C₆ подают по линии 1 в отстойник 2, откуда концентрированный водный раствор метилового спирта выводят по линии 3, а предварительно очищенную фракцию углеводородов C₁-C₆ направляют по линии 4 в колонну 5 на выделение фракции углеводородов C ₁-С₃. При давлении 2,1-2,2 МПа и температуре в кубовой части колонны 5 от 125 до 150°С и флегмовом числе 2,1-3,0 из верхней части колонны отбирают метан-этан-пропановую фракцию по линии 6 на конденсацию в дефлегматоры 7. Несконденсировавшуюся часть углеводородов, в основном метан-этановую фракцию, выводят по линии 8 в виде сухого газа в топливную сеть, а углеводородный конденсат, представляющий собой смесь этана и пропана, подают по линии 9 в емкость 10, откуда по линии 11 насосом 12 направляют в виде флегмы по линии 13 в колонну 5, а избыток по линии 14 подают на выделение пропановой фракции в колонну 15. Метиловый спирт, вероятно, из-за высокого значения коэффициента активности практически весь уходит с пропановой фракцией. Отдувки из емкости 10 по линии 16 направляют в конденсатор 17, охлаждаемый захоложенной водой. Сконденсированную этан-пропановую фракцию выводят по линии 18 в виде готового продукта, а несконденсировавшуюся часть по линии 19 подают в виде сухого газа в топливную сеть. В колонне 15 этан отгоняют в виде этан-пропановой фракции и отделяют от пропановой фракции при давлении в кубовой части 3,05 МПа и температуре 90°С. Этан-пропановую фракцию отбирают при 65°С из верхней части колонны 15 по линии 20 в дефлегматоры, собирают углеводородный конденсат в емкость, откуда насосом (на схеме не показаны, не показаны также на последующих колоннах) подают по линии 21 в виде флегмы, а избыток выводят по линии 22 в виде этан-пропановой фракции. Пропановую фракцию, содержащую метиловый спирт, по линии 23 подают на отмывку от метилового спирта водой в колонну 24. Воду в колонну 24 направляют по линии 25. Отмывку пропановой фракции от метилового спирта осуществляют противотоком при продолжительности контакта 0,5-4,0 часа, причем интенсивный контакт двух жидких фаз, пропановой фракции и воды, достигают путем пропускания жидкой пропановой фракции через слой воды, подаваемой противотоком и многократно проходящей через щели ситчатой или колпачковой тарелки колонны. Благодаря такому многократному контакту двух жидких фаз в щелях ситчатых и колпачковых тарелок обеспечивают максимально возможный контакт при оптимальном расходе воды. Температуру воды на отмывку выдерживают от 15 до 40°С, предпочтительно 15-20°С, а высоким давлением в колонне исключают образование газообразной фазы, снижающей поверхность контакта двух жидких противоточных фаз. В качестве отмывной воды используют паровой конденсат или обессоленную воду. Количество тарелок в колонне устанавливают в пределах 10-55. Содержание метилового спирта в выводимой по линии 26 воде выдерживают в пределах от 4,5 до 7,0 мас.% путем изменения расхода воды, подаваемой на отмывку пропановой фракции по линии 25. Отмытую от метилового спирта пропановую фракцию по линии 27 выводят из колонны 24 в отстойник 28, затем по линии 29 ее направляют на отделение от капель воды в фильтр-сепаратор 30, в качестве которого при необходимости используют коалесцентные патроны. Отмытую от метилового спирта и отделенную от воды пропановую фракцию выводят по линии 31 в качестве готового продукта на склад, а отделенную воду по линиям 32 и 33 и далее по линии 34 направляют в колонну 24 или в колонну 35 совместно с отмывной водой, выводимой из колонны 24 по линии 26, для укрепления метилового спирта. Метиловый спирт выводят по линии 36 и используют в известных целях, например, для смешения с широкой фракцией углеводородов C₁-C₆ с целью исключения образования гидратов и забивки оборудования и трубопроводов или для использования в качестве сырья при синтезе эфиров из метилового спирта и олефиновых углеводородов, особенно при наличии этого производства в составе одного химико-технологического комплекса с производством газоразделения углеводородов C ₁-C₆.

В отличие от известного способа отмывкой пропановой фракции от метилового спирта достигают низкого содержания последнего в пропане, благодаря чему готовый продукт становится пригодным для получения пропилена, являющегося мономером для процесса полимеризации в производстве полипропилена. Содержание метилового спирта в отмытой фракции выдерживают менее 0,01 мас.%, что соответствует требованиям к сырью по ТУ 0272-023-00151683-99. Выдерживанием содержания метилового спирта в отмывной воде в пределах от 4,5 до 7,0 мас.% достигают заданного качества пропановой фракции по содержанию метилового спирта, причем в зависимости от этого параметра изменяют расход воды, подаваемой на отмывку, что облегчает управление процессом отмывки и обеспечивает достижение требования ТУ по содержанию метилового спирта в пропановой фракции.

Продолжительность многократного контакта двух жидких фаз, воды и пропановой фракции, выдерживают в пределах 0,5-4,0 часов путем установки расчетного количества ситчатых или колпачковых тарелок и выдерживания уровня раздела фаз углеводород:вода в верхней части колонны 24. Эти два параметра, продолжительность контакта и содержание метилового спирта в воде, выводимой со стадии отмывки, обеспечивают требуемое качество пропановой фракции.

В отличие от известного способа установкой фильтра-сепаратора на выводе отмытой пропановой фракции достигают регламентируемого содержания воды в готовом продукте.

Углеводороды С ₄-С₆ из кубовой части колонны 5 по линии 38 выводят в колонну 39, в которой по верху отбирают бутан-изобутановую фракцию углеводородов С₄, направляемую по линии 40 на конденсацию (на схеме не показано) и возвращаемую в виде флегмы по линии 41 в колонну 39, а избыток подают по линии 42 в колонну 43 для разделения на бутановую и изобутановую фракции. Выделение бутан-изобутановой фракции проводят в колонне 39 при давлении в кубовой части 0,75-0,80 МПа и температуре 120-125°С. Температуру верха выдерживают в пределах 60-65°С при флегмовом числе 1,7-2,0. Кубовый, нижний, продукт из колонны 39 выводят по линии 44 на выделение из углеводородов C₅-C₆ пентан-изопентановой фракции.

Разделение бутан-изобутановой фракции в колонне 43 проводят при давлении в кубовой части 0,75-0,95 МПа и температуре 80-90°С и отбирают изобутановую фракцию из верхней части колонны 43 при температуре 60-70°С по линиям 44 и 45 и флегмовом числе 10-13. Бутановую фракцию выводят из кубовой части колонны 43 по линии 46, а флегму в колонну 43 подают по линии 47.

Фракцию углеводородов C₅-C ₆, выводимую из колонны 39 по линии 44, подают в колонну 48 на выделение пентан-изопентановой фракции. Эту фракцию выводят по линии 49, конденсируют, собирают в емкость (на схеме не показано) и подают частично в виде флегмы по линии 50 в колонну 48, а избыточное количество направляют по линии 51 в колонну 52 на разделение. В колонне 48 пентан-изопентановую фракцию отгоняют при давлении в кубовой части колонны 0,19-0,21 МПа и температуре 110-150°С при флегмовом числе, равном 1,0-1,3. Нижний продукт из колонны 48 - углеводороды С₆ и выше, так называемую гексановую фракцию, выводят по линии 53 в виде готового продукта.

Разделение пентан-изопентановой фракции в колонне 52 проводят при давлении в кубовой части колонны 0,22-0,25 МПа и температуре 68-73°С, флегмовое число выдерживают 10-11.

Изопентановую фракцию отбирают из верхней части колонны 52 по линии 53 и после конденсации частично возвращают в виде флегмы по линии 54, а балансовое количество изопентановой фракции выводят по линии 55.

Пентановую фракцию отбирают из нижней части колонны по линии 56.

Концентрированный водный раствор метилового спирта из емкости 2 по линии 3 направляют в линию 26 на совместную переработку с отмывной водой, выводимой со стадии отмывки пропановой фракции, в колонну 35 для укрепления метилового спирта.

Предлагаемый способ иллюстрируют следующими примерами.

Примеры 1-3

Разделение широкой фракции углеводородов C ₁-C₆ осуществляют по предлагаемому способу. Метиловый спирт выводят из емкостей сырьевого парка в виде концентрированного водного раствора с содержанием метилового спирта 70-80 мас.%. Широкую фракцию углеводородов C₁-С₆ подвергают переработке по приведенной в описании схеме. Отогнанную пропановую фракцию направляют на водную отмывку от метилового спирта, которую осуществляют противотоком, паровой конденсат с температурой 20°С подают в верхнюю часть ситчатой колонны из 53 тарелок, в нижнюю часть колонны, под нижнюю тарелку вводят пропановую фракцию, содержащую метиловый спирт. Отмывную воду (фузельную) из нижней части колонны выводят самотеком в сборник, откуда направляют в ректификационную колонну на укрепление. В этот же сборник подают и концентрированный водный раствор, содержащий 70-80 мас.% метилового спирта, из емкостей сырьевого парка. Уровень раздела водной и углеводородной фаз в отмывной колонне выдерживают при помощи регулятора уровня, воздействующего на расход воды из нижней части колонны в сборник для сбора воды. Отмытую пропановую фракцию собирают в емкость, в которой осуществляют отстой уносимой с пропановой фракцией воды. Далее пропановую фракцию подвергают сепарации от оставшихся мелких частичек воды в коалесцентных патронах фильтра и выводят в виде готового продукта. Отстоянную воду и воду из фильтров, содержащую метиловый спирт, также подают в сборник, где смешивают с отмывной водой и направляют на укрепление в ректификационную колонну. Метиловый спирт выводят, например, на синтез эфира из метилового спирта и изобутилена, а воду из нижней части колонны укрепления сбрасывают в химстоки.

Основные параметры процесса разделения широкой фракции углеводородов:

	пример 1	пример 2	пример 3
Расход широкой фракции углеводородов
C 1-С6 на разделение, т/ч	57,5	57,5	57,5
Содержание метилового спирта в широкой
фракции углеводородов, мас.%:
до отстоя в отстойнике 2	0,28	0,28	0,28
после отстоя (на разделение)	0,24	0,24	0,24
Выработка углеводородов, т/ч:
сухой газ в топливную сеть (метан, этан,
пропан)	1,6	1,6	1,6
пропановая фракция	17,8	17,8	17,8
изобутановая фракция	11,1	11,1	11,1
бутановая фракция	19,5	19,5	19,5
изопентановая фракция	3,85	3,85	3,85
пентановая фракция	2,4	2,4	2,4
гексановая фракция	1,25	1,25	1,25
Расход пропановой фракции на отмывку
от метилового спирта, т/ч	17,8	17,8	17,8

	пример 1	пример 2	пример 3
Содержание метилового спирта в пропа-
новой фракции, мас.%	0,68	0,68	0,68
Расход парового конденсата на отмывку
пропановой фракции от метилового
спирта, т/ч	2,68	2,09	1,7
Продолжительность контакта
углеводородной и водной фаз, ч	1,70	1,72	1,74
Содержание метилового спирта в отмыв-
ной воде, выводимой со стадии отмывки,
мас.%	4,5	5,75	7,0
Содержание метилового спирта в
отмытой пропановой фракции, мас.%	0,003	0,006	0,010

Как видно из примеров, предлагаемым способом разделения углеводородов с отмывкой пропановой фракции паровым конденсатом обеспечивают достижение необходимого качества пропановой фракции по содержанию метилового спирта не более 0,01 мас.% в соответствии с ТУ 0272-023-00151683-99 при содержании метанола в выводимой со стадии отмывки воде в пределах 4,5-7,0 мас.%.

По известному способу в качестве готового продукта, например пропановой фракции, отбирают фракцию, содержащую 0,68 мас.% метилового спирта. Эту пропановую фракцию реализуют по значительно более низким ценам либо используют для получения пропан-бутанового топлива.

Примеры 4-6

Разделение широкой фракции углеводородов C ₁-C₆ осуществляют по предлагаемому способу. Расход широкой фракции углеводородов на установку разделения выдерживают 50-100 т/ч, пропановой фракции на отмывку от метилового спирта 12,7-25,3 т/ч. Продолжительность контакта углеводородной и водной фаз изменяют от 0,5 до 4 ч, например, путем изменения уровня раздела фаз, места ввода воды и расхода пропановой фракции. Остальные условия разделения те же, что и в примерах 1-3. Метанолсодержащую воду подвергают укреплению. Метиловый спирт подают на синтез эфира.

Основные параметры процесса разделения широкой фракции углеводородов:
	пример 4	пример 5	пример 6
Расход широкой фракции углеводородов
C1-С6 на разделение, т/ч	100,0	75,0	50,0
Содержание метилового спирта в широкой
фракции углеводородов после отстоя (на
разделение), мас.%	0,38	0,38	0,38
Расход пропановой фракции на отмывку
от метилового спирта, т/ч	25,3	19,0	12,7
Содержание метилового спирта в
пропановой фракции, мас.%	1,5	1,5	1,5
Расход обессоленной воды на отмывку
пропановой фракции, т/ч	5,4	4,9	4,2
Продолжительность контакта
углеводородной и водной фаз, ч	0,5	2,25	4,0
Содержание метилового спирта в отмыв-
ной воде, выводимой со стадии отмывки,
мас.%	7,0	5,75	4,5
Содержание метилового спирта в отмытой
пропановой фракции, мас.%	0,009	0,006	0,002
Содержание метилового спирта в дистил-
лате колонне укрепления, мас.%	99,3	99,0	98,9

Как видно из примеров, использованием предлагаемого способа разделения углеводородов C₁-C₆ с отмывкой пропановой фракции водой достигают высокого качества пропановой фракции по содержанию метилового спирта, что позволяет использовать пропановую фракцию для получения пропилена-мономера для производства полипропилена.