Схема выделения HF из кислых сточных вод процесса алкилирования, содержащих кислоторастворимые масла

 

Поскольку по трубопроводу 10 поступает жидкий углеводород, имеющий более низкую температуру, чем смесь газов и паров, подаваемых по линии 3, его подача приводит к конденсации высококипящих компонентов, содержащихся в газовой фазе. Эта операция общеизвестна и более подробно описана не будет.

Тяжелые фракции выходят из нижней части колонны 2 по линии // и поступают в отстойник 13 обычной конструкции. Для контроля уровня жидкой фазы в колонне 2 желательно предусмотреть- регулятор уровня, управляющий работой клапана 14. Клапан 14 связан с выводной линией 15, которая в свою очередь соединена с верхней частью отстойника 13, в результате чего при превышении требуемого уровня жидкой фазы происходит более полное открывание клапана 14 и снижение уровня жидкости в колонне 2 до нормального значения.

Жидкая фаза выводится из колонны 2 при температуре ~ 150—200 °С и чем выше температура жидкости, тем больше взаимная растворимость ее компонентов, т. е. чем выше температура, тем больше КРМ будет растворено в HF и наоборот.

Следует заметить, что в некоторых случаях при алкилировании получаются легкие КРМ. В этом случае в кубе колонны поддерживается более низкая температура (135—150 °С). В результате этого достигается, что легкие КРМ не удаляются с верха колонны, а выводятся вместе с остальной жидкой фазой. После того как все легкие КРМ удалены температура куба колонны можно снова повысить до нормальной температуры, приведенной выше. Эта часть процесса является общеизвестной.

Теплообменник 12 расположен в линии // между колонной 2 и отстойником 13 и служит для охлаждения жидкой фракции, выходящей из колонны 2 в отстойник 13. Теплообменник 12 связан с резервуаром для охлаждающей жидкости. Желательно, чтобы теплообменник 12 был связан линией 17 с линией 10 так, чтобы охлажденный жидкий углеводород из линии 10 можно было подавать в теплообменник в качестве охлаждающей жидкости. В линиях 9, 10 и 17 имеются регуляторы потока — соответственно 9', 10' и 17'. Для контроля температуры жидкости, поступающей в отстойник 13 предусмотрен регулятор температуры 18, связанный с линией 11нс клапаном, регулирующим скорость потока 19; клапан в свою очередь связан с линией 20.

Линия 20 связывает линию 19 и выходной трубопровод минуя теплообменник 12. Регулятор температуры 18 управляет работой клапана 19; например если жидкость, поступающая в отстойник 13 имеет слишком высокую температуру, регулятор 18 закроет клапан 19, давая возможность охлаждающей жидкости в теплообменнике 12 охладить жидкий продукт до требуемой температуры. Желательно, чтобы жидкая фракция, поступающая в отстойник 13 имела температуру менее 52 "С, предпочтительно 24—52 "С или, еще лучше, 32—46 °С.

Жидкий углеводород, используемый в качестве охлаждающей жидкости, нагревается в теплообменнике 12 и выходит из него с температурой 55—80 °С, обычно ~63°С. Однако в ходе процесса температура жидкости может изменяться.

Материал в отстойнике 13 представляет собой КРМ, в котором диспергированы маленькие капли HF. Через некоторое время большинство капель HF осядут на дне отстойника. При отборе материала из нижней части отстойника получают КРМ с высоким содержанием HF, а в верхней части находится фракция КРМ с малым содержанием HF.

Линия 28 предназначена для вывода из нижней части отстойника 13 КРМ с высоким содержанием HF, а линия 15 в верхней части отстойника 13 — для отбора КРМ с малым содержанием HF. Более тяжелую фазу, выделенную в отстойнике 13, обычно возвращают в колонну 2. Для этой цели линия 28 связана с эжектором 30, а эжектирующей жидкостью является углеводород, подаваемый по линии 21. Возврат тяжелой фазы, содержащей HF, в колонну 2 может быть осуществлен и другими способами. Линия 21 связана с теплообменником 22, в который по линии 23 подается охлаждающая жидкость. В линии 23 имеется клапан, связанный с регулятором температуры 25, который, в свою очередь, связан с колонной 2 и контролирует в ней температуру.

Углеводород из линии 21 после выхода из теплообменника 22 поступает в колонну 2. При этом температура углеводорода регулируется таким образом, чтобы обеспечить создание в колонне 2 определенной, заранее заданной температуры. Для этой цели используется теплообменник 2 и связанные с ним регуляторы.

Желательно, чтобы в линии 21 был расположен регулятор потока 29. Линия 32 связана с эжектором 30, а также с линией 34, связанной с колонной 2. Углеводород и эжектируемая тяжелая фракция из отстойника 13 по этим линиям возвращаются в колонну 2. Регулятор потока 29 связан с контрольным клапаном потока 26, который в свою очередь связан с байпасной линией 27, соединяющей линии 21 и 34.

Скорость потока углеводорода через эжектор 30 контролируется регулятором 29, который также регулирует количества углеводорода, подаваемые через байпасную линию 27 в обход эжектора 30. Предпочтительно, чтобы в линии 34 между эжектором и местом соединения линий 34 и 27 находился клапан 33, контролирующий количества эжектирующей жидкости и эжектированной тяжелой фазы, возвращаемые в заранее выбранное место в колонне 2. Клапан может управляться как вручную, так и автоматически. Следует заметить, что эжектируемая тяжелая фракция при контакте с эжектирующей жидкостью нагревается.

Выходящий из реактора алкилирования поток, содержащий HF, по линии 3 подается в колонну четкой ректификации 2. Температура подаваемого сырья регулируется с помощью теплообмеиника 4 и регуляторов температуры 5. Кислые сточные воды контактируют в колонне с парами подаваемого туда по линии 9 летучего углеводорода и при этом большая часть HF, содержащегося в отходах, удаляется с верха колонны вместе с углеводородом по линии 8, а часть углеводорода возвращается в колонну в качестве флегмы по линии 10.

Предпочтительно подавать флегму в верхнюю часть колонны, чтобы обеспечить контакт с парами более тяжелых компонентов, вызывая их конденсацию и накопление жидких продуктов в кубе колонны.

Регулятор уровня 16 предназначен для контроля уровня жидкости в нижней части колонны 2 путем выделения КРМ с малым содержанием HF из отстойника 13 по линии 15. Предпочтительно, чтобы количество КРМ, выводимое по линии 15 составляло ~25 % или менее от количества материала, добавляемого по трубопроводу 11. Жидкая фракция из колонны 2 направляется по линии 11 в отстойник 13, предварительно охлаждаясь как описано выше до температуры ~52°С.

Охлажденная жидкая фракция находится в отстойнике достаточно длительное время, в течение которого происходит разделение КРМ и HF, имеющих различную плотность. В нижней части отстойника накапливается HF, который выводится в виде маслянистой фазы с высоким содержанием HF через линию 28. Разделение становится возможным, поскольку взаимная растворимость компонентов существенно снижается при охлаждении жидкости перед отстойником 13.

Фракция КРМ, выводимая по линии 15, должна содержать не более 1 % HF, предпочтительно <0,5 %, а еще лучше <0,1 %. По линии 28 вместе с КРМ с высоким содержанием HF выводится также небольшое количество воды. Ее количество не превышает 0,5 % (следы).

До 90 % КРМ, содержащих HF, поступивших в отстойник 13, может быть рециркулировано в колонну 2 в виде тяжелой фазы, содержащей HF и воду, выводимой из отстойника по линии 28. Следует заметить, что рециркулировать в колонну 2 75*90 У~КРМ. Наличие рециркуляции позволяет не проводить полное разделение фаз КРМ и HF (с водой). Однако в отстойнике 13 может быть проведено и полное разделение фаз, в результате чего фракция, выводимая по линии 28, не будет содержать КРМ или будет содержать его в очень малых количествах. Однако для этой цели необходимо использовать отстойник очень больших размеров и проводить разделение очень длительное время.

Линия 36 может быть связана с линией 32 и линией 3 таким образом, что часть выделенной тяжелой фазы может быть возвращена в верхнюю часть колонны 2. Желательно, чтобы в линии 36 имелся клапан контроля потока, регулирующий количество материала, подаваемого по линии 36. Необходимо заметить, что могут осуществляться и другие варианты процесса, при которых линия 36 и клапан 35 могут быть исключены из схемы. Фракция КРМ, выводимая по линии 15, направляется в аппаратуру для дальнейшей обработки КРМ (на схеме не показана). Тяжелая фаза выводимая по линии 28, эжектируется в колонну 2. Таким образом, часть КРМ постоянно рециркулируется в колонну 2, нагреваясь перед подачей в колонну; в результате этого повышается эффективность работы колонны 2.

При отдувке неконденсирующихся газов на стадии депропанизации, как известно, происходит загрязнение воздуха парами HF и легких углеводородов. Отдувка проводится непрерывно и отходящий газ нейтрализуется в замкнутой системе гидроокисью калия или натрия или другими подходящими реагентами. Осуществление этого процесса связано с необходимостью выделения HF, а также удаления отработанного каустика, содержащего соединения фтора

На первой стадии происходит отделение КРМ в результате отгонки HF с летучим углеводородом, например изобутаном. На второй стадии выделенный HF и изобутан подвергают дистилляции. В результате этого образуется очищенная фракция, состоящая из HF и изобутана, а также водная фракция, содержащая HF. Последняя может быть использована для реакции с олефином, в результате которой получается смесь, содержащая алкилфториды. Эта смесь может быть направлена

196 в один из реакторов алкилирования или использована в процессе каким-либо другим образом.

Водная фракция, содержащая HF, используется в качестве абсорбента для промывки отходящих газов процесса алкилирования. При этом HF, содержащийся в газе абсорбируется и очищенный газ может быть выброшен в атмосферу или использован в качестве топливного газа. Водная фаза с повышенным содержанием HF подвергается реакции с олефином в результате чего образуется смесь, содержащая алкилфториды. Схема этого процесса показана на рис. 1.

Для удобства схема разделена на три части, обозначенные А, В и С. Часть А относится к обычному процессу алкилирования изобутана олефином; в нее входят обычная отпарная колонна и колонна для выделения HF ти пропана; в части В находится колонная четкой ректификации для выделения Hi а в части С — устройства для промывки отходящих газов, образующихся в аппаратах частей Л и В.

 

Рис. 1. Схема процесса выделения HF из реакции алкилирования

 

Изобутан и олефин подаются в систему по линиям / и 2. Изобутан, рециркулируемый по линии 3 смешивается со свежим изобутаном и по линии 4 поступает в линию 5, куда также поступает олефин из линии 2. Смесь подается в вертикальный трубчатый реактор 5, где она известным образом контактирует с потоком катализатора, содержащего HF. Катализатор обычно циркулирует из отстойника 7 по линиям 8 и 9 через холодильники 10 и 6 и снова в отстойник. Основная реакция протекает в реакторе 6. Образующаяся в отстойнике 7 верхняя углеводородная фаза по линии 11 подается в отпарную колонну 12, а нижняя фаза, содержащая отработанный HF, направляется в рецикл.

Отпарная колонна 12 работает обычным образом. Из куба по линии 13 удаляется продукт, содержащий алкилаты, по линии 14 — фракция, содержащая нормальный бутан, а с верха колонны по линии 15 — пары, состоящие главным образом из IIF, пропана и неконденсирующихся компонентов. Паровая фаза поступает в холодильник-конденсатор 16. Поток в линии 15, охлажденный насколько это возможно с помощью обычной воды, по линии 17 поступает в накопитель 18, из которого образовавшаяся при конденсации углеводородная фаза частично направляется в качестве флегмы в отпарную колонну по линии 19, а частично — по линии 20 в колонну для выделения HF 21. Кислотная фракция 22 рециркулируется по линии 23 в верхнюючасть отстойника 7. Отпарная колонна и колонна для выделения HF нагреваются обычным способом, как это показано на схеме.

Из куба колонны 21 по линии 8 выводится фракция, состоящая главным образом из пропана и практически не содержащая HF. Легкая фракция, выходящая по линии 24, поступает в холодильник — конденсатор 16 и рециркулируется в накопитель 18. Неконденсирующиеся газы по линии 25 поступают в зону С, где расположены скруббер 26, реактор 49 и отстойник 50.

В скруббере 26 проводится промывка жидкостью, поступающей из зоны В. Промывная жидкость в зоне С обогащается HF и поступает в реактор 49 для получения алкилфторидов.

Часть кислоты из нижней части отстойника 7 по линии 27 подается в отпарную колонну 28. Последняя нагревается горячими парами изобутана, подаваемого по линии 29, а также обычным нагревателем 31. Отработанный катализатор, содержащий HF, направляется сверху вниз и контактирует с поднимающимися вверх парами изобутана таким образом, что по линии 30 выводится остаток, содержащий практически только КРМ. Легкая фракция, содержащая HF, пары углеводорода и воды, по линии 32 поступает во вторую отпарную колонну 33. В качестве флегмы в колонне 33 используется часть легкой фракции, выходящей с верха этой колонны и сконденсированной в конденсаторе 35. Для нагрева колонны 33 часть фракции, отбираемой из ее куба, содержащей воду и HF, выводится по линии 38 и по линии 39 подается в нагреватель 40. Оттуда нагретая жидкость по линии 41 снова возвращается в куб колонны 33.

Вода и HF по линии 42 направляются в верхнюю часть скруббера 26 в части С. Место ввода воды, содержащей HF, выбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальное удаление HF из отходящих газов, покидающих систему по линии 44. Абсорбирующая жидкость, поступающая по линии 43, выводится по линии 45 и может быть рециркулирована по линии 46 в 43 л оттуда в верхнюю часть скруббера 26. Дополнительные количества промывной жидкости в случае необходимости могут быть добавлены непосредственно в скруббер 26. Добавочная промывная жидкость, например вода, может быть также введена]по линии 47 в линию рецикла 46.

Жидкая фракция 45 поступает в реактор 49, в который также подается часть олефина, подаваемого в систему по линии 2. Олефин поступает в реактор 49 по линии 48. В реакторе происходит взаимодействие олефина с HF в водной среде. В отстойнике 50 происходит разделение фаз; нижняя водная фаза, выводимая по линии 51, возвращается в реактор 49 и (или) по линиям 52 и 53 в линию 42, т. е. в скруббер. Условия процесса в реакторе 49 выбирают таким образом, чтобы достичь минимального содержания HF в водной фазе. Для этой цели обычно используют не один, а несколько контактных аппаратов, работающих по принципу противотока.

Вода, накапливающаяся в системе, удаляется по линиям 54 и 60. Удаляемое количество жидкой воды в сумме с парами воды, выводимыми по линии 44, равно количеству воды, подаваемой в систему вместе с сырьем. Вода образуется в относительно малых количествах. Алкилфторид из отстойника 50 направляют в реактор алкилирования 6 по линиям 54а, 58 и 5.

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: