Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс извлечения изобутилена на ионообменных смолах основан на способности изобутилена в присутствии сульфокатионита вступать в реакцию с водой с образованием т/?ет-бутилового спирта —
триметилкарбинола (TMK). Процесс состоит из двух основных стадий.
1. Гидратация изобутилена в ТМК:
CH3
CH3^ I
C=CH2 + H2O —> CH3-C-OH
CH3/ I
CH3
2. Дегидратация TMK в изобутилен:
CH3
I CH34
CH3-C-OH —> C=CH2+H2O
I сна/
CH
3
Для извлечения изобутилена используются ионообменные смолы на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом (КУ-1, КУ-2). Сырьем дл*я данного процесса могут служить различные изобутилен-содержащие фракции C4 (полученные при дегидрировании бутана, пиролизные, крекинговые и др.). Достоинством метода является отсутствие коррозионно-активных сред, возможность многократного использования катализатора и высокая чистота получаемого изобутилена.
Гидратация изобутилена в триметилкарбинол
Исходная пиролизная фракция, содержащая изобутилен, подается в нижнюю часть колонны / (рис. 29) для отмывки от аммиака, солей меди, ДМФА и карбонильных соединений обессоленной водой. Объемное соотношение фракция C4 : вода = 1 : 1. Температура в кубе колонны 1 должна быть не менее 10 0C Обессоленная вода из сборника 4 насосом 5 подается в верхнюю часть колонны 1. Промывная вода из куба колонны насосом 2 направляется в контур орошения. Избыток циркуляционной воды после отпарки направляется на очистку. Отмытая пиролизная фракция из верха колонны 1 собирается в емкости 6, откуда насосом 7 подается на гидратацию в нижнюю часть гидрататора 51( заполненного ионообменной смолой. Гидратация изобутилена в TMK протекает на катализаторе КУ-2ФПП. при температуре 90 0C и давлении 0,75—2,0 МПа в гидрататорах 5, и 52, работающих в экстракционно-реакционно-противоточном режиме. Для обеспечения необходимой высоты слоя катализатора гидрататоры 5, и 5.2 работают как один аппарат: конденсат подается в верхнюю часть гидрататора 52 и отбирается из нижней части гидрататора 5, в виде слабого водного раствора TMK- Объемное соотношение конденсат : сырье составляет 5:1.
Пиролизная фракция поступает в нижнюю часть гидрататора 5Х и из верхней его части насосом 8 подается в нижнюю часть гидрататора 52. Пройдя слой катализатора отработанная фракция C4 из верхней отстойной зоны гидрататора 52 поступает в конденсатор 9.
со T \
* уч.
Рис. 29. Схема выделения изобутилена на ионообменных смолах (гидратация изобутилена в TMK.):
/ — отмывочная колонна; 2 5, 7, 8, 11, 16, 21 — насосы; 3 — подогреватель; 4 — сборник;' 6, 15, 20, 28 — емкости; 5;, 52 — гидрататоры; 9, 14, 19, 24 — водяные конденсаторы; 10 — отстойник; 12, 1/1 22 — ректификационные колонны; 13, 18, 23 — кипятильники; 25, 27 — сепараторы; 26 — пропановый конденсатор.
/ — фракция C4; // — обессоленная вода; /// — вода на очнстк>; IV — паровой конденсат; V — бутеновая фракция; VI — кубовая жидкость колонны 17 на подогрев конденсата; VIl — TMK; VIII — отдувки на сжигание.
Полученный конденсат — бутеновая фракция — стекает в отстойник 10, откуда насосом // подается в колонну 12 для очистки от TMK и воды. Отстоявшиеся TMK и вода из отстойной зоны аппарата 10 направляются в колонну 17.
Из нижней части гидрататора 5Х продукты реакции поступают в колонну 17 для концентрирования TMK- Колонна 17 обогревается паром через выносной кипятильник Кубовая жидкость колонны 17 используется для подогрева парового конденсата, [подаваемого на гидратацию.
Отгоняемые пары азеотропа TMK и воды поступают в конденсатор 19. Полученный конденсат стекает в емкость 20, откуда часть его подается насосом 21 в колонну 17 в виде флегмы, а остальное количество направляется в колонну 22 на дополнительную дегазацию от легкокипя-щих углеводородов. Обогрев колонны 22 осуществляется паром через кипятильник 23. Отгоняемые пары углеводородов и унесенные пары азеотропа TMK поступают на конденсацию в дефлегматор 24. Сконденсировавшиеся пары азеотропа TMK и воды самотеком возвращаются в колонну 22 в виде флегмы, а несконденсировавшиеся углеводороды через сепаратор 25 направляются на конденсацию в пропановый конденсатор 26. Из пропанового конденсатора жидкая
фаза, состоящая из азеотропа TMK и воды, возвращается в колонну 17. Несконденсировавшиеся легкокипящие углеводороды на-' правляются на сжигание. Азеотроп TMK с водой из куба колонны 17 поступает в емкость 28, откуда насосом подается на дегидратацию.
Дегидратация триметилкарбинола в изобутилен
Разложение TMK происходит в дегидрататоре 1 на ионообменной смоле КУ-2ФПП, находящейся в верхней части аппарата (рис. 30). В нижней части дегидрататора расположены 14 тарелок, предназначенных для более полного выделения TMK из водного раствора. Дегидрататор обогревается паром через выносной кипятильник 2. Температура в кубе дегидрататора не более 90 0C, давление 0,16 МПа,
Пары из верхней части дегидрататора 1 поступают в парциальный конденсатор 3. Сконденсированный TMK возвращается в дегидрататор, а изобутилен через сепаратор 4 поступает в отмывочную колонну //, предназначенную для отмывки изобутилена от TMK- Циркуляция промывной воды осуществляется насосом 12 через холодильник 13. Вода и полимеры изобутилена (димеры, тримеры и т. д.), образующиеся в результате дегидратации ТМК, из куба дегидрататора / через холодильник 7 поступают в отстойник 8, где происходит расслаивание. Полимеры направляются на склад, а водный слой из сборника 9 подается на орошение промывной колонны 11. Отмытый изобутилен из верхней части колонны 11 поступает на компримирование. Скомпримированный изобутилен конденсируется в холодильнике 15, отделяется от воды в отстойнике 16 и направляется на ректификацию от полимеров и TMK в колонну 18, обогреваемую паром через кипятильник 19.
