Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор; 7
1.1 Современные и перспективные требования к автомобильным бензинам 7
1.2 Экстракция ароматических углеводородов изриформатов бензиновых фракций 11
1.3 Направления использования экстрактивной ректификации при разделении и очистке углеводородов 17
1.4 Выделение ароматических углеводородов методом экстрактивной ректификации 20
1.5 Комбинированные процессы выделения ароматических углеводородов, включающие стадию экстрактивной ректификации ... 28
1.6 Влияние различных факторов на эффективность процесса экстрактивной ректификации 34
1.7 Разделение углеводородов экстрактивной ректификацией
с использованием смесей растворителей 41
2. Экспериментальная часть 45
2.1 Методика многоступенчатой противоточной экстракции 45
2.2 Методика экстрактивной ректификации 47
2.3 Методикаэкстрактивно-азеотропной ректификации 48;
2.4 Определение содержания ароматических углеводородов в бензиновых фракциях методом газожидкостной хроматографии 48
3. Обоснование выбора методов выделения ароматических углеводородов из риформата и селективных растворителей 49
4. Обсуждение результатов 60
4.1 Определение оптимального состава смешанного растворителя сул ьфолан - N-метилпирролидон для выделения аренов методом экстрактивной ректификации 60
4.2 Выделение ароматических углеводородов из катализата риформинга фракции 62-105С экстрактивно-азеотрошюй ректификацией с использованием разделяющей системы N-метилпирролидон - сульфолан - вода 67
4.3 Выделение ароматических углеводородов из катализата риформинга фракции 62-105С экстрактивно-азеотропной ректификацией с использованием разделяющей системы N-метилпирролидон - сульфолан - метанол 75
4.4 Выделение аренов Сб-С8 из катализата риформинга фракции 62-105С комбинированным методом экстрактивной ректификации с последующей экстракцией 78
4.5 Экстракция ароматических углеводородов С6-С9 из риформата широкой бензиновой фракции 86
4.6 Выделение аренов Сб-Сд из фракции экстракта, полученного экстракцией катализата риформинга бензиновой фракции 95
4;7 Принципиальная технологическая схема комбинированного процесса удаления избыточных аренов Cg-C9+ 101
4.8 Технико-экономическое обоснование комбинированного процесса выделения аренов Сб-С8 из риформатов экстрактивной
ректификацией с последующей экстракцией. 103
Выводы 123
Литература.
- Направления использования экстрактивной ректификации при разделении и очистке углеводородов
- Комбинированные процессы выделения ароматических углеводородов, включающие стадию экстрактивной ректификации
- Методикаэкстрактивно-азеотропной ректификации
- Выделение ароматических углеводородов из катализата риформинга фракции 62-105С экстрактивно-азеотропной ректификацией с использованием разделяющей системы N-метилпирролидон - сульфолан - метанол
Введение к работе
Актуальность темы;
В- соответствии с. европейскими спецификациями на автомобильные бензины Евро-3, действующими с 2001 г., суммарное содержание ароматических углеводородов в бензине не должно превышать 42% об., в том числе бензола - не более 1% об. Программа Евро-4, которая должна быть введена в 2005 г., предусматривает дальнейшее снижение содержания суммы аренов в бензине до 30% об. Еще более жесткие экологические требования по суммарному содержанию ароматических углеводородов в бензине предъявляются в США- не более 25% об., а в-штате Калифорния - 22% об;, в том числе бензола - не более 1.0 и 0.8% об. соответственно. Максимально допустимое содержание серы в бензинах по требованиям Евро-3 и Евро-4 составляет 150 и 30 млн 1.
Экологические требования к качеству автомобильных бензинов в России пока менее жесткие: по ГОСТ Р 51105-97 максимальное содержание бензола 5% об., ароматических углеводородов 55% об., серы 0.05 % мае. Это. обусловлено преобладанием в суммарном бензиновом фонде России реформатов с высоким содержанием бензола и его гомологов: на долю реформатов приходится около 55% об. бензинового фонда, в то время как в США она составляет лишь 34% об. В ближайшие годы России, как и многим другим странам; не удастся приблизиться к структуре нефтепереработки США и к, составу американского бензинового фонда.
В связи с этим; актуально удаление избыточного количества бензола и его гомологов из риформатов бензиновых фракций с помощью селективных растворителей. Наиболее эффективным направлением снижения содержания аренов в риформатах представляется комбинирование процессов экстракции с экстрактивной или азеотропной ректификацией. Комбинирование этих процессов позволяет решить поставленную задачу при минимальном суммарном соотношении селективных растворителей к сырью»
Цели работы
V. Разработка комбинированного процесса выделения бензола и толуола из катализата риформинга фракции 62-105°С экстрактивной ректификации сей с последующей: экстракцией на реконструированных установках типа ЛГ 35-8/300 Б.
2. Разработка комбинированного процесса выделения избыточных аре-нов С6-С9 из реформата широкой бензиновой: фракции экстракцией с последующей экстрактивно-азеотропной ректификацией.
Научная новизна
1. Установлен синергетический эффект по: сочетанию селективности и растворяющей способности при выделении аренов из реформата фракции 62-105°С методом экстрактивной ректификации с использованием смешанного селективного растворителя сульфолан - N-метил-пирролидон состава 30/70 % мае.
2. Предложен новый комбинированный процесс выделения бензола и толуола из реформата фракции 62-105°С экстрактивной; ректификацией и последующей экстракцией из дистиллята с использованием смесей сульфолана с N-метилпирролидоном различного состава, оптимального для каждой стадии.
3. Предложен комбинированный процесс удаления избыточных аренов Сб-Сд из реформата широкой бензиновой; фракции экстракцией сульфоланом и последующей экстрактивно-азеотропной ректификацией с сульфоланом и высокооктановыми кислородсодержащими добавками к бензину.
Практическая значимость
1. Комбинированный метод выделения аренов из реформата фракции 62- 105°С экстрактивной ректификацией с последующей экстракцией бензола из дистиллята смесями сульфолана с N-метилпирролидоном состава 30/70 и 90/10 % мае. соответственно обеспечивает более высокую степень извлечения аренов при меньшей суммарной кратности селективных растворителей і к сырью по сравнению с наиболее эффективными; индивидуальными процессами экстракции или экстрактивной ректификации.
2. Комбинированныйметод извлечения аренов С6-С9 из риформата широкой бензиновой фракции экстракцией сульфоланом с последующей экс-трактивно-азеотропной ректификацией с сульфоланом и этанолом позволяет получать реформулированный компонент бензина, удовлетворяющий перспективным экологическим требованиям, и ароматические углеводороды при низком суммарном объемном соотношении сульфолана к сырью 1.15:1 и расходе этанола, не требующего регенерации, 3.2% мае. на сырье.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы, доложены на X Международной научно-технической конференции- «Наукоемкие химические технологии-2004» (Волгоград, 2004) и на региональном совещании «Топливо - двигатель - экологически чистая система. Проблемы Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2003).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 3 статьи и тезисы доклада.
Диссертация содержит 144 страницы текста, 42 таблицы, 20.рисунков, библиография 154 наименования.
Направления использования экстрактивной ректификации при разделении и очистке углеводородов
Наиболее широкое промышленное применение процесс экстрактивной ректификации получил для выделения І 1,3-бутадиена и изопрена из фракций; С4 и С5 пиролиза, из продуктов дегидрирования н-бутана и изопентана, из продуктов синтеза изопрена диметилдиоксановым методом [49, 50].
В качестве селективных растворителей для выделения алкадиенов из смесей с моноалкенами и алканами; используются ацетонитрил, диметилфор-мамид и N-метилпирролидон. Обычно применяется двухстадийный процесс экстрактивной ректификации: в первой колонне отгоняются алканы и моно-алкены, а во второй - 1,3-бутадиен (или изопрен) от алкинов, циклопентадие-на и прочих относительно низколетучих примесей.
Экстрактивная ректификация- с ацетонитрилом или диметилформами-дом используется также для выделения изобутилена [50]. Ацетонитрил с 10 % мае воды применяется для разделения пропан-пропиленовой смеси методом экстрактивной ректификации [51]. Перспективно также выделение из фракции С3 пиролиза аллена и метилацетилена экстрактивной ректификацией с ацетонитрилом; [52, 53].
Экстрактивная ректификация достаточно широко применяется в промышленности для вьщеления бензола, толуола, ксилолов, а, также стирола из нефтепродуктов, в особенности из фракций пироконденсата [50, 51, 55].
В связи с разработкой промышленного процесса гидрирования бензола до циклогексена в присутствии Ru-содержащих катализаторов [56] в последнее десятилетие появилось множество патентов по разделению получающейся смеси бензола, циклогексена и циклогексана методом экстрактивной ректификации. В качестве, селективных растворителей для этой цели предложены: диметилацетамид, адиподинитрил,. диметилмалонат, диметилсукцинат, сульфолан [57], дипропиленгликоль, диметилфталат, триметилфосфат [58] и другие.
Метод экстрактивной ректификации позволяет выделять ароматические углеводороды из смесей не только с насыщенными углеводородами, но и с олефинами. Например,.при использовании в качестве селективного растворителя N-метилпирролидона возможна практически полная очистка коксохимического «сырого бензола» от других углеводородных примесей [59].
Другая актуальная проблема при очистке ароматических углеводородов коксохимического и сланцевого, происхождения - удаление тиофена и его гомологов; Эта задача также успешно решается с помощью процесса экстрактивной ректификации с диметилформамидом, водным N-метилпирро-лидоном. Обзор работ М.И.Зарецкого, А.А.Мирошниченко и других исследователей в этой области представлен в монографии [60, глава 3].
Представляется перспективным процесс GT-De Sulfm - обессеривание бензиновой фракции ККФ [61]. Тиофены и ароматические углеводороды выделяют экстрактивной ректификацией (состав, растворителя не приведен). Экстракт, в который попадает более 95 % серы, в том числе все тиофены, подвергают гидроочистке, получая ароматические углеводороды Сб - С8. Дистиллят направляют на щелочную промывку от меркаптанов. В результате общая степень удаления серы составляет 99.8 % - с 2000 до 10 млн 1.
С помощью экстрактивной ректификации можно решать и более сложные задачи, например, выделение циклоалканов из смесей с алканами. Цик-лоалканы в отличие от аренов и непредельных углеводородов не образуют я-комплексы с полярными растворителями. Поэтому селективность растворителей по отношению к циклоалканам обусловлена в основном лишь несколько более сильным индукционным взаимодействием их молекул по сравнению с алканами. Тем не менее, при использовании растворителей с высокими ди-польными моментами, в частности, сульфолана или смесей на его основе этих различий в неспецифических взаимодействиях оказывается достаточно. Так, в США успешно работает промышленная установка по выделению цик-логексана из фракции, содержащей также близкокипящие алканы С7. В качестве селективных растворителей для выделения циклоалканов запатентованы смеси сульфолана с алканолами Cs - С9 и циклоалканолами [62], N-(p-меркаптоэтил)-2-пирролидон: [63], 2-пирро-лидон, морфолин, сульфоксиды, сульфоны, гликоли и их смеси [64]; Отмечается синергетический эффект при разделении экстрактивной ректификацией системы циклогексан — 2,3-диметилпентан с помощью смешанных растворителей N-метилпирролидон -этиленгликоль или циклогексанол - этиленгликоль [65]1 При разделении системы гептан - метилциклогексан эффективными разделяющими агентами: могут служить смеси, сульфолана с бензиновым спиртом или N-метил-пирролидоном [66].
Не менее сложная проблема— разделение изомеров ксилола и этилбен-зола из-за близости их температур кипения и электронодонорной способности. Обзор способов разделения аренов Се, в том числе методом экстрактивной ректификации, приведен в справочнике [28, с.67-80];.
Эффективность разделения смесей методом экстрактивной ректификации определяется величиной коэффициента относительной летучести ключевой пары компонентов в присутствии селективного растворителя: a=y,Pi /y2PY , где уі И: у2 - коэффициенты активности компонентов; Pj и Р2. - давления насыщенного пара компонентов.
В отличие, от экстрактивной ректификации, эффективность процесса экстракции зависит лишь от отношения коэффициентов; активности разделяемых компонентов в экстрагенте, а отношение давлений насыщенных паров значения не имеет.
Комбинированные процессы выделения ароматических углеводородов, включающие стадию экстрактивной ректификации
В одной из первых публикаций, описывающих процесс экстракции аренов С6-Сх из катализата риформинга сульфоланом, отмечается, что в колонну отгонки рисайкла из экстрактной фазы также может подаваться в качестве орошения сульфолан [96]. Таким образом, этот вариант является комбинированным процессом экстракции с последующей экстрактивной ректификацией. Подача части сульфолана в верхнюю секцию колонны отгонки рисайкла приводит к снижению содержания в нем ароматических углеводородов и, следовательно, к уменьшению расхода этого рециркулирующего потока, возвращаемого в экстрактор.
Как отмечалось в разделе 1.2, первоначально разработанный вариант процесса ЛГИ; для выделения аренов С6-С8 заключался, в экстрактивно-азеотропной ректификации с высококипящим растворителем Jl 1 Й и метанолом в качестве азеотропобразующего компонента. Сочетание в одной колонне двух одновременно протекающих процессов разделения приводило к повышению селективности выделения ароматических углеводородов.
В старом патенте немецкой фирмы MetallgeseHschaft A.-G. предложен комбинированный процесс выделения ароматических углеводородов сначала в колонне экстрактивной дистилляции с N-метилпирролидоном с последующей противоточноЙ экстракцией аренов из головного продукта обводненным N-метилпирролидоном [97].
Аналогичные идеи комбинирования экстрактивной ректификации и экстракции для выделения аренов развиваются в работах Gentry J. С. и Lee F.-М; [95, 98]. Принципиальная схема одного из таких гибридных процессов приведена на рис. 2. Сырье - фракция Б-Т-К катализата риформинга или пи-роконденсата подается в среднюю часть колонны экстрактивной ректификации (1),. в верхнюю секцию которой поступает регенерированный селективный растворитель. Дистиллят колонны (1), в который . попадает часть ароматических углеводородов (в основном бензол), поступает в противоточный экстрактор (2). В верхнюю секцию экстрактора подается тот же селективный растворитель, который используется и; на стадии экстрактивной ректификации. Экстрактная фаза возвращается в колонну экстрактивной ректификации (1), а из рафинатной фазы небольшое количество попадающего в нее селективного растворителя; экстрагируется водой в экстракторе (3). Селективный растворитель с поглощенными ароматическими углеводородами подается из колонны (1) в две параллельно действующие отпарные ректификационные колонны (4) и (5), в которых с помощью острого водяного пара отгоняется ароматический экстракт и регенерируется селективный растворитель.
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема комбинированного процесса экстрактивной ректификации и экстракции для выделения ароматических углеводородов (обозначения аппаратов в тексте)
Другой вариант комбинирования процессов экстрактивной ректификации и экстракции для выделения бензола, толуола и ксилолов представлен на рис. 3. В блоке предварительной ректификации, состоящем из двух колонн (1) и (2), углеводородное сырье разделяется на головную фракцию, в которую попадает большая часть бензола и близкокипящие насыщенные углеводороды, толуол-ксилольную фракцию и кубовый остаток колонны (2) - углеводороды С$+. Из головной фракции выделяют бензол в колонне экстрактивной ректификации (3), а толуол и ксилолы (возможно, с небольшим содержанием бензола) экстрагируют из смеси с насыщенными углеводородами Ст-Cg тем же селективным растворителем в экстракторе (4).
Небольшая часть растворителя, попадающая в рафинатную фазу, отмывается от тяжелых насыщенных углеводородов; водой в экстракторе (5). Из экстрактной фазы в ректификационной колонне (6) отгоняется рисайкл, возвращаемый в нижнюю секцию экстрактора (4). Кубовый остаток колонны (6) - экстрагент с аренами Cj- Cg объединяется с кубовым остатком колонны экстрактивной ректификации (3) ив колонне (7) арены С6- С8 отпариваются с острым водяным паром и происходит регенерация селективного растворителя.
На рис. 4 приведена принципиальная, технологическая схема выделения толуола и ксилолов из соответствующих фракций риформата или пирокон-денсата с аналогичным комбинированием экстрактивной ректификации и экстракции. В ректификационной колонне (1) сырье разделяется на головную фракцию, в которую переходит большая часть толуола, ксилольную фракцию с примесями толуола и с сопутствующими насыщенными углеводородами (боковой погон), а также кубовый остаток - углеводороды С?+. Из головной фракции в экстракторе (2) экстрагируется толуол, а из ксилольной фракции в колонне экстрактивной ректификации, (3) с использованием того же селективного растворителя выделяются арены Cg и содержавшийся в сырье колонны (3) толуол. Экстрактор (4) предназначен для водной отмывки экстрагента из рафинатной. фазы, ректификационная колонна (5) - для удаления из экстрактной фазы перешедших в нее примесей насыщенных углеводородов, которые вместе с попавшими в дистиллят аренами возвращаются как рисайкл в экстрактор (2). В отпарной колонне (6) из объединенного потока селективного растворителя с поглощенными аренами СтС$ с помощью острого водяного пара отгоняются толуол и ксилолы, а регенерированный растворитель возвращается на экстрактивную ректификацию и экстракцию.
Методикаэкстрактивно-азеотропной ректификации
Опыты экстрактивно-азеотропной ректификации проводили с использованием той же ректификационной колонки эффективностью 15 теоретических тарелок. Экстрактивно-азеотропная ректификация проводилась аналогично экстрактивной ректификации. Отличия заключались лишь в том, что в кипятильник колонки загружает сырье и азеотролобразующий компонент в определенном соотношении, а сверху колонки, как и при экстрактивной ректификации, подавали сравнительно высококипящий селективный растворитель.
Анализ содержания ароматических углеводородов в бензиновых фракциях проводили методом газожидкостной= хроматографии на хроматографе ЛХМ-86 с детектором по теплопроводности. Газом-носителем служил гелий.
Условия проведения анализа следующие: При расчете учитывались экспериментально определенные поправочные коэффициенты для каждого компонента.
Важнейший метод выделения аренов Сб-С$ — экстракция — не свободен от следующих недостатков:
1. Снижение степени извлечения гомологов: бензола по сравнению с бензолом. Так, степень извлечения диметилсульфоксидом в процессе Французского института нефти составляет для бензола, толуола и ксилолов 99.5, 98.5 и 95.0 % мае. соответственно [67].
2. Ключевые, наиболее трудноудаляемые при экстракции аренов углеводороды - низкокипящие алканы.и циклоалканы, в частности, метилцикло-пентан. Они растворяются в полярных растворителях лучше, чем высококи-пящие алканы, и поэтому частично остаются в экстрактной фазе. Для их удаления приходится отгонять рисайкл и предбензольную фракцию, расход которых в расчете на сырье достигает 80-100 и 20-25 % мае. соответственно. Возврат этих рециркулирующих потоков в экстрактор приводит к снижению реального соотношения экстрагента к углеводородам и селективности разделения, к увеличению диаметров экстрактора и ректификационных колонн.
3. Оптимальное содержание ароматических углеводородов в сырье процесса экстракции находится в пределах 20-50 % мае. При более высоком содержании аренов из-за, снижения критической температуры растворения г сырья: с экстрагентом при: температуре процесса экстракции гетерогенная: система может стать гомогенной и экстракция окажется невозможной. Процессу экстрактивной ректификации присущи свои недостатки, которые имеют противоположный характер по сравнению с экстракцией:
1. Степень извлечения бензола-ниже,.чем его гомологов. Так, при одновременном выделении бензола и толуола из гидрированной фракции пиро-конденсата экстрактивной ректификацией с N-формилморфолином содержа ниє бензола в дистилляте достигало 15% мас, что приводило к низкому выходу бензола - 93.6 % мас. В:результате ряда усовершенствований процесса потери бензола с дистиллятом удалось снизить, но степень извлечения его остается существенно ниже, чем толуола [81].
2. Ключевые, наиболее трудно удаляемые при экстрактивной ректификации углеводороды — высококипящие алканы и циклоалканы. Несмотря на их более высокие коэффициенты активности в селективных растворителях, чем для аренов, из-за низких значений давлений насыщенного пара коэффициенты относительной летучести высококипящих насыщенных углеводородов остаются низкими и их примеси остаются в высококипящих аренах. Так, в одном из вариантов процесса «Morphylane» при экстрактивной ректификации с N-формилморфолином выделяют толуол чистотой 99.9 % мас, в то время как степень чистоты ксилолов - лишь 98.0 % мае. [79]:
3. Процесс экстрактивной ректификации более экономичен при высоком содержании выделяемых компонентов в сырье [106], например, при концентрации ароматических углеводородов свыше 50 % мае.
4. Разделяющий агент в процессе экстрактивной ректификации должен иметь как высокую селективность по отношению к выделяемым компонентам, так и повышенную по сравнению с экстрагентами растворяющую способность ко всем компонентам сырья. В колонне экстрактивной ректификации нежелательно образование двух жидких фаз, это приводит к снижению эффективности разделения.
В связи с этим к растворителям для экстрактивной ректификации предъявляются повышенные требования по растворяющей способности даже к компонентам, отгоняющимся из колонны [69].
Выделение ароматических углеводородов из катализата риформинга фракции 62-105С экстрактивно-азеотропной ректификацией с использованием разделяющей системы N-метилпирролидон - сульфолан - метанол
Принципиальная технологическая схема комбинированного процесса выделения аренов из риформата бензиновой фракции экстракцией с последующей экстрактивно-азеотропной ректификацией эинатной 1 - экстрактор; 2 - колонна реэкстракции сульфолана водой из рафі фазы; 3 - ректификационная колонна обезвоживания сульфолана; 4 - колонна экстрактивно-азеотропной ректификации; 5 — отпарная колонна; 6 - бензольная колонна; 7 - толуольная колонна; 8 - ксилольная колонна
Принципиальная схема комбинированного процесса выделения аренов из риформата бензиновой фракции представлена на рис. 2. В нижнюю часть экстрактора (1) подается сырье, в верхнюю - сульфолан. Из рафинатной фазы в экстракторе (2) реэкстрагируется водой сульфолан. В ректификационной колонне (3) из водного раствора сульфолана отгоняется вода, возвращаемая в экстрактор (2). Из экстрактной: фазы в колонне экстрактивно-азеотропной ректификации (4), в нижнюю часть которой подается этанол, а наверх — сульфолан, отгоняется азеотроп этанола с насыщенными углеводородами экстрактной фазы. Дистиллят колонны (4) объединяется: с рафинатом и используется как компонент бензина без регенерации этанола. Из кубового остатка колонны (4) в ректификационной колонне (5) с помощью острого водяного пара отпаривается экстракт. Сульфолан после охлаждения в теплообменнике частично подается на. орошение колонны (4), а. большая часть возвращается в экстрактор (1). Из экстракта в ректификационных колоннах (6), (7) и (8) выделяют соответственно бензол, толуол и суммарные ксилолы. Преимущества предложенного комбинированного метода: - низкое суммарное соотношение экстрагента к сырью; - отсутствие рециркулирующих потоков, снижающих производительность аппаратов; - отсутствие.необходимости регенерации азеотропообразующего агента. Использование предложенного комбинированного процесса позволило бы отказаться от выделения бензола и толуола на блоке экстракции установки ЛГ-3 5-8/3 OOBj от малоэффективного процесса выделения суммарных ксилолов простой ректификацией, содержания не только бензола, но и его гомологов в автомобильных бензинах в соответствии с перспективными экологическими требованиями.
В главах 4.1 -4.4 рассмотрены результаты исследований по выделению бензола, толуола и ксилолов комбинированным методом экстрактивной ректификации риформата с последующей экстракцией бензола, попадающего частично в дистиллят. На рис. 16 приведена принципиальная технологическая схема предложенного комбинированного процесса.
Как известно, содержание бензола в автомобильных бензинах в соответствии с европейскими и американскими требованиями должно составлять не более 0.8-1.0 % об. Предлагается проводить гидрирование бензольной фракции с последующей гидроизомеризацией образующегося циклогексана в метилциклопентан [151]. Установлено, что на катализаторе К-150Б удается получить лишь 60-70 % метилциклопентан а от потенциала бензола в бензольной фракции (остальное - циклогексан) с выходом стабильного катали-зата 95-97 %. Повышение температуры выше 320-3 30С незначительно влияет на выход метил цикл опентана и приводит к резкому возрастанию продуктов гидрокрекинга; К сожалению, не указано октановое число катализата, составлявшее для исходного бензольного риформата 96, однако учитывая состав продуктов, оно должно существенно понизиться.
В связи с дефицитом бензола и повышением цен на него в последние годы более экономичным представляется его выделение из бензольного риформата. Возможно выделение аренов С6 - Cg из объединенных риформатов фракции 62-105С и бензольной фракции, полученной ректификацией катализата риформинга фр. н.к.- 180С.
Цель данного раздела работы - сопоставление экономической эффективности комбинированного метода и базового варианта - применяющегося: в настоящее время в ООО «КИНЕФ» процесса экстракции ароматических углеводородов смешанным экстрагентом триэтиленгликоль- сульфолан..
Оценка экономической эффективности строительства комбинированной установки экстрактивной ректификации и экстракции выполнена. для двух вариантов:
- Вариант 1 предусматривает переработку стабильного катализата установки ЛГ-35-8/300Б в количестве 255 тыс.т/год;.
- Вариант 2 отличается от Варианта 1 тем, что к стабильному катализа-ту добавляется бензольная фракция (190 тыс.т/год), образующаяся при фракционировании риформата широкой бензиновой фракции.
Состав- стабильного катализата установки ЛГ-35-8/300Б ООО «КИ-НЕФ», бензольной фракции и объединенного сырья (Вариант 2) приведен в табл.27. При расчете производительности-установок по сырью эффективный фонд времени их работы принят 8040 ч/год. Таблица 27
Материальный баланс комбинированной установки выделения аренов Cg-Cg (Вариант 1) представлен в табл. 29, состав потоков (в соответствии с рис. 16) — в табл. 30. Расход сырья, острого водяного пара, а также выход товарных аренов по Вариантам 1 и 2 приведены в табл. 31.
Удельные энергозатраты комбинированного процесса по Вариантам 1 и 2 представлены в табл. 32. При расчетах учитывалось, что энергоемкость экстракции аренов Сб-С8 коррелируется с массовым соотношением экстра-гент/сырье Г1521.
Размеры основных аппаратов рассчитаны по аналогии с размерами оборудования установки ЛГ-3 5-8/3 00Б, спроектированной первоначально для использования диэтиленгликоля в качестве экстрагента. Площадь сечения экстракционных колонн принята пропорциональной суммарной объемной нагрузке по всем материальным потокам поступающим в экстрактор. Число практических тарелок в экстракторах, ректификационных колоннах и:колоннах экстрактивной ректификации, а также высоты этих аппаратов приняты такими же, как и для соответствующих колонн установки ЛГ-35-8/300Б.
В связи с тем, что диаметр ректификационных колонн лимитируется, как правило, не периметром слива, а рабочей площадью тарелок, площадь сечения ректификационных колонн и колонн экстрактивной ректификации рассчитывалась пропорционально расходам дистиллятов в рассчитываемых аппаратах и соответствующих колоннах установки ЛГ-35-8/300Б.
Характеристика основных аппаратов комбинированной-установки: выделения аренов Сб-Cg по Вариантам 1 и 2 представлена в табл. 35 и 36. Приведены рабочие параметры - температура для верхнего и нижнего сечений аппаратов (Тв иТ„), давления для верхнего и нижнего сечений (РвИ Рн), внутренний диаметр (D) и высота (Н) колонных аппаратов. Диаметры экстрактора, колонны экстрактивной; ректификации, отпарных колонн и бензольной колонны, рассчитанные для Варианта 2, больше, чем для Варианта 1, в связи с переработкой по Варианту 2 дополнительного бензолсодержащего сырья.
