ВЫДЕЛЕНИЕ ИЗОБУТИЛЕНА ИЗ ФРАКЦИИ С4 НА ИОНООБМЕННЫХ СМОЛАХ

Для извлечения изобутилена используются ионообменные смолы на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом (КУ-1, КУ-2). Сырьем для данного процесса могут служить различные изрбутиленсодержащие фракции С4 (полученные при дегидрировании бутана, пиролизные, крекинговые и др.). Достоинством метода является отсутствие коррозионно-активных сред, возможность многократного использования катализатора и высокая чистота получаемого изобутилена. Процесс извлечения изобутилена на ионообменных смолах основан на способности изобутилена в присутствии сульфокатионита вступать в реакцию с водой с образованием трет-бутилового спирта — триметилкарбинола (ТМК). Процесс состоит из двух основных стадий.

1. Гидратация изобутилена в ТМК:

Исходная пиролизная фракция, содержащая изобутилен, подается в нижнюю часть колонны 1 (рис. 3) для отмывки от аммиака, солей меди, ДМФА и карбонильных соединений обессоленной водой. Объемное соотношение фракция С4 : вода = 1 :1. Температура в кубе колонны 1 должна быть не менее 10 ос 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 б, откуда насосом 7 подается на гидратацию в нижнюю часть гидрататора 5, заполненного ионообменной смолой. Гидратация изобутилена в ТМК протекает на катализаторе КУ-2ФПП. при температуре 90 °С 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 52 работают как один аппарат: конденсат подается в верхнюю часть гидрататора 2 и отбирается из нижней части гидрататора 5 в виде слабого водного раствора ТМК. Объемное соотношение конденсат сырье составляет 5 : 1.

Пиролизная фракция поступает в нижнюю часть гидрататора 5 и из верхней его части насосом 8 подается в нижнюю часть гидрататора 52. Пройдя слой катализатора отработанная фракция с4 из верхней отстойной зоны гидрататора 52 поступает в конденсатор 9. Полученный конденсат бутеновая фракция стекает в отстойник 10, откуда насосом 11 подается в колонну 12 для очистки от ТМК и воды. Отстоявшиеся ТМК и вода из отстой ной зоны аппарата 10 направляются в колонну 17.

Из нижней части гидрататора 5 продукты реакции поступают в колонну 17 для концентрирования ТМК. Колонна 17 обогревается паром через выносной кипятильник 18. Кубовая жидкость колонны 17 используется для подогрева парового конденсата, подаваемого на гидратацию.

Отгоняемые пары азеотропа ТМК 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 легкокипящих углеводородов. Обогрев колонны 22 осуществляется паром через кипятильник 23. Отгоняемые пары углеводородов и унесенные пары азеотропа ТМК поступают на конденсацию в дефлегматор 24, Сконденсировавшиеся пары азеотропа ТМК 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 ТМК и воды, возвращается в колонну 17. Несконденсировавшиеся легкокипящие углеводороды направляются на сжигание. Азеотроп ТМК с водой из куба колонны 17 поступает в емкость 28, откуда насосом подается на дегидратацию.

Рис. 3. Схема выделения изобутилена на ионообменных смолах (гидратация изобутилена в ТМК):

1- отмывочная колонна; 2 5, 7, 8, 11, 16, 21 — насосы; 3 — подогреватель; 4- сборник; 6, 15,20, 28 — емкости; 5_1, 5₂ - гидрататоры; 9, 14,19, 24 — водяные конденсаторы; 10 — отстойник;12, 17. 22 — ректификационные колонны; 13, 18,23 —кипятильники;25, 27 — сепараторы; 26 — пропановый конденсатор.

1 — фракция С4; II обессоленная вода; III — вода на очистку; IУ — паровой конденсат; У — бутеновая фракция; УI - кубовая жидкость колонны 17 на подогрев конденсата; ‚ V II — ТМК;

V III — отдувки на сжигание.

2. Дегидратация ТМК в изобутилен:

Разложение ТМК происходит в дегидрататоре 1 на ионообменной смоле КУ-2ФПП, находящейся в верхней части аппарата (рис. 4). В нижней части дегидрататора расположены 14 тарелок, предназначенных для более полного выделения ТМК из водного раствора. дегидрататор обогревается паром через выносной кипятильник 2, температура в кубе дегидрататора не более 90 °С, давление 0,16 МПа.

Пары из верхней части дегидрататора 1 поступают в парциальный конденсатор 3. Сконденсированный ТМК возвращается в дегидрататор, а изобутилен через сепаратор 4 поступает в отмывочную колонну 11, предназначенную для отмывки изобутилена от ТМК. 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 1 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 ТМК в колонну 18, обогреваемую паром через кипятильник 19. Кубовая жидкость колонны 1, содержащая изобутилен, ТМК и полимеры, возвращается в промывную колонну 11, а изобутилен-ректификат из верхней части колонны конденсируется в дефлегматоре 20 и собирается в емкость 21. Из емкости 21 часть изобутилена в виде флегмы подается на орошение колонны, другая часть направляется в отстойник 23. Водный слой из отстойника 23 подается в промывную колонну 11, а изобутилен направляется в колонну азеотропной осушки 27. Пары из верхней части колонны 27 конденсируются в дефлегматоре 29 и через сепаратор 30 поступают в отстойник 23. Осушенный изобутилен-ректификат из куба колонны 27 через холодильник 32 направляется на склад.

Изобутилен-ректификат получается с чистотой не менее 99,9% (масс.). Содержание примесей должно быть не более, % (масс.):

Рис. 4. Схема выделения изобутилена на ионообменных смолах (дегидратация триметилкарбинола в изобутилен): 1 — дегидрататор; 2, 19, 28 — кипятильники; 3, 15, 20, 29 — конденсаторы; 4, 30 — сепараторы; 5, 9 — емкости; 6, 10, 12, 17, 22, 25, 31 — насосы; 7, 13, 32 —холодильники; 8, 16, 21 23 — отстойники; 11 — отмывочная колонна; 14 — компрессор, 18 — ректификационная колонна; 24 — сборник; 26 — подогреватель; 27 — колонна азеотропной осушки.

 1 — азеотроп ТМК с водой; II — вода на очистку; III — изобутилен -ректификат; IУ-отдувки.