способ выделения циклопентана

Формула изобретения

1. Способ выделения циклопентана из очищенного гидрированием от диеновых и ацетиленовых углеводородов бензина пиролиза, включающий разделение гидрогенизата с выделением кубовым продуктом первой ректификационной колонны С₆ фракции углеводородов, повторное каталитическое гидрирование С₅ фракции углеводородов и последующее разделение полученной фракции ректификацией, отличающийся тем, что в первой ректификационной колонне дистиллятом выделяют С₅ фракцию, содержащую циклопентен и циклопентан, которую затем подают на повторное гидрирование и дальнейшую ректификацию, при этом дистиллятом следующей ректификационной колонны выделяют пентан-изопентановую фракцию, а кубовым продуктом колонны или боковым отбором выделяют фракцию, содержащую циклопентан.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кубовым продуктом колонны выделяют фракцию, содержащую 50,0-85,5 мас.% циклопентана.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что боковым отбором колонны выделяют фракцию, содержащую 80,0-99,5 мас.% циклопентана.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что из фракции, содержащей 50,0-85,5 мас.% циклопентана, на следующей по ходу ректификационной колонне дистиллятом выделяют циклопентан.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что повторное гидрирование проводят на платино- или никельсодержащем катализаторе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к способам переработки пентансодержащих фракций углеводородов и способам выделения из этих фракций циклопентана.

Известен способ выделения циклопентана и/или циклопентена из фракции С₅ углеводородов (заявка Германии 19849425, МПК С 07 С 7/04, заявл. 27.10.1998, опубл. 04.05.2000). По этому способу циклопентан и/или циклопентен выделяют разгонкой селективно гидрированного продукта разгонки фракции С₅ на первой колонне на легкую фракцию с температурой кипения ниже температуры кипения циклопентена и фракцию, содержащую циклопентен и более высококипящие продукты. Последнюю подают на вторую колонну, где дистиллятом выделяют циклопентен, а циклопентан и более высококипящие продукты выделяют кубовым продуктом, который разделяют на третьей колонне, где дистиллятом выделяют циклопентан. Либо кубовый продукт первой колонны каталитически гидрируют и при разгонке дистиллятом получают циклопентан. Либо кубовый продукт первой колонны разгоняют и дистиллят подают на каталитическое гидрирование для получения цикло-пентана из циклопентена.

Недостатком данного способа является получение небольшого количества циклопентана и содержание примесей непредельного характера во фракции с температурой кипения ниже температуры кипения циклопентена. Указанные примеси вызывают образование забивок в ректификационных колоннах и большого количества тяжелых кубовых продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения циклопентана и/или циклопентена из частично гидрированного пиролизного бензина (заявка ЕР 799881, МПК C 10 G 45/13, аналоги DE 19613617, опубл. 8.10.97, США 6153804, опуб. 28.11.2000), в котором циклопентан и/или циклопентен получают из частично гидрированного пиролизного бензина путем фракционной дистилляции (разгонки) и выделения и отделения циклопентана и/или циклопентена или путем выделения и каталитического гидрирования с отделением и выделением циклопентанов. В этих патентах описана также технологическая схема установки процесса получения циклопентана, в ходе которого бензин пиролиза, образующийся в процессе парового крекинга нафты, сначала подвергается селективному гидрированию для превращения алкадиенов и алкинов в соответствующие алканы и алкены. Полученный частично гидрированный продукт подвергают фракционной дистилляции в колонне, где кубовым продуктом отделяют фракцию С₆₊ углеводородов, дистиллятом С₅-фракцию, а смесь С₅ углеводородов с высоким содержанием циклопентана и циклопентена извлекается в виде бокового потока на уровне приемлемой тарелки, например на уровне 45 в колонне с 69 тарелками. Эта смесь может либо дальше разделяться фракционной дистилляцией, либо она может подаваться на стадию каталитического гидрирования, где циклопентен превращается в циклопентан, а сопутствующие алкены также превращаются в алканы. Заключительная дистилляция проводится в двухколонной системе. Смесь алканов, образующихся в процессе гидрирования, фракционируется таким образом, что низкокипящие соединения извлекаются через верх первой колонны после гидрирования. В удобной точке ректификационной колонны, например, на уровне 45-й тарелки колонны с 70 тарелками, при подаче питания на 25-ю тарелку, пентан-изопентановая фракция извлекается в виде бокового потока. Высококипящая фракция из куба первой колонны подается во вторую колонну для получения циклопентана, соответствующего заданным спецификациям. Процесс, описанный выше, может быть модифицирован таким образом, чтобы вторая колонна была соединена со стадиями обогащения и отгонки в первой колонне, причем должны быть соединения с паровой и жидкой фазами. В этом случае циклопентан извлекается из второй колонны в виде бокового потока. Пентан-изопентановая фракция извлекается в виде бокового потока из первой или второй колонны.

Недостатком данного способа является содержание примесей непредельного характера во фракциях до гидрирования. Указанные примеси вызывают образование забивок в ректификационных аппаратах и большого количества тяжелых кубовых продуктов.

Задачей изобретения является увеличение количества выделяемого из фракции С₅ углеводородов циклопентана и улучшение качества выделяемой пентан-изопентановой фракции.

Для решения поставленной задачи предлагается способ выделения циклопентана из очищенного гидрированием от диеновых и ацетиленовых углеводородов бензина пиролиза, включающий разделение гидрогенизата с выделением кубовым продуктом первой ректификационной колонны С₆ фракции углеводородов, повторное каталитическое гидрирование С₅ фракции углеводородов и последующее разделение полученной фракции ректификацией, причем в первой ректификационной колонне дистиллятом выделяют С₅ фракцию, содержащую циклопентен и циклопентан, которую затем подают на повторное гидрирование и дальнейшую ректификацию, при этом дистиллятом следующей ректификационной колонны выделяют пентан-изопентановую фракцию, а кубовым продуктом колонны или боковым отбором выделяют фракцию, содержащую циклопентан.

Кубовым продуктом колонны выделяют фракцию, содержащую 50,0-85,5 мас.% циклопентана. Боковым отбором колонны выделяют фракцию, содержащую 80,0-99,5 мас.% циклопентана.

Возможно из фракции, содержащей 50,0-85,5 мас.% циклопентана, в следующей по ходу ректификационной колонне выделять дистиллятом циклопентан.

Гидрирование С₅ фракции углеводородов, содержащей циклопентен и циклопентан, проводят на платано- или никельсодержащем катализаторе.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что в первой ректификационной колонне дистиллятом выделяют С₅ фракцию, содержащую циклопентен и циклопентан, которую затем подают на повторное гидрирование и дальнейшую ректификацию, при этом дистиллятом следующей ректификационной колонны выделяют пентан-изопентановую фракцию, а кубовым продуктом колонны или боковым отбором выделяют фракцию, содержащую циклопентан. Фракция, выделенная кубовым продуктом колонны, содержит 50,0-85,5 мас.% циклопентана. Фракция, выделенная боковым отбором, содержит 80,0-99,5 мас.% циклопентана. Из фракции, содержащей 50,0-85,5 мас.% циклопентана, в следующей по ходу ректификационной колонне дистиллятом выделяют циклопентан.

Гидрирование С₅ фракции углеводородов, содержащей циклопентен и циклопентан, проводят на платано- или никельсодержащем катализаторе.

В качестве катализаторов гидрирования С₅ фракции углеводородов, содержащей циклопентен и циклопентан, возможно использование платиносодержащего катализатора, соответствующего требованиям ТУ 38.10173-88 "Катализатор алюмоплатиновый высокотемпературный изомеризации ИП-62 М", или никельсодержащего катализатора, соответствующего требованиям ТУ 38.1013 96-89Е "Катализатор никель на кизельгуре".

Предлагаемый способ позволяет получить максимальное количество циклопентановой фракции и пентан-изопентановой фракции наилучшего качества, которая может подаваться на изомеризацию без предварительной очистки или использоваться в качестве растворителя, что позволяет уменьшить образование забивок и тяжелых кубовых продуктов. Именно предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу. Кроме того, фракция углеводородов, выделенная кубовым продуктом ректификационной колонны после отделения циклопентана, также может быть использована в качестве растворителя без дополнительной очистки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема процесса выделения циклопентана.

Очищенный гидрированием от диеновых и ацетиленовых углеводородов бензин пиролиза подают в ректификационную колонну 1, в которой кубовым продуктом выделяют фракцию углеводородов С₆₊ (поток I). Дистиллят колонны 1 (поток II) - фракцию С₅ углеводородов, содержащую циклопентен и циклопентан, подают на гидрирование от олефиновых углеводородов на платино- или никельсодержащем катализаторе в реактор 2, гидрогенизат (поток III) подают в ректификационную колонну 3 на разделение. В этой колонне дистиллятом выделяют пентан-изопентановую фракцию (поток IV), боковым отбором - фракцию С₅, содержащую 80,0-99,5 мас. % циклопентана (поток V), и кубовым продуктом - фракцию углеводородов, имеющих более высокую температуру кипения (поток VI). Эта фракция может использоваться в качестве растворителя.

На фиг.2 представлен вариант принципиальной схемы процесса выделения циклопентана, в котором очищенную гидрированием от олефиновых углеводородов фракцию С₅, содержащую циклопентен и циклопентан (поток III), подают на разделение в ректификационную колонну 3, где кубовым продуктом выделяют фракцию, содержащую 50,0-85,5 мас.% циклопентана (поток V), которую при необходимости (фиг. 3) можно разделять на ректификационной колонне 4 на циклопентан {поток VI) и более высококипящие углеводороды (поток VII).

Потоки V (фиг.2) или VII (фиг.3) могут быть использованы в качестве растворителей.

Все вышесказанное иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Выделение циклопентана проводят по приведенной схеме (фиг.2).

В ректификационную колонну 1 подают очищенный гидрированием от диеновых и ацетиленовых углеводородов бензин пиролиза. Кубовым продуктом колонны 1 (поток I) выделяют С₆ фракцию углеводородов, дистиллятом колонны 1 выделяют С₅ фракцию углеводородов (поток II) следующего состава, мас.%:

метан - 0,0041, пропилен - 0,0005, бутанов - 0,0203, бутенов - 0,046, бутинов - 0,0073, пентанов - 19,566, пентенов - 29,9595, пипериленов - 5,8666, изогексанов - 1,7106, н-гексан - 0,3143, циклопентан - 12,8922, циклопентен - 14,4659, гексенов - 0,2664, гептанов - 0,0097, ацетиленовых - 0,1232, изомеров С₁₀ - 13,6461, фуран - 0,0146, apoматических углеводородов - 0,0113, инден - 0,0015, кислородсодержащих углеводородов - 0,3298, диметилциклогексан - 0,022, индан - отс., изомеров метил-индана - отс., неидентифицированные примеси - 0,7221

подают в реактор 2 на гидрирование от олефиновых углеводородов на катализаторе, соответствующем требованиям ТУ 38.10173-88 "Катализатор алюмоплатиновый высокотемпературный изомеризации ИП-62 М" при температуре реакции 120^oС. Продукт гидрирования (поток III), имеющий следующий состав, мас.%:

метан - 0,0001, пропилен - 0,0044, бутанов - 0,1541, бутенов - 0,0009, бутинов - отс. , пентанов - 54,5678, пентенов - 0,1764, пипериленов - 0,0268, изогексанов - 2,6267, н-гексан - 0,6609, циклопентан - 25,7193, циклопентен - 0,0074, гексенов - 0,0044, гептанов - 0,0048, ацетиленовых - отс., изомеров С₁₀ - 14,063, фуран - отс., ароматических углеводородов - 1,1475, инден - отс., кислородсодержащих углеводородов - отс., диметилциклогексан - 0,016, индан - 0,003, изомеров метил-индана - 0,0609, неидентифицированные примеси - 0,7556

подают на разделение в колонну 3. Дистиллятом колонны 3 выделяют пентан-изопентановую фракцию, которую подают на дальнейшую переработку. Кубовым продуктом колонны 3 выделяют фракцию, содержащую 59,99 мас.% циклопентана (поток V), которая может быть использована в качестве растворителя или компонента бензина.

Пример 2

Опыт проводят в условиях примера 1 по приведенной схеме (фиг.1), но дистиллятом в ректификационной колонне 3 выделяют пентан-изопентановую фракцию (поток IV), боковым отбором (поток V) - фракцию, содержащую 99,2 мас. % циклопентана, кубовым продуктом (поток VI) - фракцию, которая может быть использована в качестве растворителя.

Пример 3

Опыт проводят в условиях примера 1 по приведенной схеме (фиг.3), но гидрирование от олефиновых углеводородов проводят при температуре 80^oС на катализаторе "никель на кизельгуре", соответствующем требованиям ТУ 38.101396-89Е. Фракция после гидрирования (поток III) имеет следующий состав, мас.%:

C₂-C₄ - 0,1593; n- и i-пентанов - 54,56; амиленов - 0,16; диметилбутан - 2,2; циклопентан - 25,72 ; циклопентен - 0,0074; пиперилен - 0,027; ароматических углеводородов - 1,0481; C₅₊ - 16,1182.

В ректификационной колонне 3 дистиллятом выделяют пентан-изопентановую фракцию, кубовым продуктом - фракцию, содержащую 59,99 мас.% циклопентана (поток V). Далее эту фракцию подают на разделение в ректификационную колонну 4, где дистиллятом выделяют фракцию, содержащую 98,22 мас.% циклопентана (поток VI).

Кубовым продуктом колонны (поток VII) выделяют фракцию, которая может быть использована в качестве растворителя.

Пример 4

Опыт проводят в условиях примера 1 по приведенной схеме (фиг.2). В ректификационной колонне 3 дистиллятом выделяют пентан-изопентановую фракцию (поток IV), а кубовым продуктом колонны 3 выделяют фракцию (поток V), содержащую 85,11 мас.% циклопентана.

Пример 5

Опыт проводят в условиях примера 1 по приведенной схеме (фиг.1). В ректификационной колонне 3 дистиллятом выделяют пентан-изопентановую фракцию (поток IV), боковым отбором - фракцию, содержащую 80,9 мас.% циклопентана (поток V), кубовым продуктом (поток VI) - фракцию, которая может быть использована в качестве растворителя.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получить циклопентан необходимой чистоты из С₅ фракции углеводородов, выделенной из бензина пиролиза, получив при этом параллельно пентан-изопентановую фракцию высокого качества.