способ выделения сырого 1,3-бутадиена из c₄ -фракции

Формула изобретения

1. Способ выделения сырого 1,3-бутадиена из C ₄-фракции экстрактивной дистилляцией с использованием селективного растворителя в колонне с разделительной перегородкой, установленной в продольном направлении колонны с образованием первой и второй подзоны и нижележащей совместной зоны колонны, причем колонна соединена с предвключенной промывной колонной, отличающийся тем, что работу колонны устанавливают путем регулирования ее энергоснабжения с помощью нижнего испарителя и размещения ряда теоретических тарелок в нижележащей совместной зоне колонны с обеспечением получения из нее нижнего потока, состоящего из очищенного растворителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из нижележащей совместной зоны колонны в одной или нескольких точках отбирают жидкость или часть потока жидкости, которую нагревают и/или испаряют путем косвенного теплообмена с нижним потоком из колонны с разделительной перегородкой и возвращают в нижележащую совместную зону колонны с разделительной перегородкой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что жидкость или часть потока жидкости отбирают из нижележащей совместной зоны колонны с теоретической тарелки, выбираемой таким образом, чтобы потребность в энергии колонны с разделительной перегородкой была минимизирована.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть энергии нижнего потока из колонны с разделительной перегородкой используют для косвенного теплообмена с подвергаемой ректификации С₄-фракцией, которую подают в колонну с разделительной перегородкой.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что экстракционную промывную колонну структурно объединяют с первой подзоной колонны с разделительной перегородкой путем установки соответственно большего количества теоретических тарелок в первой подзоне колонны с разделительной перегородкой.

6. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают боковой поток, который подают в промывную колонну, в которой проводят промывку водой, из промывной колонны отбирают верхний поток, который конденсируют полностью или, предпочтительно, частично в холодильнике в верхней части колонны, часть получаемого конденсата возвращают промывную колонну и остаток выводят из процесса, а нижний поток из промывной колонны подают в нижележащую совместную зону колонны с разделительной перегородкой.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают боковой поток, который подают в промывную колонну, в которой проводят промывку водой, из промывной колонны отбирают верхний поток, который конденсируют полностью или, предпочтительно, частично в холодильнике в верхней части колонны, часть конденсата возвращают в промывную колонну и остаток выводят из процесса, а нижний поток из промывной колонны подают в нижележащую совместную зону колонны с разделительной перегородкой.

8. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что процесс осуществляют следующим образом:

С ₄-фракцию подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, предпочтительно в ее среднюю область,

поток, отбираемый в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой, направляют в экстрактивную промывную колонну, в ее нижнюю часть,

в экстракционной промывной колонне проводят противоточную экстракцию путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстрактивной промывной колонны,

компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны,

нижний поток из экстракционной промывной колонны рециркулируют в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой,

вторую часть потока селективного растворителя подают в колонну с разделительной перегородкой в верхнюю часть второй подзоны,

из второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отбирают сырой 1,3-бутадиена в качестве головного продукта и

нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают нижний поток, состоящий из очищенного растворителя, который рециркулируют в процесс.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что процесс осуществляют следующим образом:

С₄ -фракцию подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, предпочтительно в ее среднюю область,

поток, отбираемый в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой, направляют в экстракционную промывную колонну, в ее верхнюю часть,

в экстракционной промывной колонне проводят противоточную экстракцию путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстракционной промывной колонны,

компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны,

нижний поток из экстракционной промывной колонны рециркулируют в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой,

вторую часть потока селективного растворителя подают в колонну с разделительной перегородкой в верхнюю часть второй подзоны,

из второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отбирают сырой 1,3-бутадиена в качестве головного продукта и

из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают нижний поток, состоящий из очищенного растворителя, который рециркулируют в процесс.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что процесс осуществляют следующим образом:

С ₄-фракцию подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, предпочтительно в ее среднюю область,

поток, отбираемый в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой, направляют в экстракционную промывную колонну, в ее нижнюю часть,

в экстракционной промывной колонне проводят противоточную экстракцию путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстракционной промывной колонны,

компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны,

нижний поток из экстракционной промывной колонны рециркулируют в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой,

вторую часть потока селективного растворителя подают в колонну с разделительной перегородкой в верхнюю часть второй подзоны,

из второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отбирают сырой 1,3-бутадиена в качестве головного продукта и

из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают нижний поток, состоящий из очищенного растворителя, который рециркулируют в процесс.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что процесс осуществляют следующим образом:

С ₄-фракцию подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, предпочтительно в ее среднюю область,

поток, отбираемый в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой, направляют в экстракционную промывную колонну, в ее верхнюю часть,

в экстракционной промывной колонне проводят противоточную экстракцию путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстракционной промывной колонны,

компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны,

нижний поток из экстракционной промывной колонны рециркулируют в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой,

вторую часть потока селективного растворителя подают в колонну с разделительной перегородкой в верхнюю часть второй подзоны,

из второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отбирают сырой 1,3-бутадиен в качестве головного продукта и

из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают нижний поток, состоящий из очищенного растворителя, который рециркулируют в процесс.

12. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон, предпочтительно, в водном растворе, в частности, с содержанием воды от 7 до 10 вес.%, особенно предпочтительно, с содержанием воды 8,3 вес.%.

13. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон, предпочтительно, в водном растворе, в частности, с содержанием воды от 7 до 10 вес.%, особенно предпочтительно, с содержанием воды 8,3 вес.%.

14. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон, предпочтительно, в водном растворе, в частности, с содержанием воды от 7 до 10 вес.%, особенно предпочтительно, с содержанием воды 8,3 вес.%.

15. Способ по одному из пп.7, 9-11, отличающийся тем, что в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон, предпочтительно, в водном растворе, в частности, с содержанием воды от 7 до 10 вес.%, особенно предпочтительно, с содержанием воды 8,3 вес.%.

16. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве селективного растворителя используют N-метилпирролидон, предпочтительно, в водном растворе, в частности, с содержанием воды от 7 до 10 вес.%, особенно предпочтительно, с содержанием воды 8,3 вес.%.

17. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

18. Способ по п.5, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

19. Способ по п.6, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

20. Способ по одному из пп.7, 9-11, 13, 14 или 16, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

21. Способ по п.8, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

22. Способ по п.12, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

23. Способ по п.15, отличающийся тем, что температуру в нижней части колонны с разделительной перегородкой поддерживают в интервале от 170 до 190°С, предпочтительно 180°С, и абсолютное давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой регулируют в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно, от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу выделения сырого 1,3-бутадиена из С₄-фракции экстрактивной дистилляцией с использованием селективного (избирательного) растворителя.

Выделение сырого 1,3-бутадиена из С₄ -фракции представляет собой сложную дистилляционную проблему ввиду незначительных различий в относительной летучести компонентов С₄-фракции. Поэтому фракционирование проводят посредством экстрактивной перегонки, т.е. перегонки с добавлением экстрагента, который имеет температуру кипения выше, чем температура кипения смеси, которую подвергают фракционированию, и увеличивает различия в относительной летучести подвергаемых разделению компонентов. Использование подходящих экстрагентов позволяет фракционировать вышеупомянутую С₄-фракцию посредством экстрактивной перегонки с получением фракции сырого 1,3-бутадиена, который впоследствии подвергают дальнейшей очистке в дистилляционных колоннах вместе с потоком, содержащим углеводороды, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен, в частности бутаны и бутены, и потоком, содержащим углеводороды, которые значительно легче растворимы, чем 1,3-бутадиен, в частности бутины и, возможно, 1,2-бутадиен.

Согласно настоящему изобретению сырой 1,3-бутадиен представляет собой углеводородную смесь, которая получена из С ₄-фракции, из которой, по меньшей мере, 90 вес.% от суммы бутанов и бутенов, предпочтительно, по меньшей мере, 96 вес.% от суммы бутанов и бутенов, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 99 вес.% от суммы бутанов и бутенов, и вместе с тем, по меньшей мере, 90 вес.% С₄-ацетиленов, предпочтительно, по меньшей мере, 96 вес.% С₄-ацетиленов, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 99 вес.% С ₄-ацетиленов, были удалены. Сырой 1,3-бутадиен часто содержит, по меньшей мере, 80 вес.%, предпочтительно 90 вес.%, особенно предпочтительно 95 вес.% 1,3-бутадиена в виде целевого продукта, а остаток составляют примеси.

С другой стороны, используемый термин «чистый 1,3-бутадиен» относится к углеводородной смеси, содержащей, по меньшей мере, 99 вес.%, предпочтительно 99,5 вес.%, особенно предпочтительно 99,7 вес.% 1,3-бутадиена в виде целевого продукта, и в которой остаток составляют примеси.

DE 10105660.5 описывает способ, обеспечивающий более простую конструкцию аппаратов по сравнению с более старыми технологическими процессами: фракционирование С₄-фракции проводят в колонне с разделительной перегородкой, имеющей разделительную перегородку, которая простирается до наивысшей точки колонны, и экстрактивной промывной колонне, установленной вверх по потоку над колонной с разделительной перегородкой.

Раскрытие вышеупомянутой заявки DE 10105660.5 полностью включено в виде ссылки в настоящую патентную заявку.

В способе, описанном в DE 10105660.5, поток частично дегазированного растворителя отбирают в нижней части колонны с разделительной перегородкой, используемой для экстрактивной дистилляции. Термин "частично дегазированный растворитель" известен специалисту в области экстрактивной дистилляции для выделения 1,3-бутадиена и относится к селективному растворителю, в котором еще присутствуют растворенные компоненты из С₄-фракции, подвергаемой фракционированию, главным образом, компоненты, которые имеют наибольшее сродство к селективному растворителю. Эти компоненты включают, в частности, С₄-ацетилены, в особенности этилацетилен и винилацетилен.

Однако поток только частично дегазированного растворителя не может быть повторно возвращен на экстрактивную дистилляцию, так как в противном случае ацетилены будут накапливаться и приводить к получению продукта, не отвечающего техническим условиям. По этой причине нижний поток, отбираемый из колонны с разделительной перегородкой, сначала должен подаваться в газопромывную колонну, известную, например, из DE-A 2724365, которая работает при давлении, более низком, чем давление в колонне, из нижней части которой отбирают частично дегазированный поток перед тем, как нижний поток повторно возвращают на экстрактивную дистилляцию. В дегазационной колонне поток частично дегазированного растворителя перерабатывают с получением очищенного, т.е. полностью дегазированного растворителя в нижней части и потока газообразных гидрокарбонатов в верхней части дегазационной колонны, и последний поток повторно возвращают с помощью компрессора в нижнюю зону экстрактивной дистилляционной колонны.

В настоящем контексте термин «очищенный растворитель или полностью дегазированный растворитель» относится к растворителю, который обеднен компонентами из С₄-фракции до такой степени, что является пригодным для использования в качестве селективного растворителя в процессе экстрактивной дистилляции С₄-фракции с тем, чтобы отвечать установленным техническим требованиям для сырого 1,3-бутадиена и рафината 1. Ключевыми компонентами являются С₄-ацетилен, в частности этилацетилен и винилацетилен.

Задачей настоящего изобретения является разработка более экономичного способа выделения сырого 1,3-бутадиена из С₄-фракции экстрактивной перегонкой и получение очищенного растворителя непосредственно из нижней части экстрактивной дистилляционной колонны.

Поставленную задачу решают предлагаемым способом выделения сырого 1,3-бутадиена из С₄-фракции экстрактивной дистилляцией с использованием селективного растворителя в колонне с разделительной перегородкой, установленной в продольном направлении колонны с образованием первой и второй подзон, и нижележащей совместной зоны колонны, причем колонна соединена с предвключенной экстракционной промывной колонной, за счет того, что работу колонны с разделительной перегородкой устанавливают путем регулирования ее энергоснабжения с помощью испарителя и размещения ряда теоретических тарелок в нижележащей совместной зоне колонны с обеспечением получения из нее нижнего потока, состоящего из очищенного растворителя.

Неожиданно было обнаружено, что очищенный растворитель, который можно рециркулировать на экстрактивную дистилляцию, можно отбирать непосредственно из нижней части экстракционной дистилляционной колонны без необходимости применения дополнительной дегазационной колонны. Для достижения этого возможно и достаточно регулировать энергоснабжение колонны экстрактивной дистилляции через нижний испаритель и число теоретических тарелок в нижележащей совместной зоне экстрактивной дистилляционной колонны, выполненной в качестве колонны с разделительной перегородкой, что создает рабочие условия, позволяющие извлекать очищенный растворитель из нижней зоны экстрактивной дистилляционной колонны.

С₄-фракция, которую используют как исходную смесь в предлагаемом способе, представляет собой смесь углеводородов, имеющих преимущественно четыре атома углерода в молекуле. С₄-фракции получают, например, при производстве этилена и/или пропилена термическим крекингом нефтяной фракции, такой как сжиженный нефтяной газ, легкий лигроин или газойль. Кроме того, С ₄-фракции получают при каталитическом дегидрировании н-бутана и/или н-бутена. С₄-фракции обычно содержат бутаны, н-бутен, изобутен, 1,3-бутадиен и небольшие количества С₃- и С₅-углеводородов, а также бутины, в частности 1-бутин (этилацетилен) и бутенин (винилацетилен). Содержание 1,3-бутадиена составляет, как правило, от 10 до 80 вес.%, предпочтительно от 20 до 70 вес.%, в частности от 30 до 60 вес.%, в то время как содержание винилацетилена и этилацетилена обычно не превышает 5 вес.%.

В случае с данной проблемой разделения, главным образом, с выделением 1,3-бутадиена из С₄-фракции возможные экстрагенты, т.е. селективные растворители для экстрактивной дистилляции, определенной вначале, представляют собой вещества или смеси, которые в общем имеют температуру кипения выше чем температура кипения смеси, подлежащей фракционированию, и имеют большее сродство к конъюгированным двойным связям и тройным связям, чем к простым двойным связям или единичным связям, предпочтительно диполярные растворители, особенно предпочтительно диполярные апротонные растворители. Для того, чтобы избежать коррозии аппаратуры предпочтение отдается веществам, которые являются коррозионно-стойкими или имеют незначительную коррозионную активность.

Селективными растворителями, пригодными для способа настоящего изобретения, являются, например, бутиролактон, нитрилы, такие как ацетонитрил, пропионитрил, метоксипропионитрил, кетоны, такие как ацетон, фурфурол, амиды N-алкилзамещенных низших алифатических кислот, такие как диметилформамид, диэтилформамид, диметилацетамид, диэтилацетамид, N-формилморфолин, амиды N-алкилзамещенных циклических кислот (лактамы), такие как N-алкилпирролидоны, в частности N-метилпирролидон. В общем, используют амиды N-алкилзамещенных низших алифатических кислот или амиды N-алкилзамещенных циклических кислот. Особенно благоприятными экстрагентами являются диметилформамид, ацетонитрил, фурфурол и, в особенности, N-метилпирролидон.

Также возможно использование смесей таких растворителей одного с другим, например N-метилпирролидон с ацетонитрилом, смесей таких растворителей с сорастворителями, такими как вода и/или трет-бутиловые эфиры, например метил трет-бутиловый эфир, этил трет-бутиловый эфир, пропил трет-бутиловый эфир, н-бутил трет-бутиловый эфир или изобутил трет-бутиловый эфир.

Особенно пригодным экстрагентом является N-метилпирролидон, в настоящем тексте упоминаемый для краткости как NMP, предпочтительно в водном растворе, в частности, содержащем от 7 до 10 вес.% воды, особенно предпочтительно содержащем 8,3 вес.% воды.

Экстрактивную дистилляцию проводят в колонне с разделительной перегородкой, в которой разделительная перегородка установлена в продольном направлении колонны с образованием первой подзоны, второй подзоны и нижележащей совместной зоны, и которая соединена с предвключенной экстракционной промывной колонной.

Колонны с разделительной перегородкой, как известно, используют для сложного разделения, в общем, для смесей по меньшей мере трех компонентов, каждый из которых должен быть получен в чистом виде. Они имеют разделительную перегородку, т.е. в общем плоскую металлическую пластину, установленную в продольном направлении в колонне, которая предотвращает поперечное смешивание жидкого и газообразного потоков в подзонах колонны.

Для целей настоящего изобретения используют колонну с разделительной перегородкой, имеющую особую конфигурацию, чья разделительная перегородка простирается до наивысшей точки колонны и, таким образом, позволяет смешиваться потокам жидкости и пара только в нижележащей совместной зоне колонны. Первая и вторая подзоны отделены одна от другой разделительной перегородкой.

Экстракционная промывная колонна представляет собой противоточную промывную колонну.

В предпочтительном варианте проведения процесса

- С₄ -фракцию подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, предпочтительно в ее среднюю область,

- поток, отбираемый в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой, направляют в экстракционную промывную колонну, в ее верхнюю часть,

- в экстракционной промывной колонне проводят противоточную экстракцию путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстракционной промывной колонны,

- компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны,

- нижний поток из экстракционной промывной колонны рециркулируют в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой,

- вторую часть потока селективного растворителя подают в колонну с разделительной перегородкой в верхней части второй подзоны,

- из второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отбирают сырой 1,3-бутадиен в качестве головного продукта, и

- из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой отбирают нижний поток, состоящий из очищенного растворителя, который рециркулируют в процесс.

Таким образом, предпочтительно, что С₄-фракцию, которая подлежит фракционированию, подают в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, особенно предпочтительно в ее среднюю часть;

поток из верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой подают в предвключенную экстракционную промывную колонну, в ее нижнюю часть,

противоточную экстракцию проводят в экстракционной промывной колонне путем обработки первой частью потока селективного растворителя в верхней части экстракционной промывной колонны,

компоненты С₄-фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, отбирают в верхней части экстракционной промывной колонны, особенно предпочтительно, конденсируют в холодильнике в верхней части экстракционной промывной колонны и частично возвращают в виде возвратного продукта в экстракционную промывную колонну, в то время как остаток отбирают в виде преимущественно бутан- и бутенсодержащего побочного продукта, часто называемого как рафинат 1.

Путем подачи нижнего потока экстракционной промывной колонны, т.е. потока, содержащего селективный растворитель, 1,3-бутадиен, бутаны, бутены и компоненты С₄ -фракции, которые менее растворимы, чем 1,3-бутадиен в селективном растворителе, в верхнюю часть первой подзоны колонны с разделительной перегородкой в результате массообмена между этим потоком и С ₄-фракцией, подаваемой в форме пара, в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой может происходить противоточная экстракция с выделением компонентов, которые менее растворимы в селективном растворителе, чем 1,3-бутадиен, в верхней части первой подзоны колонны с разделительной перегородкой.

На нижнем конце разделительной перегородки получают газообразный поток, содержащий 1,3-бутадиен вместе с компонентами С ₄-фракции, которые менее растворимы в селективном растворителе, чем 1,3-бутадиен, в частности С₄-ацетилены. Эти компоненты вымывают из восходящего газообразного потока посредством подаваемого противотоком второй части потока селективного растворителя, который вводят в верхнюю часть второй подзоны колонны с разделительной перегородкой. Газообразный продукт из верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой отводят и предпочтительно конденсируют в холодильнике в верхней части колонны, часть потока конденсированного потока из верхней части возвращают в виде возвратного продукта во вторую зону колонны с разделительной перегородкой, а остаток конденсированного потока из верхней части отводят в виде сырого 1,3-бутадиена.

В нижележащей совместной зоне колонны происходит полная дегазация растворителя, и в нижней части экстрактивной дистилляционной колонны получают очищенный растворитель.

При определении энергоснабжения, обеспечиваемого нижним испарителем экстрактивной дистилляционной колонны, что необходимо в данном случае, инженер-технолог будет принимать во внимание термоустойчивость вещества или смеси веществ, которые используют в качестве селективного растворителя в данном конкретном случае.

Если термоустойчивость селективного растворителя позволяет, температуру в нижней части экстрактивной дистилляционной колонны преимущественно устанавливают достаточно высокой для потока воды, используемой для конденсации в верхней части экстрактивной дистилляционной колонны.

Тем не менее, если термоустойчивость селективного растворителя, используемого в данном конкретном случае, недостаточна при температуре, которая необходима для получения очищенного растворителя в нижней части, колонна должна эксплуатироваться при температуре нижней части колонны, которая, тем не менее, допустима для селективного растворителя и соответственно для охлаждения нижней части колонны должен использоваться охладитель, который более дорогой, чем поток воды.

Особенно предпочтительным селективным растворителем является, как указывалось выше, NMP, предпочтительно в водном растворе, в частности, содержащем от 7 до 10 вес.% воды, особенно предпочтительно 8,3 вес.% воды.

Если как селективный растворитель используют NMP, температуру в нижней части экстрактивной дистилляционной колонны предпочтительно устанавливают в интервале от 170 до 190°С, особенно предпочтительно 180°С. Абсолютное давление в нижней части второй подзоны экстрактивной дистилляционной колонны, выполненной в виде колонны с разделительной перегородкой, соответственно устанавливают в интервале от 1 до 10 бар, предпочтительно от 2 до 5 бар, особенно предпочтительно 3,5 бар.

В принципе, нет необходимости предусматривать возврат побочного продукта, содержащего бутаны и бутены, то есть рафината 1, в отдельную экстракционную промывную колонну, установленную вверх по потоку экстракционной дистилляционной колонны. Можно также интегрировать экстракционную промывную колонну в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, используемой как экстрактивная дистилляционная колонна, поскольку технически осуществимо и экономически целесообразно увеличить количество теоретических тарелок в первой подзоне колонны с разделительной перегородкой, соответственно устанавливая конкретные граничные условия для технологического процесса, в частности состав С ₄-фракции, подлежащей фракционированию, и технические условия для рафината 1.

Предпочтительные варианты способа согласно патенту DE-A 10105660.5, описанному ниже, могут также применяться для способа настоящего изобретения.

В предпочтительном варианте способа поток вторичных паров на нижнем конце разделительной перегородки колонны разделяется с помощью соответствующих регулирующих средств таким образом, что часть потока, направляемая в первую подзону колонны с разделительной перегородкой, является большей, чем часть потока, направляемая во вторую подзону колонны с разделительной перегородкой. Регулирование разделения потока вторичных паров на нижнем конце разделительной перегородки позволяет обеспечивать простым и надежным способом необходимые технические требования к потоку сырого 1,3-бутадиена, отбираемому в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой.

Такое неравномерное распределение потока вторичных паров на нижнем конце разделительной перегородки особенно предпочтительно достигается разделительной перегородкой, установленной асимметрично таким образом, что вторая подзона является меньшей, чем первая подзона колонны с разделительной перегородкой.

Разделительную перегородку особенно предпочтительно устанавливают асимметрично таким образом, что соотношение поперечных сечений первой подзоны и второй подзоны находится в интервале от 8:1 до 1,5:1, в особенности 2,3:1.

В качестве альтернативы или в дополнение к асимметричному расположению разделительной перегородки поток вторичных паров на нижнем конце разделительной перегородки может разделяться в необходимом соотношении между двумя подзонами колонны с разделительной перегородкой с помощью дополнительных регулирующих средств, например дроссельных заслонок или направляющих перегородок.

Другим дополнительным или альтернативным регулирующим средством для разделения потока вторичных паров на нижнем конце разделительной перегородки является размещение блока питания теплоотвода холодильника в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой.

В предпочтительном варианте способа давления на верхнем конце обеих подзон колонны с разделительной перегородкой могут регулироваться раздельно. Это позволяет обеспечивать необходимые технические требования к сырому 1,3-бутадиену.

Давления в верхней части обеих подзон колонны с разделительной перегородкой предпочтительно устанавливаются с помощью разветвляющегося контроля. Термин «разветвляющийся контроль» относится известным образом к компоновке, при которой выпускное отверстие регулятора давления связано одновременно с линией инертного газа и вентиляционной линией. Интервал установки клапанов регулятора давления распределен таким образом, что одновременно срабатывает только один клапан, т.е. либо втекает инертный газ, либо происходит вентиляция. Это позволяет минимизировать количество инертного газа и потери продукта, связанные с потоком отработанного воздуха.

В дополнение или в качестве альтернативы к разветвляющемуся контролю можно регулировать каждое из давлений в верхней части обеих подзон колонны с разделительной перегородкой с помощью блока питания теплоотвода холодильников в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой и в верхней части экстракционной промывной колонны.

В предпочтительном варианте способа давление в верхней части второй подзоны колонны с разделительной перегородкой устанавливают таким образом, чтобы оно было большим, чем давление в первой зоне колонны с разделительной перегородкой, в частности 1-100 мбар, особенно предпочтительно около 1-30 мбар. Такие меры дают возможность обойтись без стационарной, приваренной или дорогостоящей герметически уплотненной разделительной перегородки и использовать более дешевую съемную разделительную перегородку. В результате падения давления от второй до первой подзоны колонны с разделительной перегородкой утечка жидкого или газообразного потока может происходить только в этом направлении, так что она не является критичной для чистоты целевого сырого 1,3-бутадиена, отбираемого в верхней части второй подзоны.

Содержимое тепла в нижнем потоке очищенного растворителя преимущественно может быть использовано в самом способе с помощью теплового интегрирования, в частности, путем удаления жидкости или части потока жидкости из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой в одном или нескольких местах, нагревания и/или испарения этой жидкости путем косвенного теплообмена с горячим нижним потоком из колонны экстрактивной дистилляции и возвращения ее в нижележащую совместимую зону колонны.

Теоретическую тарелку, из которой отбирают жидкость или часть потока жидкости, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы минимизировать общую потребность в энергии колонны экстрактивной дистилляции.

В дополнение или в качестве альтернативы теплосодержание нижнего потока очищенного растворителя может также использоваться для косвенного теплообмена с С₄-фракцией, подаваемой в экстрактивную дистилляционную колонну.

Для удаления С ₄-ацетиленов, в частности этилацетилена и винилацетилена, из технологического процесса предпочтение отдается отбору бокового потока из нижележащей совместной зоны колонны с разделительной перегородкой, подаче его в промывную колонну, в которой боковой поток промывают водой, отбору верхнего потока из промывной колонны и конденсации его частично или полностью, предпочтительно частично, выпуску части конденсата и рециркуляции остатка в промывную колонну и отбору нижнего потока из промывной колонны и возврату его в нижележащую совместную зону колонны.

Таким образом, изобретение предусматривает способ выделения сырого 1,3-бутадиена из С ₄-фракции экстрактивной перегонкой, которая по сравнению с известными способами делает возможным рекуперировать очищенный растворитель, который предпочтительно возвращают в технологический процесс непосредственно из нижней части экстрактивной дистилляционной колонны. В результате неиспользования дегазационной колонны, которая до сего времени применяется для этих целей, и соответствующего оборудования, в частности теплообменников и насосов, но, главным образом, компрессора для нагнетания потока углеводорода, повторно подаваемого в экстрактивную дистилляционную колонну, капитальные затраты являются меньшими, чем для известных способов. Возможность обходиться без компрессора, который является несравненно наибольшим потребителем энергии в способе уровня техники, является особенно выгодной. Как результат возможности обходиться без компрессора потребление электроэнергии в способе настоящего изобретения сокращается примерно наполовину по сравнению со способом уровня техники.

Осуществление предлагаемого способа ниже иллюстрируется со ссылкой на приложенный чертеж, показывающий блок-схему установки для осуществления предлагаемого способа.

В колонну с разделительной перегородкой ТК, имеющую разделительную перегородку Т, которая установлена в продольном направлении колонны и делит колонну на первую подзону А, включающую 30 теоретических тарелок, вторую подзону В, также включающую 30 теоретических тарелок, и нижележащую совместную зону С, включающую 10 теоретических тарелок, по линии 1 в ее первую подзону А подают 30 т/ч С₄ -фракции состава, вес.%: 41,36 1,3-бутадиена, 0,17 1,2-бутадиена, 27,93 изо-бутена, 14,11 н-бутена, 5,82 н-бутана, 1,97 изобутана, 4,79 транс-бутена-2-, 3,2 цис-бутена-2, 0,51 винилацетилена, 0,12 бутина-1. Кроме того, С₄-фракция содержит еще 100 ч./млн пропена, 400 ч./млн пропадиена, 800 ч./млн пропина и 0,002 ч./млн С₅-углеводородов. Температура в первой подзоне А составляет 37°С, а давление - 5,05 бар. Отбираемый из верхней части подзоны А по линии 2 в количестве 264,47 т/ч поток состава, вес.%: 49,42 1,3-бутадиена, 24,53 изо-бутена, 11,30 н-бутена, 3,56 н-бутана, 1,17 изобутана, 4,96 транс-бутена, 4,06 цис-бутена-2. Кроме того, поток по линии 2 содержит еще 1 ч./млн винилацетилена, 10 ч./млн бутина-1, 55 ч./млн 1,2-бутадиена, 60 ч./млн пропена, 472 ч./млн пропадиена, 198 ч./млн пропина, 3648 ч./млн С₅-углеводородов, 3908 ч./млн воды и 1286 ч./млн N-метилпирролидона. Этот поток, имеющий температуру 62,3°С и давление 4,9 бар, направляют в нижнюю часть расположенной вверх по потоку экстракционной промывной колонны K, имеющей 19 теоретических тарелок. В верхнюю часть экстракционной промывной колонны K по линии 3 в количестве 248 г/ч подают части отбираемого из колонны ТК в качестве нижнего потока селективного растворителя состава, вес.%: 91,7 N-метилпирролидона, 8,3 воды, имеющего температуру 38°С и давление 4,8 бар. Данный поток отбираемого из колонки ТК селективного растворителя содержит еще 29 ч./млрд винилацетилена и 13 ч./млрд С₅-углеводородов. В результате противоточной экстракции из верхней части колонны K по линии 4 отводят поток, который конденсируют в подключенном к верхней части экстракционной промывной колонны K холодильнике и часть получаемого конденсата по линии 5 рециркулируют в экстракционную промывную колонну K, а остаток конденсата состава, вес.%: 0,10 13-бутадиена, 48,47 изо-бутена, 24,28 н-бутена, 10,06 н-бутана, 3,40 изобутана, 8,26 транс-бутена, 5,21 цис-бутена-2 и 0,09 воды, выводят из процесса в количестве 16,95 т/ч. Данный поток, имеющий температуру 42,9°С и 173 г пропена, давление 4,7 бар, также содержит 173 ч./млн пропана, 692 ч./млн пропадиена, 62 ч./млрд пропина и 431 ч./млрд N-метилпирролидона.

Кроме того, в результате противоточной экстракции в колонне K получают нижний поток селективного растворителя, который по линии 7 подают в верхнюю часть колонны ТК. Вторую часть отбираемого из колонны ТК в качестве нижнего потока селективного растворителя вышеуказанного состава по линии 8 подают в количестве 59,53 г/ч во вторую подзону В колонны ТК.

Из второй подзоны В по линии 9 отбирают верхний поток, который после конденсации разделяют на две части, из которых одну часть конденсата по линии 10 возвращают во вторую подзону В колонны ТК, а вторую часть конденсата, представляющего собой сырой 1,3-бутадиен, в количестве 12,31 т/ч отбирают по линии 11. Данный конденсат состава, вес.%: 98,87 1,3-бутадиена, 0,18 1,2-бутадиена, 0,44 цис-бутена-2, 0,195 пропина и 0,15 воды, имеет температуру 30°С и давление 3,2 бар. Кроме того, конденсат содержит еще 337 ч./млрд пропадиена, 521 ч./млрд н-бутена, 298 ч./млрд изо-бутена, 271 ч./млрд транс-бутена-2, 895 ч./млрд С₅-углеводородов, 30 ч./млн бутина-1 и 3 ч./млн N-метилпирролидона.

Из нижеследующей совместной зоны С колонны ТК по линии 12 отбирают боковой поток, который в промывной колонне S промывают подаваемой по линии 13 водой. По линии 14 из промывной колонны S отбирают поток, который после конденсации разделяют на две части, одну из которых по линии 15 возвращают в промывную колонну S, а другую часть с содержанием С₄-ацетиленов по линии 16 выводят из процесса.

Получаемый в результате промывки водой нижний поток по линии 17 рециркулируют в совместную зону С колонны ТК. Отбираемый из нижней части колонны ТК поток очищенного селективного растворителя по линии 18 используют для теплообмена с жидким потоком, отбираемым по линии 19 из нижележащей совместной зоны С колонны ТК, который после нагрева его возвращают в нижележащую совместную зону с колонны ТК по линии 20. Как показано на чертеже, теплосодержание очищенного селективного растворителя можно также использовать преимущественно для предварительного нагрева С ₄-фракции, подаваемой по линии 1 в колонну ТК. Через кубовый испаритель колонну ТК снабжают энергией в 11491 кВт.