Рассмотрены режимы работы ректификационной колонны с фиксированным числом теоретических ступеней, обеспечивающие требуемое извлечение бутадиена из бутен-дивинильной фракции
экстрактивная ректификация, бутадиен, бутен-дивинильная фракция
Производимая на Ангарском заводе полимеров бутен-дивинильная фракция (БДФ) содержит более 40 % бутадиена и около 26 % изобутена. Основной объем БДФ потребляется Ангарской нефтехимической компанией в производстве метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). При этом бутадиен является нежелательной примесью, так как в присутствии кислотного катализатора легко полимеризуется с образованием смолы и его подвергают гидрированию до предельных углеводородов.
Извлечение бутадиена и последующее его квалифицированное использование является целесообразной и экономически оправданной задачей. Кроме того, очистка БДФ от бутадиена упрощает процесс синтеза МТБЭ. Основными требованиями к колонне экстрактивной ректификации БДФ являются:
- обеспечение остаточного содержания бутадиена в обогащенной изобутеновой фракции на уровне 0,1 % масс., что позволяет исключить из процесса синтеза МТБЭ стадию гидрирования;
- обеспечение концентрации изобутена в бутадиеновой фракции на уровне 0,01 % масс, что обеспечит низкие потери изобутена, основного компонента синтеза МТБЭ.
При фиксированном числе теоретических ступеней чистота продуктов разделения зависит от расхода разделяющего агента (ацетонитрила) и орошения колонны (флегмового числа R). Задаваясь концентрацией бутадиена в изобутеновой фракции, равной 0,1 % масс. (верхний продукт), были установлены концентрации изобутена в кубе колонны в зависимости от орошения колонны и расхода разделяющего агента (рисунок).
|
Рисунок – Зависимость концентрации изобутена в кубе колонны от флегмового числа при трех расходах разделяющего агента: 1 – 36000 кг/ч; 2 – 40000 кг/ч; 3 – 50000 кг/ч (содержание бутадиена в дистилляте для всех режимов составляет 0,1 % масс.) |
Из рисунка следует, что в ряде вариантов содержание изобутена в кубе колонны удовлетворяло требованиям. Однако, энергетические затраты на проведение процесса для разных вариантов оказываются различными. Так, например, кубовый остаток с содержанием изобутена, равным 0,01 % масс., можно получить при расходе ацетонитрила G=40000 кг/ч и флегмовом числе R=4, а также при G=50000 кг/ч и R=1,75.
Как показывают расчеты, суммарные затраты тепла на проведение процесса в первом случае составляют Q1=16500 МДж/ч, а во втором Q1=13470 МДж/ч.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
- Ректификация бутен-дивинильной фракции с использованием ацетонитрила в качестве разделяющего агента позволяет получить фракцию, обогащенную изобутеном с содержанием бутадиена не превышающим 0,1 % масс., что делает возможным исключить стадию гидрирования в производстве МТБЭ.
- Высококипящая фракция, обогащенная бутадиеном, содержит в своем составе изобутен с концентрацией, не превышающей 0,01 % масс.
- Сопоставление двух вариантов, обеспечивающих одинаковое качество продуктов разделения, но отличающихся расходами разделяющего агента и орошения колонны, показало существенное различие потребляемого тепла. Это указывает на необходимость оптимизации материальных и тепловых потоков.
1. Ульянов, Б.А. Выделение дивинила из бутен-дивинильной фракции (БДФ) продуктов пиролиза углеводородного сырья / Б.А. Ульянов, И.А. Семёнов, А.С. Немцов // Вестник АнГТУ. – №16. – 2022. – С. 70-74.
