CS239820B1 - Sposob delenia pyrolýzneho plynu - Google Patents

Description

Vynález sa týká spůsohu delenia pyrolýz-neho plynu z vysokoteplotnej pyrolýzy s u-pravenou metodou delenia komponentov,ktorou sa dosahuje zvýšenie efektivnostidelenia. Při vysokoteplotnej pyrolýze vzniká mno-hozložková plynná znies, obsahujúca okremacetylénu a etylénu, aiko. medziproduktov,najma do výroby vinylchloridu, aj ďalšieplynné látky, ako sú metán, oxid uhličitý,vodík a oxid uhotnatý.

Tieto látky sú obslahnnté v pyrolýznomplyne v, poměrně značných množstvách. Ob-sah acetylénu, oxidu uhličitého, etylénu,metánu a oxidu uholnatého· je obvykle vpřibližné rovnakej koncentračnej hladině apodlá podmienok pri pyrolýze sa pohybujev rozmedzí 9 mol. % až 20 mol. %. Obsahvodika je vyšší, obvykle pri běžných pod-mienkach vysdkoteplQtnej pyrolýzy 30 mol.% až 40 mol. %. Pyrolýzny plyn obsahujeokrem uvedených klučových zložiek širokéspektrum dalších látok v menších koncen-tráciach, připadne len v stopových množ-stvách. Medzi ne patria etán a ďalšie uhlo-vodíky, kyslík, dusík, alkíny, oxidy dusí-ka, spoločne označované ako NOX, sírne zlú-čeniny a pod. Táto mnoihozložková plynná zmes pyrolýz-nych plynov sa čistí v sústave pračiek a ab-sorpčných kolón. Po vyčistění, alebo zníženíobsahu nebezpečných a Škodlivých látok,alko sú napr. zlúčeniny a oxidy dusíka, napřijatelná alebo bezpečná koncentráciu,sa acetylén a etylén ako produkty oddeliaod ostatných zložiek plynnej zmesi v ab-sorpčno-desorpčných sústavách s acetónoma dimetylřormamidom ako selektívnymi roz-púšťadlami a nízkoteplotnou rektifikáciouza zvýšeného tlaku. Pri tomto postupe sanajprv oddělí zmes acetylénu a oxidu uhli-čitého od ostatných plynných zložiek ab-sorpciou v acetone v absorpčno-desorpčnejsústave v tzv. acetónovom praní charakteri-zovanou! recyklom přibližné ekvimolárnejzmeisi etylénu a oxidu uhličitého a potom sazíská acetylén z plynnej zmesi acetylén —oxid uhličitý selektívnou absorpciou v di-metylformamide. Získaný acetylén má čis-totu vyhovujúcu požiadavkám vo výrobě vi-nylchloridu.

Plynná zmes, odchádzajúca pri tomto po-stupe z absorpčně] časti acetonového pra-nia, obsahuje hlav.ne etylén, metán, oxid u-hofnatý a vodík. Etylén sa z tejto plynnejzmesi oddělí nízkoteplotnou rektifikáciouod zmesi metánu, oxidu uhelnatého a vodí-ka, která sa využívá jednak ako palivo vpyrolýze na záčiatku výrobného procesu a//alebo surovina na-ďalšie chemické spraco-vanie, připadne ako vykurovací plyn na vý-robu páry. Čiastota etylénu, vyrobeného níz-koteplotnou rektifikáciou, je vyhovujúcapre výrobu vinylchloridu, používaného preběžné polymerizačné 'technologie. Hlavnýminečistotami sú metán a etán. Obsah etanuje závislý od podmienok v pyrolýze a prak- ticky všetok vstupujúci etán do nízkoteplot-nej rektifikácle odchádza z nej spolu s ety-lénom. Obsah metánu v etyléne z nízkotep-lotně] rektífikácie kolíše v rozmedzí 0,5 až 2,5 % ob], v závislosti od chodu rektifikač-ného zariadenia.

Vydelovanie etylénu z pyrolýznych ply-nov v nízkoteplotnom zariadení je energe-ticky nákladné. Nevýhodou je a] to, že vý-robně zariadenie je technicky velmi nároč-né a z toho důvodu drahé. Okrem toho prebezpečnú prevádzku je potřebné, aby obsahNOX vo ivstupnom plyne bol menší ako 0,5ppm, čo zvyšuje nároky na predchádzajúcečistenie pyrolýzneho plynu a analytickákontrolu. Ak je obsah NOX vyšší, zariadeniesa musí často odstavovat a čistit, čím sazvyšujú straty etylénu a spotřeba energií. V důsledku uvedených nevýhod sa hlada-li nové efektívnejšie sposoby oddelenia ety-lénu z pyrolýznych plynov, ktoré by odstrá-nili, alebo aspoň zmier.nili uvedené nedo-statky.

Podlá československého autorského o-svedčenia č. 211020 sa na oddelenie etylénuod pyrolýznych plynov používá absorpcia vacetóne, ktorý po desorpcii etylénu sa pou-žívá na absorpciu acetylénu a oxidu uhli-čitého a potom po desorpcii plynnej zmesiacetylénu a oxidu uhličitého sa aceton zno-vu používá ako absorpčně činidlo pre ab-sorpciu etylénu. Postup a zariadenie, po-písané v uvedenom autorskom osvědčení, súvýhodnejšie ako pri nízkoteplotnom vydě-lovaní etylénu preto, leh o zabezpečujú pod-statné vyššiLi bezpečnost prevádzky a spo-lehlivost chodu. V důsledku toho sú nižšieaj spotřebně normy surovin a energií akopri nízkoteplotnom vydělovaní etylénu.

Postup vydelovania etylénu, popísaný včeskoslovenskom autorskom osvědčení č.2110.20 sa změnil a zdokonalil spůsobom,popísaným v OA číslo 232 632. Podlátohto zdokonaleného postupu sa etylén vy-piera čerstvým acetónom v spoločnom ab-sorpčnom stupni, z ktorého sa odvádza částacetónu nasýteného etylénu do absorpčnéhostupňa acetylénu a oxidu uhličitého a část,odpovedajúea celkovému množstvu vstupu-júceho etylénu v pyrolýznom plyne, sa od-vádza do čistiaceho stupňa etylénu. Tentospůsob využívá priaznivý vplyv vnútorné-ho recyklu etylénu medzi dvomi absorpč-nými stupňami na zvýšenie rozpustnosti ety-lénu, z čoho vyplývá zníženie množstva cir-kulujúceho acetónu v čistiacej sústave ety-lénu, z čoho vyplývá zníženie množstva cir-robného zariadenia a v úspoře energií zní-žením tepelných strát a znížením množstvacirkulujúceho acetónu.

Predmetom tohoto vynálezu je ďalšie zdo-konalenie absorpčno-desorpčného procesuna oddelenie jednak etylénu a jednak plyn-nej zmesi acetylénu a oxidu uhličitého po-mocou absorpcie v, acetóne.

Podlá tohoto vynálezu sa spůsob dellenia

2 3 9 8.2 O 3 pyrolýzného plynu z vysokoteplotně]' pyro-lýzy, pozostávajúceho z vodíka, oxidu uhoí-natého, metánu,' etylénu, oxidu uhličitéhoa acetylénu ako hlavných zložiek absorp-ciou a desorpciou s použitím acetonu akoabsorpčného činidla, uskutečňuje talk, že py-roTýzny plyn rozdělený najmenej na dvaprúdy sa privádza do absorpčného uzla, při-tom aspoň do jedného prúdu sa privádza e-tylén ako recyikel v množstve 1/10 až 2/5z desorbovaného etylénu z absorpčno-de-sorpčného uzla, pričom do obidvoch uvede-ných uzlov sa kontinuálně privádza acetono tepláte —33 až 40 °C a v absorpčnom uzlesa uskutečňuje absorpcia etylénu, oxidu uh-ličitého a acetylénu při tlaku 1,25 až 2,5MPa a vzniknutý acetonový roztok s teplo-tou —5 až —30 °C sa vedie do absorpčno--desorpčnébo uzla pracujúceho pri tlaku0,45 až 0,9 MPa a z tohoto uzla kvapalná fá-za sa vedie do desorpčného uzla na vyde-lenie acetylénu a oxidu uhličitého.

Hlavnou výhodou tolito nového sposobuvydělováni® etylénu absorpciou v acetoneje, že popři úplné absorbcvano.m acetylénea oxide uhličitém sa z privádzaných pyro-lýznych plynov prakticky úplné absorbujeaj etýlén pri dosiahnutí poměrně vysokéhomolového zlomku etylénu v acetone, od-chádzajúcom z absorpčného užila. To sa do-sahuje originálnym spósobom zvýšenia par-ciálneho.tlaku etylénu v absorpčnom uzle,čo spolu s najdením vhodným podmienok vabsorpčno-desorpčnom uzle pre -desorpciuetylénu umožňuje získavať etylén v kvalitěvyhovujúcej pre chloráciu etylénu na 1,2-di-chlóretán vo výrobě vinylchloridu. Tým saoproti doteraz známým spósobom zjednodu-šuje zariádenie na desorpciu etylénu pripodstatné znfženom množstve plynného re-cyklu. Z toho vyplývá jednak zníženie nákladovna výrobně zariadenie a jednak zníženiespotřeby propylénového chladu v množstveodpovedajúcom ahsorpčnému teplu predtýmrecyklovaného oxidu uhličitého a časti ety-lénu. Přitom oproti nízkoteplonému sposo-bu vydeíovania etylénu sa zachovávají! všet-ky výhody v bezpečnosti a v spoíahlivostiprevádzky, vlastně ahsorpčnému sposobuvydeíovania etylénu.

Vynález sa týká sposobu absorpčného de-lenia pyrolýznych plynov, obsahujúcich ace-tylén, oxid uhličitý, etylén, metán, oxid. u-holnatý a vodík ako hlavně zložky, pričomsa jedná hlavně o oddelenie etylénu, alebojeho koncentrovanej zmesi š oxidom uhliči-tým a metánom, vhodnej ako medziproduktdo výroby vinylchloridu, pomocou absorp-cie v acetone v absrípčno-desorpčnej sústa-ve so súčalsným oddělením zmesi vodíka,oxidu uholuatého a metánu ako spalnéhoplynu a zmesi acetylénu a oxidu uhličitého,odvádzanej na ďalšie delenie pomocou se-lektívnej absorpcie acetylénu v dimetylfor-mamiúe. Vynález sa týká najma sposobu de-lenia pyrolýznych plynov z vyisokoteplotnej 8 pyrolýzy benzínu s bodom varu 30 °G až130 °G a/alebo ropných frakcií s bodom varu130 °C až 450 °C a/alebo benzínu s bodomvaru od 30 °C do 130 °C s prídavkom metá-nu a/a'le'bo, s prídavkom zmesi Cd fr,akcie.

Ostatně podmienky postupu podlá vyná^lezu sú zřejmé z príkladov prevedenia, apreto považujeme za potřebné len upozor-nit, že část recyklovaného acetonu sa odo-berá buď priebežne, alebo v určitých časo-vých intervaloch na regeneráciu a nahrád-za sa čerstvým acetónom v príslušnommnožstve, aby sa zabránilo zvýšeniu kom-centrácie nečistot nad technologicky nežia-dúcu úroveň. Přikladl

Postup, použitý v tomto příklade na ab-sorpčně oddelenie etylénu a plynnej zmesiacetylénu s oxidom uhličitým od ostatnýchzložiek pyrolýzného plynu je schematickyznázorněný na oibr. 1. Pódia telíte postupu sa delenie uskuteč-ňuje v sústave, pozostávajúcej z absorpčné-ho uzla 8, absorpčno-desorpčného uzla 14a desorpčného uzla 19 zmesi acetylénu s o-xidom uhličitým: Plynný recylke'1, obsahujú-ci prevažne etylén, sa vedie spát do absorp-čného uzla 8 pomocou kompresora recyklo-vaného plynu 17.

Podlá nášho nového sposobu delenia py-rolýznych plynov sa v absorpčnom uzle 8uskutečňuje absorpcia acetylénu, oxiduuhličitého a etylénu. V závislosti od tech-nologických podmienok dochádza aj k čia-stočnému roizpúšťaniu metánu. Ostatně ply-ny, ako vodík a oxid uhoTnatý, připadne du-sík a kyslík, sa prakticky nerozpúšťajú aodchádzajú v plynnom stave odvodem ply-nov z absorpčného uzla 9 na ďalšie různo-rodé použitie, či už do pyrolýznej časti vý-roby, alebo do energetického bloku závo-du.

Oddelenia plynného etylénu od kvapalnejzmesi acetonu s rozpuštěným acetylénom aoxidom uhličitým sa uskutečňuje v absorpč-no-desorpčnom uzle 14. S plynným etylé-nom dochádza pri tomto postupe aj rozpuš-těný metán a připadne aj nepatrné množst-va velmi málo rozpustných plynov v ace-tone, alko sú vodík a oxid uhelnatý, kte-ré z hlediska ďalšieho spracovania etyilé-nu chloráciou na 1,2-dichlóretáin sa považu-jí! za inertně plyny. Oddelenie plynnej zme-si, pozostávajúcej z acetylénu a oxidu uhli-čitého, sa uskutečňuje v desorpčnom uzle19, z acetonu prřvádzaného spojovacím po-trubím 18 z aibsorpčno-desorpčného uzla 14.Zmes acetylénu, a oxidu uhličitého odchád-za odvodom plynnej zmesi 20 a aceton, zba-vený všetkých rozpuštěných plynov sa od-vádza spať do sústavy potrubím recinkulu-júceho acetonu 13.

Najdóležitejším prvkom novéhoi sposobudelenia pyrolýznych plynov je originálně

2 3 9 8 .3 O 8 riešenie absorpcie v absorpčnom uzle F«sústavy. iPyrolýzny plyn sa privádza do sústavyprívodom vstupného plynu 1. Jeho zloženieje v tomto případe nasledujúče: 48,8 % obj. vodíka spolu s oxidom uhelna-tým, 13,45 % obj. metánu, 13,45 % obj. ety-lénu., 13,84 % obj. oxidu uhličitélio a 10,46procent obj. acetylénu. Dusík, kyslík a při-padne cfalšie tzv. inertné plyny sú zahrnu-té v obsahu vodíka spolu s oxidom uholna-tým, čo v· ďalšom označujeme ako· Inert zhradiska rozpustnosti v acetone. Množstvovstupujůceho plynu je' v tomto příklade691,4 hmol. h ’1. Pyrolýzny plyn v uvedenommnožstvo sa privádza do absorpčného uzia8 rozdělený na tri prúdy v pomere 0,178 :: 0,438 :0,384, počítačem od spodu absorpč-ného užila 8. To, značí, že. spodným prívo-dom 4 sa privádza 0,178 dielov z privád-zaného .pyrolýzneho plynu prívodom vstup-ného plynu 1, středným prívodom 3 sa pri-vádza 0,438 dielov a horným prívodom 2 saprivádza 0,384 dielov z privádzaného pyro-lýzneho plynu. Okrem toho do spodnéhopřívodu 4 sa vovádza recyklový plyn recyk-lovým potrubím 7. Množstvo etylénu v re-cyklovom plyne je 30 kmol. h k Recyklo-vý plyn v tomto případe obsahuje 73,8 %obj. etylénu, 4,6 obj. % metánu a 16,6 obj.% oxidu uhličitého. Po přidaní recyklovéhoplynu je zloženie plynu vstupujůceho do ab-sorpčného uzla 8 spodným prívodom 4 na-sledujúce: 37,27 obj. % tzv. inertu, 14,48 %obj. oxidu uhličitého, 11,37 % obj. metánu,7,98 % obj. acetylénu a 28,89 % obj. etylé-nu. V tomto příklade sa do stredného pří-vodu 3 neprivádza žiadny recyklovaný plyn,takže zloženie plynov, vstupujúcicb do ab-sorpčněho uzla 8 středným prívodom 3 ahorným prívodom 2 je rovnaké áko ulože-nie vstupujůceho pyrolýzneho plynu v pří-vode vstupného plynu 1.

Teplota na spodu absorpčnébo uzla je vtomto příklade —25 °C a tlak 1,50 MPa. Přitýchto podmienkach sa rozpustí skoro vše-tok vstupujúci étylén spolu s recyklovanýmetylénom pri dosiáhnutom molovom zlom-ku 0,0824 rozpuštěného etylénu v acetóne,odchádzajúepm z absorpčnébo uzla 8 potru-bím nasýteného acetonu 10 do absorpčno--desorípčného uzla 14. Tzv. spatný plyn, od-chádzajóci z absorpčnébo uzla 8 odvodomplynov 9, obsahuje v tomto příklade 0,5 °/oobj. neabsorbovanébo etylénu, >t. j. 2,14kmol . h_1, čo představuje straty cca 2,1%z privádzaného etylénu. Teplota acetonuako absorpčného činidla, privádzaného doabsorpčného uzla prívodom acetonu 11 je—30 JC. Rovnaikú teplotu má aj aceton, pri-vádzaný ako reflux do absorpčne-desorpč-ného uzla 14 refluxným potrubím 12. V absorpčno-desorpčnom uzle 14 sa od-děluje plynný prúd, obsahujúci v prevaž-nej miere etylén, od kvapalnej zmesi ace-tonu, oxidu uhličitého a acetylénu a odvád- za sa z něho.potrubím koncentrovaného ety-lénu 15. Část, odpovedajúca množstvu pri-vádzaného etylénu po odpočítaní strát saodvádza niko medziprudkt na ďalšie spraco-vanie etylénovým potrubím 18, časť savracia do absorpčného uzla ako recykel cezpotruble recyklovaného plynu 5 pomočenkompresora recyklovaného plynu 17. Tep-lota v hornej časti absorpčno-desorpčnéhouzla je —20 °C, teplota v spodnej časti je+ 43 ’C. Tlak je 0,65 MPa. Pri týchto pod-mienkach sa získává plyn, obsahujúci 73,83procent obj. etylénu. V ksnečnom desorpčnom uzle 19 pri tla-ku 0,3 MPa sa získává plynná zmes acetylé-nu a oxidu uhličitého, pozostávajúca po od-stranění zbytkov acetonu zo 72 kmol. ace-tylénu a 78,6 kmol oxidu uhličitého. Tátozmes sa potom, odvádza do tzv. .dimetylfor-mamidového prania na oddelenie oxidu uh-ličitého od acetylénu. P rí kla d 2

Postup je rovnaký ako v příklade 1 až nato, že v absorpčnom uzle '8 sa pracuje prizvýšenom tlaku, oproti příkladu 1 o beduo-tu 0,05 MPa. To značí, že na spodu absorpč-ného. uzla 8 je tlak 1,55 MPa. To sa preja-vilo v znížení obsahu etylénu v plyne, od-chádzajúcom v odvode plynov 9 z absorpč-ného uzla 3 na priemerne 0,25 % obj. Tým ,sa znížili straty etylénu oproti příkladu 1. P r í k 1 a d 3

Postup je rovnaký ako v příklade 2 s týmrozdielom, že teplota v hornej časti absorp-čno-desorpčného uzla sa znížila o 5 °C, t. j.na —25 °C. Pri týchto podmienkach sa zvý-šila koncentrácia etylénu v plyne, odchád-zajúcom potrubím koncentrovaného etylénu15 na 85 °/o obj. P r í k 1 a d 4

Postup je rovnaký ako v příklade 3, s týmrozdielom, že tlak v absorpčno-desorpčnomuzle je 0,69 MPa a teplota na spodu, tohtouzla je 47 °C. Koncentrácia etylénu sa zvý-šila na 91 % obj. Příklad 5

Postup je rovnaký ako v příklade 1, s týmrozdielom., že do spodného přívodu 4 sa re-cyklováním privádza 20 kmol. h_1 etylénua do stredného přívodu 3 sa potrubím 6 pri-vádza 10 kmol. Ir1 etylénu. V priebehu ab-sorpcie nedochádza k pozorovatelným změ-nám až na to, že v priemere sa zvýšil obsahmetánu v tzv. koncentrovaném etyléne zabsorpčno-desorpčného stupňa o cca 0,2 %obj.

Claims (1)

1. 9 10 P R E D Μ 6 ΐ Sposob delenia pyrolýzneho plynu z vy-sokoteplotně] pyrolýzy, pozostávajúceho zvodika, oxidu uhelnatého, metánu, etylénu,oxidu uhličitého ,a acetylénu ako hlavnýchzložiek absorpciou a desorpciou s použitímacetonu ako absorpčného činidla, vyznaču-júci sa tým, že pyrolýzny plyn rozdělenýnajmenej na dva prúdy sa privádza do a,b~sorpčného iužla, přitom aspoň do jednéhoprúdu sa privádza etylén ako recykel vmnožstve 1/10 až 2/5 z desorbovaného etylé-nu z absorpčno-desorpčného uzla, pričom VYNALEZU do obidvoeh uvedených uzlov sa kontinuál-ně privádza aceton o teplote -—33 až —40 ®Ca v absorpčnoin uzle, sa uskutečňuje ab-sorpcia etylénu, oxidu uhličitého a acety-lénu pri tlaiku 1,25 až 2,5 MPa a vzniknutýacetonový roztok s teplotou —5 až —30 °Csa vedie do absorpčno-desorpčného uzlapracujúceho pri tlaku 0,45 až 0,9 MPa a ztohoto uzla kvapalná fáza sa vedie do de-sorpčného. uzla na vydelenie acetylénu aoxidu uhličitého.