1.4.1Разделение бензола и циклогексана экстрактивной с использованием в качестве разделяющего агента фенола
I-смесь бензола с циклогексаном; II-свежий фенол; III-водяной пар; IV-циркулирующий экстрагент (фенол); V-бензол-фенол; VI-циклогексан; VII-бензол; 1-колонна экстрактивной ректификации (1а-экстракционая секция, 1б-отпраная секция, 1в-секция регенерации экстрагента), 2-кипятильник, 3-конденсатор, 4-колонна регенерации экстрагента
Рисунок 5 - Разделение бензола и циклогексана экстрактивной ректификацией [27]
Циклогексан и бензол при атмосферном давлении имеют близкие температуры кипения, а при добавке сильно полярного фенола относительная летучесть смеси значительно увеличивается. Фенол термически устойчив имеет достаточно высокую температуру кипения 182,2 °С, селективен. В присутствии фенола летучесть циклогексана возрастает по сравнению с летучестью бензола, поэтому смесь относительно легко разделяется.
Сырье непрерывно вводится в точке F колонны (рисунок 5), а фенол в точке N между тарелкой подачи сырья и верхом колонны. Фенол стекает вниз с кубовой жидкостью. Участок колонны ниже точки F используется для отпарки циклогексана из бензола и фенола. Выше точки N в парах содержатся лишь циклогексан и фенол, так как между точками F и N происходит экстракция бензола из паровой фазы. Над точкой ввода фенола происходит отделение циклогексана от фенола. Выходящие пары представляю собой практически чистый циклогексан. Кубовая жидкость колонны экстрактивной ректификации (весь бензол и фенол) отправляется в колонну 4. Бензол кубовой жидкости отгоняется, а регенерированный фенол выводится из куба-испарителя и возвращается в колонну 1 на линию подачи.
1.4.2Процесс Morphylane
По технологии «Morphylane» [28], разработанной фирмой Heinrich Koppers, в качестве селективного растворителя используется N‑формилморфолин. В 1973 г. была построена установка производства бензола из гидрированной бензол-толуольной фракции пиробензина. К 2009 г. технология Morphylane стала лидирующей в области экстракции ароматических углеводородов, о чем свидетельствуют 55 установок с лицензированной годовой мощностью 12 млн. т высокочистых ароматических углеводородов.
N-формилморфолин – более селективный растворитель, чем диметилформамид и N-метилпирролидон, поэтому он может применяться не только для выделения бензола из узкокипящей бензольной фракции, но и бензола с толуолом из бензол-толуольной фракции в одной колонне экстрактивной ректификации.
На первых установках экстрактивной ректификации с N‑формилморфолином чистота выделяемых аренов была существенно ниже: бензола - 99.9 % и толуола – 98 %. Содержание бензола в дистилляте в 1970-е гг. достигало 15 % мас. В результате ряда совершенствований процесса «Morphylane» в конце 1980-х гг. оно снизилось до 2.5-5.0 % мас., что привело к повышению выхода бензола с 93.6 до 98.4 % . Потери растворителя снизились с 30-50 до 10-20 г на 1 тонну аренов. Эта технология позволила получить продукт необходимой чистоты при существенном уменьшении энергопотребления (по сравнению с жидкостной экстракцией). Компания Uhde разработала специальную технологическую схему для снижения доли бензола в риформате с использованием технологии «Morphylane». Так, в материалах компании приведены сведения о работе установки, введенной в эксплуатацию в 1999 г. в г. Кавасаки (Япония) производительностью по бензолу 100 тыс. т/год. Содержание бензола в сырье колонны экстрактивной ректификации около 30 % мас., качество получаемого бензола – 50 ppm неароматических углеводородов, расход пара – 380 кг/т сырья. Отмечаются очень низкие потери N-формилморфолин – 1 г/т бензола. Как одно из важных преимуществ технологии по сравнению с вариантом гидроизомеризации бензола указывается экономия ценного для НПЗ водорода, а также простота схемы и низкие эксплуатационные затраты [8]. Технологическая схема процесса «Morphylane» представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Технологическая схема и физические свойства NFM [28]
Особенности растворителя Morphylane:
высокая избирательность и эффективность растворителя;
высокая термическая и химическая стабильность;
не вызывает коррозии;
не образует отложений и пены;
минимальные потери растворителя вследствие отсутствия воды;
простая регенерация растворителя;
минимальная подпитка, отсутствие химических реагентов;
малое количество растворителя.
Особенности технологии Morphylane:
небольшое количество оборудования, все из углеродистой стали;
простая компоновка оборудования на минимальной площади;
простота эксплуатации (длительная продолжительность работы);
опробовано со всеми типами сырья;
высочайшая чистота и выход ароматики при минимальных затратах;
низкий объем инвестиций и эксплуатационных затрат.