СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОКИСЛЕНИЯ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА
METHOD FOR PURIFYING EXHAUST GASES OF ISOPROPYL BENZENE OXIDIZATION

Настоящее изобретение относится к нефтехимической либо нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при получении фенола и ацетона окислением изопропилбензола. Фенол и ацетон широко используются в нефтехимии, например, для получения поликарбонатных пластиков.
2
3
Первой стадией получения фенола и ацетона кумольным способом является окисление изопропилбензола кислородом воздуха в кумилгидропероксид. В настоящее время большинство промышленно реализованных процессов окисления изопропилбензола осуществляется при избыточном давлении 3÷5 кг/см. При этом энергия отходящих газов никак не используется. Отходящие газы окисления содержат до 5 г/м изопропилбензола.
Известен способ очистки газов от органических примесей окислением на поверхности катализатора (Справочник нефтехимика. - Л.: Химия, 1986 г., с. 556). По этому способу содержащийся в отходящих газах изопропилбензол окисляется кислородом до углекислоты и воды в присутствии алюмопалладиевого катализатора.
Недостатком способа являются применение дорогостоящего катализатора, сложность поддержания требуемого температурного режима в реакторе дожига, а также безвозвратные потери ценного продукта - изопропилбензола.
Известен способ адсорбционной очистки отходящих газов окисления изопропилбензола (Патент RU 2142326). Процесс очистки состоит из следующих стадий: адсорбции изопропилбензола из отходящих газов при низкой температуре, десорбции изопропилбензола из адсорбента водяным паром при высокой температуре, сушки адсорбента, охлаждения адсорбента до температуры адсорбции. Водяной пар, содержащий десорбированный изопропилбензол, конденсируется, образующийся органический слой после соответствующей обработки возвращается на стадию окисления.
Недостатком способа является цикличность процесса, высокий расход энергоносителей (до 10 тонн водяного пара на тонну выделенного изопропилбензола), низкий срок службы адсорбентов из-за значительных температурных перепадов.
Известен способ абсорбционной очистки отходящих газов окисления изопропилбензола, защищенный патентом RU 2300412. Сущность изобретения заключается в том, что отходящие газы окисления очищаются от изопропилбензола абсорбцией полиалкилбензолами при температурах ниже +10°С.
Недостатком способа является низкая степень очистки газа от изопропилбензола, высокий расход энергоносителей для поддержания низких температур процесса, затраты на извлечение изопропилбензола из насыщенного абсорбента.
При проведении патентного поиска близкого аналога предлагаемого способа не обнаружено.
Задачей настоящего изобретения является разработка нового более эффективного способа выделения изопропилбензола из отходящих газов окисления.
Технический результат - повышение эффективности процесса за счет увеличения степени извлечения изопропилбензола из отходящих газов окисления при низких температурах, при этом для создания низких температур используется энергия отходящих газов.
Технический результат достигается тем, что извлечение изопропилбензола осуществляется с помощью низкотемпературной конденсации, причем для создания низких температур используется энергия отходящих газов окисления изопропилбензола. Вышеназванные газы проходят конденсационную систему, где охлаждаются за счет теплообмена с возвратным отходящим газом, сконденсированная жидкость отделяется от газа в сепараторах, освобожденный от примесей отходящий газ изоэнтропно расширяется в детандере, после чего в качестве хладагента поступает в конденсационную систему и выводится с установки. В качестве теплообменников в конденсационной системе предпочтительно использование пластинчато-ребристых теплообменников, детандер может быть как объемного типа (предпочтительно винтовой), так и газодинамического типа (предпочтительно осевой либо радиально-осевой). Тормозное устройство детандера может быть выбрано любого типа и не ограничивается настоящим изобретением. Поскольку в отходящих газах окисления изопропилбензола содержится значительное количество метанола, для реализации предлагаемой схемы необязательно применение осушителей.
Вышеуказанные и иные аспекты и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном его описании, приводимом со ссылками на фиг. 1, где изображена установка очистки отходящих газов окисления изопропилбензола.
Установка очистки отходящих газов окисления изопропилбензола состоит из теплообменников, сепараторов, а также детандера объемного либо газодинамического типа.
Отходящие газы окисления изопропилбензола потоком (а) поступают в предварительный теплообменник 1, предназначенный для конденсации основной массы водяных паров, где происходит охлаждение до уровня -5÷-10°С. Образующаяся газожидкостная смесь потоком (б) поступает в сепаратор 2, где разделяется на газовый поток (в) и жидкий поток (г). Поток (г) поступает в сборник 6, поток (в) поступает в основной теплообменник 3, где происходит охлаждение до уровня -40÷-50°С. Образующаяся газожидкостная смесь потоком (д) поступает в сепаратор 4, где разделяется на газовый поток (е) и жидкий поток (ж). Поток (ж) поступает в сборник 6, поток (е) поступает на расширение в детандер 5, где происходит охлаждение до уровня -50÷-60°С. Выходящий из детандера газ потоком (з) поступает в качестве хладагента в основной теплообменник 3, откуда потоком (и) поступает в предварительный теплообменник 1, после чего потоком (к) выводится с установки. Собранный в сборнике 6 конденсат потоком (л) после соответствующей подготовки отправляется на окисление.
Ниже приводятся конкретные примеры, поясняющие преимущества данного изобретения.
Пример 1
3
Отходящий газ окисления изопропилбензола, поступающий с расходом 12500 нм/час, давлением 3 ати и температурой 15°С, имеет следующий состав:
Азот
93,67% об.
Кислород
6% об.
Изопропилбензол
4030 мг/м<sup>3</sup>
Вода
1528 мг/м<sup>3</sup>
Метанол
131 мг/м<sup>3</sup>
Прочие примеси
689 мг/м<sup>3</sup>
Пройдя предварительный теплообменник 1, газ с температурой -9°С поступает в сепаратор 2 для отделения конденсата. Выходящий с верха сепаратора 2 газ имеет следующий состав:
Изопропилбензол
723 мг/м<sup>3</sup>
Вода
243 мг/м<sup>3</sup>
Метанол
85 мг/м<sup>3</sup>
После сепаратора 2 газ поступает в основной теплообменник 3, где охлаждается до температуры -46°С и сепаратор 4. Выходящий с верха сепаратора 4 газ имеет следующий состав:
Изопропилбензол
13 мг/м<sup>3</sup>
Вода
2 мг/м<sup>3</sup>
Метанол
15 мг/м<sup>3</sup>
3
После сепаратора 4 газ поступает в турбодетандер 5, где охлаждается до температуры -60°С, после чего в качестве хладагента проходит последовательно холодильники 3 и 1 и выводится с установки. В качестве тормозного устройства турбодетандера используется гидравлический тормоз. Собранный в сепараторах 2 и 4 конденсат поступает в сборник 6, откуда поступает на отмывку рециклового изопропилбензола. Газ после очистки содержит изопропилбензол в количестве менее 50 мг/м, степень извлечения изопропилбензола - более 99%.
Таким образом, предложен новый более эффективный способ очистки отходящих газов окисления изопропилбензола.
Способ позволяет выделять изопропилбензол с хорошим выходом и низкими энергозатратами.
Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.