RU2731274C1

RU2731274C1 - Toluene deep drying method

Info

Publication number: RU2731274C1
Application number: RU2019111417A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Соколов; Ольга Григорьевна Шутова; Павел Аркадьевич Стороженко
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-09-01

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to technology of dewatering solvents, namely to deep dehydration of toluene. Method of deep dehydration of toluene is carried out in two column-type apparatus operating alternately in a sorption-regeneration mode, carried out simultaneously and continuously. New is that sorption is carried out by passing toluene to be dried through a sorbent layer, which is used as a synthetic zeolite NaA, at rate 12.5–32.5 m/m× h at temperature of 5–10 °C to obtain toluene with moisture content of not more than 0.004 wt. %, and spent sorbent recovery is carried out in parts of dried toluene, taken in amount of 0.9–1.6 vol. %, at 95–100 °C, followed by condensation and cooling of regeneration products mixture to 5–10 °C to form an emulsion, which is directed to a separator for separation into components of toluene-water components with subsequent removal of water from the process of drying toluene and return of toluene for repeated drying together with the starting toluene.EFFECT: technical result of the invention is the organization of a process of deep drying of toluene using a continuous scheme, which increases degree of drying of toluene, increases its output, capacity of the plant, as well as reduction of the amount of dried toluene required for regeneration of the sorbent.1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии обезвоживания растворителей, а именно к способу глубокой осушки толуола, взаимно ограниченно растворимого с водой.The invention relates to a technology for dehydration of solvents, and in particular to a method for deep drying of toluene, mutually limitedly soluble with water.

Известно, что вода содержится в виде примеси во всех органических растворителях, поскольку она обычно остается в растворителе в процессе его получения, а также в связи с тем, что практически все органические растворители в той или иной степени гигроскопичны. Очень вредное влияние может оказывать примесь воды в некоторых каталитических процессах нефтепереработки и нефтехимии, в различных производствах силиконов (герметиков, каучуков, лаков и многих других), где вода, непосредственно реагируя с катализатором или промотером, повышает их расход, дезактивацию, а также коррозию оборудования и тем самым увеличивает капитальные затраты производства. Поэтому к толуолу, широко используемому в перечисленных производствах, предъявляются жесткие требования по содержанию влаги, значение которой не должно превышать 0,003÷0,005 мас. %., тогда как в исходном толуоле ее содержание может достигать десятых долей %.It is known that water is contained in the form of an impurity in all organic solvents, since it usually remains in the solvent during its preparation, and also due to the fact that almost all organic solvents are hygroscopic to one degree or another. A very harmful effect can be exerted by an admixture of water in some catalytic processes of oil refining and petrochemistry, in various industries of silicones (sealants, rubbers, varnishes and many others), where water, directly reacting with a catalyst or promoter, increases their consumption, deactivation, and equipment corrosion and thereby increases the capital cost of production. Therefore, toluene, widely used in the listed industries, is subject to stringent requirements for moisture content, the value of which should not exceed 0.003 ÷ 0.005 wt. %., while in the original toluene its content can reach tenths of a%.

Из различных способов обезвоживания растворителей (ректификация, экстракция, химические методы и др.) в промышленности наиболее широко используется адсорбционный способ.Of the various methods for dehydrating solvents (rectification, extraction, chemical methods, etc.), the most widely used in industry is the adsorption method.

Известно, что наиболее эффективным для разделения жидких гомогенных смесей в области низких концентраций извлекаемого компонента является адсорбционный метод, заключающийся в пропускании разделяемой жидкой смеси через слой сорбента (активные угли, силикагель, цеолиты и др.) с последующей регенерацией сорбента (Фоминых Л.Ф. и др. «Применение синтетических цеолитов для осушки углеводородов», Химия и технология топлив и масел, 1965, №2, 19). Однако, к существующему недостатку традиционного адсорбционного метода следует отнести необходимость регенерации сорбента при высоких температурах 400÷450°С в токе инертного газа с последующим охлаждением сорбента и выделением поглощенного компонента из инертного газа при низких температурах минус 40÷минус 60°С. Это приводит, естественно, к усложнению и удорожанию адсорбционных установок, а также к уменьшению срока службы сорбентов и необходимости последующей их утилизации.It is known that the most effective for the separation of liquid homogeneous mixtures in the region of low concentrations of the extracted component is the adsorption method, which consists in passing the separated liquid mixture through a layer of sorbent (activated carbons, silica gel, zeolites, etc.) with subsequent regeneration of the sorbent (Fominykh L.F. and others. "The use of synthetic zeolites for the drying of hydrocarbons", Chemistry and technology of fuels and oils, 1965, No. 2, 19). However, the existing disadvantage of the traditional adsorption method should include the need to regenerate the sorbent at high temperatures of 400 ÷ 450 ° C in a flow of an inert gas followed by cooling the sorbent and release of the absorbed component from the inert gas at low temperatures minus 40 ÷ minus 60 ° C. This leads, naturally, to the complication and rise in the cost of adsorption plants, as well as to a decrease in the service life of the sorbents and the need for their subsequent disposal.

Известен адсорбционный способ разделения жидких смесей, не требующий использования высоких температур и инертного газа для регенерации отработанного сорбента, согласно которому жидкая исходная смесь разделяется на два потока - обогащенный по распределяемому компоненту и обедненный по распределяемому компоненту и осуществляется следующим образом: исходная смесь подается через слой сорбента, способного к поглощению молекул одного компонента из смеси при охлаждении сорбента и выделению тех же молекул при нагревании сорбента. При охлаждении сорбента происходит поглощение сорбентом молекул одного компонента смеси и на выходе из слоя сорбента получают обедненный поток, в котором концентрация сорбированного компонента уменьшается по сравнению с исходной смесью. По мере насыщения сорбента концентрация сорбированного компонента на выходе из слоя увеличивается и достигает исходной величины, после чего прекращают отбор обедненного потока и начинают отбор обогащенного потока. Для этого слой сорбента нагревают для десорбции компонента, адсорбированного на предыдущей стадии, и этот компонент переходит в поток исходной смеси, протекающий через слой сорбента. На выходе из слоя сорбента получают обогащенный поток, в котором концентрация сорбированного компонента увеличивается по сравнению с исходной смесью (Патент США №3542525, МПК B01D 53/04,1970).Known adsorption method for separating liquid mixtures, which does not require the use of high temperatures and inert gas for regeneration of the spent sorbent, according to which the liquid initial mixture is divided into two streams - enriched in the distributed component and depleted in the distributed component and is carried out as follows: the initial mixture is fed through the sorbent layer , capable of absorbing molecules of one component from the mixture when the sorbent is cooled and the same molecules are released when the sorbent is heated. When the sorbent is cooled, the sorbent absorbs the molecules of one component of the mixture, and a depleted flow is obtained at the exit from the sorbent layer, in which the concentration of the sorbed component decreases in comparison with the initial mixture. As the sorbent is saturated, the concentration of the sorbed component at the outlet from the bed increases and reaches the initial value, after which the depleted flow is stopped and the enriched flow is taken. For this, the sorbent layer is heated to desorb the component adsorbed in the previous stage, and this component passes into the flow of the initial mixture flowing through the sorbent layer. At the exit from the sorbent bed, an enriched stream is obtained, in which the concentration of the sorbed component increases in comparison with the initial mixture (US Patent No. 3542525, IPC B01D 53/04/1970).

Из сказанного видно, что рассмотренный способ невозможно использовать для разделения смесей ограниченно растворимых жидкостей на составляющие компоненты, так как по данному способу получают обогащенный поток, в котором содержание ограниченно растворимого компонента не может превышать предела его растворимости в смеси при температуре десорбции, в связи с чем, при осушке толуола получается большой поток увлажненного толуола (обогащенный поток), являющегося отходом процесса.From the above, it can be seen that the considered method cannot be used to separate mixtures of limited soluble liquids into constituent components, since this method produces an enriched stream in which the content of the limited soluble component cannot exceed the limit of its solubility in the mixture at the desorption temperature, and therefore , the drying of toluene produces a large stream of wetted toluene (rich stream), which is a waste stream.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и, взятый за прототип, является адсорбционный способ глубокой осушки толуола, не требующий применения инертных газов, а также высоких и низких температур регенерации сорбента, согласно которому процесс глубокой осушки ведут непрерывно в двух аппаратах колонного типа (адсорберах), работающих попеременно в режиме сорбции-регенерации, причем сорбцию и регенерацию проводят одновременно, при этом сорбцию осуществляют пропусканием толуола через слой сорбента со скоростью 10-25 м³/м²×ч при температуре 5÷10°С до получения толуола с содержанием влаги не более 0,005 мас. %., а регенерацию отработанного сорбента проводят частью осушенного толуола, взятого в количестве 10÷15% и нагреваемого до 80÷90°С с последующим охлаждением смеси продуктов регенерации до 5÷10°С для образования эмульсии, которую направляют в сепаратор для расслоения на составляющие компоненты с последующим выводом воды и возвратом толуола на повторную осушку совместно с исходным толуолом (Патент RU №2659226, МПК B01D 15/00, 2017).The closest in technical essence to the proposed invention and, taken as a prototype, is an adsorption method for deep drying of toluene, which does not require the use of inert gases, as well as high and low temperatures of sorbent regeneration, according to which the deep drying process is carried out continuously in two column-type apparatus (adsorbers ) operating alternately in the sorption-regeneration mode, and the sorption and regeneration are carried out simultaneously, while the sorption is carried out by passing toluene through the sorbent layer at a rate of 10-25 m ³ / m ² × h at a temperature of 5 ÷ 10 ° C to obtain toluene with a content moisture no more than 0.005 wt. %., and the regeneration of the spent sorbent is carried out with a part of dried toluene taken in an amount of 10 ÷ 15% and heated to 80 ÷ 90 ° C, followed by cooling the mixture of regeneration products to 5 ÷ 10 ° C to form an emulsion, which is sent to the separator for stratification into constituent components with the subsequent withdrawal of water and return of toluene for re-drying together with the original toluene (Patent RU No. 2659226, IPC B01D 15/00, 2017).

К недостатку указанного способа следует отнести сравнительно большой (10÷15%) расход осушенного толуола, необходимого для регенерации сорбента и, как следствие, понижение производительности установки и соответственно удорожание процесса осушки толуола.The disadvantage of this method should be attributed to the relatively large (10 ÷ 15%) consumption of dried toluene, necessary for the regeneration of the sorbent and, as a consequence, a decrease in the productivity of the installation and, accordingly, an increase in the cost of the process of drying toluene.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка простого эффективного адсорбционного способа непрерывной глубокой осушки толуола, не требующего применение инертных газов, а также высоких и низких температур для регенерации сорбента.The problem to be solved by the present invention is the development of a simple effective adsorption method for continuous deep drying of toluene, which does not require the use of inert gases, as well as high and low temperatures for the regeneration of the sorbent.

Указанная задача решается тем, что предложен способ глубокой осушки толуола, осуществляемый в двух аппаратах колонного типа, работающих попеременно в режиме сорбции-регенерации, проводимых одновременно и непрерывно, отличающийся тем, что сорбцию проводят, пропуская осушаемый толуол через слой сорбента, в качестве которого используют цеолит синтетический NaA, со скоростью 12,5-32,5 м³/м²×ч при температуре 5-10°С до получения толуола с содержанием влаги не более 0,004 мас. %, а регенерацию отработанного сорбента проводят парами части осушенного толуола, взятого в количестве 0,9-1,6 об.%, при температуре 95-100°С, с последующей конденсацией и охлаждением смеси продуктов регенерации до 5-10°С для образования эмульсии, которую направляют в сепаратор для расслоения на составляющие компоненты толуол-вода с последующим выводом воды из процесса осушки толуола и возвратом толуола на повторную осушку совместно с исходным толуолом.This problem is solved by the fact that the proposed method for deep drying of toluene, carried out in two apparatus of the column type, operating alternately in the mode of sorption-regeneration, carried out simultaneously and continuously, characterized in that the sorption is carried out by passing the dried toluene through a layer of sorbent, which is used as synthetic zeolite NaA, at a rate of 12.5-32.5 m ³ / m ² × h at a temperature of 5-10 ° C to obtain toluene with a moisture content of not more than 0.004 wt. %, and the regeneration of the spent sorbent is carried out in vapors of a part of dried toluene, taken in an amount of 0.9-1.6 vol.%, at a temperature of 95-100 ° C, followed by condensation and cooling of the mixture of regeneration products to 5-10 ° C to form emulsion, which is sent to a separator for separation into toluene-water components, followed by water removal from the toluene drying process and toluene return for repeated drying together with the original toluene.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является безотходный непрерывной способ получения осушенного толуола с остаточным содержанием влаги не более 0,004 мас. %, увеличение выхода осушенного толуола, повышение производительности за счет непрерывного процесса, снижение энергозатрат, снижение газовых выбросов в окружающую среду практически до нуля, а также легко осуществимое промышленное внедрение предложенного технологического решения.The technical result of the present invention is a waste-free continuous method for producing dried toluene with a residual moisture content of not more than 0.004 wt. %, an increase in the yield of dried toluene, an increase in productivity due to a continuous process, a decrease in energy consumption, a decrease in gas emissions into the environment to practically zero, as well as an easily feasible industrial implementation of the proposed technological solution.

В отличие от известного способа регенерация отработанного сорбента осуществляется не частью потока осушенного толуола, а его парами, что значительно сокращает расход осушенного толуола на проведение регенерации отработанного сорбента, так как при температуре 95÷100°С вода из сорбента выделяется также в виде пара, образуя с парами толуола гетерогенный азеотроп, содержащий 19,6 мас. % воды и 80,4 мас. % толуола, то есть для выделения из регенерируемого сорбента 1 кг воды требуется всего 4,1 кг осушенного толуола; при температуре ниже 80-85°С азеотроп конденсируется, образуя два слоя: верхний - толуольный, содержащий до 0,312 мас. % воды, и нижний - водный, содержащий до 0,305 мас. % толуола, которые далее охлаждают до 5-10°С в холодильнике и направляют в сепаратор с целью снижения до минимума концентрации толуола в нижнем водном слое и концентрации воды в верхнем толуольном слое, а также четкого разделения слоев. В связи со сказанным, степень регенерации сорбента от цикла к циклу улучшается и, как следствие, улучшается степень осушки толуола, что позволяет подобрать режим, обеспечивающий требуемую степень осушки толуола. Кроме того, подача потока паров осушенного толуола при регенерации сорбента через его слой сверху-вниз, то есть в направлении, противоположном потоку исходного толуола при осушке, подаваемому снизу-вверх, также приводит к улучшению степени регенерации сорбента и, как следствие, к увеличению степени осушки толуола. С учетом температур кипения воды, толуола и их азеотропа выбраны температуры слоя сорбента (холодного) при осушке толуола 5-10°С и горячего слоя сорбента при его регенерации 95÷100°С.In contrast to the known method, the regeneration of the spent sorbent is carried out not by a part of the flow of dried toluene, but by its vapors, which significantly reduces the consumption of dried toluene for the regeneration of the spent sorbent, since at a temperature of 95 ÷ 100 ° C water from the sorbent is also released in the form of steam, forming with toluene vapor, a heterogeneous azeotrope containing 19.6 wt. % water and 80.4 wt. % toluene, that is, to isolate 1 kg of water from the regenerated sorbent, only 4.1 kg of dried toluene is required; at temperatures below 80-85 ° C, the azeotrope condenses, forming two layers: the upper one is toluene containing up to 0.312 wt. % water, and the bottom - water, containing up to 0.305 wt. % toluene, which are further cooled to 5-10 ° C in the refrigerator and sent to the separator in order to minimize the concentration of toluene in the lower aqueous layer and the concentration of water in the upper toluene layer, as well as to clearly separate the layers. In connection with the foregoing, the degree of sorbent regeneration from cycle to cycle is improved and, as a consequence, the degree of drying of toluene is improved, which makes it possible to select a mode that provides the required degree of drying of toluene. In addition, the supply of the flow of dried toluene vapor during the regeneration of the sorbent through its bed from top to bottom, that is, in the direction opposite to the flow of the starting toluene during drying, supplied from bottom to top, also leads to an improvement in the degree of regeneration of the sorbent and, as a consequence, to an increase in the degree of drying toluene. Taking into account the boiling points of water, toluene and their azeotrope, the temperatures of the sorbent layer (cold) during the drying of toluene 5-10 ° C and the hot layer of the sorbent during its regeneration 95 ÷ 100 ° C were selected.

В качестве сорбента используется синтетический цеолит типа NaA со средним размером гранул 3 мм, который в предварительных опытах показал, что является наиболее перспективным сорбентом для целей глубокого обезвоживания толуола.As a sorbent, a synthetic zeolite of the NaA type with an average grain size of 3 mm is used, which in preliminary experiments showed that it is the most promising sorbent for the purpose of deep dehydration of toluene.

Предварительно перед загрузкой в адсорбционные колонны цеолит NaA подготавливали следующими способами: для первой колонны цеолит NaA прокаливали в течение 6 часов при температуре 400±20°С в муфельной печи, а для второй колонны - просушивали в течение 6 часов при 350°С под вакуумом при остаточном давлении 100 мм рт.ст.; проведенные опыты показали, что динамическая емкость цеолита NaA по воде, подготовленного указанными способами, практически одинаковая около 6 мас. % в обоих адсорберах.Before loading into the adsorption columns, NaA zeolite was prepared in the following ways: for the first column, the NaA zeolite was calcined for 6 hours at a temperature of 400 ± 20 ° C in a muffle furnace, and for the second column, it was dried for 6 hours at 350 ° C under vacuum at residual pressure of 100 mm Hg; The experiments carried out showed that the dynamic capacity of NaA zeolite for water, prepared by the indicated methods, is practically the same, about 6 wt. % in both adsorbers.

Исходный толуол для осушки пропускают через «холодный» сорбент в течение определенного рассчитанного времени (время цикла осушки) и проводят цикл осушки до полной отработки сорбента. На регенерацию сорбента подают пар части (не более 1,5%) потока осушенного толуола.The initial toluene for drying is passed through the "cold" sorbent for a certain calculated time (drying cycle time) and a drying cycle is carried out until the sorbent is completely used up. The vapor of a part (not more than 1.5%) of the dried toluene stream is fed to the sorbent regeneration.

Для устойчивой работы установки осушки толуола необходимо, чтобы время холодного цикла (осушки) равнялось времени горячего цикла (регенерации).For stable operation of the toluene dehydration unit, it is necessary that the cold cycle (drying) time be equal to the hot cycle (regeneration) time.

Принципиальная технологическая схема установки, на которой в соответствие с данным способом осуществляется глубокая осушка толуола, приведена на фиг. 1.The schematic process flow diagram of the installation, which, in accordance with this method, is carried out deep drying of toluene, is shown in Fig. 1.

Установка состоит из двух адсорбционных колонок диаметром 5 см и высотой 100 см с рубашками поз. 1/₁,₂, двух холодильников поз. 7/₁,₂, испарителя поз. 2, сепаратора поз. 6, дозировочного насоса поз. 5, емкости исходного толуола поз. 4, сборника осушенного толуола поз. 3 и оснащена контрольно-измерительными приборами - термометрами для измерения температуры и ротаметрами для измерения потоков продуктов. В качестве тепло-хладоносителя для обогрева испарителя и адсорбционных колонок, а также охлаждения их и холодильников использовалась полисилоксановая жидкость, которая из термостата подается в рубашки названных аппаратов.The installation consists of two adsorption columns with a diameter of 5 cm and a height of 100 cm with jackets pos. _1/1, _2, two refrigerators pos. _7/1, _2, Pos evaporator. 2, separator pos. 6, dosing pump pos. 5, the capacity of the original toluene pos. 4, collection of dried toluene pos. 3 and is equipped with instrumentation - thermometers for measuring temperature and rotameters for measuring product flows. As a heat-coolant for heating the evaporator and adsorption columns, as well as cooling them and refrigerators, polysiloxane liquid was used, which is fed from the thermostat to the jackets of the named apparatus.

Рассмотрим работу установки, приняв за исходное положение такое, когда адсорбционная колонка поз. 1/₁ подготовлена для проведения глубокой осушки толуола, а в адсорбционной колонке поз. 1/₂ требуется регенерация сорбента.Consider the operation of the installation, taking as the starting position such when the adsorption column pos. _1/1 was prepared for the deep drying of toluene, and in an adsorption column pos. _1/2 needed sorbent regeneration.

Исходный толуол, содержащий 0,03÷0,05 мас. % воды, из емкости поз. 4 дозировочным насосом поз. 5 со скоростью 25÷65 л/ч подают через холодильник поз. 7/₁, где он охлаждается до 5÷10°С, в адсорбционную колонку поз. 1/₁ где происходит поглощение влаги из него сорбентом.Initial toluene containing 0.03 ÷ 0.05 wt. % of water from the container pos. 4 dosing pump pos. 5 at a rate of 25 ÷ 65 l / h is fed through the refrigerator pos. _7/1, where it is cooled to 5 ÷ 10 ° C, the adsorption column pos. _1/1 where the moisture absorption thereof sorbent.

Осушенный толуол на выходе из адсорбционной колонки делится на два неравных потока - основная часть отбирается в сборник осушенного толуола поз. 3, а небольшая (до 1,5%) часть подается в теплообменник поз. 2, где испаряется при температуре 110÷115°С и далее пары направляются в адсорбционную колонку поз. 1/₂ со скоростью 80÷280 л/ч на регенерацию сорбента в направлении, противоположном направлению исходного толуола, т.е. вверх адсорбционной колонки. Пары осушенного толуола, проходя через колонку поз. 1/₂, подогревают сорбент и регенерируют из него влагу. На выходе из колонки поз. 1/₂ пары толуола, насыщенные до 6÷8 мас. % водой, при охлаждении ниже 80°С конденсируются, образуя толуольно-водную эмульсию, которую направляют в холодильник поз. 7/₂ для охлаждения до 5÷10°С. Далее охлажденную толуольно-водную эмульсию направляют в сепаратор поз. 6, где происходит четкое расслоение эмульсии на два слоя -верхний (толуольный), содержащий 0,030 мас. % воды, и нижний (водный) слой, содержащий 0,032 мас. % толуола. При этом, вода периодически сливается и выводится из производства, а толуол после сепаратора поз. 6 возвращают в емкость исходного толуола поз. 4.The dried toluene at the outlet of the adsorption column is divided into two unequal streams - the main part is taken into the collection of dried toluene pos. 3, and a small (up to 1.5%) part is fed into the heat exchanger pos. 2, where it evaporates at a temperature of 110 ÷ 115 ° C and then the vapors are sent to the adsorption column pos. _1/2 at 80 ÷ 280 l / h in the sorbent regeneration in a direction opposite to the original toluene i.e. up the adsorption column. Dried toluene vapor passing through the column pos. _1/2, heated regenerated sorbent and moisture therefrom. At the exit from the column pos. _1/2 pair toluene, saturated up to 6 ÷ 8 wt. % water, when cooled below 80 ° C condense, forming a toluene-water emulsion, which is sent to the refrigerator pos. _7/2 for cooling to 5 ÷ 10 ° C. Next, the cooled toluene-water emulsion is sent to the separator pos. 6, where there is a clear separation of the emulsion into two layers - the upper (toluene), containing 0.030 wt. % water, and the lower (aqueous) layer containing 0.032 wt. % toluene. At the same time, water is periodically drained and removed from production, and toluene after the separator pos. 6 is returned to the original toluene container pos. 4.

При достижении насыщения влагой сорбента в колонке поз. 1/₁ подачу исходного толуола переключают на колонку поз. 1/₂, а колонку поз. 1/₁ ставят на регенерацию, меняя при этом температуру сорбента в колонках и движение потоков толуола и его паров на противоположное автоматически с помощью реле времени.When the sorbent is saturated with moisture in the column pos. _1/1 toluene feed source is switched to the column item. _1/2, and a column key. _1/1 to give regeneration, changing the temperature of the sorbent in a column and the movement and flow of toluene vapor at its opposite automatically by the timer.

При отработке сорбента в колонке поз. 1/₂, то есть насыщения его влагой, цикл повторяют. Время цикла зависит от температуры и скорости потока паров осушенного толуола, подаваемого на регенерацию отработанного сорбента, и в данном случае составляет 4 часа. Интервал переключения (время цикла) необходимо строго выдерживать постоянным, в противном случае происходит нарушение работы установки и увеличивается содержание влаги в осушенном толуоле. В таком режиме установка работает до 200 часов и содержание влаги в осушенном толуоле в течение указанного времени не превышает 0,005 мас. %When working out the sorbent in the column pos. _1/2, i.e. its moisture saturation, the cycle is repeated. The cycle time depends on the temperature and the flow rate of the dried toluene vapor supplied for the regeneration of the spent sorbent, and in this case is 4 hours. The switching interval (cycle time) must be strictly kept constant, otherwise the installation will malfunction and the moisture content in the dried toluene increases. In this mode, the installation operates up to 200 hours and the moisture content in the dried toluene during the specified time does not exceed 0.005 wt. %

Содержание влаги в осушенном и в исходном толуоле контролируется общепринятыми методами - хроматографией и по Фишеру.The moisture content in the dried and in the original toluene is controlled by conventional methods - chromatography and Fischer.

Примеры осуществления способа.Examples of implementation of the method.

Пример 1.Example 1.

В адсорбционной колонке поз. 1/₁ устанавливают температуру 5÷10°С, после чего в нее начинают подавать исходный толуол с содержанием влаги 0,03 мас. % со скоростью 25 л/ч. Через 4 часа (время цикла) подачу исходного толуола прекращают в колонку поз. 1/₁ и подают в адсорбционную колонку поз. 1/₂, в которой предварительно устанавливают температуру 5÷10°С, с той же скоростью 25 л/ч и она работает также, как до сих пор работала колонка поз. 1/₁, т.е. осуществляется холодный цикл.In the adsorption column pos. _1/1 adjusted temperature is 5 ÷ 10 ° C after which it start to supply a source toluene with a water content of 0.03 wt. % at a rate of 25 l / h. After 4 hours (cycle time), the supply of the starting toluene is stopped in the column pos. _1/1 and fed into the adsorption column pos. _1/2, in which the pre-set temperature at 5 ÷ 10 ° C with the same rate of 25 l / h and it works as well as the column still works key. _1/1, i.e. a cold cycle is in progress.

На выходе из колонки поз. 1/₂ отбирают 0,96 об.% от потока осушенного толуола, содержащего 0,001 мас. % воды, и со скоростью 0,24 л/ч направляют в теплообменник поз. 2, обогреваемый полисилоксановой жидкостью с температурой 110÷115°С, где его испаряют, и далее пары толуола со скоростью 80 л/ч поступают в колонку поз. 1/₁, в которой предварительно устанавливают температуру 95÷100°С, в направлении, противоположном направлению исходного толуола.At the exit from the column pos. _Half taken 0.96 vol.% Of the stream of dry toluene containing 0.001 wt. % water, and at a rate of 0.24 l / h is sent to the heat exchanger pos. 2, heated by a polysiloxane liquid with a temperature of 110 ÷ 115 ° C, where it is evaporated, and then toluene vapor at a rate of 80 l / h enters the column pos. _1/1, wherein the pre-set temperature of 95 ÷ 100 ° C, in a direction opposite to the original toluene.

Выходящие из колонки поз. 1/₁ пары толуола с содержанием до 8 мас. % воды направляют в холодильник поз. 7/₁, где охлаждают до 5÷10°С и образовавшуюся эмульсию толуол-вода подают в сепаратор поз. 6 для расслоения и отделения воды с целью вывода ее из системы, а толуол, содержащий до 0,035 мас. % влаги, отбирают в емкость поз. 4, где смешивают с исходным толуолом. Через четыре часа температуру цеолита в адсорбционных колонках поз. 1/₁ и 1/₂ меняют соответственно с 95÷100°С на 5÷10°С и с 5÷10°С на 95÷100°С, меняя при этом и направление движения потоков толуола и его паров.Coming out of the column pos. _1/1 pair of toluene containing up to 8 wt. % of water is sent to the refrigerator pos. _7/1 where cooled to 5 ÷ 10 ° C, and the resulting toluene-water emulsion was fed to a separator key. 6 for stratification and separation of water in order to remove it from the system, and toluene containing up to 0.035 wt. % moisture, taken into the container pos. 4, where it is mixed with the original toluene. After four hours, the temperature of the zeolite in the adsorption columns pos. _1/1 and _1/2, respectively, change from 95 ÷ 100 ° C for 5 ÷ 10 ° C and 5 ° C ÷ 10 95 ÷ 100 ° C, and changing the direction of traffic flow and toluene vapor.

В таком режиме работы установки содержание влаги в осушенном толуоле не превышало 0,001% масс.In this operating mode of the installation, the moisture content in the dried toluene did not exceed 0.001 wt%.

Примеры 2-9.Examples 2-9.

Аналогичным образом проводят опыты в примерах 2-9 с изменением скорости подачи исходного толуола на осушку и содержания влаги в нем.Experiments are carried out in a similar way in examples 2-9 with a change in the feed rate of the original toluene for drying and the moisture content in it.

Условия проведения опытов и полученные результаты представлены в таблице.The experimental conditions and the results obtained are presented in the table.

В примерах 2, 3 скорость подачи исходного толуола на осушку такая же, как в примере 1 - 25 л/ч; в примерах 4÷6 скорость подачи увеличена до 50 л/ч, а в примерах 7÷9 - до 65 л/час. В примерах 4 и 7 содержание влаги в исходном толуоле такое же, как и в примере 1 - 0,03 мас. %, в примерах 2, 5 и 8 - соответственно 0,04 мас. %, а в примерах 3, 6 и 9 - соответственно 0,05 мас. %.In examples 2, 3, the feed rate of the initial toluene for drying is the same as in example 1 - 25 l / h; in examples 4 ÷ 6 the feed rate is increased to 50 l / h, and in examples 7 ÷ 9 - up to 65 l / h. In examples 4 and 7, the moisture content in the original toluene is the same as in example 1 - 0.03 wt. %, in examples 2, 5 and 8 - respectively 0.04 wt. %, and in examples 3, 6 and 9, respectively, 0.05 wt. %.

Сравнение примеров 1, 4, 7 и 2, 5, 8 показывает, что остаточная влага в осушенном толуоле увеличивается с 0,001 мас. % до 0,004 мас. %, а в примерах 3, 6, и 9 - соответственно с 0,002 мас. % до 0,005 мас. %, т.е. с увеличением скорости подачи исходного толуола на осушку остаточная влага в осушенном толуоле возрастает.Comparison of examples 1, 4, 7 and 2, 5, 8 shows that the residual moisture in dried toluene increases from 0.001 wt. % up to 0.004 wt. %, and in examples 3, 6, and 9, respectively, with 0.002 wt. % up to 0.005 wt. %, i.e. with an increase in the feed rate of the initial toluene for drying, the residual moisture in the dried toluene increases.

Также из таблицы видно, что при увеличении начальной влажности толуола с 0,03 мас. % до 0,05 мас. %, остаточная влага в осушенном толуоле увеличивается с 0,001 мас. % до 0,002 мас. % (примеры 1÷3); с 0,002 мас. % до 0,004 мас. % (примеры 4÷6) и с 0,004 мас. % до 0,005 мас. % (примеры 7÷9).It can also be seen from the table that with an increase in the initial moisture content of toluene from 0.03 wt. % up to 0.05 wt. %, residual moisture in dry toluene increases from 0.001 wt. % up to 0.002 wt. % (examples 1 ÷ 3); s 0.002 wt. % up to 0.004 wt. % (examples 4 ÷ 6) and with 0.004 wt. % up to 0.005 wt. % (examples 7 ÷ 9).

Кроме того, сравнение примеров 1÷9, представленных в таблице, показывает, что работа установки при различных параметрах ведения процесса осушки толуола и регенерации отработанного сорбента парами осушенного толуола в выбранном интервале обеспечивает получение толуола с высокой степенью осушки при увеличении его выхода и снижении расхода толуола на регенерацию отработанного сорбента по сравнению с прототипом.In addition, a comparison of examples 1 ÷ 9, presented in the table, shows that the operation of the unit with various parameters of the process of drying toluene and regeneration of the spent sorbent with dried toluene vapor in the selected interval provides toluene with a high degree of drying with an increase in its yield and a decrease in toluene consumption for the regeneration of the spent sorbent in comparison with the prototype.

Claims

The method of deep drying of toluene, carried out in two apparatus of the column type, operating alternately in the mode of sorption-regeneration, carried out simultaneously and continuously, characterized in that the sorption is carried out by passing the dried toluene through a layer of sorbent, which is used as synthetic zeolite NaA, at a rate of 12 , 5-32.5 m ³ / m ² × h at a temperature of 5-10 ° C to obtain toluene with a moisture content of not more than 0.004 wt. %, and the regeneration of the spent sorbent is carried out in vapors of a part of dried toluene, taken in an amount of 0.9-1.6 vol.%, at a temperature of 95-100 ° C, followed by condensation and cooling of the mixture of regeneration products to 5-10 ° C to form emulsion, which is sent to a separator for separation into toluene-water components, followed by water removal from the toluene drying process and toluene return for repeated drying together with the original toluene.