Способ очистки водной фазы, содержащей полиароматические соединения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНОЙ ФАЗЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Настоящее изобретение представляет собой способ очистки жидкого потока, содержащего водную фазу и, возможно, органическую фазу, причем указанная водная фаза содержит полиароматические соединения в растворе в воде, в котором (а) указанный жидкий поток направляют в резервуар-смеситель, в который вводят эффективное количество ароматического компонента, предпочтительно этилбензола, или бензола, или толуола, или их смеси для получения смеси органической фазы и водной фазы; (б) затем указанную смесь, выделенную на стадии (а),направляют в декантатор для выделения чистой водной фазы и органической фазы; (в) затем чистую водную фазу, выходящую из декантатора на стадии (б), пропускают через отпарную колонну для удаления значительной части любого оставшегося органического компонента. Согласно конкретному воплощению поток, направляемый на стадию (а), представляет собой всю водную фазу или часть водной фазы, выделенной конденсацией отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола. 017567 Область техники Настоящее изобретение относится к способу очистки водной фазы, содержащей полиароматические соединения. Указанная очистка важна в процессе каталитического дегидрирования этилбензола с получением стирола. Указанное дегидрирование обычно проводят при температуре в диапазоне примерно 540-660C под давлением, близким к атмосферному давлению, или даже в условиях давления ниже атмосферного. Обычно смесь этилбензола с водяным паром в мольном соотношении водяной пар:этилбензол от 5 до 10 или даже выше пропускают над катализатором дегидрирования, таким как оксид железа, в реакторе дегидрирования адиабатического типа. Большие количества водяного пара используют с целью подачи части ощутимого тепла на дегидрирование (эндотермическая реакция), с целью способствующего реакции дегидрирования снижения парциального давления этилбензола и с целью защиты катализатора от нагара и углеродистых отложений. Поток (также называемый отходящим газом), выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, содержит в основном стирол, водород, непрореагировавший этилбензол, дивинилбензол и небольшие количества бензола, толуола, метана, этана, монооксида углерода, диоксида углерода, различных полимерных веществ и смол, а также водный компонент. Указанный поток обрабатывают с выделением стирола, этилбензол возвращают на дегидрирование, а вода может быть превращена в пар и, возможно, возвращена в цикл с этилбензолом. Перед рециклизацией воды в виде пара на дегидрирование или при использовании указанной воды для образования пара она должна быть очищена с целью удаления органических соединений, а также различных полимерных веществ и смол. Уровень техники Дегидрирование описано в различных документах предшествующего уровня техники. US 3256355 относится к дегидрированию этилбензола с получением стирола. В указанном документе в отношении потока, выходящего их реактора дегидрирования этилбензола, указано, что скрытая теплота конденсации, заключенная в паре, используется для нагревания ребойлеров дистилляционных колонн в едином процессе. Указанный поток вначале отмывают горячей водой для удаления смол, затем подвергают компрессии и направляют в ребойлеры. В US 4288234 описано дегидрирование этилбензола, при котором поток, выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, вводят в зону охлаждения, включающую одну или более ступеней охлаждения и ступень компрессии. Остальные газы, главным образом водород, промывают этилбензолом и затем полиэтилбензолом для удаления ароматических соединений. В US 4628136 описано дегидрирование этилбензола, при котором поток, выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, вводят в стандартную зону охлаждения, где выделяют (1) газовую фазу (по существу, водород), (2) органическую фазу (этилбензол и стирол) и (3) водную фазу. Указанную водную фазу далее смешивают со свежим этилбензолом, затем выпаривают с одновременной конденсацией флегмы в колонне дистилляции этилбензола/стирола и затем направляют на катализатор дегидрирования.US 6388155 относится к способу производства мономера стирола из этилбензола, включающему стадии:(а) каталитического дегидрирования указанного этилбензола в присутствии водяного пара, при этом каталитически образуется отходящий газ дегидрирования, содержащий непрореагировавший этилбензол,и более легкие компоненты, и мономер стирола, и более тяжелые компоненты;(б) очистки в скруббере указанного отходящего газа с дефлегмацией для удаления по меньшей мере части указанного мономера стирола и более тяжелых компонентов из указанного отходящего газа;(в) конденсации указанного очищенного в скруббере отходящего газа, при этом образуется жидкая органическая смесь дегидрирования, водная фаза и газовая фаза; и(г) использования части указанной жидкой органической смеси дегидрирования в виде указанной флегмы для указанной стадии (б) очистки в скруббере. В продукте, выходящем из нижней части указанного скруббера стадии (б), водную фазу и органическую фазу выделяют, указанную водную фазу смешивают с водной фазой, выделенной на стадии (в), и указанную органическую фазу подают в дистилляционную колонну для разделения этилбензола и мономера стирола. В указанных способах имеются водные потоки, содержащие небольшие количества различных полимерных веществ и конденсированных тяжелых компонентов. Полимерные вещества образуются главным образом в результате полимеризации дивинилбензола со стиролом. Конденсированные тяжелые компоненты образуются в небольших количествах в процессе дегидрирования. Для упрощения в последующем описании изобретения и в формуле изобретения эти полимерные вещества и конденсированные тяжелые компоненты часто называют полиароматическими соединениями. Когда указанная водная фаза,содержащая полиароматические соединения, проходит через сосуды, теплообменники, бойлеры и т.д.,существует серьезный риск засорения указанного оборудования полиароматическими соединениями. Более того, поскольку эти полиароматические соединения могут образовываться из дивинилбензола,может происходить поперечная сшивка. Обнаружено, что введение ароматического компонента, предпочтительно этилбензола, или бензола,или толуола, или их смеси, вызывает миграцию полиароматических соединений в органическую фазу.-1 017567 Указанную органическую фазу затем отделяют от водной фазы в декантаторе. В результате из декантатора выходит чистая водная фаза. Выражение "чистая водная фаза" означает, что указанная водная фаза,выходящая из декантатора, не будет вызывать засорение или случайные реакции полимеризации в сосудах, трубопроводах и любых деталях оборудования. Сущность изобретения Настоящее изобретение представляет собой способ очистки жидкого потока, содержащего водную фазу и, возможно, органическую фазу, причем указанная водная фаза содержит полиароматические соединения в растворе в воде, при котором:(а) жидкий поток направляют в резервуар-смеситель, в который вводят эффективное количество ароматического компонента для получения смеси органической фазы и водной фазы, причем ароматический компонент представляет собой этилбензол, или бензол, или толуол, или их смесь, количество ароматического компонента находится в пределах от 0,05 до 5 мас.% в расчете на количество жидкой фазы,объем резервуара-смесителя должен обеспечивать время пребывания потока в пределах от 5 до 45 мин;(б) затем смесь, выделенную на стадии (а), направляют в декантатор для выделения чистой водной фазы и органической фазы;(в) чистую водную фазу, выходящую из декантатора на стадии (б), пропускают через отпарную колонну для удаления значительной части оставшегося органического компонента. Цель указанного введения заключается в том, чтобы вызвать миграцию полиароматических соединений в органическую фазу. Если в потоке, направляемом на стадию (а), нет органической фазы, то введение ароматического компонента на стадии (а) создает органическую фазу, и указанная органическая фаза содержит ароматический компонент, введенный на стадии (а), и значительную часть полиароматических соединений, которые первоначально были растворены в водной фазе, направленной на стадию (а). Если поток, направляемый на стадию (а), уже содержит органическую фазу, то введение ароматического компонента на стадии (а) вызывает миграцию значительной части полиароматических соединений в уже существующую органическую фазу, и указанная органическая фаза содержит ароматический компонент, введенный на стадии (а), и значительную часть полиароматических соединений, которые первоначально были растворены в водной фазе, направленной на стадию (а). Предпочтительно на стадии (в) должно быть удалено как можно больше остаточных органических компонентов. Тогда указанную водную фазу можно использовать преимущественно для получения водяного пара. Полиароматические соединения могут представлять собой конденсированные тяжелые компоненты, которые являются продуктом полимеризации, по меньшей мере, дивинилароматического мономера и,возможно, моновинилароматического мономера или мономера, способного сополимеризоваться с дивинилароматическим мономером. Согласно конкретному воплощению поток, направляемый на стадию (а), представляет собой всю водную фазу или часть водной фазы, выделенной конденсацией отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола. Подробное описание изобретения В отношении водной фазы, направляемой на стадию (а), часть полиароматических соединений образуется в результате полимеризации, по меньшей мере, дивинилароматического мономера и, возможно,моновинилароматического мономера или любого мономера, способного сополимеризоваться с дивинилароматическим мономером. В качестве примера дивинилароматического мономера может быть упомянут дивинилбензол. В отношении моновинилароматического мономера он относится к любому ароматическому соединению, несущему винильную функциональную группу. В качестве примера могут быть упомянуты стирол, винилтолуол, альфа-метилстирол, альфа-этилстирол, метил-4-стирол, метил-3 стирол, метокси-4-стирол, гидроксиметил-2-стирол, этил-4-стирол, этокси-4-стирол, диметил-3,4-стирол,хлор-2-стирол, хлор-3-стирол, хлор-4-метил-3-стирол, трет-бутил-3-стирол, дихлор-2,4-стирол, дихлор 2,6-стирол, винил-1-нафталин и винилантрацен. Полиароматические соединения являются малорастворимыми в воде соединениями, но они растворимы достаточно, чтобы вызывать засорение. Количество полиароматических соединений составляет, к примеру, от 5 до 1000 ppm водной фазы. Соотношения водной фазы и органической фазы, если она присутствует, направляемых на стадию(а), могут быть любыми; преимущественно водная фаза является основной фазой, и она предпочтительно составляет от 75 до 100 мас.% жидкого потока. Ароматический компонент, вводимый в резервуар-смеситель, может представлять собой любое ароматическое соединение, которое не может быть полимеризовано; преимущественно он представляет собой этилбензол, или бензол, или толуол, или их смесь. Количество указанного вводимого ароматического компонента находится в пределах от 0,05 до 5 мас.% от количества водной фазы. Объем указанного резервуара-смесителя должен обеспечивать время пребывания в пределах от 5 до 45 мин. Предпочтительно резервуар-смеситель имеет средства для тщательного смешивания ароматического компонента с водной фазой, содержащей полиароматические соединения.-2 017567 В отношении давления, стадии (а) и (б) можно проводить при любом давлении, но удобнее проводить их при атмосферном давлении. В отношении температуры, стадии (а) и (б) можно проводить при любой температуре, но удобнее проводить их при температуре окружающей среды. В отношении давления жидкого потока, направляемого на стадию (а), и давления потока ароматического компонента, направляемого на стадию (а), нет требования, чтобы один поток имел более высокое давление, чем другой поток, при введении в резервуар-смеситель. Смешивание жидкого потока с потоком ароматического компонента выполняют главным образом с помощью перемешивающего оборудования резервуара-смесителя. В отношении отпарки, на стадии (в), по сути, она известна. В качестве примера чистую водную фазу, выходящую из декантатора на стадии (б), направляют в виде жидкой фазы (исходное сырье для отпарной колонны) в верхнюю часть колонны, заполненной тарелками, или насадкой, или любыми средствами для приведения в контакт жидкости и пара. Указанная отпарная колонна нагревается ребойлером в нижней части колонны или инжекцией острого пара. Отбираемый с верха указанной отпарной колонны продукт представляет собой паровую фазу, содержащую в основном водяной пар и основную часть органических компонентов исходного сырья. Поток из нижней части указанной отпарной колонны представляет собой воду, содержащую в основном оставшуюся часть органических компонентов исходного сырья. Согласно конкретному воплощению поток, направляемый на стадию (а), представляет собой всю водную фазу или часть водной фазы, выделенной конденсацией отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола. Поток (называемый также отходящим газом), выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, содержит в основном стирол, водород, непрореагировавший этилбензол,бензол, толуол и небольшие количества дивинилбензола, метана, этана, монооксида углерода, диоксида углерода, различных полимерных веществ и тяжелых соединений, а также водный компонент. Отходящий газ из реактора дегидрирования частично охлаждают в рекуперационном теплообменнике при теплообмене с входящим этилбензолом и иногда при теплообмене с другими потоками и затем подают в главный конденсатор. Стирол, непрореагировавший этилбензол, большая часть бензола и толуола, дивинилбензол, полимерные вещества, тяжелые соединения и водный компонент конденсируются в указанном главном конденсаторе, а водород, метан, этан и монооксид и диоксид углерода, а также оставшаяся часть бензола и толуола остаются в газовой фазе. Указанную газовую фазу отделяют и обрабатывают способом, включающим компрессию с последующим выделением бензола и толуола. Из главного конденсатора частично конденсированный в данный момент выходящий поток (жидкую фазу, выходящую из главного конденсатора) подают в декантатор (D) (фазоразделитель). Из указанного декантатора (D) выделяют водную фазу и органическую фазу, которая содержит в основном сырой стирол и непрореагировавший этилбензол. Указанную водную фазу направляют на стадию (а) описанного выше способа очистки. Органическую фазу из декантатора (D), возможно смешанную с органической фазой,выделенной на стадии (б), подают в установку дистилляции стирола. Существуют другие способы обработки отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола, но все способы приводят к водной фазе, содержащей полиароматические соединения в растворе в воде. В указанном воплощении, где поток, направляемый на стадию (а), представляет собой всю водную фазу или часть водной фазы, выделенной конденсацией отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола, в отношении отпарки на стадии (в), температура в верхней части отпарной колонны преимущественно составляет от приблизительно 95 до 110C в зависимости от рабочего давления в отпарной колонне. Отбираемый с верха отпарной колонны продукт, содержащий воду, бензол, толуол и другие ароматические соединения, конденсируют и направляют преимущественно в декантатор, при этом органическую фазу направляют в секцию выделения, в которой осуществляют разделение стирола,этилбензола и других примесей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки жидкого потока, содержащего водную фазу и, возможно, органическую фазу,причем водная фаза содержит полиароматические соединения в растворе в воде, причем полиароматические соединения являются продуктом полимеризации, по меньшей мере, дивинилароматического мономера и, возможно, моновинилароматического мономера или мономера, способного сополимеризоваться с дивинилароматическим мономером, в котором: а) жидкий поток направляют в резервуар-смеситель, в который вводят эффективное количество ароматического компонента для получения смеси органической фазы и водной фазы, причем ароматический компонент представляет собой этилбензол, или бензол, или толуол, или их смесь, количество ароматического компонента находится в пределах от 0,05 до 5 мас.% в расчете на количество жидкой фазы,объем резервуара-смесителя должен обеспечивать время пребывания потока в пределах от 5 до 45 мин; б) затем смесь, выделенную со стадии (а), направляют в декантатор для выделения чистой водной фазы и органической фазы; в) чистую водную фазу, выходящую из декантатора на стадии (б), пропускают через отпарную колонну для удаления значительной части оставшегося органического компонента. 2. Способ по п.1, в котором полиароматические соединения являются конденсированными тяжелыми компонентами и являются продуктом полимеризации, по меньшей мере, дивинилароматического мономера и, возможно, моновинилароматического мономера или мономера, способного сополимеризоваться с дивинилароматическим мономером. 3. Способ по п.1 или 2, в котором поток, направляемый на стадию (а), представляет собой всю водную фазу или часть водной фазы, выделенной конденсацией отходящего газа, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола.