Главная | Обратная связь

Обзор существующих способов двухстадийного дегидрирования.

Сущ. способ получения 1,3-бутадиена, включ. в себя следующие стадии:

· дегидрирование бутана в бутены;

· выделение бутан-бутеновой фракции из контактного газа первой стадии дегидрирования;

· разделение бутан-бутеновой фракции с возвратом бутана на первую стадию дегидрирования;

· дегидрирование бутенов в бутадиен;

· выделение и очистка бутадиена.

Исх. сырье - бутановая фракция, выделяемая из попутных газов и газов нефтепереработки, предварительно очищенная от изобутана и пентенов.

Дегидрирование бутана в бутены.

Для проведения первой стадии - дегидрирование бутана в бутены -используется реактор с кипящим слоем катализатора. Данный процесс впервые разработан и освоен в промышленных масштабах в Советском Союзе. Дегидрирование и регенерацию катализатора проводят в отдельных аппаратах, которые расположены параллельно или соосно один над другим. Такие аппараты отличаются целым рядом преимуществ в сравнении с аппаратами, в которых катализатор неподвижно располагается на нескольких тарелках: 1) изотермичность слоя, которая достигается благодаря активному перемешиванию; 2) текучесть слоя, в результате которой появляется возможность транспортировки закоксованного катализатора из реактора в регенератор и обратно; 3) высокая поверхность межфазного обмена, обусловленная малым размером частиц кат-ра, в результате — высокие скорость теплообмена и массопередачи; 4) низкое гидравлич. сопротивление слоя, обеспеч. уменьшение энергозатрат и повышающее скорость процесса. Технологич. схема процесса дегидрирования бутана в бутены - на рис. 10.

Свежая и рецикловая бутановая фракция испаряются и перегреваются до 550 . Из печи перегретые пары бутана поступают через распределительную решетку под кипящий слой в реактор 5. Кат-р алюмохромовый ИМ-2201. Для подавления побочных реакций и снижения температуры контактного газа в реакторе над кипящим слоем установлен закалочный змеевик, служащий перегревателем паров бутадиеновой фракции. Теплота подводится с регенерированным кат-ром, который вводится в реактор над верхней секционирующей решеткой, а отработанный кат-р выводится снизу реактора. Контактный газ после закалочного змеевика проходит циклоны, распол. в верху реактора, в кот. отделяется основное количество кат-ной пыли, и направл. на охлаждение в котел-утилизатор 8, где охлаждается до 300-400 . Из КУ контактный газ поступ. в тарельчатый скруббер 9, в кот. охлаждается до 50 . После скруббера контактный газ поступает в сепаратор для отдел. унесенной воды, затем направляется на выделение бутан-бутеновой фракции.

Отработанный кат-р поступает в отпарную секцию в нижней части реактора, где освобождается от УВ-ов продувкой азотом, а затем прогретым воздухом транспортир. в регенератор 6 (по конструкции сходен с реактором).

Регенератор секционирован 6 решетками. В нем различают две зоны: зону окисления (нижние решетки) и зону регенерации (верхние решетки), куда подается топливный газ. Кат-р регенерируется при Т=600-650 и Р=0,118 МПа. Регенерированный кат-р поступает на восстановление в стакан регенератора, куда для этого подается абгаз. Восстановленный кат-р транспортируется азотом в реактор.

Рис. 10. Схема дегидрирования бутана в бутены.

Таблица 7. Условия и показатели процесса дегидрирования бутана в бутены.

Показатель/параметр процесса	Значение
Температура сырья на входе в реактор,	540-550
Температура поступающего катализатора,	640-650
Температура отработанного катализатора,	560-656
Температура контактного газа (вых)	580-585
Температура в кипящем слое катализатора,	Не более 595
Давление, МПа	0,118
Объемная скорость подачи сырья, ч-1	160-180
Выход непредельных углеводородов С4 в расчете на пропущенный бутан, %(масс.)
Селективность, %(масс.)
Конверсия, %(масс.)

Таблица 8. Состав контактного газа дегидрирования бутана, %масс..

Вещество	Содержание, %(масс.)	Вещество	Содержание, %(масс.)
Водород	1,6	Бутены	25,4
Метан	2,5	Бутан	57,0
Этан	2,7	С5 и выше	0,2
Пропан	4,3	Оксид углерода	0,9
Бутадиен	1,0	Диоксид углерода	0,3
Изобутан	1,6	Азот	2,5

Дегидрирование бутенов в бутадиен.

В представленном способе дегидрирование бутенов проводится в адиабатических реакторах на стационарном слое хром-кальций-никельфосфатного катализатора марки ИМ-2204. Установка состоит из двух одинаковых реакторов: один работает на контактировании, другой - на регенерации. Внутри реактора располагается решетка, на которую помещается катализатор.

В связи с быстрым закоксовыванием катализатора дегидрирование ведется короткими циклами по 30 мин:

Дегидрирование	15 мин
Продувка паром	2 мин
Регенерация	11мин
Продувка паром	2 мин

Технологическая схема процесса дегидрирования бутенов - на рис. 11.

Рис. 11. Схема процесса дегидрирования бутенов.

Исходная бутеновая фракция сначала подается в колонну для отгонки тяжелых примесей, а затем направл. в перегреватель, перегрев на 10-15 .

Для предотвращения коксообразования в реакторе в линию сырья до перегревателя подается этилмеркаптан из расчета 0,0005-0,0012%масс. от ∑ количества пара и бутановой фракции. Из перегревателя бутены поступают в пароперегревательную печь 8, в ней происходит нагрев до 450-500 . Водяной пар в печи перегревается до 700-750 . При вводе в реактор происходит смешение бутенов с водяным паром. Водяной пар понижает парц. Р УВ, является т/носителем и подавляет отложение кокса на кат-ре.

Для предотвр. вторич. реакций термического разложения УВ проводят закалку газа - понижение Т контакт. газа до 530 впрыском пар. конденсата.

После реактора контактный газ поступает в КУ 10, где охлаждается до 250 , и направляется на дальнейшее охлаждение в скруббер, разделенный на 2 секции. В нижней секции происходит очистка газа от катализаторной пыли, удаление тяжелокипящих продуктов, охлаждение контактного газа до 130 . В верхней части происходит дальнейшее охлаждение до 115-125 и частичная конденсация водяного пара. Дальнейшее охлаждение происходит в конденсаторах, после них контактный газ с Т=65-75 поступает в нижнюю часть скруббера, где происходит окончательная конденсация водяного пара и охлаждение контактного газа до 50 циркулирующим абсорбентом. Далее контактный газ направляется на разделение газов дегидрирования бутенов.

Таблица 9. Условия и показатели процесса дегидрирования бутенов.

Температура в реакторе,	600-650
Температура парогазовой смеси на входе в реактор,
Температура контактного газа,	580-590
Объемная скорость подачи сырья, ч-1	130-180
Мольное соотношение бутены:водяной пар	1:20
Выход бутадиена в расчете на пропущенные бутены, %(масс.)
Селективность, %(масс.)
Конверсия, %(масс.)

Таблица 10. Состав контактного газа дегидрирования.

Вещество	Содержание, %(масс.)	Вещество	Содержание, %(масс.)
Водород	1,4	Бутан	7,1
Метан	1,3	Бутены	59,0
Этан	0,7	УВ С5 и выше	0,9
Пропан	3,1	Оксид и дикосид углерода	1,4
Бутадиен	24,7	Азот	0,3
Изобутан	0,1