Файл: Огородников С.К. Производство изопрена.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 204

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

«5 g l S' о §

а g " ѵ2 в И

ö И о

•£■4 * s

Б я

н: в

о X

л а

®Sо

о ей

8 g, g 5

в S

Ö-g ca ** о ° а Я

з»а

° а

^ «с

*.gи

ѵ »►» 1 «

І2§ö

5 ®

° ? и 2

:S В

»fl а

я 4

£«Я

о о

S X

я я

« I

»

л

а«

о

нпП.'гесІфнваоноігшіэшш

хвнифихиэсі-пэсіноеи

«

І

hoäno-HCdnoen

шіПнвсІф ива -онзіяшвоеп HBHXEdtiEOa

ПИПМЕЙф

вваонэапоеи-нэшшвоеп

esa впнлняіноя

(ііп'пвяифш.нэсі ңошшх

-нв&мне оіиИвхо п вн) шйінвсіф ввнонэігагевоеи

ніШнвйф ires

-онвхнзпоси ireHxsdaeos

(ивЪзнифихмэсІ

нонвнхнв&ьэяе oratf

-sxo I SH) ниНннйф ires

-онэкпттеоБп-шгхнэпоен

(l0 и

гН sap) esa цганхмвхноя

вийнвйф ires

-онвхнзпоеіг ігенігохои

ю

Ю г-<05 С4

1 I I 1 1V/ 1Ѵ/^Ѵ/ 1

05

м

*g ч 8

1 1 1W 1 1 1Д v / | 1

*

00

гт*\

05

1 и ” 1 и

I

1V/ 1

м

от

 

и |ѵ /° " А Г м M l

ІО CD MCDTHCOCO CvJСЧ

J 1d ^ d o D h c o d o

* 1_ ч-ч Щ СЧ

CD тнСОЮlO QO] Ю M sfсо о о ююsfd d d

■чЧ <N

 

 

см

 

о

m от о

 

 

E2 см_

1 1S-S-1S 1T 15 1

 

 

-H

 

 

ci. «

 

 

О

 

 

соѵ

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

Ю

 

 

 

О

 

СЧ*

 

V?

 

1

T t 1 о

1 ■ я « с ?

!

о

1

со

1

СЧ чгЧ —.Г

СЧ

 

іо

 

сч

о

Очм

иІ 'т?L

^LO .0 СЧ СО СЧ О ЮСЧ CD

I I 3 1 I I I § 3

CD О ^ N O O 0

Ю 04 ^eq

___

 

О

___

С4

СО

I

СО

Ѵ/А\Ѵ/

I ®

 

V/

со И Н

. UgtUg

j Д фсб

Ом О= и

Н(NСО М"1со*? со

1

хг

§

§

ю

©

°"

1

>*- o'

,^-r

°

1

Суммарное содержащіе изопентана, изоамнлсноа н нинерилеыов.

126


Конструкция реакторного блока схематически изображена на рис. 27. В состав блока входят реактор 1 и регенератор 2. Пары изопентана подаются в нижнюю часть реактора и с высокой ско­ ростью поднимаются снизу вверх, флюидизируя слой катализатора. Реактор оборудован 12—14 провальными тарелками 3. Секциониро­ вание кипящего слоя катализатора препятствует образованию изби­ рательных потоков и обеспечивает поддержание необходимого’ градиента концентрации углеводородов по высоте реактора. Тем самым достигается повышение конверсии сырья и подавление побоч­

ных

реакций.

Количество

тепла,

Газы

Контактный

необходимое для

компенсации

эндо­

термического

теплового

 

эффекта ре­

регенерации

га з

 

акции дегидрирования,

 

подводится

 

 

 

с нагретым

регенерированным ката­

 

 

 

лизатором. Последний,

таким

обра­

 

 

 

зом,

играет в процессе

роль

тепло­

 

 

 

носителя.

 

Реактор

и

 

регенератор

 

 

 

соединены двумя U-образными тру­

 

 

 

бопроводами,

по

одному из которых

 

 

 

зауглероженный

катализатор

выво­

 

 

 

дится из реактора в регенератор, а по

 

 

 

другому — регенерированный

ката­

 

 

 

лизатор

возвращается

 

в

реактор.

 

 

 

Транспортировка катализатора в ре­

 

 

 

генератор осуществляется

воздухом,

 

 

 

а в

реактор — парами

 

изопентана

 

 

 

или

азотом.

В

регенераторе

при

 

 

 

610—650 °С

 

протекают

 

процессы

 

 

 

выжигания

кокса и окисления ката­

 

 

 

лизатора,

а

также

десорбция

про­

 

 

 

дуктов регенерации

(СО,

С 02, Н 20)

Рис. 27. Схема реакторного блока

с поверхности

катализатора. С этой

дегидрпрованпя изопентана:

целью в нижнюю часть регенератора

1 — реактор; 2

— регенератор; з

подается

воздух,

создающий

кипя­

тарелки; 4 — циклоны;

5 — зака­

 

лочный

змеевик.

щий слой, а несколько выше — топ­ ливный газ. Регенератор секционирован шестью решетками. Таким

образом,

в средней части регенератора осуществляется

сгорание

кокса и

нагрев катализатора за счет

тепла этой

реакции,

а также

реакции

горения топливного газа, а

в нижней

части — окисление

катализатора.

Секционирование кипящего слоя регенерируемого катализатора

приводит к увеличению

активности и селективности последнего

на несколько процентов

по сравнению с несекционированным

слоем [94]. Было найдено

[95], что обогащение воздуха кислородом

(до содержания 30—35%) также повышает эффективность работы катализатора. Аналогичный эффект, по-видимому, может быть достигнут [96] путем перераспределения воздушного потока. ’Восста­ новление Cr (VI) до Cr (III) обеспечивается подачей некоторого

127


количества паров изопентана в линию транспортировки катализа­ тора в реактор. Для улавливания катализаторной пыли, унесенной продуктами реакции и газами регенерации, в верхней части реактора и регенератора установлены циклоны 4.

Основные показатели работы реакторного блока I стадии процесса дегидрирования приведены ниже:

Ре актор

Объеыпая скорость сырья, м3/(м3 - ч ) ...............................

. .

100—300

Температура, ° С ..........................................................

540—610

Давление в верхней части, кгс/см2 .......................

...

^0,65

Суммарный выход нзоампленов и изопрена, вес. %

28—33

на пропущенный и зоп ен тан ......................................

 

на превращенный изопентан......................................

. . . .

66—73

Плотность кипящего слоя катализатора, кг/м3

750

Р е г е н е р а т о р

 

 

Объемная скорость подачн, ч~і

. . . .

^125

углеводородного газа на восстановление

азота на десорбцию ...............................................

 

=SS100

Температура, °С ..........................................................................

 

610—650

Давление в верхней части, кгс/см2 ...................................

 

^ 0,6

Плотность кипящего слоя катализатора, кг/м3

. . . .

750

Суммарный выход изоамиленов и изопрена при объемной скорости

паров сырья 90—300 ч“1 составляет 28—33%

на поданный и 66—

73% на превращенный пзопентан.

 

 

Контактный газ из реактора (см. рнс. 26) направляется в котелутилизатор 5 для получения вторичного пара, а затем для дальней­ шего охлаждения и улавливания катализаторной пыли — в скруб­ бер 6, орошаемый водой. Катализаторный шлам выводится из системы, а охлажденный и промытый контактный газ направляется на компримирование. Дымовые газы из верха регенератора проходят котел-утилизатор, электрофильтр 7, в котором катализаторная пыль оседает под действием электростатического поля, и орошаемый водой скруббер, после чего выбрасываются в атмосферу.

Известным недостатком описываемого метода, впрочем, свой­ ственного всем процессам с к и п я щ и м слоем, является заметная

потеря катализатора за счет его истирания и уноса. Для восполнения потерь и поддержания активности к циркулирующему в системе катализатору ежесуточно добавляется свежий, в количестве 0,8— 1% от веса пропущенного сырья.

Охлажденный и очищенный от пыли контактный газ поступает во всасывающий коллектор турбокомпрессора 8, давление нагнетания которого составляет около 4 кгс/сма. Скомпримированный газ по­ дается в систему конденсации 9, где в качестве хладоагентов при­ меняются последовательно вода и кипящий пропан. Несконденсировавшийся продукт направляется в абсорбер 10, где дополнительное количество углеводородов извлекается с помощью смеси углеводоро­ дов Св и выше. Насыщенный абсорбент подается в десорбер 11, в ко­ тором отгоняются поглощенные углеводороды и регенерируется

128


растворитель. Сжиженные

продукты дегидрирования поступают

в колонну стабилизации 12,

в качестве погона которой отбираются

углеводороды С2—С4, а затем — колонну 13, служащую для отделе­ ния высококипящих примесей (углеводородов С0 и выше). Кубовый остаток последней колонны используется в качестве добавки к абсор­ бенту. Выделенная изопентан-изоамилѳновая фракция (см. табл. 21) поступает в колонну 14, предназначенную для предварительной отгонки некоторого количества изопентана, возвращаемого на де­ гидрирование. Укрепленная изопентан-изоамиленовая фракция из куба этой колонны поступает на узел экстрактивной ректифика­ ции 15. В процессе экстрактивной ректификации с применением в качестве разделяющего агента безводного диметилформамида (ДМФА) изоамилены и изопрен отделяются от изопентана. Состав полученных продуктов см. в табл. 21. Более подробно работа узла экстрактивной ректификации будет рассмотрена ниже.

Вторая стадия

Технологическая схема процесса каталитического дегидрирова­ ния изоамиленов изображена на рис. 28. Исходное сырье, в качестве которого применяется смесь , прямой и возвратной изоамилен-изо- преновой фракций (см. табл. 21) *, испаряется в испарителе 1 и по­ ступает в конвенционную часть пароперегревательной печи 2, где нагревается до 500 °С. В радиантной части печи одновременно с этим

Рис. 28. Принципиальная технологическая

схема

процесса дегидрирования

 

 

пзоамиленов в стационарном слое катализатора КНФ:

1 — испаритель;

2 — пароперегревательная

печь;

3 — реактор;

4 — котел-утилизатор;

5 ,6 — скруббер;

7 — отстойник; S — компрессор;

9 — конденсатор;

10 — абсорбер;

11

десорбер; 12 — колонна

стабилизации; 13 — колонна отделения углеводородов С„;

14

I — сырье; I I — вода;

I I I — вторичный пар;

 

узел

экстрактивной ректификации.

І ѵ — отдувка; V — углеводороды С.—С,;

 

 

 

 

V I — изоамилены; V I I — изопрен.

происходит перегрев водяного пара, используемого для разбавления сырья при контактировании. Пар перегревается до 750—780 °С. Оба потока смешивают перед вводом в реактор,

Дегидрирование изоамиленов в изопрен осуществляется на таблетированном катализаторе КНФ в реакторах со стационарным слоем, причем два реактора объединены в один блок (секцию) для

* Имеется предложение до подачи изоамилен-нзопреновой фракции на де­ гидрирование извлекать из нее изопрен [97].

9 Заказ 128

129


обеспечения четкого непрерывного чередования циклов контактиро­ вания и окислительной регенерации. Смесь сырья с перегретым паром

поступает в один из реакторов 3,

где процесс протекает при 550—

650 °С.

Для уменьшения

количества

кокса,

отлагающегося на

поверхности катализатора,

а также предотвращения местных пере­

гревов

в ходе

регенерации, катализатор смешивается с инертным

теплоносителем,

доля которого

увеличивается

от верхних слоев

к нижним (Я. Я. Кирнос,

А. Н. Бушин

и др.).

В работе [98] по­

казано, что в существующих промышленных реакторах около 6% подаваемых изоамиленов подвергается нежелательным термическим превращениям в углеводороды Сх—С:1, С0, а также изопентан. Для устранения этого эффекта рекомендуется свести к минимуму зону пребывания сырья над катализатором, а также применять закалку контактного газа в нижней части реактора.

Регенерация катализатора производится смесыо воздуха с низко­ температурным насыщенным паром.

Основные показатели работы реакторного блока приведены ниже:

 

К о н т а к т и р о в а н и е

 

Весовая скорость подачи углеводородного сырья,

600—700

кг/(т катализатора • ч ) ...........................................

 

Температура, ° С .......................

кгс/см2

550—650

Перепад давления по слою катализатора,

0,4—КО

Разбавление водяным паром (мольное соотно­

от 1 : 19 до

шение)

 

Выход изопрена, вес. %

 

1 : 21

изопрен

33—38

на

на

изопрен

82—87

Срок службы катализатора, ч ....................................

 

>4000

 

Р е г е н е р а ц и я

 

Весовая скорость подают, кг/(т катализатора • ч)

200—220

в о зд у х а ..............................................................

 

пара......................................................................

В зависимости

 

 

от температуры

 

 

слоя катали­

Температура, ° С

 

затора

 

=5700

Соотношение катализатор : инертный теплоноси­

от 1 : 1 до 1 : 3

тель (весовое).................................................. ...

.

Катализатор КНФ характеризуется исключительно высоким сроком службы: отдельные промышленные образцы работали на контакти­ ровании без снижения активности свыше 5000 ч. Некоторые физико­ механические показатели катализатора КНФ приведены ниже:

130