Способ получения низших олефинов

 

Изобретение касается олефинов, в частности способа получения низших олефинов, применяемых в производстве полимерных материалов. Цель - снижение удельного расхода тепловой энергии и увеличение срока службы металлоконструкций реактора пиролиза. Процесс ведут смешением тяжелого сырья с разбавителем, раздельным нагревом легкого и тяжелого сырья, их смешением путем рассредоточенной подачи нагретого до температуры начала разложения легкого сырья по длине зоны реакции в 3-5 точках в частично конвертированное тяжелое сырье с последующим совместным пиролизом. Способ позволяет снизить температуру пиролиза на 10-30°С, а удельный расход тепловой энергии на 16-21 отн.%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4 А1 (51)5 С 10 С 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ AEHT СССР (21 ) 4658262/31-04 (22) 06.03.89 (46) 30.12.90. Бюл. Р 48 (71) Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии

АН УССР (72) В.И. Дмитриев, В.А.Бутовский, В.В.Троценко, С.Н. Вербицкая, N.À.Ëèîçíîâ, Е.А.Фейгин, В.И,Вознюк, С,Е. Чечин, А.И.Митрофанов, А,П.Ворожейкин (53) 662 ° 75(088.8) (56) Нефтепереработка и .нефтехимия.

1980, Р 4, с. 26-30.

Патент США 11 4492624, кл. С 10 G 9/16, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ (57) Изобретение касается олефинов, Изобретение относится к нефтехимии, к способу получения низших олефинов (этилена, пропилена, бутиленов) совместным пиролизом легкого и тяжелого углеводородного сырья, например, этака и бензина, пропана и газойля.

Цель изобретения — снижение удельного расхода тепловой энергии на процесс и увеличение срока службы металлоконструкций реактора пиролиза.

В данном способе легкое, более термоустойчивое сырье подают в уже реагирующую парогазовую смесь, образовавшуюся при разложении менее термоустойчивого тяжелого сырья и содержащую свободные углеводородные радикалы. Согласно радикально-цепному механимзу термического разложения в частности способа получения низших олефинов, применяемых в производстве полимерных материалов,. Цель - снижение удельного расхода тепловой энергии и увеличение срока службы металлоконструкций реактора пиролиза. Процесс ведут смешением тяжелого сырья с разбавителем, раздельным нагревом легкого и тяжелого сырья, их смешением путем рассредоточенной подачи нагретого до температуры начала разложения легкого сырья по длине зоны реакции в 3-5 точках в частично конвертированное тяжелое сырье с последующим совместным пиролизом. Способ позволяет снизить температуру пиролиза на 10-30 С, а удельный расход тепловой энергии — на 16-21 отн.Х.

1 табл.

С: углеводородов свободные радикалы инициируют разложение -углеводородных молекул легкого сырья, что позволяет достичь требуемой степени конверсии при более низкой температуре пиролиза, чем в известном способе, В свою очередь снижение температурного уровня процесса обеспечивает снижение удельного расхода. тепловой энергии на процесс и увеличение срока службы металлоконструкций реактора

lIHPOJIHSR aa

Кроме того, пиролиз легкого углеводородного сырья осуществляют без разбавителя, что наряжу с снижением температурного уровня процесса обеспечивает уменьшение удельного расхода тепловой энергии на процесс.

1616954

Более низкая температура процесса способствует также увеличению срока службы металлоконструкций реактора пиролиза.

Последовательность осуществления способа применительно к конкретным видам сырья иллюстрируют примеры 3-6.

Пример 1. По известному способу на лабораторной усгановке пг1ролизу подвергают этан (фракции

95 . С К ) и прямогонный бензин (P =

= 0,711, пределы кипения 90-145 С), Этан в количестве 0,37 нм /ч ($,5 кг/ч) смввмввюв с 0,1 кг/ч водяHdro пара (20 мас. ), парогазовую свесь нагревают до 650 С, а затем о подвергают высокотемпературному разложению (пиролизу) путем нагрева до

870 С в течение 0,25 с. Степень конверсии этана составляет 67 .Тяжелое углеводородное сырье — бензин в количестве 0,5 кг/ч смешивают с О, f 5 кг/ч (30 мас.%) водяного пара, парогазов1 ю смесь нагревают до температуры

560 С и затем подвергают частичному разложению путем нагрева до 790 С в течение 0,11 с. После этого оба реагирующих потока смешивают в массовом соотношении 1:1, при этом температура смеси на выходе из зоны реакции составляет 828 С, продукты пиролиза выводят из зоны реакции и подвергают закалочному охлаждению до 360 С.

Пример 2. По известному способу осущестнляют совместный пиролиз пропана (фракция 96) и атмосферного газойля ($ = 0,818, пределы кипения 160-225 С). Пропан в количестве 0,28 нм /ч (0,56 кг/ч) смешивают с 0,17 кг/ч (30 мас. ) водяного пара, 40 парогазовую смесь нагревают до 610 (; и затем подвергают высокотемпературному разложению путем нагрева до

860o„ в течение 0,26 с. Степень кон45 версии пропана составляет 8ЯЖ. Тяжелое углеводородное сырье — газойль в количестве 0,56 кг/ч смешивают с

0 22 кг/ч (40 мас. ) водяного пара, в о парогазовую смесь нагревают до 520 С и затем подвергают частичному разложе50

Hrrr0 путем нагревания до 770 С н тео чение 0,12 с. После этого оба реагирующих потока смешивают в массовом соотношении 1:1, при этом температура смеси на выходе из зоны реакции 55 составляет 820 С, затем продукты пиролиза выводят из зоны реакции и подвергают закалочному охлаждению до 360 С.

Л р и м е р 3. По данному способу осуществляют совместный пиролиэ этана (легкое углеводородное сырье) и прямогонного бензина(тяжелое углеводородное сырье). Прямогонный бензин в количестве 0,5 кг/ч смешивают с 0,25 кг/ч водяного пара (50 мас, ), парогазовую смесь нагревают до 560 С и затем направляют в зону реакции, где подвергают дальнейшему высокотемпературному нагреву до 650 С и рассредотачивают по длине зоны реакции (в 4 точках соответствующих 20, 40, 60 и 80 . длины зоны реакции) ранными порциями (па 1,25 кг/ч)и подают в реагирующую смесь прямогонного бензина. После полного смешения обоих видов сырья температуру реагирующей смеси доводят до 850 С (общее время контакта и расчете на бензин 0,28 с), затем продукты реакции выводят из зоны реакции и подвергают закалочному охлаждению до 360 С.

Пример 4. По данному способу осуществляют совместный пиролиз пропана и газойля (характеристики сырья по примеру 2). Гаэойль в количестве 0,56 кг/ч смешивают с 0,34 кг/ч водяного пара (60 мас.l), парогазовую смесь нагревают до 520 С и затем направляют в зону реакции, где подвергают дальнейшему высокотемпературному нагреву до температуры 820 С.

Пропан в количестве 0,56 кг/ч нагревают до 610 O и рассредотачивают .по длине зоны реакции (аналогично примеру 3) равными порциями по 0,14 кг/ч и подают в реагирующую смесь гаэойля, Температуру реагирующей смеси в конце зоны реакции доводят до 820 С, общее, время контакта в расчете на газойль

0,21 с. Затем продукты пнролиза выводят иэ зоны реакции и подвергают закалочному охлаждению до 360ОC.

Пример 5. По предлагаемому способу осуществляют сонместный пиролиз этана и прямогенного бензина (характеристики сырья приведены в примере 1). Последовательность осуществления способа и параметры процесса аналогичны примеру 3, однако смешение осуществляют путем подачи нагретого до 650 С этана в реагирующую смесь о газойля: †.в двух точках, соответствующих

30 и 60% длины реакционной зоны, равными порциями цо 0,25 кг/ч;

16169

Пример

Показатели

2 3

Температура пиролиза, С

Выходи основных продуктов, мас.Х, метановодородная фракция этилен

870 860 850 820 850 850 850 820 820 820

16,6 22,4 15,1 19,0 20,3

23,9 36,0 24,0 30 1 35 4

162 79 16,1 92 80

23,3

36,2

6,7

22,4 12,7 14,0

36 2 19,1 23,7

7 6 17ю9 16в4

15,6

24,0

15,7 пропилеи бутилен-бутадиеновая фракция газообразование

Удельный расход тепловой энергии на процесс, кДж/кг

«%

Удельный расход условного топлива

3,1

86,0

6 9 3 4 712

79,0 86,2 79,0

2,5 2,9

81,0 85,7

3 5 5 0 7,0

86,6 74,2 78,6

7,7

79,1. 2910

3820 3210 3240 2880 3160 3200

3260 2800 2860 — в трех точках, соответствующих

25, 50 и 75Х длины реакционной зоны, равными порциями по 0,17 кг/ч, — в пяти точках, соответствующих

20, 35, 50, 65 и 807, длины реакционной зоны, равными порциями по О, 1 Kr/÷, Пример 6. По данному способу осуществляют совместный пиролиэ пропана и атмосферного газойля (характеристики сырья приведены в примере 2) ° Последовательность осуществления способа и параметры процесса аналогичны лримеру 4, а параметры cMemeния потоков легкого и тяжелого углеводородного сырья — примеру 5, Показатели процесса по примерам

1-6 приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что при совместном пиролизе 20 этана и бензина, а также пропана и газойля по данному способу, температура пиролиза по сравнению с известным способом снижается на 10-30 С, а удельный расход тепловой энергии на 25 процесс и удельный расход топлива на единицу перерабатываемого сырья— на 21-16 отн.%. Однако, если легкое углеводородное сырье подается на смешение с реагирующей смесью тяжелого углеводородного сырья менее, чем в трех точках по длине реакционной зоны (примеры 5а н ба), наблюдается существенное снижение выхода этилена, суммы низших олефинов и газообразования. Это объясняется тем, что при по54 б даче относительно большой порции относительно "холодного" сырья в реагирующую смесь происходит частичная

"закалка" последней, приводящая к иск чезновению инициирующих реакций распада свободных радикалов. В этом случае необходимо увеличение температуры пиролиза, что не отвечает цели изобретения.

Таким образом, реализация данного способа получения низших олефинов совместным пиролиэом легкого и тяжелого углеводородного сырья позволяет уменьшить удельный расход топлива на процесс и увеличить срок службы металлоконструкций реактора пиролиэа.

Формула изобретения!

Способ получения низших олефннов, включающий смешение тяжелого сырья с разбавителем, раздельный нагрев легкого и тяжелого сырья, их смешение и совместный пиролиз, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения удельного расхода .тепловой энергии и увеличения срока службы металлоконструкций реактора пиролиза, смешение легкого с тяжелым сырьем осуществляют путем рассредоточенной подачи нагретого до температуры начала разложения легкого сырья по длине зоны реакции в 3-5 точках в частично конвертированное тяжелое сырье.

161 69$4

Продолжение таблицы г

Пример

Показатели

Составитель Н. Богданова

Техред Л.Сердюкова Корректор Э. Лончакова

Редактор М. Недолуженко

Заказ 4096 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-3$, Раушская наб., д. 4/$

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

1 на единицу перерабатываемого сырья, к1/кг"" 0„19 Оэ16 Оэ16 Оэ14 О ° 16 Оэ16 Оэ16 Оэ14 Оэ14 Оэ14

+Ю Юф е вее ЮМ ° ВЮМФ ФВ %4 и

"При пиролизе легкого углеводородного сырья

На 1 кг смеси легкого и тяжелого углеводородного сйрья

1 1 +С учетом термического КПД установки 60Х.