Способ получения олефиновых углеводородов c3 - c5

 

Способ получения олефиновых углеводородов C₃-C₅ путем дегидрирования соответствующих парафиновых углеводородов, осуществляемый в системе реактор - регенератор с кипящим слоем алюмохромового катализатора и включающий рекуперацию тепла полученных контактного газа и газа регенерации и выделение из них отработанного катализатора, возвращаемого в систему. При этом выделение отработанного катализатора и его возврат осуществляют в сухом виде при температуре 30-450^oС. Катализатор возвращают в реактор и/или регенератор на высоту, составляющую 15-85% от высоты кипящего слоя катализатора. Технический результат заключается в увеличении выхода целевого продукта - олефинов, снижении расхода катализатора, улучшении экологии процесса. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к способу получения олефиновых углеводородов, используемых в дальнейшем для получения основных мономеров СК, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и др.

Известен способ получения олефиновых углеводородов путем дегидрирования соответствующих парафиновых углеводородов в системе реактор - регенератор с движущимся крупнозернистым катализатором (Кирнос Я.Я., Литвин О.Б. "Современные промышленные методы синтеза бутадиена". Аналитические сопоставительные обзоры ЦНИИТЭНефтехим, серия "Производство синтетических каучуков", М., 1967, с.81).

Недостатком известного способа является сложное аппаратурное оформление реакторного узла и невозможность создания установок большой производительности в связи с трудностями организации движения крупнозернистого катализатора в системе реактор - регенератор.

Кроме того, образующаяся в результате движения и истирания катализатора катализаторная пыль безвозвратно выносится из системы с получаемыми контактным газом и газом регенерации, что приводит к загрязнению окружающей среды пылевидными отходами катализатора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения бутиленов путем дегидрирования н-бутана, осуществляемый в системе реактор - регенератор с кипящим слоем алюмохромового катализатора и включающий рекуперацию тепла полученных контактного газа и газа регенерации и выделение из них отработанного катализатора, возвращаемого в систему (Кирпичников П.Л., Береснев В.В., Попов Л.М. "Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука". -л.: Химия, 1986, стр. 8-12).

По этому способу выделение отработанного катализатора из контактного газа осуществляется в скруббере мокрой очистки. Полученный при этом катализаторный шлам сливается в отвал.

Выделение отработанного катализатора из газа регенерации осуществляется в электрофильтре, из которого отработанный катализатор при температуре окружающей среды частично и периодически возвращается по линии загрузки катализатора в верхнюю часть регенератора - в пространство над уровнем кипящего слоя катализатора. В известных способах в системах выделения и возврата катализатор подвергается значительному охлаждению (практически до температуры окружающей среды), что при возврате его в разогретый до температуры 620-670^oC регенератор приводит к циклическим ударным тепловым нагрузкам на катализатор ("охлаждение - нагрев" при большом перепаде температур) и быстрой его дезактивации.

Кроме того, возврат выделенного катализатора, состоящего в основном из мелких фракций, в надслоевое пространство регенератора приводит к быстрому вторичному выносу его из регенератора. Происходит практическое выключение этой, обладающей высокой каталитической активностью части катализатора из работы в системе реактор - регенератор. При этом периодический, залповый режим возврата предварительно накапливаемого катализатора многократно увеличивает в период возврата нагрузки на пылеулавливающие системы и соответственно увеличивает проскок катализатора с газами регенерации в атмосферу.

Все это приводит к снижению выходов целевого продукта, повышенному расходу катализатора и загрязнению окружающей среды отходами катализатора.

Целью настоящего изобретения является увеличение выходов целевого продукта - олефинов, снижение расхода катализатора, улучшение экологии процесса.

Указанная цель достигается способом получения олефиновых углеводородов C₃-C₅ путем дегидрирования соответствующих парафиновых углеводородов, осуществляемым в системе реактор - регенератор с кипящим слоем алюмохромового катализатора и включающим рекуперацию тепла полученных контактного газа и газа регенерации и выделение из них отработанного катализатора, возвращаемого в систему. При этом выделение отработанного катализатора и его возврат осуществляют в сухом виде при температуре 30-450^oC. Катализатор возвращают в реактор и/или регенератор на высоту, составляющую 15-85% от высоты кипящего слоя катализатора.

Выделение и возврат отработанного катализатора при повышенных температурах снижает ударные циклические тепловые нагрузки на катализатор и способствует сохранению его каталитической активности.

Выделение катализатора в сухом виде и при повышенной температуре способствует улучшению условий транспорта выделенного катализатора при организации непрерывного возврата его в кипящий слой (например, исключение забивок катализатором транспортных систем).

Подача в среднюю часть кипящего слоя отработанного катализатора при повышенной температуре и в сухом виде снижает вероятность возникновения в кипящем слое локальных температурных неоднородностей, что улучшает условия дегидрирования.

Непрерывный возврат выделенного катализатора в среднюю часть кипящего слоя реактора и/или регенератора на высоту, составляющую 15-85% от высоты кипящего слоя катализатора, позволяет вовлечь указанную часть активного катализатора в циркуляцию между реактором и регенератором и, таким образом, сохранить в кипящем слое активные мелкие фракции катализатора, что уменьшает его расход, улучшает однородность кипящего слоя, приводит к улучшению межфазного массообмена и увеличению выходов целевых продуктов.

Вывод катализатора может осуществляться из контактного газа и/или газов регенерации, а его возврат - в реактор и/или регенератор в любых комбинациях.

Возврат катализатора в кипящий слой может осуществляться непрерывно или дробно - малыми порциями.

Возврат катализатора в надслоевое пространство или в верхнюю часть кипящего слоя (когда высота возврата катализатора больше 85% высоты кипящего слоя катализатора), а также в нижнюю часть кипящего слоя (когда высота возврата катализатора менее 15% высоты кипящего слоя катализатора) приводит к быстрому вторичному выносу возвращаемого катализатора из системы реактор - регенератор и снижению показателей дегидрирования. В последнем случае возвращаемый катализатор подвергается вторичному уносу через циркуляционные трубы системы реактор - регенератор и надслоевое пространство сопряженного аппарата (реактора или регенератора, если возврат осуществляется соответственно в регенератор или в реактор).

Повышенная температура на стадии выделения отработанного катализатора может обеспечиваться охлаждением контактного газа и газов регенерации до указанной температуры, например в котлах-утилизаторах или других теплообменных устройствах для рекуперации тепла этих газовых потоков и направлением их при этой температуре в узлы выделения катализатора. Выделение катализатора может осуществляться, например, в циклонах, фильтрах и других пылеулавливающих устройствах.

Температура катализатора на стадии его возврата может обеспечиваться, например, исключением теплопотерь в системах возврата путем применения качественной теплоизоляции, обогревающих рубашек, пароспутников, использованием нагретого транспортного газа (когда возврат отработанного катализатора обеспечивается, например с помощью систем пневмотранспорта) и т.д.

Заявляемые температурные пределы во многом определяются условиями оптимальной степени рекуперации тепла газовых потоков.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

В примерах используются катализаторы, имеющие химический состав согласно табл. 1.

Пример 1.

Дегидрирование н-бутана в бутилены осуществляется на установке с кипящим слоем алюмохромового катализатора ИМ-2201, состоящей из реактора и регенератора с непрерывной циркуляцией катализатора. Процесс проводят при температуре в реакторе 590^oC и регенераторе 650^oC. Циркуляция катализатора 7,5 т/ч. В реактор подают н-бутан в количестве 450 кг/ч.

В процессе работы установки дегидрирования из реактора и регенератора с потоками контактного газа и газа регенерации происходит унос частиц катализатора из системы. Запыленный поток контактного газа из реактора проходит теплообменник, затем высокоэффективный циклон и далее поступает в скруббер водной отмывки, после чего направляется на узлы выделения и очистки бутиленов.

Газы регенерации из регенератора проходят через теплообменник, высокоэффективный циклон, фильтры санитарной очистки и сбрасываются в атмосферу.

Теплообменники на линиях контактного газа и газов регенерации позволяют охлаждать указанные потоки в широком диапазоне температур.

Циклоны обладают высокой эффективностью улавливания частиц катализатора (до 85 - 97%) и оборудованы транспортными трубами, позволяющими непрерывно возвращать уловленный катализатор в кипящий слой системы реактор - регенератор. При этом в транспортные трубы подают азот в количестве 12 - 15 нм³/ч для обеспечения условий пневмотранспорта. Циклоны и транспортные трубы снабжены электроспиралями для компенсации теплопотерь и регулирования температуры при улавливании катализатора и при его возврате в систему реактор - регенератор.

Циклон на линии контактного газа мог отключаться. При этом улавливание унесенного из реактора катализатора происходило в скруббере водной отмывки в соответствии с известными способами.

В данном примере катализатор из газов регенерации выделялся при температуре 450^oC и при этой же температуре возвращался в среднюю часть кипящего слоя реактора таким образом, что высота возврата составляла 85% от высоты кипящего слоя катализатора.

Данные по другим условиям и показателям дегидрирования приведены в табл. 2.

Пример 2.

Дегидрирование изобутана в изобутилен осуществляют на катализаторе СПС аналогично примеру 1, однако температура дегидрирования составляла 590^oC, а регенерации - 650^oC. Циркуляция катализатора составляла - 7,5 т/ч, подача изобутана 480 кг/ч.

Данные по другим условиям и показателям дегидрирования приведены в табл. 2.

Пример 3.

Дегидрирование пропана в пропилен осуществляют на катализаторе СПС аналогично примеру 1, однако температура дегидрирования - 580^oC, температура регенерации - 620^oC, циркуляция катализатора - 5,6 т/ч, подача пропана - 350 кг/ч.

Данные по другим условиям и показатели дегидрирования приведены в табл. 2.

Пример 4.

Дегидрирование изопентана осуществляют на катализаторе ИМ-2201 аналогично примеру 1, однако температура дегидрирования - 570^oC, температура регенерации 630^oC, циркуляция катализатора - 7 т/ч, подача изопентана - 500 кг/ч.

Данные по другим условиям и показатели дегидрирования приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ позволяет повысить выходы олефинов и за счет дополнительного улавливания и эффективного возвращения в процесс отработанного катализатора сократить его расход и улучшить экологию процессов дегидрирования парафинов C₃-C₅.

Формула изобретения

Способ получения олефиновых углеводородов С₃-С₅ путем дегидрирования соответствующих парафиновых углеводородов, осуществляемый в системе реактор - регенератор с кипящим слоем алюмохромового катализатора и включающий рекуперацию тепла полученных контактного газа и газа регенерации и выделение из них отработанного катализатора, возвращаемого в систему, отличающийся тем, что выделение отработанного катализатора и его возврат осуществляют в сухом виде при температуре 30 - 450^oC, при этом катализатор возвращают в реактор и/или регенератор на высоту, составляющую 15 - 85% от высоты кипящего слоя катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3