Способ совместного получения этилена и метана

 

ОПИСАНИЕ

Сецналнстнчвскнк

К ПАТЕНТУ (6! ) До полн и тельны я к патенту (22) ЗаЯвлено 280775 (21} 2162245/23-04 (23) Приоритет — (32) У (5i) M. к .

С 10 G 13/28 (33) (31) Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открыти и (53) УДК 665. 75 (088. 8) Опубликовано 250379. БюллЕтЕнь № 11

Дата опубликования описания 2503.79 (72) Авторизобретения

Иностранец

Чарльз Мастерсон Старкс (США) Иностранная фирма Континентал Ойл Компани (США) (71} Заявитель (54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА

И МЕТАНА

Изобретение относится к способам получения этилена, а именно описывается двухступенчатый крекинг-процесс гидропиролиза для получения этилена из высших углеводородов.

Известен способ совместного получения этилена и метана гидропиролизом углеводородного сырья при

600-1000 С fl) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения метана и этилена гидропиролизом углеводородного сырья при температуре 6251100 С, давлении 10-70 бар и времени контактирования 0,005-0,5 с. Полученный продукт разделяют на потоки, побочные продукты направляют на рециркуляцию, а целевые выделяют (21.

Однако известные способы не позволяют получать целевые продукты с достаточным выходом.

С целью повышения выхода целевых продуктов, продукт гидропиролиза дополнительно подвергают пиролизу при температуре 750-900 С, давлении

1-2 ати и времени контактирования

0,01-10 с.

Желательно гидропиролиз осуществ.лять при температуре 600-900 С, давпении 5-100 ати н времени контактирования 0,1-60 с.

B качестве исходного сырья можно применять сырую нефть и другие фракции, обладающие близкими плотностью и летучестью, а также фракции, которые отделяются от угля как гидрированное угольное масло. Можно применять дистиллятные фракции, которые

10 360 С, а также дистилляты угольных смол, которые содержат незамещенные или гидроксизамещенные углеводороды. Газы, .содержащие главным образом бутан и

15 пропан, являются подходящими материалами. углеводородное сырье вводят с водородом в зону гидропиролиэа первой

20 ступени. В зоне гидропиролиэа углеводородные масла пиролитически в присутствии водорода расщепляются в низшие углеводороды.

Гидропиролиз проводят при мольном

25 соотношении водорода и углеводородного сырья 3:1 — 30:1.

Водород для гидропиролиэа поступает со стадии рециклизации водорода, который отделяется в последующей ступени разделения, и может быть вве654179 ден дополнительно от других пригодных источников.

Водород и углеводородное масло можно вводит на стадию Ждропиролиза раздельно или их можно смешивать и вводить в виде смеси. углеводород можно подавать через распылительное сопло при применении водорода в ка- честве распыляющего газа. Предпочтительно углеводородное масло нагревать до температуры, близкои к рабочей температуре в зоне гидропиролиза,)0 например до 300 — 550 С.

Гидропиролиз проводят при 600900 С, предпочтительно при 700-850 С.

Более высокие температуры благоприятствуют увеличению выхода этилена 15 в сравнении с этаном. Минимальное применяемое давление 5 ати, обычно процесс ведут. при 5-100 ати, предпочтительно при 15-30 ати. Более низкие давления благоприятствуют 20 увеличению выхода этилена в сравнении с этаном. Время контактирования 0,160 с, предпочтительно 0,5-20 с. Более короткое время контактирования

1 благоприятствует увеличению выхода этилена в сравнении с этаном.

Осаждение угля, происходящее из-за побочных реакций в зоне гидропиролиза, можно ингибировать, для чего в загружаемое углеводородное масло добав- З0 ляют неббльшое количество соединений серы. Обычно соединения серы вводят непрерывно. Вместо соединений серы можно использовать воду или пар, хотя для равной эффективности при ин- 35 гибировании карбонизации необходимы большие количества воды в сравнении с количествами соединений серы. Обычно эффективными являются количества примерно.до 3 моль воды на 1 моль 40 углеводородного сырья, хотя можно применять и большие количества. Вода не только ингибирует карбонизацию, но оказывает влияние на гидропиролиз и благоприятствует увеличению выхода 45 этилена в сравнении с этаном.

Отток от зоны гидропиролиза первой ступени поступает затем в зону крекинга второй ступени, где крекируется при низком давлении. Применяемые при этом температуры равняются

750-900 С, предпочтительно 800-850 С, 0 о давления обычно не выше примерно

2 ати, предпочтительно не выше 1 ати.

Время контактирования около 0,0110 с предпочтительно 0,1-1 с.

Так как условия в зоне крекинга второй ступени являются также идеальными для дегидрирования этана в этилен, этан от зоны разделения рециклизуют в зону крекинга второй ступени. 60

Зона крекинга второй студени служит не только для того, чтобы расщеплять высшие углеводороды в оттоке зоны гидропиролиза, но также для того, чтобы дегкдрировать этан, который образуется на первой и второй ступенях, а также тот, который рециклизуется.

Затем перерабатывается смесь продуктов оттока зоны крекинга второй ступени для получения метана и этилена в зоне разделения. Можно применять обычные способы разделения водорода, метана, этилена, этана и высших углеводородов. В пригодной разделительной и обычной ..системе смесь продуктов реакции в тот момент, когда она выходит из зоны крекинга второй ступени, непосредственно охлаждается л закаливается, и затем охлажденную смесь пропускают через ряд колонн фракционированной дистилляции с низкими температурами, где сначала отделяется водород .и, как было сказано, рециклизуется в зону гидропиролиза первой ступени. Затем отделяется и извлекается метан. Далее отделяется этилен, который можно хранить в качестве товарного продукта или транспортировать. Этан отделяется за ним и, как указано раньше, рециклизуется в зону крекинга второй ступени.

Остающиеся высшие углеводороды затем гидрируют обычным образом для отделения ненасыщенных и рецикли-, зуют в зону гидропиролиза первой ступени, где они вновь превращаются в низшие углеводороды и, наконец, в этилен и метан.

Этот способ разделения является в основном селективной ступенчатой дистилляцией; можно также применять обратный способ, т.е. ступенчатую селективную конденсацию.

Так как высшие углеводороды содержат .различные количества ароматических соединений, главным образом бензола, толуола и ксилолов, перед гидрированием и рециклизацией можно проводить разделение, которое нужно для отделения части ароматических соединений или только желаемых компонентов. Если в основном отделяются все ароматические соединения, остающийся поток из высших углеводородов можно рециклизовать в зону гидропиролиза первой ступени без гидрирования.

Если были отделены ароматические соединения или часть ароматических соединений предпочтительно гидрировать поток из высших углеводородов перед ре циклизацией.

iI p и м е р 1, Смесь 2,3 объем/мин жидкого керосина (т.кип. 190-270 С, уд в. 0,82), 2,65 объем/мин воды и

161 объем/мин газообразного водорода (мольное соотношение водорода и углеводорода примерно 18,0) вводят в зону гидропиролиза первой ступени.

В реакторе гидропиролиза также выполнены входные отверстия для рециклизуемого водорода и рециклизуемых высших углеводородов. Гидропиролиз проводят при температуре 750-800 С, авлении 20,4 ати и времени контактиования 7-10 с.

654179 формула изобретения

Составитель Н. Богданова

Редактор:О. Кузнецова Техред М.Петко Корректор E. дичинская

Заказ 1333/47 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Отходящий поток от эоны гидропиролиза .первой ступени затем со сниженным данлением поступает в зону крекинга трубчатой печи нторой ступени. Здесь также предусмотрено впускное отверстие для рециклизуемого этана. Расщепление на второй ступени проводят при температуре 850-900 С, давлении 0,71,7 ати и нремени контактирования

0,1-0,5 с.

Смесь продуктов эоны гидропиролиза второй ступени быстро охлаждает- 10 ся, закалинается и подается н ряд колонн для фракционированнбИ дистилляции. Водород отделяют и рециклизуют в зону гидропиролиэа первой ступени. Метан отделяют и хранят. у

Этилен отделяется и хранится иа, складе ° Этан отделяют и рециклизуют в зону крекинга второй ступени. Остающийся поток из высших углеводородов гидрируют и рециклизуют в зону гидропиролиза первой ступени.

P. р И м е р 2. Гидропиролиз ведут в трубчатом реакторе из нержавеющей стали длиной 0,3 м, диаметром 0,96 см с внутренним объемом примерно 16 см который дает обо- . греваемую зону. В реактор вводят легкую нафту (т.кип. от 85 до 150 C) со скоростью 0,034 мл/мин и водород со скоростью 100 см /мин (мольное соотношение водорода и углеводорода З0 примерно 16,2). Гндропиролиз проводят при температуре 750 С, давлении

6,8 ати и среднем времени контактиронания 2,5 с.

Отходящий йэ зоны гидропиролиза 35 поток анализируют хроматографически; он содержит 12,4 вес.% водорода, 36,3 нес.% метана, 1,1 вес.% этилена, 41,4 вес.% этана и 9,0 вес.% высших углеводородов.

Затем отходящий из эоны гидропиролиза поток вводят но вторую стумень крекинга, которая работает при атмосферном давлении и температуре

800-850 C. При 850 С получают продукт, который имеет следующее углеводородное распределение: 41 вес.% метана, 23,4 вес.% этилена, 26,6 вес.% этана, 4,9 вес.% бензола и 4,1 вес.% высших углеводородов.

Метан, этилен и бензол извлекают, а водород и высшие углеводороды рециклизуют в зону гидропиролиэа, .этан рециклизуют в зону крекинга второй ступени.

1. Способ совместного получения этилена и метана гидропиролизом углеводородного сырья при понышенных температуре и давлении, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода целевых продуктов, продукт гидропиролиэа дополнительно подвергают пиролизу при температуре 750900 С, давлении 1-2 ати и времени контактирования 0,01-10 с.

2. Способ по п.l, о.т л и ч а юшийся тем, что гидропиролиз осуществляют при температуре 600900 С, давлении 5-100 ати и времени контактирования 0,1-60 с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 43522, кл. 16 В 121, 1972.

2. Патент США М 3842138, кл. С 10 G 13/28, 1974.