1790597 - Способ получения низших олефинов

Способ получения низших олефинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Сущность изобретения: низшие олефины получают предварительным нагревов углеводородного сырья до температуры 600-650°С с последующим непосредственным контактом его с инициирующими добавками - промежуточными продуктами горения водорода и окислителя, образую-. щихся в факеле пламени, в течение 1-30 мс. Факелы пламени организуют по оси и/или периферии потока углеводородного сырья. Процесс ведут при температуре 600-800°С. Водород подают в количестве 0,1-1,0 л, а кислород в количестве 0,01-0.5 л на 1 л углеводородного сырья при объемном соотношении кислород:водород, равном 1:2-10. 3 з,п. ф-лы. 8 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч>л С 10 G 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

I21) 4730941/04 (22) 04.09.89 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3

71) Казахский межотраслевой научно-тех;уческий центр СВС, (2) Г.И.Ксандопуло, З,А.Лейман, Н.П,Томардвская и Н.Ю.Воронов (73) Институт проблем горения (56) Авторское свидетельство СССР

j+ 1266558, кл. С 10 G 9/00, 1985;

Патент США ¹ 4256565, кл, С 10 G 9/36, (208-129), 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ

Изобретение относится к области переработки нефтяного сырья, а именно к способу получения низших олефинов, и может быть использовано в нефтехимической и химической промышленности.

Целью изобретения является увеличение выхода низших олефинов.

Способ осуществля ют следующим образом, Углеводородное сырье, нагретое до температуры 600 С, поступает в зону воздействия факелов водород-кислородного пламени, где в течение 1-30 мс подвергается активному воздействию промежуточных продуктов горения радикалов -Х, ОН, НО2, с одной стороны и локальному воздействию теплового удара факела с другой стороны, При этом сырье расщепляется и происходит зарождение цепей пиролиза при относительно низких температурах сырья

600-650 С, что в свою очередь приводит к последующему снижению температуры пи„„&U„„1790597 АЗ (57) Сущность изобретения: низшие олефины получают предварительным йаг йвом уг- леводородного сырья до температуры

600-650 С с последующим непосредственным контактом его с инициирующими добавками - промежуточными продуктами горения водорода и окислителя, образую-. щихся в факеле пламени, в течение 1-30 мс.

Факелы пламени организуют по оси и/или периферии потока углеводородного сырья.

Процесс ведут при температуре 600-800 С, Водород подают в количестве 0,1-1,0 л, а кислород в количестве 0,01-0,5 л на 1 л углеводородного сырья при объемном соотношении кислород:водород, равном 1:2-10. 3 (. э,п. ф-лы. 8 табл. ролиза на 60-110 С, а вместе с тем и теплонапря>кенности труб змеевиков, За счет размещения и соответствующей ориентации в зоне пиролиэа нескольких факелов увеличивается поверхность взаимодействия сырья с названными активными частицами, повысив тем самым эффективность инициирова, .ия пиролиза и собтветственно выход олефинов, Температурный интервал 600-650 С определяется максимальной эффективностью инициирования, поскольку при температуре ниже 600 С пиролиз углеводородов невозможен, а выше 650 С требуется полное изменение технологических параметров процесса пиролиза, Пиролиз углеводородного сырья при инициировании водород-кислородным пламенем, начинается при температуре 600 С и завершается при температуре 800 С, при этом основная доля олефинов образуется в интервале температур 700-800" С.

1790597

До 800 С происходит полное превращение сырья, что приводит к снижению энергозатрат на осуществление процесса.

Далее продукты пиролиза выводятся из печей, подвергаются охлаждению и разделению, Факел формируют подаваемыми потоком кислорода и по его периферии параллельным потоком водорода в соотношении

1;2-10, из расчета на 1 л сырья 0,1-1,0 л водорода и 0,01-0,5 л кислорода.

Это позволяет локализовать кислород в области. факела и исключить его попадание в сырье и окисление cblpbsl до оксидов углерода, Названные инициирующие добавки для эффективного их воздействия необходимо вводить по оси и/или периферии потока углеводородного сырья в зоне пиролиза в интервале температур 600-650 С путем соответствующего размещения в ней не менее двух факелов, по меньшей мере один из которых дополнительный.

Организацию факелов можно осуществить на известных горелках различного типа, например диффузионного, причем установка этих горелок в зоне пиролиза на стенках трубчатых печей может быть осуществлена любым известным способом.

П р и и е р 1. В змеевик трубчатой печи подают поток углеводородного сырья, состоящий из пропана (55,7%) и бутана 43,3%) . и разбавителя вЂ” пара, нагревают до 600 С и . вводят по его оси инициирующие добавкивЂ” промежуточные продукты горения водорода и кислорода, образующиеся в факеле пламени.

Контактирование этих добавок с углеводородным сырьем осуществляют при температуре последнего, не превышающей

650 С, Для формирования факелов пламени в коленах труб змеевика в интервале температур устанавливают 2 диффузионйые горелки, в центральную часть которых подают кислород со скоростью 30 м /ч, а по периферии вЂ” водород со скоростью вЂ” 120 M /ч, что соответствует расходу Н /Oz на 1 л сырья вЂ” 0,1/0,025. При этом скорость подачи углеводородного сырья составляет 1200 м /ч, пара 1000 м /ч. Время контакта иницииру., ющих добавок с углеводородным сырьем составляет 7 мс. Пиролиз проводят при температуре 800 С и времени контакта

0,3 с, Полученныб"продукты пиролиза резко охлаждают и разделяют.

Пример 2. Пиролиз проводят как в примере 1, за исключением того, что промежуточные продукты горения водорода и кислорода вводят в зону пиролиза по периферии потока углеводородного сырья, для этого на стен ках трубы змеевика устанавливают 6 диффузионных горелок для формирования факелов водород-кислородного пламени по периферии потока.

Выход олефинов представлен в табл,1, Пример 3, Пиролиз проводят как в примере 1, за исключением того, что инициирующие добавки вЂ” и роме>куточн ые п родукты горения водорода и кислорода одновременно вводят по оси и по периферйи углеводородного потока. Для этого в колене змеевика устанавливают 1 диффузионную горелку и на стенках трубы змеевика вЂ” 3 диффузионных горелки, обеспечивающих формирование факелов водород-кислородного пламени по оси и по периферии потока.

20 Как следует из данных табл, 1, максимальные выходы олефинов наблюдаются при одновременном введении инициирующих Добавок по оси и по периферии потока, что обеспечивается соответствующим располо>кением горелок, как описано в примере 3.

Ниже в.табл. 2 приведена зависимост выхода олефинов от температуры сырья в зоне инициирования; в табл. 3 вЂ” зависи30

55 мость выхода олефинов от температуры в зоне пиролиза; в табл, 4 приведена зависимость выхода олефинов от времени контак- . тирования сырья с активными частицами водород-кислородного факела; в табл. 5 и 6 представлена зависимость выхода олефинов от отношения топливной смеси K сырью и от соотношения топлива к окислителю соответствен но.

Таким образом, результаты приведенные в табл. 2 вЂ” 6, показывают, что инициирование пиролиза углеводородного сырья продуктами горения водород-кислородного пламени при непосредственном его контакте с сырьем и в указанных режимах приводит к увеличению выхода олефинов на 5-10 мас.%, снижает температуру пиролиза на

60-110 С, уменьшая при этом энергозатраты процесса.

Пример 4, В трубчатую печь подают поток жидкого углеводородного сырья вЂ” гексана и пара-разбавителя и нагревают до

600 С, далее поток пбступает в зону инициирования, куда вводят также инициирующие добавки вЂ” промежуточные продукты горения водорода и кислорода одновременно по оси и по периферии потока как описано в примере 3, Для этого в колене змеевика устанавливают 1 диффузионную горелку и на стенке трубы змеевика вЂ” 4-диффузионные горелки, обеспечивающие формирова40 ние факелов водород-кислараднпга плэмп ни llo оси и по периферии потока. При этом скорость подачи гексана составляет 600 м /ч, э пара вЂ” 1600 M /ч водорода и кислорода f3 горенке 160 м /ч и 50 м /ч соответственно. 5

3 э

Пиролиз проводят в интервале температур

700-800 С и времени контакта 0,3 с. Полученные продукты пиролиза охлаждают и подвергают разделению.

В табл, 7 представлены выходы олефи- 10 нов в зависимости от температуры по примеру 4 и для сравнения выходы олефинов по термическому пиролизу, осуществленному в тех же условиях без введения инициирующих добавок. 15

Из данных табл. 7 видно, что введение инициирующих добавок вЂ” промежуточных продуктов горения водорода и кислорода при пиролизе гексана увеличивают выход этилена на 10-11 мас. по сравнению с 0 термическим пиролизом, а также на 7-11 мас. / выход суммы олефинов.

В табл. 8 представлены выходы низших олефинов в зависимости от температуры пиролиза по данному способу и аналогу. 25

Сравнительная таблица показывает, чта использование для инициирования промежуточных продуктов горения водорода с кислородом значительно эффективнее, чем промежуточные продукты у;леводородных 30 пламен, поскольку увеличивается скорость зарождения цепей и завершение пиролиза.

Так пиролиз сырья в 1 случае фактически завершается при температуре 800 С, при

Формула изобретения

1. Способ получения низших олефинов, включающий нагрев потока углеводородного сырья, его пиролиз в присутствии инициирующих добавок вЂ” промежуточных продуктов горения водорода и окислителя, образующих в факелах пламени, охлаждение образующихся продуктов пиролиза с последующим выделением из них целевых продуктов, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода алефинов, процесс ведут при непосредственном контакте углеводородного сырья с факелом пламени в течение 1-30 мс и предварительном нагреэтом максимальнhlé вb>хпд 31илена превbl шает выход этилена f3 прототипе на 5 мэс.",ь при температуре на 1?О С ниже, чем в известном способе.

Иэ данных 2-6 видно, что оптимальной температурой воздействия инициирующих добавок, промежуточных продуктов горения водорода и кислорода, является 600650"С. Максимальное значение выхода суммы олефинов и этилена достигается при температуре пиролиза вЂ” 800 С и времени контактирования углеводородного сырья с инициирующими добавками равном 7 мс, Соотношение водорода и кислорода, задаваемое при формировании факела в пределах от 1,24 до 0,036 для водорода и от 0.01 до 0,36 для кислорода, из расчета на 1 л сырья, не оказывает существенного влияния на выходы олефинов. Однако следует отметить, что использование факелов с максимально заданным значением вадсрода и кислорода, по отношению к сырью, приводит к увеличению выхода этилена на 0,7 мас. Я, и снижению выхода пропилена на

2,7 мас.7,. В прототипе суммарный выход олефинав 15-25 мас.7ь (из нефтяных остатков).

Наиболее приемлемым соотношением водорода и кислорода, задаваемых в горелки, является 4;1, позволяющее получить максимальный выход этилена и исключить проникновение кислорода в сырье и образование оксидов углерода (см. табл. 5), ве углеводородного сырья да температуры

600-650ОС.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что факелы пламени организуют по оси и/или периферии потока углеводородного сырья.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при температуре 600800" С.

4, Способ Ilo и. 1, а т л и ч а K) шийся тем, что водород падают в количестве 0,11,0 л, а кислород в количестве 0,01-0,5 л на

1 л углеводородного сырья ппи MBccoBQM соотношении кислород и водорода равном

1;2-10.

1 7!) 0><97! абли1)а 1

t4(;) 1<1

1 бУт

Таблица 2

Состав пирогаза при проведении инициированного пиролиза при условии пода и Ог со скоростью 30 и /ч, Нг вЂ” 120 м /ч. скоэ рость углеводородного сырья вЂ” 1200 м /ч, пара вЂ” 1000 м /ч, время контактирования = 0,3 с, при расположении горело : 1 з з по оси и 3 вЂ” по периферии потока сырья

Условия пиролиэа

Продукты пиролиэа. мас, ц>ен<

Н /

ырьн в зо><е

<ицииРоваия, С

Таблица 3 еия пи олиэа Г: лиза, л<ас",4

Г олефи

С<На нов р время 1

Соотноц>е>н<р

Нг/Ог топлива нл л пзНб С4Н <о

СНя контак2R3<> не инициирования. мг. сырья

1.6 91,8

4,8 80.9

4,1

15.7

5.0 77,1 ! l,8 37. I

13.0 7.5

4 !

5.2

42.7 5,7

4.1

52.9

23,8

26.7

30,7

4:1

12,4

11,2

8,4

6!.3

57.3

35. 15

800

7,0

7.0

7,0

0.1/0,02

0,1/0.02

0,1/0,02

0,1/0,02, 0.1/0,02!

О, l /0.029

0.1/0.02

0.1/0,02. . !

0.12

0,15

0,21

1.83

2.71

3,9

3.5

1790597

Таблица 4

Пра укты пи лиза, мас.

Условия ггидолнза олефинов

Тсырья в зоне иниципрования, С

Соотношение

Т-пиролиза, С время контакта в зо. не инициировання, мс топлива Н2/02 на!л сырья

СгНб СгНс СзНв СзНб СаНю СсН8

46.3

50.2

52.1

14.5

0.5

1.0

4.0

7,0

10,0

13,0

20.0

30,0

400

6,1

2.6

52.5

52.4

52.2

52,0

51,8

50,8

Таблица 5

Условия пиролиза

Продукты пи а мас

Соотношение

Т-пиро- лиза. С

Т-сырья в зоне иннцииоо вания, С олефинов время контакта в зоне инициирования, мс

Н2/02

СН

СгНб

СгНс

СзНв

Нб

СсН ю

СсНв топлива на l л сырья

1.24/0.31

1.0/0,25

0.16/0.04

0,144/0.03

0.122/0.03

0,04/0.01

0.1/0.025

0.036/0.00

51.8

53.2

53.

53.0

52,9

52.6

4:!

4.1

4;1

4:!

4:1

4:1 ь

52 5

49.7

Таблица 6

Условия пи олива

П одчкты пи лиза мас время контакта в з<г не инициирования, мс

Т-пиропиза. С

T-сырья в зоне иниции роваНМг„ C

Соотношение олефинов

СсН ю

СсН8

СгНб

H2/02

СНл

СгНс

СзНа

СзНб топлива на !п сырья

57.0

800 650 . 7.0 0.1/0.025

1.2

9,7

13,1

Э.5

22.4

47,3

3.6

800 650 7.0 0.1/0.025

12.0

26,1

2,7

52.4

1,5

52.5

3.8

7,0 0.1/0.025

7.0 0.1/0.025

12,4

650

26.4

2.7

1,4

800

3,7

64,4

52.3

12.4

26.2

2.6

650

3,0

64.4

12,3

7.0 О;1/0.025

52 !

1.3

27.6

2.5

800

7.0 О, 1/0.025

3.6

1.3

12,2

27,7

52.0

2.5

800 650

7,0 0.1/О 025

63.2

12,2

3.7

2.6

51,0

1,4

28.7

800

Таблица 7

П а кты пи олиза. мас.

ТеглпераУсловия пиролиза

X опефи нов коэффициент габразов ания бензол бутен

Сан б гексан дивинил

С2Нс

СзНв

С2Нб алкен

СНс тура пиролиза, С

56,8

64,4

67,7

71,48

89,21

95.67

25.5

6.58

0.4

1,56

1.9

2.3

2.7

2.5

0.9

0.31

1,1

18,8

12,5

8.5

51.9

59,0

0,5

0,27

13,7

18.1

22.8

800

При введении иниции1.4

1.0

2,9

3.0 рующих добавок

57,23

80,9

83,92

44,7

55,9

60,1

0.1

1,1

1,5

34.0 !

8,2

10.5

1.6

2.7

2.9

5.1

4,Э

2.9

0,1

О,З

0.5

16.4

15.5

117

0,5

0.5

0,3

28.3

40,4

48.42

2,7

3.0

2.8

9,13

14,2

16.6

800

Терминеский. пи олив

800

S00

800

650

7.0

7,0

0,1/0.02

0.1/0.02

0,1/0,02

0,1/0.02

0,1/0,02, 0.1/0.02

0.1/0.02

0,1/0,02

4;1

4.1

4:1

4:!

4:1

1,1

1.1:1,1

2:1

1.0:0.5

4;1

1.0/0,25

6:1

0.6/0.1

8:t

0.8/0.1

10:1

1.0/О. 1

12:1

1.2/0.1

29,8

28.1

2S.3

27.9

27,6

27,8

26,6

30.1

1.88

1.9

2.3

2,7

2.7

2.6

2.5

2.4

2.5

2.2

2.3

2.4

2.5

2,7

2.3

0.87

1,1

1,2

1.2

1, I

1.3

1,3

1.2

1.1

1,1

1,2

1.2

1,2

1.2

1,1

12.0

12.9

12,5

12.4

12.3

10,7

10.1

9.7

7.5

10,9

11.4

12,0

12,3

12.3

12.4

12,5

2.9

3.0

3.6

3.8

Э.В

3.7

3.6

3,6

Э,5

3.5

3.6

3.7

3.8

3.5

58.3

63.1

63,6

64.9

64,7

62.9

62,!

61,5

58.3

6t.6

64,1

64.5

65.0

65,1

64,9

64,6

62.2

1790597

Таблица 8

Составитель Н. Богданова

Редактор Е. Полионова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л, Лукач

Заказ 675 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Способ получения низших олефинов

Патент 1790597