Способ получения низших олефинов

Способ получения низших олефинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. паЖВРи "

ПАТЕОТп0ТЕХИИ 1ЕСКАЯ

БИБЛИОТЕКА (72) Авторы изобретеиия

З.Е.Гандман, Л.В.Новожилов, Н.И.Guw, С,П.Ч

Т.Н.Мухина, Г.Н.Леонтьев, Л.С.Селиванов, Н. и С.E.Áàáàø (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ

Изобретение относится к технике получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи с последующим охлаждением пирогаэа в закалочно-испарительном аппарате (ЗИА) и может найти применение в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи при 750-900 С с последующим охлаждением пирогаза в ЗИА (1).

Охлаждение пирогаза, выходящего из трубчатой печи, осуществляют водой, кипящей под высоким давлением, в кожухотрубных теплообменниках.

Пирогаз из трубчатой печи поступает в трубное пространство кожухотрубного теплообменника, где за счет утилизации тепла продуктов пиролиза получают пар высокого давления.

Проведение одноступенчатого охлаждения в ЗИА кожухотрубного тепло2 обменника приводит к потерям этилена, пропилена, непредельных углеводородов С4 и к образованию кокса в результате протекания вторичных реакций, например конденсации и по5 лимеризации, за счет отсутствия воэ,можности установления необходимой температуры на выходе из ЗИА. При пиролизе углеводородного сырья с молекулярной массой более 100 углеродных единиц потери целевых олефинов становятся значительныи . Иээа отложений кокса во вхедной камере ЗИА сокращается продолжительность

npo6era пиролизной установки, Наиболее близким к изобретению, по технической сущности и достигаемому результату является способ

2р получения низших олефинов пиролиэом углеводородного сырья в трубчатой ь печи при 750-900 С с последующим двухступенчатым охлаждением пирогаза в ЗИА при 25-130 Фтм.

3 9602

На первой ступени охлаждения температура пирогаза снижается до 500 С и предотвращаются втооичные реакции.

На второй ступени охлаждения продолжается дальнейш е снижение температуры пирогаза до 350 С и ооуществляется генерация пара высокого давления.

Первая ступень о.лаждения пирогаэа проводится в аппаратуре типа 10

"труба в трубе", вторая ступень охлаждения протекает в кожухотрубном теплообменнике. Аппараты обеих ступеней полностью заполнены хладагентом. В процессе охлаждения пирога- ts эа генерируется пар высокого давления. $2).

Недостатками известного способа получения олефинов являются низкая ффективност.ь теплообмена и невысокая степень утилизации тепла процесса.

Это вызвано отсутствием возможности регулирования температуры пирогаза на выходе из аппарата второй ступени, полностью заполненного хладагентом.

-Вследствие этого на стадии охлаждения протекают вторичные реакции с образованием высокомолекулярных сое динений и кокса. По мере увеличения пробега пиролизной установки теплопередающая поверхность аппарата второй ступени охлаждения загрязняется продуктами вторичных реакций. Отложение тяжелых смол на поверхности приводит к росту гидравлического сопротивления, снижению выработки олефинов и пара высокого давления. Анало ги чные нежела тел ьны е по следст вия имеют место при использовании в качест ве исходного сырья вы со коки пя4О щих углеводородных фракций с молекулярной массой выше 100. (Целью изобретения является сокращение потерь целевых продуктов и повышение эффективности утилизации тепла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи и последующим двухступенчатым охлаждением полученного пирогаза путем теплообмена в аппаратах, заполненных хладагентом, под давлением 25-130 Ътм, охлаждение пирогаза на второй ступе- 55 ни ведут в вертикальном аппарате при эаполненич аппарата хладэгентом на уровне 30-801 от его вы оты.

22 4

Регулированием уровня кипящего хладагента в аппарате поддерживают температуру, при которой отложение смол минимальное.

На чертеже показана схема пиролизной установки, включающая узлы пиролиза углеводородного сырья в трубчатой печи и охлаждения пирогаза в закалочно-испарительном аппарате.

Углеводородное сыр ье, поступающее по трубопроводу 1, смешивают с водяным паром из трубопровода 2. В змеевике 3 трубчатой печи 4 сырье подвергают пиролизу при 750-900 С.

Образовавшийся пирогаз направляют на первую ступень охлаждения, проводимого в аппарате 5 конструкции, например, типа "труба в трубе", куда по трубопроводу 6 подают хладагент, например воду.

Охлаждение пирогаза на первой ступени достигается путем поверхностного теплообмена с хладагентом, имеющим температуру на 90-140 С ниже температуры его кипения при рабочем давлении 30-130 атм.

Далее пирогаз по трубопроводу 7 поступает на вторую ступень охлаждения закалочно-испарительного аппарата 8, где в зависимости от уровня испаряющегося хладагента температуру пирогаза снижают до 340-500 С. Высоту уровня хладагента устанавливают по параметрам процесса охлаждения пирогаза и утилизации тепла.

Продукты пиролиэа углеводородного сырья выводят из второй ступени охлаждения ЗИА по трубопроводу 9.

В закалочно-испарительном аппарате генерируют водяной пар давления порядка 30- 130 атм. который отводят потребителю по трубопроводу 1О.

Естественную циркуляцию испаряющегося складагента через первую и вторую ступени охлаждения осуществляют по трубопроводам 11 и 12, соединяющим межтрубные пространства ступеней ЗИА.

В процессе работы межтрубное пространство первой ступени охлаждения полностью заполнено хладагентом, межтрубное пространство второй ступени заполняется частично. По мере увеличения продолжительности работы пиролизной установки возможен -подьем уровня хладагента с целью предотвращения интенсивного отложения на теплопередающей поверхности аппарата кокса и высокомолекулярных соединений.

5 96022

Пример 1. Пиролизу подвергают этан.

Условия проведения процесса:

Подача этана, кг/час 3000

Весовое отношение 5 сыр ья к водяному пару О, 3

Температура пирогаза на выходе из трубчатой печи, С 830

Избыточное давление пирогаза на выходе из .трубчатой печи, кг/см 1,О

Время контакта, с 1,0

В табл. 1 приведен состав пирогаза на выходе из второй ступени. И охлаждения.

Таблица 1

После

80 сут, работы

23 начале аботы

Таблиц а 2

3,95 4,00

7,80

7,66

СН4

46,35

47,66

С,Н

3,98

3,96 н

34,51

1. Ь

С Н

35, 10

7,66

7,93

СН

45, 36

47,66

Су "4

34,51

35 «03

Выработка пара в среднем за пробег составляет 1,6 т/ч.

R р и м е р 3. Проводят пиролиз прямогонного бензина со следующими хар акт ери сти ками:

Плотность, г/см 0,701

Молекулярный вес 95

Предел выкипания, С 36-175

Групповой состав, вес. Ф парафины 80 нафтены 15 аромати ческие соединения 5

Условия процесса пиролиза:

Подача сырья, кг/ч 9000

Весовое отношение сырья к водяному пару 0,5

Температура .пиролиза, С 830

Время контакта, с 0,5 одержание компоненов, вес.4

Пирогаз при избыточном давлении

1,0 кг/см и температуре 830 С ох-. о лаждают водой на первой ступени до

650 С и затем на второй ступени охлаждения ЗИА до 340 С.

Уровень кипящей воды во второй ступени ЗИА поддерживают 501 в начале пробега, 804 в конце пробега, давление генерируемого пара 30 кг/см .

Температура пирогаза после втоо рой ступени 380 С в конце пробега.

Среднечасовая выработка пара при этом составляет 2,5 т/ч.

После 3 месяцев работы повышения давления пирогаза на выходе из труб-. чатого змеевика не наблюдают. Работу продолжают в течение 4 месяцев до тех пор, пока не потребуется остановка печи пиролиза для выжига кокса из змеевика.

Уменьшение выхода этилена в зоне охлаждения не наблюдается.

Пример 2. Процесс пиролиза ведут в той же аппаратуре и при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что уровень испаряющейся воды в ЗИА второй ступени составляет w 1001 °

Пирогаз охлаждают до 830 до 650 С б в первой ступени и вт 650 С до 320 С во второй ступени.

Гидравлическое сопротивление аппарата второй ступени охлаждения в течение 2 месяцев работы возрастает с

0,3 до 0,8 кг/см и соот ветственно возрастает давление, на выходе из трубчатого змеевика с 1,0 до 1,5 кг/см, что приводит к остановке работы трубчатой печи и ЗИА. Через 20 сут ° после начала работы состав пирогаза изменяется из-за возросшего сопротивления в аппарате второй ступени охлаждения и снижения количества этилена ввиду протекания вторичных реакций в зоне охлаждения (табл. 2).Температура пирогаза после второй ступени ЗИА повышается с 320 до 450 С в конца пробега.

960222

Таблица31в

0,90

H%%

0 9 сн4

15,g

15,90

26,0

С2 Н4

27,0

4,90

С2Н, 5,0

14,93

15,6 схнв

0 9

0,92

c„

10,0

9,30

Таблиц а4

0 9

1,00 н

15,6

17,0

СН

24,60 с н4

27,0

6,0

5,0 с н„

14,30

15,6 сн, 0,95

0,9

10,0

9,0

Избыточное давление пирогаза на выходе из трубчатой печи, кг/см 1,!

В табл. 3 приведен состав пиро- 5 газа на выходе из трубчатой печи и второй ступени охлаждения в вес.Ф на пропущенное сырье.

Пирогаз при 830 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охлаждают в первой ступени до 616 С, во второй ступени .ЗИА - до 410 С.

Уровень воды в аппарате второй ступени охлаждения поддерживают 403 в начале пробега, 753 в конце пробега. Давление генерируемого пара

120 кг/см . т

Среднечасовая выработка пара составляет 6 т/ч.

После 2 месяцев работы повышение давления гирогаза на выходе из трубчатой печи не наблюдалось. Работа продолжается в течение 4 месяцев, пока не требуется остановка печи пиролиза для выжига кокса. Существенного уменьшения выхода низших олефинов не наблюдается (табл. 3).

Пример 4. Процесс пиролиза ведут пользуясь той же аппаратурой и в тех же рабочих условиях, что и в примере 3.

Охлаждение пирогаза осуществляют о $5 следующим образом: пирогаз при 830 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охо лаждают в первой ступени до 650 С, затем an второй ступени до 450 С.

Уровень воды в аппарате второй ступени охлаждения поддерживают 50> в начале пробега, в конце 804. Давление генерируемого пара 80 кг/см

При этом среднечасовая выработка пара составила 5,9 т/ч.

После 2 месяцев работы повышение давления пирогаза из трубчатой печи не наблюдается. Работу продолжают в течение 3,5 месяцев до тех пор, пока не требуется остановка печи пи.ролиза для выжига кокса ° Существенного уменьшения выхода низших олефинов не наблюдается.

Пример 5. Процесс пиролиза ведут в той же аппаратуре и в тех же рабочих условиях, что и в примере 3, за исключением того, что уровень испаряющейся воды во второй ступени составляет > 100 . Температура пирогаза после первой ступени составила

650 С в начале пробега пиролиза, температура пирогаза после второй ступени 320 С. В течение 25 сут давление на выходе из трубчатой печи возрастает с 1,1 до 1,5 кг/см и узел пиролиза установки должен прекратить работу. Через 20 сут. после начала работы состав пирогаза изменяется изза протекания вторичных реакций пиролиза в зоне охлаждения первой ступени и возросшего гидравлического сопротивления во второй ступени охлаждения (табл. 4). Температура пирогаза на выходе из второй ступени

ЗИА при этом достигает 505 С.

Выработка пара в среднем за пробег составляет 3,8 т/ч.

20,0

155,5

9000 35 а 5-"

Т абли

0,60

0,61 н

СН4

10, 50

21, 50

10 52

С Н4

21,0

3,61

3,60

Са Нь

Таблиц а6

14,8 с,н

15,10

0,43

0,40

С н

8,90

С4

9 30

0,64

0,60

1О ° 50

12,00.9 9602

Пример 6; Проводят пиролиз керосина со следующими характеристикаи :

Плотность, г/см 0,793

Молекулярный вес . 180 5

Предел кипения, С 165-228

Групповой состав, вес. 3: парафины - 56,5 нафтены 23,5 ароматические е соединения

Молекулярная масса . Условия пиролиэа:

Подача керосина,. кг/ч 15 . Весовое отношение сырья к водяному пару 0,75

Температура пирогаза на выходе иэ 20 трубчатой печи, С 810

Избыточное давление пирогаза на выходе из трубчатой печи, кг/см 1,1 И о

Пирогаз при 810 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охлаждают в пера вой ступени ЗИА до 618 С, во второй о ступени до 480 С. Уровень воды в аппарате второй ступени поддерживают 1Е

303 в начале пробега, в конце пробега повышают до 603. Давление. генерируемого пара 30 кг/см . Выработка пара составляет 5,7 г/ч.

Как видно из табл. 5, изменения

ыходов олефинов в зоне охлаждения

22 10 пирогаза не происходит, т.е. они не участвуют во вторичных реакциях конденсации и полимериэации, После 1,5 месяцев работы повыше» ние давления пирогаза на выходе из трубчатой печи почти не наблюдается.

Работа продолжается в течение 3 месяцев, пока не потребуется остановка трубчатой печи пиролиэа для выжига кокса иэ змеевика.

Пример 7. Процесс пиролиза керосина ведут в той же аппаратуре . и в тех же условиях, что и в примере 6, Охлаждение пирогаэа осуществляют следующим образом.

Пирогаз при 810 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охлаждают в пер,вой ступени до 650 С, во второй ступени до 500 С. Уровень испаряющейся воды в аппарате второй ступени охлаждения поддерживают 303 в начале пробега и 603 в конце пробега. Давление генерируемого пара 80 кг/см ..

2.

Выработка пара составляет 5,24 т/ч.

После 1,5 месяцев работы повыше-. ния давления пирогаза на выходе иэ трубчатой печи и изменения состава пирогаэа не наблюдалось (таб !. 5).

Пример 8 (сравнительный).

Процесс пиролиза ведут в той же ап-. паратуре и в тех же условиях, что и в примере 5, за исключением того, что обе ступени ЗИА заполнены водой.

Температура. пирогаза после первой о ступени ЗИА составляет 650 С, после второй - 3255оС в начале пробега узла пиролиза.

В течение 1О сут. гидравлическое сопротивление второй ступени ЗИА возрастает с 0,3 до 0,7 кг/см и со ответственно возрастает давление на выходе из трубчатой печи с 1,1 до 1,5 кг/см и узел пиролиэа прекра.щает работу. Состав пирогаза изменяется иэ-за протекания вторичных реакций пиролиза в зоне охлаждения и возросшего гидравлического сопротивления во второй ступени ехлаждения (табл. 6).

11 960222 12

Продолжение табл. 6 с температурой, при которой не происходит загрязнения поверхности тепСодержание компонентов, лообмена пРодУктами конденсации и вес.3 полимериэации.

Компоненты --------.- - з Изобретение позволяет увеличить

В начале llîñëå 10 сут. пРобег пиРолизной Установки в 2-4 р боты рабоеы Раза и эффекти вно использоват ь тепра оты .ло пирогаза при пиролизе углеводородного сырья с различными характе1О ристиками при широких параметрах ведения процесса.. ееаеювеюее

21, 50

Сф 4

4,60

3 60

13,40

15, 10 формула изобретения

0,40

0,50

8,00

9 30

С4

ВНИИПИ Заказ 7144/29 Тираж 524 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как,видно из данных табл. 6, происходит снижение концентрации целе.вых олефинов до 103 отн, Выработка пара в среднем за пробег составляет 3,4 т/ч, температура пирогаза на выходе из второй стус

;пени охлаждения достигает 560 С.

Предлагаемый способ получения олефинов обеспечивает увеличении вы хода целевых продуктов в среднем до

103 в результате сведения к минимуму их потерь из-эа предотвращения протекания вторичных реакций. Oqiaвременно способ обеспечивает повышение .выработки пара на 35-403 за счет вывода аппарата второй ступени охлаж

Способ получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи с последующим двухступенчатым охлаждением полученного в пирогаза путей теплообмена в аппаратах, заполненных хладагентом, под давлением 25-130 атм, о т л и .ч аю шийся тем, что, с целью сокращения потерь целевых. продуктов и повышения эффективности утилизации тепла, охлаждение пирогаэа на второй ступени ведут в вертикальном аппарате при заполнении аппарата хладагентом на уровне 30-803 от его высоты.

ЗФ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1229068, кл. 120, 19/01, опублик. 1978.

2. Патент Японии У 53-33561, 3$ кл. 16 В 120.11, опублик..1978 (про