RU188626U1 - DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER - Google Patents

DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER Download PDF

Info

Publication number
RU188626U1
RU188626U1 RU2018142274U RU2018142274U RU188626U1 RU 188626 U1 RU188626 U1 RU 188626U1 RU 2018142274 U RU2018142274 U RU 2018142274U RU 2018142274 U RU2018142274 U RU 2018142274U RU 188626 U1 RU188626 U1 RU 188626U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
alkylation
isobutane
olefins
catalyst
Prior art date
Application number
RU2018142274U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильяс Магомедович Герзелиев
Марьям Назарбекова Басханова
Вера Александровна Темникова
Заур Алаудинович Саитов
Антон Львович Максимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2018142274U priority Critical patent/RU188626U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU188626U1 publication Critical patent/RU188626U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/56Addition to acyclic hydrocarbons
    • C07C2/58Catalytic processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к аппаратам химической и нефтехимической промышленности и предназначена для реакторов со стационарным неподвижным гетерогенным катализатором, в которых важно отсутствие перегрева печью насыпного слоя катализатора и проведение процесса конкретно в газовой или жидкой фазе, в частности для алкилирования изобутана олефинами С2-С4. Устройство для алкилирования изобутана олефинами, включающее трехфазный реактор, заполненный стационарным слоем катализатора, расположенным между слоями инертной насадки, нагревательное устройство, присоединенное к реактору, узел ввода сырья, узел вывода продуктов реакции и средство контроля, установленное в реакторе, согласно которому средство контроля представляет собой устройство замера уровня жидкой фазы - многоточечную термопара с 3-9 измерительными точками, расположенными соосно реактору так, что часть из них расположена внутри слоя катализатора, часть внутри слоя инертной насадки над слоем катализатора, часть в газовой фазе над слоем насадки, причем одна из измерительных точек в слое катализатора расположена в его середине.Технический результат: предлагаемое устройство позволяет простым и надежным способом осуществлять контроль за ведением процесса алкилирования изобутана олефинами, благодаря которому можно узнать в газовой или жидкой фазе проводится процесс алкилирования.5 прим., 2 табл., 2 илл.The utility model relates to apparatuses of the chemical and petrochemical industry and is intended for reactors with stationary stationary heterogeneous catalysts, in which it is important not to overheat the bulk catalyst bed with the furnace and to carry out the process specifically in the gas or liquid phase, in particular for isobutane alkylation with C2-C4 olefins. A device for alkylation of isobutane with olefins, comprising a three-phase reactor, filled with a fixed catalyst bed, located between the layers of inert packing, a heating device connected to the reactor, a feedstock injection unit, a reaction products outlet unit and a control means installed in the reactor, according to which the control means is device for measuring the level of the liquid phase - multipoint thermocouple with 3-9 measuring points located coaxially with the reactor so that some of them are located inside catalyst layer, part inside the inert nozzle layer above the catalyst layer, part in the gas phase above the nozzle layer, with one of the measurement points in the catalyst layer located in the middle of it. Technical result: the proposed device allows you to control the process of isobutane alkylation in a simple and reliable way Olefins, due to which it is possible to recognize the alkylation process in the gas or liquid phase. approx., 2 tab., 2 ill.

Description

Полезная модель относится к аппаратам химической и нефтехимической промышленности и предназначена для реакторов со стационарным неподвижным гетерогенным катализатором, в которых важно проведение процесса конкретно в газовой или жидкой фазе, в частности для алкилирования изобутана олефинами С2-С4.The invention relates to apparatuses of the chemical and petrochemical industry and is intended for reactors with a stationary fixed heterogeneous catalyst, in which it is important to conduct the process specifically in the gas or liquid phase, in particular for the alkylation of isobutane with C2-C4 olefins.

Автомобильные бензины являются одним из наиболее многотоннажных продуктов нефтепереработки, причем его состав за последние годы претерпел большие изменения в компонентном, химическом и углеводородном составах в связи с ужесточение к нему требований, вызванных защитой экологической среды. Таким образом, основной частью автомобильного бензина стал алкилат, продукт процесса алкилирования изобутана олефинами С2-С4, не содержащий ароматических углеводородов и серосодержащих соединений и превосходящий по своим свойствам большинство высокооктановых компонентов бензина.Automobile gasolines are one of the most large-tonnage products of oil refining, and its composition in recent years has undergone major changes in component, chemical and hydrocarbon compositions due to the toughening to it of the requirements caused by the protection of the ecological environment. Thus, alkylate, the product of the alkylation of isobutane with C2-C4 olefins, which does not contain aromatic hydrocarbons and sulfur-containing compounds and is superior to most high-octane gasoline components, has become the main part of motor gasoline.

Известно, что процесс алкилирования изобутана олефинами можно проводить в газовой, жидкой фазах или в «структурированном» режиме (далее АСР), описанном в патенте RU 2637922 (С07С 2/58, С07С 9/00, B01J 8/06, опубликовано 08.12.2017 г. ). Согласно изобретению способ алкилирования изобутана проводят в трехфазном реакторе с неподвижным слоем катализатора, бутилены подают на каждый слой катализатора, а изобутан, взятый в избытке, в верхнюю часть реактора, проводят реакцию алкилирования, отделяют и возвращают на рецикл непрореагировавший изобутан и выводят полученный алкилбензин. Температуру и давление выбирают так, чтобы пары изобутана находились в состоянии насыщения, а дополнительное испарение жидкости в реакторе под действием тепла реакции обеспечивало изотермические условия процесса алкилирования. Жидкость стекает свободно без барботирования под действием силы тяжести при объемной скорости, составляющей не более Wmax, равногоIt is known that the process of alkylation of isobutane with olefins can be carried out in the gas, liquid phases or in the "structured" mode (hereinafter ASR), described in the patent RU 2637922 (С07С 2/58, С07С 9/00, B01J 8/06, published 08.12.2017 g.). According to the invention, the method of alkylation of isobutane is carried out in a three-phase reactor with a fixed catalyst bed, butylenes are fed to each catalyst layer, and isobutane, taken in excess, in the upper part of the reactor, the alkylation reaction is carried out, separated and returned to the recycled unreacted isobutane and output the resulting alkyl benzine. The temperature and pressure are chosen so that the isobutane vapor is in a state of saturation, and the additional evaporation of the liquid in the reactor under the influence of the heat of reaction provides isothermal conditions for the alkylation process. The liquid flows freely without bubbling under the action of gravity at a volume velocity of not more than Wmax equal to

Figure 00000001
Figure 00000001

и не менее Wmin, равногоand not less than Wmin equal

Figure 00000002
Figure 00000002

и реализуется с помощью устройства для алкилирования изобутана олефинами, включающее трехфазный реактор со стационарным слоем катализатора, расположенным между слоями инертной насадки, снабженный термопарой для определения температуры в реакционной системе.and is implemented using a device for the alkylation of isobutane with olefins, including a three-phase reactor with a fixed catalyst bed, located between the layers of inert packing, equipped with a thermocouple to determine the temperature in the reaction system.

Описанный способ позволяет успешно поддерживать стабильность процесса при сохранении высокой активности катализатора в течение длительного времени и зарекомендовал себя лучше других.The described method allows you to successfully maintain the stability of the process while maintaining a high activity of the catalyst for a long time and has established itself better than others.

Недостаток описанного способа заключается в сложности расчета, необходимого для проведения контроля за стабильностью процесса алкилирования и необходимости обладания информацией по важным параметрам уравнений, таким как паросодержание в условиях проведения реакции, плотность жидкости в реакторе, линейная скорость стекания жидкости, вязкость жидкости в реакторе и т.д.The disadvantage of the described method lies in the complexity of the calculation required to monitor the stability of the alkylation process and the need to possess information on important parameters of the equations, such as steam content under the reaction conditions, the density of the liquid in the reactor, the linear flow rate of the liquid, the viscosity of the liquid in the reactor, etc. d.

Так, например, только максимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umax, м/с, рассчитывается исходя из системы уравненийFor example, only the maximum linear velocity of a free-flowing liquid Umax, m / s, is calculated based on the system of equations

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Н - высота слоя катализатора, м, g - ускорение свободного падения,where H is the height of the catalyst bed, m, g is the acceleration of free fall,

м/с2, Δрпот - потерянный напор, Па, dp - средний диаметр частицы катализатора, м, μ - вязкость жидкости, Па/с. Минимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umin, м/с, равнаm / s 2 , Δp sweat - lost head, Pa, d p - average particle diameter of the catalyst, m, μ - fluid viscosity, Pa / s. The minimum linear velocity of the free flowing liquid U min , m / s, is equal to

Figure 00000005
где Ga - критерий Галилея, определяемый по
Figure 00000005
where Ga is the Galilean criterion, defined by

формуле:

Figure 00000006
μ - динамическая вязкость жидкости, Па/с, ρж - плотность, г/м3; dp - средний диаметр частицы катализатора, м,formula:
Figure 00000006
μ is the dynamic viscosity of the fluid, Pa / s, ρ and the density, g / m 3 ; d p - the average particle diameter of the catalyst, m,

Figure 00000007
где Ga - критерий Галилея,
Figure 00000007
where Ga is the Galilean criterion,

определяемый по формуле:

Figure 00000008
μ - динамическая вязкость жидкости, Па/с, ρж - плотность, г/м3; dp - средний диаметр частицы катализатора, м, что связано с замером и расчетом многих параметров одновременно, что безусловно требует значительного времени, усилий и затрат, и может привести к нарушению режима за счет запоздалого реагирования в случае выхода линейной скорости за допустимые пределы.determined by the formula:
Figure 00000008
μ is the dynamic viscosity of the fluid, Pa / s, ρ and the density, g / m 3 ; d p is the average diameter of the catalyst particle, m, which is associated with the measurement and calculation of many parameters at the same time, which certainly requires considerable time, effort and cost, and can lead to a violation of the regime due to late response in the event that the linear velocity goes beyond acceptable limits.

Задача полезной модели заключается в разработке устройства, позволяющего отслеживать состояние реакционной системы в процессе алкилирования изобутана олефинами более простым и быстрым способом за счет измерения уровня жидкости в насыпных слоях без нарушения режима работы реакционной системы.The task of the utility model is to develop a device that allows you to monitor the state of the reaction system in the process of alkylation of isobutane with olefins in a simpler and faster way by measuring the liquid level in the bulk layers without disturbing the mode of operation of the reaction system.

Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для алкилирования изобутана олефинами, включающее трехфазный реактор, заполненный стационарным слоем катализатора, расположенным между слоями инертной насадки, нагревательное устройство, присоединенное к реактору, узел ввода сырья, узел вывода продуктов реакции и средство контроля, установленное в реакторе, согласно которому, средство контроля представляет собой устройство замера уровня жидкой фазы - многоточечную термопара с 3-9 измерительными точками, расположенными соосно реактору так, что часть из них расположена внутри слоя катализатора, часть внутри слоя инертной насадки над слоем катализатора, часть в газовой фазе над слоем насадки, причем одна из измерительных точек в слое катализатора расположена в его середине.The task is solved by the fact that the proposed device for the alkylation of isobutane with olefins, including a three-phase reactor, filled with a fixed catalyst bed, located between the layers of inert nozzles, a heating device connected to the reactor, the input unit of the raw material, the output node of the reaction products and control means installed in the reactor , according to which, the control device is a device for measuring the level of the liquid phase - a multipoint thermocouple with 3-9 measuring points located coaxially about the reactor so that part of them is located inside the catalyst layer, part inside the inert nozzle layer above the catalyst layer, part in the gas phase above the nozzle layer, and one of the measurement points in the catalyst layer is located in its middle.

Предлагаемое устройство позволяет простым и надежным способом осуществлять контроль за ведением процесса алкилирования изобутана олефинами, благодаря которому можно узнать в газовой или жидкой фазе проводится процесс алкилирования.The proposed device allows a simple and reliable way to exercise control over the process of alkylation of isobutane with olefins, thanks to which it is possible to recognize the alkylation process in the gas or liquid phase.

Это устройство позволяет особенно эффективно и очевидно работать в условиях лабораторных, пилотных и полупромышленных установок с вертикальными реакторами с использованием гетерогенных катализаторов.This device makes it possible to work particularly effectively and obviously in the conditions of laboratory, pilot and pilot plants with vertical reactors using heterogeneous catalysts.

Принцип работы устройства заключается в том, что последнее контролирует режим процесса алкилирования изобутана олефина, а именно определение состояния катализатора: залит ли он полностью жидкостью или нет (жидкофазное или газофазное проведение процесса), что вместе способствует правильному реагированию в случае наблюдаемых нарушений в заданных режимах эксперимента.The principle of operation of the device lies in the fact that the latter controls the mode of alkylation of olefin isobutane, namely, the determination of the state of the catalyst: whether it is completely filled with liquid or not (liquid or gas-phase process), which together contributes to the correct response in the case of observed violations in the given experimental modes .

Для того, чтобы обеспечить контроль за режимом процесса алкилирования изобутана олефинами необходимо знать условия, при котором он проводится, а именно в газовой или жидкой фазе, что на многих промышленных установках со стационарным слоем может достигаться при использовании специальных уровнемеров, что не представляется возможным для лабораторных и стендовых установок.In order to control the process of alkylation of isobutane with olefins, it is necessary to know the conditions under which it is carried out, namely in the gas or liquid phase, which in many industrial plants with a stationary layer can be achieved using special level gauges, which is not possible for laboratory and stand installations.

Схема устройства для алкилирования изобутана олефинами в реакторе со стационарным слоем катализатора с использованием многоточечной термопары, расположенной соосно реактору, представлена на Фиг. 1А при использовании трехточечной термопары, измерительные точки которой установлены так, чтобы проводить измерение температуры:A diagram of the device for the alkylation of isobutane with olefins in a reactor with a fixed catalyst bed using a multi-point thermocouple located coaxially with the reactor is shown in FIG. 1А when using a three-point thermocouple, the measuring points of which are set so as to conduct temperature measurement:

- в центре слоя катализатора;- in the center of the catalyst bed;

- в центре слоя инертной насадки, расположенной над слоем катализатора, обеспечивающей лучшее смешение, распределение компонентов реакции и поддерживающей равномерность нагрева слоя катализатора;- in the center of the layer of inert packing located above the catalyst bed, providing the best mixing, distribution of reaction components and maintaining uniform heating of the catalyst bed;

- в «газовой фазе» над слоями катализатора и насадки в реакторе. Количество измеряемых точек в слоях катализатора и инертной- in the "gas phase" over the catalyst layers and nozzles in the reactor. The number of measured points in the layers of the catalyst and inert

насадки, а также над насыпными слоями (в газовой фазе) может быть увеличено, что способствует более точному определению местоположения раздела фаз (уровня жидкости). Например, как представлено на Фиг. 1Б, установка дополнительных двух измерительных точек на каждую указанную выше, расположенных так, чтобы проводить измерение температуры:nozzles, as well as over bulk layers (in the gas phase) can be increased, which contributes to a more accurate determination of the location of the phase separation (liquid level). For example, as shown in FIG. 1B, the installation of an additional two measuring points for each of the above, located so as to conduct temperature measurement:

- в слое катализатора так, что измерительные точки термопары располагаются равномерно по высоте слоя катализатора;- in the catalyst bed so that the measuring points of the thermocouple are evenly spaced along the height of the catalyst bed;

- в слое инертной насадки, расположенной над слоем катализатора, обеспечивающей лучшее смешение, распределение компонентов реакции и поддерживающей равномерность нагрева слоя катализатора, так, что измерительные точки термопары располагаются равномерно по высоте слоя инертной насадки;- in the layer of inert packing located above the catalyst layer, providing the best mixing, distribution of reaction components and maintaining uniform heating of the catalyst layer, so that the measuring points of the thermocouple are evenly distributed along the height of the layer of inert packing;

- в «газовой фазе» над слоями катализатора и инертной насадки в реакторе так, что измерительные точки термопары располагаются равномерно над насыпными слоями.- in the "gas phase" over the catalyst layers and inert nozzles in the reactor so that the measuring points of the thermocouple are evenly located above the bulk layers.

Пояснение к рисункам на Фиг. 1А и Фиг. 1Б:The explanation of the figures in FIG. 1A and FIG. 1B:

1 - реактор;1 - reactor;

2 - печь, осуществляющая нагрев реактора;2 - furnace, carrying out heating of the reactor;

3 - теплообменник;3 - heat exchanger;

4 - сепаратор;4 - separator;

5 - слой катализатора;5 - catalyst bed;

6 - слой инертной насадки;6 - a layer of inert packing;

7 - многоточечная термопара;7 - multipoint thermocouple;

8 - измерительные точки термопары;8 - thermocouple measuring points;

9 - ввод сырья в систему;9 - input of raw materials into the system;

10 - вывод продуктов реакции.10 - output of the reaction products.

Система, где расположено предлагаемое устройство для алкилирования изобутана олефинами, включает реактор (1), представляющий собой цилиндрический аппарат, обогреваемый с помощью печи (2). Над реактором находится теплообменник (3), в котором происходит подогрев сырья и конденсация испарившегося изобутана, и к которому присоединен узел ввода сырья в систему (9). Под реактором расположен сепаратор (4), в котором происходит отделение изобутана от продуктов реакции в ходе испарения изобутана из жидкости, и к которому присоединен узел вывода продуктов реакции (10) из системы.The system, where the proposed device for the alkylation of isobutane with olefins, includes a reactor (1), which is a cylindrical apparatus, heated with a furnace (2). Above the reactor is a heat exchanger (3), in which the raw material is heated and condensation of evaporated isobutane takes place, and to which the raw material input unit is connected to the system (9). Under the reactor there is a separator (4) in which isobutane is separated from the reaction products during the evaporation of isobutane from the liquid, and to which the output node of the reaction products (10) from the system is attached.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

После установки в системе заданного режима, через узел ввода сырья (9) в систему подают олефинсодержащее сырье через теплообменник (3) в реактор (1), где он контактирует с катализатором.After installation in the system of a given mode, olefin-containing raw materials are fed into the system through the input unit of the raw material (9) through the heat exchanger (3) to the reactor (1), where it contacts the catalyst.

В реакторе осуществляют реакцию алкилирования изобутана олефинами с получением изооктанов при оптимальной температуре 80°С и давлении в 1,32 МПа:In the reactor, the isobutane is alkylated with olefins to produce isooctanes at an optimal temperature of 80 ° C and a pressure of 1.32 MPa:

iC4H10+C4H8→iC8H18iC4H10 + C4H8 → iC8H18

Смесь продуктов реакции, содержащая изобутан, целевые продукты реакции (изооктаны) и побочные продукты процесса, поступает в сепаратор (4), где изобутан частично испаряется и поступает через реактор (1) в теплообменник (3), в котором конденсируется и поступает обратно в реактор. С низа сепаратора (4) выводят жидкость (10), которая представляет собой продукты реакции, их собирают и анализируют.A mixture of reaction products containing isobutane, the desired reaction products (isooctanes) and by-products of the process enters the separator (4), where the isobutane partially evaporates and enters through the reactor (1) into the heat exchanger (3), in which it condenses and enters back into the reactor . From the bottom of the separator (4) remove the liquid (10), which is the reaction products, they are collected and analyzed.

Оптимальные условия проведения процесса алкилирования изобутана бутиленами - проведение процесса в затопленном режиме катализатора или АСР.Optimal conditions for the process of alkylation of isobutane with butylenes - carrying out the process in a flooded mode of catalyst or ASR.

Таким образом, над поверхностью катализатора должен быть уровень жидкости, который можно определить по показаниям многоточечных термопар. Общеизвестно, что температура проведения алкилирования изобутана олефинами в газовой фазе выше температуры в жидкой фазе при прочих равных условиях, а, следовательно, по разнице данных температурных показаний можно судить о наличии или отсутствии жидкости над слоем катализатора и в нем. Причем разница температуры между температурой в жидкой и газовой фазах составляет 2-5°С, что может способствовать к простому выявлению состояния катализатора (залит он жидкостью или нет) и своевременному регулированию системы при малейших признаках нарушения - снижение уровня жидкости над слоем катализатора, а именно:Thus, above the catalyst surface should be the liquid level, which can be determined by the readings of multipoint thermocouples. It is well known that the temperature of alkylation of isobutane with olefins in the gas phase is higher than the temperature in the liquid phase, ceteris paribus, and, therefore, the difference in these temperature readings can be judged on the presence or absence of liquid above and in the catalyst bed. Moreover, the temperature difference between the temperature in the liquid and gas phases is 2-5 ° C, which can contribute to a simple detection of the state of the catalyst (it is filled with liquid or not) and timely regulation of the system with the slightest signs of violation - a decrease in the liquid level above the catalyst bed, namely :

-снижение нагрева теплообменника, если его нагрев осуществляется за счет электроэнергии, то с помощью снижения мощности, если теплообменник работает за счет нагрева циркулирующей холодной воды вне системы, то за счет увеличения количества циркулирующей холодной воды;- reduction of heat exchanger heating, if its heating is carried out due to electric power, then by reducing power, if the heat exchanger works by heating circulating cold water outside the system, then by increasing the amount of circulating cold water;

-снижение нагрева сепаратора, если причиной снижения уровня жидкости стал перегрев жидкости в сепараторе.-reduction of heating of the separator, if the cause of the decrease in the level of the liquid is overheating of the liquid in the separator.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение.The following examples illustrate the proposed technical solution.

Пример 1.Example 1

Процесс алкилирования проводят в системе, в которой диаметр реактора составляет 18 мм и установлена трехточечная термопара, причем измерительные точки термопары располагаются на расстоянии от верхней точки измерения (над насыпным слоем) 60 мм и 107 мм, что соответствуют середине слоя кварца и катализатора, соответственно.The alkylation process is carried out in a system in which the diameter of the reactor is 18 mm and a three-point thermocouple is installed, with the measuring points of the thermocouple located 60 mm and 107 mm from the upper measuring point (above the bulk layer), which correspond to the middle of the quartz and catalyst layers, respectively.

Процесс алкилирования изобутана олефинами проводят в затопленном слое катализатора при температуре в зоне реакции - 80°С, давлении - 1,32 МПа, что соответствует равновесному состоянию пар-жидкость углеводородной смеси в течение 4 часов. Причем в ходе эксперимента поддерживают уровень жидкости над насыпным инертным слоем реактора, характеризующейся тем, что есть разница в температурах в насыпном слое (в слоях катализатора и инертной насадки, расположенной над слоем катализатора, а именно 80°С) и над насыпными слоями, в газовой фазе (85°С), причем разница в температурах составляет от 2 до 5°С.The process of alkylation of isobutane with olefins is carried out in a flooded catalyst bed at a temperature in the reaction zone - 80 ° C, pressure - 1.32 MPa, which corresponds to the equilibrium vapor-liquid hydrocarbon mixture for 4 hours. Moreover, in the course of the experiment, the liquid level is maintained above the bulk inert layer of the reactor, characterized by the fact that there is a difference in temperature in the bulk layer (in the catalyst layers and inert packing located above the catalyst layer, namely 80 ° C) and above the bulk layers, in gas phase (85 ° C), and the difference in temperature is from 2 to 5 ° C.

Данный режим соответствует жидкофазному процессу, в ходе которого не только слой катализатора, но и инертная насадка находятся в жидкой фазе, и отсутствует перегрев в насыпных слоях реакционной системы.This mode corresponds to the liquid-phase process, during which not only the catalyst layer, but also the inert packing are in the liquid phase, and there is no overheating in the bulk layers of the reaction system.

Соотношение изобутана к олефинов в сырье, подаваемом в зону реакции составляет 10:1.The ratio of isobutane to olefins in the feedstock fed to the reaction zone is 10: 1.

По окончанию эксперимента полученный жидкий продукт стабилизируют после чего анализируют полученные алкилат, представляющий собой смесь изомеров парафиновых углеводородов С5-С9, и газообразные продукты, состоящие в основном из не прореагировавшего изобутана, с помощью газоадсорбционной хроматографии на хроматографе «Кристаллюкс-4000М» на колонках SE-30 и с окисью алюминия, соответственно. В работе использовалась программа «NetChrom», предназначенная для автоматизации работы хроматографа «Кристаллюкс-4000М».At the end of the experiment, the resulting liquid product is stabilized, and then the resulting alkylate, which is a mixture of C5-C9 paraffinic hydrocarbon isomers, and gaseous products, consisting mainly of unreacted isobutane, are analyzed by using a gas adsorption chromatography on a Crytolux-4000M chromatograph on SE- 30 and with aluminum oxide, respectively. We used the “NetChrom” program, designed to automate the operation of the “Crystallux 4000M” chromatograph.

По полученным данным рассчитывают основные показатели процесса:According to the data obtained, the main process indicators are calculated:

- конверсию олефинов (Х(О)) - отношение количества превращенного сырья к взятому, характеризует полноту использования сырья и выражается в масс. %:- conversion of olefins (X (O)) - the ratio of the amount of converted raw materials to taken, characterizes the completeness of the use of raw materials and is expressed in mass. %:

Figure 00000009
Figure 00000009

где: Х(О) - конверсия олефинов, % масс.where: X (O) is the conversion of olefins,% of the mass.

С(О)сырье - концентрация олефинов в сырье, % масс;C (O) feedstock - the concentration of olefins in the feedstock,% by weight;

m (сырья) - масса сырья, г;m (raw materials) is the mass of raw materials, g;

С(О)прод. - концентрация олефинов в продукте, % масс;C (O) prod. - the concentration of olefins in the product,% by mass;

m(продукта) - масса продукта, г;m (product) is the mass of the product, g;

- выход алкилбензина от олефинов в сырье (ϕ (АБ)) - выход продукта реакции (алкилата) при расчете на используемые олефины, содержащиеся в сырье, и выражается в масс. %:- the yield of alkylbenzene from olefins in the feedstock (ϕ (AB)) is the yield of the reaction product (alkylate) in terms of the olefins used in the feedstock, and is expressed in mass. %:

Figure 00000010
Figure 00000010

где ϕ (АБ) - выход алкилбензина, % масс.where ϕ (AB) - output alkylbenzene,% of the mass.

m(продукта) - масса продукта, г;m (product) is the mass of the product, g;

m(сырья) - масса сырья, г;m (raw materials) is the mass of raw materials, g;

С(О)сырье - концентрация олефинов в сырье, % масс;C (O) feedstock - the concentration of olefins in the feedstock,% by weight;

М(АБ) - молярная масса алкилбензина, г/моль;M (AB) - alkylbenzene molar mass, g / mol;

М(О) - молярная масса олефинов, г/моль.M (O) is the molar mass of olefins, g / mol.

- селективность реакции - относительная концентрация изооктановой фракции, самого ценного компонента автобензина, на продукты реакции и выражается в масс. %:

Figure 00000011
- reaction selectivity is the relative concentration of the isooctane fraction, the most valuable component of gasoline, on the reaction products and is expressed in mass. %:
Figure 00000011

где δ(ИЗО) - селективность реакции по целевому продукту, % масс;where δ (IZO) is the selectivity of the reaction by the target product,% by mass;

С(ИЗО) - концентрация изооктановой фракции в продукте, % масс;C (IZO) is the concentration of the isooctane fraction in the product,% by mass;

С(прод.) - общая концентрация продуктов реакции, % масс.C (cont.) - the total concentration of the reaction products,% of the mass.

Результаты эксперимента и качество продукта указаны в таблице 1.The results of the experiment and the quality of the product are shown in table 1.

Пример 2.Example 2

Проведение процесса алкилирования в затопленном режиме катализатора при температуре в зоне реакции - 80°С, давлении - 1,32 МПа, что соответствует равновесному состоянию пар-жидкость углеводородной смеси в течение 4 часов при использовании трехточечной термопары.The process of alkylation in the flooded mode of the catalyst at a temperature in the reaction zone - 80 ° C, pressure - 1.32 MPa, which corresponds to the equilibrium state of the vapor-liquid hydrocarbon mixture for 4 hours using a three-point thermocouple.

Причем в ходе эксперимента уровень жидкости над насыпным слоем реактора снижают так, что в начальным момент температура в насыпном слое катализатора составляет (80°С), а над насыпным слоем, в газовой фазе (85°С), причем разница в температурах составляет от 2 до 5°С, а при дальнейшем проведении эксперимента разница в температурах над насыпным слоем и в нем снижается за счет увеличения температуры в слое катализатора - «высыхание» катализатора.Moreover, in the course of the experiment, the liquid level over the bulk layer of the reactor is reduced so that at the initial moment the temperature in the bulk catalyst layer is (80 ° C), and above the bulk layer, in the gas phase (85 ° C), and the temperature difference is from 2 to 5 ° C, and with the further conduct of the experiment, the difference in temperatures above the bulk layer and in it decreases due to the increase in temperature in the catalyst bed - the "drying" of the catalyst.

Данный режим соответствует жидкофазному процессу, в ходе которого слои катализатора и инертных насадок находятся в жидкой фазе, но наблюдается перегрев реактора системы у внутренней стенки реактора.This mode corresponds to the liquid-phase process, during which the layers of the catalyst and inert nozzles are in the liquid phase, but there is an overheating of the reactor system at the inner wall of the reactor.

Граница раздела фаз выявляется в разнице температуры в насыпных слоях и/или над насыпными слоями, причем допустимый диапазон составляет от 2 до 5°С.The phase boundary is detected in the temperature difference in the bulk layers and / or above the bulk layers, and the allowable range is from 2 to 5 ° C.

Соотношение изобутана к олефинов в сырье, подаваемом в зону реакции составляет 10:1.The ratio of isobutane to olefins in the feedstock fed to the reaction zone is 10: 1.

Результаты эксперимента и качество продукта указаны в таблице 1.The results of the experiment and the quality of the product are shown in table 1.

Пример 3.Example 3

Процесс алкилирования проводят при температуре в зоне реакции - 80°С, давлении - 1,32 МПа, что соответствует равновесному состоянию пар-жидкость углеводородной смеси в течение 4 часов при использовании трехточечной термопары.The alkylation process is carried out at a temperature in the reaction zone of 80 ° C, a pressure of 1.32 MPa, which corresponds to the equilibrium state of the vapor-liquid hydrocarbon mixture for 4 hours using a three-point thermocouple.

Причем в ходе эксперимента температура в насыпных слоях и над ними поддерживают повышенной (85°С), причем это достигается не за счет перегрева печи.Moreover, during the experiment, the temperature in the bulk layers and above them is maintained elevated (85 ° C), and this is not achieved due to overheating of the furnace.

Данный режим соответствует проведению процесса в газовой фазе.This mode corresponds to the process in the gas phase.

Соотношение изобутана к олефинов в сырье, подаваемом в зону реакции составляет 10:1.The ratio of isobutane to olefins in the feedstock fed to the reaction zone is 10: 1.

Результаты эксперимента и качество продукта указаны в таблице 1.The results of the experiment and the quality of the product are shown in table 1.

Пример 4.Example 4

Процесс алкилирования изобутана олефинами проводят в затопленном слое катализатора при температуре в зоне реакции - 80°С, давлении - 1,32 МПа, что соответствует равновесному состоянию пар-жидкость углеводородной смеси в течение 4 часов при использовании девятиточечной термопары. Причем в ходе эксперимента поддерживают уровень жидкости над насыпным инертным слоем реактора, характеризующейся тем, что есть разница в температурах в насыпном слое (в слоях катализатора и инертной насадки, расположенной над слоем катализатора, а именно 80°С) и над насыпными слоями, в газовой фазе, причем изменение положения границы раздела фаз наблюдалось по разнице температурных показателей, которая составляла от 2 до 5°С.The process of alkylation of isobutane with olefins is carried out in a flooded catalyst bed at a temperature in the reaction zone - 80 ° C, pressure - 1.32 MPa, which corresponds to the equilibrium vapor-liquid hydrocarbon mixture for 4 hours using a nine-point thermocouple. Moreover, in the course of the experiment, the liquid level is maintained above the bulk inert layer of the reactor, characterized by the fact that there is a difference in temperature in the bulk layer (in the catalyst layers and inert packing located above the catalyst layer, namely 80 ° C) and above the bulk layers, in gas phase, and the change in the position of the phase boundary was observed on the difference of temperature indicators, which ranged from 2 to 5 ° C.

Данный режим соответствует жидкофазному процессу, в ходе которого не только слой катализатора, но и инертная насадка находятся в жидкой фазе и отсутствует перегрев в насыпных слоях реакционной системы.This mode corresponds to the liquid-phase process, during which not only the catalyst layer, but also the inert packing are in the liquid phase and there is no overheating in the bulk layers of the reaction system.

Соотношение изобутана к олефинов в сырье, подаваемом в зону реакции составляет 10:1.The ratio of isobutane to olefins in the feedstock fed to the reaction zone is 10: 1.

Результаты эксперимента и качество продукта указаны в таблице 2.The results of the experiment and the quality of the product are shown in table 2.

Пример 5.Example 5

Процесс алкилирования проводят в затопленном режиме катализатора при температуре в зоне реакции - 80°С, давлении - 1,32 МПа, что соответствует равновесному состоянию пар-жидкость углеводородной смеси в течение 4 часов при использовании девятиточечной термопары.The alkylation process is carried out in the flooded mode of the catalyst at a temperature in the reaction zone - 80 ° C, pressure - 1.32 MPa, which corresponds to the equilibrium vapor-liquid hydrocarbon mixture for 4 hours using a nine-point thermocouple.

Причем в начальный момент эксперимента поддерживают уровень жидкости над насыпным инертным слоем реактора, характеризующейся тем, что есть разница в температурах в насыпном слое (в слоях катализатора и инертной насадки, расположенной над слоем катализатора, а именно 80°С) и над насыпными слоями, в газовой фазе, причем изменение положения границы раздела фаз наблюдалось по разнице температурных показателей, которая составляла от 2 до 5°С. Данный режим соответствует жидкофазному процессу, в ходе которого не только слой катализатора, но и инертная насадка находятся в жидкой фазе, однако инертная насадка может не полностью находится в жидкой фазе. Однако, при дальнейшем проведении эксперимента разница в температурах над насыпным слоем и в нем снижается за счет частичного увеличения температуры в слое катализатора - «высыхание» катализатора. После нарушения режима эксперимента (частичного «высыхания» катализатора) проводят действия по восстановлению условий экспериментов, а именно увеличение потока циркулирующей воды для снятия большего тепла с теплообменника и снижение нагрева сепаратора, по итогам чего уровень жидкости (по показания многоточечной термопары) над слоем катализатора восстанавливается.Moreover, at the initial moment of the experiment, the liquid level is maintained above the bulk inert layer of the reactor, characterized by the fact that there is a difference in temperature in the bulk layer (in the catalyst layers and inert packing located above the catalyst layer, namely 80 ° C) and above the bulk layers, in the gas phase, and the change in the position of the phase boundary was observed on the difference in temperature indicators, which ranged from 2 to 5 ° C. This mode corresponds to the liquid-phase process, during which not only the catalyst layer, but also the inert packing are in the liquid phase, but the inert packing may not be completely in the liquid phase. However, with further experimentation, the difference in temperatures above the bulk layer and in it decreases due to a partial increase in temperature in the catalyst bed - the “drying” of the catalyst. After breaking the experimental mode (partial “drying” of the catalyst), actions are carried out to restore the experimental conditions, namely, increasing the flow of circulating water to remove more heat from the heat exchanger and reducing the separator heating, resulting in a liquid level (as indicated by a multipoint thermocouple) above the catalyst layer .

Соотношение изобутана к олефинов в сырье, подаваемом в зону реакции составляет 10:1.The ratio of isobutane to olefins in the feedstock fed to the reaction zone is 10: 1.

Результаты эксперимента и качество продукта указаны в таблице 2.The results of the experiment and the quality of the product are shown in table 2.

Figure 00000012
Figure 00000012

где «…» - изменение показателей температуры в ходе проведения эксперимента.

Figure 00000013
where "..." is the change in temperature during the experiment.
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

где «…» - изменение показателей температуры в ходе проведения эксперимента.where "..." is the change in temperature during the experiment.

Как видно из Таблицы 1 увеличение температуры в слое катализатора соответствует снижению уровня жидкости в системе (режим высохшего катализатора), что приводит в ухудшению показателей процесса, а именно снижению конверсии по олефинам со 100 до 96%, выхода алкилата, характеризующий стабильность работы, с 198 до 189 масс. % и селективность по целевому продукту - концентрацию изооктанов в продуктах реакции с 82,47 до 76,42 масс. %, в частности триметилпентанов (ТМП) с 72,94 до 67,77 масс. %; при этом также наблюдается ухудшение качества продуктов за счет увеличения количества побочных продуктов, а именно углеводородов С5-С7 с 11,81 до 13,11 масс. % и высококипящих углеводородов с 5.72 до 10,47 масс. %). При проведении процесса полностью в газовой фазе показатели процесса ухудшаются еще сильнее.As can be seen from Table 1, an increase in temperature in the catalyst bed corresponds to a decrease in the liquid level in the system (dried catalyst mode), which leads to a deterioration in process performance, namely, a decrease in olefin conversion from 100 to 96%, alkylate yield, which characterizes work stability, from 198 up to 189 mass. % and the selectivity for the target product is the concentration of isooctanes in the reaction products from 82.47 to 76.42 mass. %, in particular trimethylpentane (TMP) from 72.94 to 67.77 mass. %; however, there is also a deterioration in the quality of products due to an increase in the amount of by-products, namely, C5-C7 hydrocarbons from 11.81 to 13.11 wt. % and high-boiling hydrocarbons from 5.72 to 10.47 wt. %). When carrying out the process completely in the gas phase, the process indicators deteriorate even more.

Как видно из Таблицы 2 в ходе проведения эксперимента благодаря девятиточечной термопаре можно говорить о более точном расположении границы раздела фаз (говорить об уровне жидкости), чем в случае использования трехточечной и при нарушении среагировать своевременно, не давая всему слою катализатора оказаться в газовой фазе. Также показано, что при восстановлении режима эксперимента (пример 5), показатели процесса и качество продуктов реакции снижается в сравнении с жидкофазным процессом (примеры 1 и 4), но не ухудшаются до результатов, которые получаются в ходе газофазного процесса (пример 3) или при нарушении режима без его восстановления (пример 2).As can be seen from Table 2, in the course of the experiment, thanks to a nine-point thermocouple, one can speak of a more accurate location of the phase boundary (speak of the liquid level) than in the case of using a three-point thermometer and react in a timely manner, not allowing the entire catalyst layer to be in the gas phase. It is also shown that when restoring the experiment mode (example 5), the process indicators and the quality of the reaction products decrease in comparison with the liquid-phase process (examples 1 and 4), but do not deteriorate to the results obtained during the gas-phase process (example 3) or violation of the regime without its restoration (example 2).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет простым и надежным способом осуществлять контроль за качественным проведением процесса без нарушения режима работы реакционной системы за счет обнаружения границы раздела фаз.Thus, the proposed technical solution allows a simple and reliable way to monitor the quality of the process without disrupting the operating system of the reaction system by detecting the phase boundary.

Claims (1)

Устройство для алкилирования изобутана олефинами, включающее трехфазный реактор, заполненный стационарным слоем катализатора, расположенным между слоями инертной насадки, нагревательное устройство, присоединенное к реактору, узел ввода сырья, узел вывода продуктов реакции и средство контроля, установленное в реакторе, отличающееся тем, что средство контроля представляет собой устройство замера уровня жидкой фазы - многоточечную термопара с 3-9 измерительными точками, расположенными соосно реактору так, что часть из них расположена внутри слоя катализатора, часть внутри слоя инертной насадки над слоем катализатора, часть в газовой фазе над слоем насадки, причем одна из измерительных точек в слое катализатора расположена в его середине.A device for the alkylation of isobutane with olefins, comprising a three-phase reactor, filled with a fixed catalyst bed, located between the inert packing layers, a heating device connected to the reactor, a feedstock injection unit, a reaction products outlet unit and a control means installed in the reactor, characterized in that the control means is a device for measuring the level of the liquid phase - a multipoint thermocouple with 3-9 measuring points located coaxially with the reactor so that some of them are located inside three catalyst layer part inside the layer of inert packing above the catalyst bed, part of the gas phase above the packing layer, wherein one of the measurement points in the catalyst bed is situated in its middle.
RU2018142274U 2018-11-30 2018-11-30 DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER RU188626U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142274U RU188626U1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142274U RU188626U1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU188626U1 true RU188626U1 (en) 2019-04-18

Family

ID=66168654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142274U RU188626U1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU188626U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010397B1 (en) * 2004-11-03 2008-08-29 Альбемарл Недерландс Б.В. Alkylation catalyst, its preparation and use
EA011022B1 (en) * 2004-02-09 2008-12-30 Альбемарл Недерландс Б.В. Alkylation process using a catalyst comprising a solid acid and a hydrogenation metal
US20120172644A1 (en) * 2009-08-10 2012-07-05 Chevron U.S.A. Inc. Tuning an oligomerizing step that uses an acidic ionic liquid catalyst to produce a base oil with selected properties

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA011022B1 (en) * 2004-02-09 2008-12-30 Альбемарл Недерландс Б.В. Alkylation process using a catalyst comprising a solid acid and a hydrogenation metal
EA010397B1 (en) * 2004-11-03 2008-08-29 Альбемарл Недерландс Б.В. Alkylation catalyst, its preparation and use
US20120172644A1 (en) * 2009-08-10 2012-07-05 Chevron U.S.A. Inc. Tuning an oligomerizing step that uses an acidic ionic liquid catalyst to produce a base oil with selected properties

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moreno et al. Thermal risk in semi-batch reactors: The epoxidation of soybean oil
Kagyrmanova et al. Catalytic dehydration of bioethanol to ethylene: Pilot-scale studies and process simulation
Bajus et al. Steam cracking of hydrocarbons. 1. Pyrolysis of heptane
Kazemi et al. Influence of recycle streams of C5/C6 and C4 hydrocarbon cuts on the performance of methanol to propylene (PVM) reactors
Flato et al. Development and start‐up of a fixed bed reaction column for manufacturing antiknock enhancer MTBE
RU188626U1 (en) DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER
Ouni et al. Isobutene dimerisation in a miniplant-scale reactor
RU188625U1 (en) DEVICE FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE OLEFINES IN A REACTOR WITH A STATIONARY CATALYST LAYER
Liu et al. Unsteady-state operation of trickle-bed reactor for dicyclopentadiene hydrogenation
KR102414346B1 (en) Beta-mercaptoethanol synthesis
Sarkar et al. Selective oligomerization of isobutene on Lewis acid catalyst: kinetic modeling
Niu et al. Separation of methylcyclopentane, cyclohexane and methylcyclohexane mixture by atmospheric distillation
Stavarek et al. Self-sustained oscillations of temperature and conversion in a packed bed microreactor during 2-methylpropene (isobutene) hydrogenation
US3969078A (en) HF Alkylation reaction temperature control system
Ountaksinkul et al. Intrinsic kinetic study of 1-butene isomerization over magnesium oxide catalyst via a Berty stationary catalyst basket reactor
Khadzhiev et al. A new alkylate production process
EP3863996A1 (en) Isomerization zone in alkylate complex
BR112021015811A2 (en) METHODS FOR SELECTIVELY HYDROGENATING ACETYLENE IN A GAS CRACKED STEAM CRACKING UNIT FOR OLEFIN PRODUCTION, AND FOR OPERATING AN ACETYLENE HYDROGENATION UNIT IN AN OLEFIN PRODUCTION SYSTEM
US3368966A (en) Control of isobutane fractionating column
Karimov et al. Salient features of deactivation of an iron oxide catalyst for dehydrogenation of methylbutenes to isoprene in industrial adiabatic reactors
US2418093A (en) Reaction between hydrogen chloride and isobutylene
US3972957A (en) HF alkylation reaction temperature control system
KR102406822B1 (en) Simultaneous production of MTBE and alkylate
Shariff Experimental and modeling studies using packed bed reactors: Liquid phase ethylene production by hydrogenation of acetylene
Wood et al. Bauxite. dehydrogenation catalyst for styrene production

Legal Events

Date Code Title Description
TC9K Change in the [utility model] inventorship

Effective date: 20190829

QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200831

Effective date: 20200831

QZ91 Changes in the licence of utility model

Effective date: 20200831