RU2580321C1 - Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе - Google Patents
Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2580321C1 RU2580321C1 RU2015116748/04A RU2015116748A RU2580321C1 RU 2580321 C1 RU2580321 C1 RU 2580321C1 RU 2015116748/04 A RU2015116748/04 A RU 2015116748/04A RU 2015116748 A RU2015116748 A RU 2015116748A RU 2580321 C1 RU2580321 C1 RU 2580321C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- reactor
- catalyst
- catalyst layer
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
- C07C11/12—Alkadienes
- C07C11/173—Alkadienes with five carbon atoms
- C07C11/18—Isoprene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
- C07C5/333—Catalytic 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
Изобретение относится к способу получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе дегидрированием изоамиленов с подачей пара в слои катализатора. При этом подачу пара осуществляют одновременно двумя потоками, первый направляют на смешение с сырьем в соотношении 1:(4,02-5,7) перед подачей в реактор, а второй поток пара в количестве 5-33% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара направляют непосредственно в слой катализатора, причем температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 650-750°С, а температура пара, поступающего непосредственно в слой катализатора, 700-800°С, пар в катализаторный слой направляют через распределительное устройство, расположенное на высоте 5-95% от общей высоты катализаторного слоя, внешний диаметр которого соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,5-0,98:1,0. Использование настоящего изобретения позволяет повысить конверсию, селективность процесса и снизить энергозатраты при одновременном упрощении технологии. 4 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения изопрена из изопентана, в частности к процессу дегидрирования изоамиленов в изопрен, и может быть использовано на действующих производствах изопрена.
Доминирующее положение в отечественной и зарубежной промышленности долгое время занимали фосфатные катализаторы, дегидрирование на которых проводится в двух параллельно работающих одноступенчатых реакторах одной системы, с автоматическим переключением каждые 10-15 мин с режима контактирования на режим регенерации и продувки. Водяной пар с температурой 700-750°С смешивается с парами сырья перед входом в реактор. Температура процесса 600-650°С, перепад давления по слою катализатора 0,039-0,09 МПа. Объемная скорость подачи сырья 150-220 ч-1, молярное соотношение сырье : водяной пар 1:20, выход изопрена в расчете на пропущенные изоамилены 32-33% масс., селективность 76% масс., конверсия 40-43% масс (П.А. Кирпичников и др. «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука». - Л.: Химия, 1986, с. 64).
Однако в последнее время при дегидрировании изоамиленов фосфатные катализаторы (патенты США №№2442319, 2442320, опубл. 1948) начали вытесняться новыми железооксидными катализаторами (патент РФ №2137741, опубл. 1999; патент РФ №2266889, опубл. 2005; патент США №7696395, опубл. 2010). Последние имеют неоспоримые преимущества перед ранее использовавшимися для этого процесса фосфатными катализаторами, прежде всего потому, что они способны работать длительное время без регенерации. Так, железооксидные катализаторы работают без регенерации в течение 500-1000 часов, а фосфатные всего в течение 10-15 минут. Использование железооксидных катализаторов позволило значительно снизить энергоемкость процесса получения изопрена и упростить управление процессом, при этом частично изменилось и аппаратурное оформление технологии.
Несмотря на достоинства процесса дегидрирования изоамиленов с применением железосодержащих катализаторов (по сравнению с фосфатными катализаторами), в целом он остается дорогим и энергоемким. Одним из основных направления улучшения технико-экономических показателей процесса является повышение конверсии и селективности. Повышения выхода изопрена можно достичь либо модифицируя катализатор дегидрирования, что и делается в большинстве случаев (патенты РФ №№1608917, опубл. 10.09.1996; 211683, опубл. 10.08.1998; 2127633, опубл. 20.03.1999), либо прибегая к различным техническим приемам с внесением изменений в оформление самой установки.
Известен способ получения изопрена дегидрированием изоамиленов на железооксидном катализаторе К-16 в односекционном адиабатическом реакторе при температуре 580-630°С и разбавлении сырья водяным паром в мольном соотношении 1:17, объемная скорость сырья в паровой фазе 280 ч-1, температура верха реактора 560°С (С.К. Огородников, Г.С. Идлис. «Производство изопрена». - Л.: Химия, 1973, с. 124). Недостатками этого способа являются пониженная конверсия и селективность изоамиленов и высокий удельный расход изоамиленов.
При прохождении слоя катализатора, вследствие высокого эндотермического эффекта реакции, температура реакционной смеси падает на 30-50°С и это понижение температуры является причиной более низких выходов изопрена по сравнению с дегидрированием в изотермических условиях. Избежать этого можно увеличением соотношения пара к углеводороду, что приводит к повышению конверсии сырья, но при этом увеличиваются энергозатраты, а также сокращается срок службы катализатора. Использование более острого пара отрицательно влияет на селективность процесса. Поэтому достаточно многие технические решения направлены на поиск оптимального соотношения пар : углеводород и возможностей более полного использования тепла парового потока для обеспечения высокой конверсии сырья при оптимальной селективности.
Известен способ, описанный в АС СССР №134685, опубл. 1961, в котором для увеличения выхода изопрена и интенсификации процесса реакцию дегидрирования изоамиленов проводят последовательно в двух или более слоях катализатора с вводом перегретого пара частями перед вторым, третьим и т.д. слоями катализатора. Для достижения выхода изопрена до 33% на пропущенные непредельные углеводороды использовали четырехступенчатую схему, что конечно усложнило процесс и увеличило энергозатраты.
Известен способ получения изопрена каталитическим дегидрированием изоамиленов в адиабатическом реакторе в присутствии железооксидного катализатора при температуре 580-630°С и разбавлении сырья водяным паром (патент РФ №2137741, опубл. 1999). Дегидрирование проводят в двухступенчатом реакторе при разбавлении сырья водяным паром в соотношении 1:5-6 по массе с промежуточным перегревом контактного газа первой ступени в межступенчатом перегревателе водяным паром, поступающим из первой секции однокамерной пароперегревательной печи, с последующим перегревом этого пара во второй секции пароперегревательной печи и подачей его вместе с сырьем в первую ступень реактора, причем температуру дегидрирования корректируют перепуском части пара, поступающего на первую секцию змеевиков пароперегревательной печи, на вторую секцию змеевиков. В данном изобретении установлен межступенчатый перегреватель для более полного использования тепла парового потока, но это привело к усложнению аппаратурного оформления процесса и снижению производительности установки за счет использования двух реакторов. При этом конверсия составила всего 42,2%, содержание изопрена в контактном газе после первой ступени составило 24% масс., а после второй ступени составило 29% масс.
Наиболее близким является способ, описанный в тексте патента РФ №2186619, опубл. 2002, в котором указано, что для реализации изобретения возможно использовать полупромышленный трехслойный адиабатический реактор с вводом сырья на первый слой катализатора при температуре в верхней части слоя 600°С и суммарной объемной скорости подачи бутилена 345 ч-1 и отдельно вводом водяного пара в каждый из слоев катализатора при разбавлении сырья водяным паром в первом слое 5,5:1, во втором - 9,5:1 и в третьем - 12:1 моль/моль. Селективность - 84,2-85,3%. Недостатком является то, что ввиду использования на первом и втором слоях катализатора низкого соотношения пароразбавления в промышленном реакторе с большим объемом катализатора происходит неполная газификация коксовых отложений, образующихся в процессе дегидрирования и, как следствие, недостаточная в указанных слоях саморегенерация катализатора. В результате этого конверсия и селективность процесса незначительно превосходят показатели известной (стандартной) схемы установки дегидрирования. Схема распределения пара по слоям также не упрощает технологию проведения процесса.
Задачей заявляемого изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса, достигаемое за счет повышения конверсии, селективности процесса и снижения энергозатрат, при одновременном упрощении технологии.
Данная техническая задача решается заявляемым способом за счет дополнительного подвода в слой катализатора необходимой для реакции тепловой энергии в виде перегретого пара в определенном соотношении и температуре к смеси углеводород : пар при максимальном охвате зоны реакции.
Для решения этой задачи перегретый водяной пар, используемый в процессе дегидрирования изоамиленов, делится на два потока. Один из них направляется на смешение с сырьем перед реактором в соотношении углеводород : пар=1:(4,02-5,7), а второй дополнительный поток пара в количестве 5-33% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара направляется в распределительное устройство, расположенное непосредственно в катализаторном слое на высоте 5-95% от общей высоты катализаторного слоя, причем внешний диаметр распределительного устройства пара, находящегося в катализаторном слое, соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,5-0,98:1, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 650-750°С, а температура потока пара, поступающего непосредственно в слой катализатора - 700-800°С.
Отличительными признаками заявляемого изобретения по сравнению с прототипом являются следующие: подачу пара осуществляют одновременно двумя потоками, первый направляют на смешение с сырьем в соотношении 1:(4,02-5,7) перед подачей в реактор, а второй поток пара в количестве 5-33% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара, направляют непосредственно в слой катализатора, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем составляет 650-750°С, а температура пара, поступающего непосредственно в слой катализатора, 700-800°С, причем пар в катализаторный слой направляют через распределительное устройство, расположенное на высоте 5-95% от общей высоты катализаторного слоя, внешний диаметр которого соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,5-0,98:1,0.
Наличие отличительных признаков свидетельствует о «новизне» заявляемого изобретения, а достигаемый эффект в виде повышения выхода изопрена при снижении расхода пара и упрощения схемы его подачи, что не достигается в известных способах, свидетельствует об «изобретательском уровне». Примеры конкретного выполнения изобретения подтверждают «промышленную применимость» заявляемого изобретения.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Сравнительный пример 1
Пример осуществляется в смоделированных условиях, приведенных в описании к патенту РФ №2186619, на железооксидном катализаторе марки ЖКД, в тех же самых, в которых осуществляются примеры, иллюстрирующие заявляемое изобретение. Дегидрирование изоамиленов в изопрен осуществляется в трехслойном адиабатическом реакторе, при этом суммарное мольное соотношение пароразбавления углеводород : пар выдерживается 1:27, соответствующее массовому соотношению 1:7. Изоамилен подается на верхний слой катализатора с объемной скоростью 0,2 ч-1. Пар в каждый из слоев катализатора подается отдельными потоками, непосредственно в слой катализатора. Температура в верхней части каждого катализаторного слоя обеспечивается 600°С, а соотношение пароразбавления выдерживается (моль/моль) в первом слое - 5,5:1, во втором - 9,5:1 и в третьем - 12:1. Ввод потоков пара в слои катализатора осуществляется (на высоте от нижней границы катализаторного слоя) в первый слой - 95%, в средний слой - 50% и нижний слой - 5%. Соответственно, соотношение внешнего диаметра распределителя пара к внутреннему диаметру реактора на первом слое составляет 0,5:1, на втором - 0,75:1 и на третьем - 0,95:1.
Данные по условиям и показателям дегидрирования приведены в таблице.
Пример 2
Дегидрирование изоамиленов в изопрен по заявляемому изобретению осуществляется в адиабатическом ректоре на железооксидном катализаторе марки ЖКД. Суммарное массовое соотношение пароразбавления углеводород : пар выдерживается 1:6, объемная скорость подачи сырья 0,2 ч-1. Пар в реактор подается одновременно двумя потоками. Один поток направляется на смешение с сырьем перед реактором в соотношении углеводород : пар=1,0:4,02, а второй дополнительный поток пара в количестве 33% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара (суммарно соответствует пароразбавлению 1:6), направляется в распределительное устройство, расположенное непосредственно в катализаторном слое, на высоте 95% от нижней границы катализаторного слоя, причем внешний диаметр распределительного устройство пара, подаваемого в реакционную зону, соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,98:1,0, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 750°С, а температура потока пара - поступающего непосредственно в слой катализатора - 700°С.
Данные по условиям и показателям дегидрирования приведены в таблице.
Пример 3
Дегидрирование изоамиленов в изопрен осуществляется аналогично описанному в примере 2. Однако один поток пара направляется на смешение с сырьем перед реактором в соотношении углеводород : пар=1:4,8, а второй дополнительный поток пара в количестве 20% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара (суммарно соответствует пароразбавлению 1:6), направляется в распределительное устройство, расположенное непосредственно в середине катализаторном слое, на высоте 50% от общей высоты катализаторного слоя, причем внешний диаметр распределительного устройство пара, подаваемого в реакционную зону, соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,75:1,0, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 700°С, а температура потока пара - поступающего непосредственно в слой катализатора - 750°С.
Данные по условиям и показателям дегидрирования приведены в таблице.
Пример 4
Дегидрирование изоамиленов в изопрен осуществляется аналогично описанному в примере 2. Однако один поток пара направляется на смешение с сырьем перед реактором в соотношении углеводород : пар=1:5,7, а второй поток пара в количестве 5% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара (суммарно соответствует пароразбавлению 1:6), направляется в распределительное устройство, расположенное непосредственно в катализаторном слое, на высоте 5% от нижней границы катализаторного слоя, причем внешний диаметр распределительного устройство пара, подаваемого в реакционную зону, соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,5:1,0, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 650°С, а температура потока пара - поступающего непосредственно в слой катализатора - 800°С.
Данные по условиям и показателям дегидрирования приведены в таблице.
Как видно из данных сравнительного примера и примеров по заявляемому изобретению проведение процесса в заявляемых условиях благодаря подаче водяного пара как в сырье, так и в слой катализатора, при определенных соотношениях сырье/пар и в зависимости температуры пара, подаваемого на смешение с сырьем и в слой и от места подачи пара, а также варьированию высоты расположения распределительного устройства при изменении его диаметра, позволяет достичь повышенной гомогенизации паросырьевой смеси и способствует эффективному контактированию ее с площадью поверхности катализатора, при максимальном использовании тепла паросырьевой смеси, что приводит к увеличению выхода изопрена более чем на 5% масс., что значительно выше, чем в прототипе.
Кроме того, процесс здесь приближен к изотермическому, так как достигаемые перепады температуры по слоям катализатора находятся в тех пределах, при которых процесс дегидрирования протекает достаточно интенсивно и с высокими показателями, что свидетельствует о высокой эффективности заявляемого изобретения.
Claims (1)
- Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе дегидрированием изоамиленов с подачей пара в слои катализатора, отличающийся тем, что подачу пара осуществляют одновременно двумя потоками, первый направляют на смешение с сырьем в соотношении 1:(4,02-5,7) перед подачей в реактор, а второй поток пара в количестве 5-33% масс. от всей части поступающего в реактор перегретого пара направляют непосредственно в слой катализатора, при этом температура пара, поступающего на смешение с сырьем, составляет 650-750°С, а температура пара, поступающего непосредственно в слой катализатора, 700-800°С, причем пар в катализаторный слой направляют через распределительное устройство, расположенное на высоте 5-95% от общей высоты катализаторного слоя, внешний диаметр которого соотносится с внутренним диаметром реактора как 0,5-0,98:1,0.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116748/04A RU2580321C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116748/04A RU2580321C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2580321C1 true RU2580321C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55794019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116748/04A RU2580321C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2580321C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU339534A1 (ru) * | Г. Г. Гарифз нов , А. М. Тухватуллин | ПАТЕНТНО-ГЕКИ^^-Е-^КД?ВИьЛИОТЕ1чА | ||
SU384806A1 (ru) * | 1966-12-26 | 1973-05-29 | ||
US4152300A (en) * | 1977-04-14 | 1979-05-01 | Shell Oil Company | Dehydrogenation catalyst |
-
2015
- 2015-05-05 RU RU2015116748/04A patent/RU2580321C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU339534A1 (ru) * | Г. Г. Гарифз нов , А. М. Тухватуллин | ПАТЕНТНО-ГЕКИ^^-Е-^КД?ВИьЛИОТЕ1чА | ||
SU384806A1 (ru) * | 1966-12-26 | 1973-05-29 | ||
US4152300A (en) * | 1977-04-14 | 1979-05-01 | Shell Oil Company | Dehydrogenation catalyst |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102198625B1 (ko) | 프리믹서, 방사상 고정층 반응기 및 부텐의 산화성 탈수소화를 위한 반응 시스템 | |
CN106008128B (zh) | 一种甲醇制丙烯的反应再生系统和方法 | |
TW201538470A (zh) | 藉由在先異構化後之正丁烯的氧化脫氫以製備丁二烯 | |
CN102060648B (zh) | 一种含碳烯烃催化裂解生产丙烯和汽油的方法及装置 | |
CN109012742B (zh) | 一种石脑油催化裂解的催化剂及制备方法和应用 | |
CN100567460C (zh) | 利用轻质烃类原料催化裂解制备低碳烯烃的方法及装置 | |
CN103627427B (zh) | 一种两段加氢系统及加氢方法 | |
JP2020517424A (ja) | 流動床のガス分配器、それを用いた反応器及びパラキシレンを生産し低級オレフィンを併産する方法 | |
CN106854135A (zh) | 苯与甲醇烷基化制对二甲苯的方法 | |
KR102309236B1 (ko) | 메탄올 및/또는 디메틸에테르 및 벤젠에 의한 파라자일렌의 제조 및 저탄소 올레핀의 동시 제조를 위한 유동상 장치 및 방법 | |
CN103086828A (zh) | 增产丁二烯的方法 | |
JP6707129B2 (ja) | 加熱管変換システム及び方法 | |
CN101092324A (zh) | 石脑油催化裂解制乙烯丙烯的方法 | |
RU2580321C1 (ru) | Способ получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе | |
CN103333040A (zh) | 一种低能耗的丙烯生产工艺 | |
CN106831288B (zh) | 混醇侧线进料的mtp方法 | |
KR20130138645A (ko) | 반응기 | |
CN103121891B (zh) | 生产低碳烯烃的方法 | |
CN102485840A (zh) | 一种催化裂化方法及装置 | |
CN104248940A (zh) | 一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的多级径向固定床反应系统及其方法 | |
CN108085061B (zh) | 液化气加氢生产乙烯裂解料的方法 | |
RU2556859C1 (ru) | Способ получения изопрена каталитическим дегидрированием изоамиленов в адиабатическом реакторе | |
CN103073381A (zh) | 丁烯多级等温氧化脱氢制丁二烯的方法 | |
CN203170305U (zh) | 一种组合换热式多壳程的甲醇制烯烃固定床生产设备 | |
CN201962247U (zh) | 一种催化裂化装置 |