RU2678094C1 - Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons - Google Patents
Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678094C1 RU2678094C1 RU2018141024A RU2018141024A RU2678094C1 RU 2678094 C1 RU2678094 C1 RU 2678094C1 RU 2018141024 A RU2018141024 A RU 2018141024A RU 2018141024 A RU2018141024 A RU 2018141024A RU 2678094 C1 RU2678094 C1 RU 2678094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scrubber
- water
- contact gas
- stage
- contacting
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 70
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 61
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 20
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 151
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 12
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 146
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 17
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 14
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 10
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 10
- -1 olefin hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 claims description 8
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 2
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 22
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 14
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 12
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 10
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 8
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N (E)-1,3-pentadiene Chemical group C\C=C\C=C PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical group CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKOOMYPCSUNDGP-UHFFFAOYSA-N 2-methylbut-2-ene Chemical group CC=C(C)C BKOOMYPCSUNDGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N piperylene Natural products CC=CC=C PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000012976 tarts Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к процессам получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов в кипящем слое катализатора и касается рекуперации тепла в указанных процессах.The invention relates to processes for the production of olefinic hydrocarbons by dehydrogenation of paraffin hydrocarbons in a fluidized bed of catalyst and relates to heat recovery in these processes.
Известен способ получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов путем пропускания паров бутана, изобутана, изопентана через псевдоожиженный слой алюмохромового катализатора при температуре 530-590°С, включающий охлаждение контактного газа с использованием котлов-утилизаторов за счет испарения парового конденсата с выводом получаемого водяного пара в общезаводскую сеть и дальнейшее охлаждение контактного газа до 60-70°С в одноступенчатом скруббере, орошаемом циркулирующей в скруббере водой, охлаждаемой в теплообменнике-охладителе путем подачи в теплообменник оборотной промышленной воды, последующее компримирование, конденсацию и выделение парафин-олефиновой фракции ректификацией получаемого углеводородного конденсата (Н.Н. Лебедев, «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза», Издательство «Химия», М, 1988, с. 468-470).A known method of producing olefin hydrocarbons by dehydrogenation of paraffin hydrocarbons by passing vapors of butane, isobutane, isopentane through a fluidized bed of aluminum-chromium catalyst at a temperature of 530-590 ° C, including cooling the contact gas using recovery boilers by evaporating steam condensate with the output of the resulting steam to the factory network and further cooling of the contact gas to 60-70 ° C in a single-stage scrubber irrigated with water circulating in the scrubber, cooled in heat exchanger-cooler by feeding recycled industrial water to the heat exchanger, subsequent compression, condensation and separation of the paraffin-olefin fraction by distillation of the resulting hydrocarbon condensate (NN Lebedev, “Chemistry and technology of basic organic and petrochemical synthesis”, Chemistry Publishing House, M, 1988, p. 468-470).
Недостатком известного способа является высокая температура контактного газа на выходе из скруббера, что сопровождается большим уносом паров воды и, соответственно, большими энергетическими затратами при дальнейшей переработке контактного газа, связанной с конденсацией паров воды, выделением и очисткой получаемого водного конденсата, а также высокая температура контактного газа на входе в скруббер и на всасе компрессора, что затрудняет его работу и снижает производительность, приводит к неэффективному использованию теплоты контактного газа, большому расходу оборотной промышленной воды, подаваемой в теплообменник на охлаждение циркуляционной воды скруббера.The disadvantage of this method is the high temperature of the contact gas at the outlet of the scrubber, which is accompanied by a large ablation of water vapor and, accordingly, high energy costs during further processing of the contact gas associated with the condensation of water vapor, the allocation and purification of the resulting water condensate, as well as the high temperature of the contact gas at the inlet to the scrubber and at the compressor inlet, which complicates its operation and reduces productivity, leads to inefficient use of heat contact th gas flow large industrial circulating water supplied to the heat exchanger for cooling the circulating water scrubber.
Известен также способ дегидрирования н-бутана в н-бутилены в системе реактор-регенератор с кипящим слоем мелкодисперсного алюмохромового катализатора (И.И. Юкельсон, «Технология основного органического синтеза», М., Издательство «Химия», 1968, стр. 180). По этому способу сырье - бутановая фракция - поступает в жидком виде в межтрубное пространство кожухотрубного теплообменника-испарителя на испарение за счет теплоты контактного газа дегидрирования. Далее пары сырья подают в трубное пространство кожухотрубного теплообменника-подогревателя, где подогревают также теплом контактного газа до температуры 275°С и затем направляют в трубчатую печь, в которой перегревают до температуры 530-550°С. Из печи перегретые пары н-бутана при давлении 0,15 мПа подают в реактор с кипящим слоем катализатора. Дегидрирование проводят при температуре 580°С. Контактный газ дегидрирования, выходящий из реактора, используют в качестве теплоносителя для испарения жидкого сырья и подогрева паров сырья. При этом контактный газ проходит противоточно парам сырья сначала в межтрубном пространстве теплообменника-подогревателя паров, а затем в трубном пространстве теплообменника-испарителя. Далее охлажденный контактный газ поступает на дальнейшее охлаждение и очистку в одноступенчатый скруббер, орошаемый охлаждаемой в холодильнике-охладителе циркулирующей в скруббере водой, и затем направляется на выделение бутиленов.There is also a method for the dehydrogenation of n-butane to n-butylenes in a fluidized bed reactor-regenerator system of a finely dispersed aluminum-chromium catalyst (II Yukelson, “The Technology of Basic Organic Synthesis”, M., Chemistry Publishing House, 1968, p. 180) . According to this method, the feedstock - the butane fraction - enters in liquid form into the annular space of the shell-and-tube heat exchanger-evaporator for evaporation due to the heat of the contact dehydrogenation gas. Next, the feed vapor is fed into the tube space of the shell-and-tube heat exchanger-heater, where it is also heated with contact gas heat to a temperature of 275 ° C and then sent to a tube furnace, in which it is heated to a temperature of 530-550 ° C. From the furnace, superheated vapors of n-butane at a pressure of 0.15 MPa are fed to the reactor with a fluidized bed of catalyst. Dehydrogenation is carried out at a temperature of 580 ° C. The dehydrogenation contact gas exiting the reactor is used as a heat carrier for evaporation of liquid feed and heating of feed vapor. In this case, the contact gas flows countercurrently to the feed vapors, first in the annulus of the heat exchanger-vapor heater, and then in the tube space of the heat exchanger-evaporator. Then, the cooled contact gas is supplied for further cooling and purification in a single-stage scrubber, irrigated with water circulating in the scrubber, which is cooled in the refrigerator-cooler, and then is directed to the isolation of butylene.
Недостатком известного способа является использование в теплообменнике-испарителе в качестве теплоносителя контактного газа, загрязненного катализаторной пылью и содержащего конденсирующиеся в условиях работы испарителя высококипящие углеводороды. Загрязнение теплопередающей поверхности теплообменника-испарителя отложениями катализатора и смол определяет ненадежность и неэффективность узла испарения сырья и, как следствие, нестабильность работы установки в известном способе. Подача загрязненного контактного газа в межтрубное пространство теплообменника-подогревателя приводит к ухудшению теплопередачи также и в теплообменнике-подогревателе при весьма сложной и даже практической невозможности полной очистки от отложений межтрубного пространства теплообменника-подогревателя. К недостатку известного способа относится также неэффективность очистки контактного газа в одноступенчатом скруббере и большой расход подаваемой в холодильник-охладитель оборотной промышленной воды.A disadvantage of the known method is the use of contact gas contaminated with catalyst dust and containing high boiling hydrocarbons condensing under the conditions of operation of the evaporator in the heat exchanger-evaporator. Contamination of the heat transfer surface of the heat exchanger-evaporator with deposits of catalyst and resins determines the unreliability and inefficiency of the evaporation unit of the feedstock and, as a result, the instability of the installation in the known method. The supply of contaminated contact gas to the annular space of the heat exchanger-heater leads to a deterioration in heat transfer in the heat exchanger-heater as well, while it is very difficult and even impossible to completely clean the annular space of the heat exchanger-heater. The disadvantage of this method also includes the inefficiency of cleaning the contact gas in a single-stage scrubber and the high flow rate of recycled industrial water supplied to the cooler-cooler.
Известен способ получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов в кипящем слое алюмохромового катализатора, включающие испарение сырья, нагрев полученных паров за счет теплоты контактного газа и их перегрев в печи с последующим направлением на дегидрирование, охлаждение контактного газа до 125-180°С за счет испарения водного конденсата в котле-утилизаторе с получением водяного пара с давлением 0,85 мПа и в теплообменниках, установленных после котла, используемых для получения водяного пара низких параметров или для нагрева питания котла-утилизатора водяным конденсатом, в котором дальнейшее охлаждение контактного газа производят в тарельчатом скруббере, орошаемом водой, разделенном глухой по воде тарелкой на две ступени контактирования с использованием двух циркуляционных контуров, нижнего - без охлаждения и верхнего - с охлаждением циркулирующей воды в теплообменнике-охладителе с подачей оборотной промышленной воды; температура контактного газа после скруббера достигает 30-35°С (патент RU 2224735, МПК С07С 5/333, опубл. 27.02.2004).A known method of producing olefin hydrocarbons by dehydrogenation of paraffin hydrocarbons in a fluidized bed of an aluminum-chromium catalyst, including evaporation of raw materials, heating of the vapors due to the heat of contact gas and their overheating in an oven, followed by dehydrogenation, cooling of contact gas to 125-180 ° C due to evaporation of aqueous condensate in the recovery boiler with the production of water vapor with a pressure of 0.85 MPa and in the heat exchangers installed after the boiler, used to produce water vapor of low parameters or to heat the supply of the recovery boiler with water condensate, in which the contact gas is further cooled in a disk scrubber irrigated with water, separated by a water-deaf plate into two contact stages using two circulation circuits, the lower one without cooling and the upper one with cooling of the circulating water in a heat exchanger-cooler with the supply of recycled industrial water; the temperature of the contact gas after the scrubber reaches 30-35 ° C (patent RU 2224735, IPC С07С 5/333, publ. 02.27.2004).
В указанном способе получаемый пар низкого давления не находит применения в полном объеме в связи с отсутствием в производстве достаточного количества низкотемпературных потребителей. В варианте же нагрева водяного конденсата, подаваемого в котел-утилизатор, требуемая тепловая нагрузка теплообменников весьма мала и недостаточна для организации полноценной ступени охлаждения контактного газа в указанном варианте.In this method, the resulting low-pressure steam does not find full use due to the lack of a sufficient number of low-temperature consumers in production. In the embodiment of heating the water condensate supplied to the waste heat boiler, the required heat load of the heat exchangers is very small and insufficient to organize a full-fledged cooling stage of the contact gas in the indicated embodiment.
Известен также аналогичный способ получения олефиновых углеводородов, в котором температуру контактного газа на входе в скруббер снижают до 125-150 (180)°С путем его охлаждения в установленных последовательно двух котлах-утилизаторах с получением водяного пара с давлением 1,3 мПа в первом по ходу контактного газа котле и с давлением 0,55-0,65 мПа во втором, а затем - в дополнительном холодильнике, установленном после котлов-утилизаторов, при подаче в него оборотной промышленной воды; температура контактного газа после скруббера достигает 20-40°С (патент RU 2247702, МПК С07С 5/32, опубл. 10.03.2005).There is also a similar method for producing olefin hydrocarbons, in which the temperature of the contact gas at the inlet to the scrubber is reduced to 125-150 (180) ° C by cooling it in two successive recovery boilers installed in series to obtain water vapor with a pressure of 1.3 MPa in the first the contact gas flow to the boiler and with a pressure of 0.55-0.65 MPa in the second, and then in the additional refrigerator installed after the waste heat boilers, when recycled industrial water is supplied to it; the temperature of the contact gas after the scrubber reaches 20-40 ° C (patent RU 2247702, IPC С07С 5/32, publ. 10.03.2005).
При этом в указанных способах (патенты RU 2224735 и RU 2247702) охлаждение циркуляционной воды в верхнем контуре скруббера осуществляют в две ступени - в теплообменнике, охлаждаемом оборотной промышленной водой, и в теплообменнике воздушного охлаждения.Moreover, in these methods (patents RU 2224735 and RU 2247702), the circulation water in the upper circuit of the scrubber is cooled in two stages - in a heat exchanger cooled by recycled industrial water, and in an air-cooled heat exchanger.
К недостаткам этих способов относится (дополнительно к показанным выше):The disadvantages of these methods include (in addition to those shown above):
- установка на линии контактного газа дополнительных теплообменников, что приводит к увеличению давления в реакторе за счет гидравлического сопротивления указанных теплообменников и соответствующему снижению селективности процессов;- installation of additional heat exchangers on the contact gas line, which leads to an increase in pressure in the reactor due to the hydraulic resistance of these heat exchangers and a corresponding decrease in the selectivity of the processes;
- большие энергозатраты, связанные с потреблением больших количеств оборотной промышленной воды и электроэнергии при использовании теплообменников воздушного охлаждения;- large energy costs associated with the consumption of large quantities of recycled industrial water and electricity when using air-cooled heat exchangers;
- снижение температуры контактного газа на входе в скруббер до 125-150°С приводит к конденсации высококипящих компонентов контактного газа (особенно при дегидрировании более тяжелых высококипящих парафиновых углеводородов) в теплообменниках и трубопроводе контактного газа на входе в скруббер и, соответственно, к забивке указанного оборудования отложениями катализатора и смол, к значительному увеличению гидравлического сопротивления тракта контактного газа и, как следствие, к увеличению давления в реакторе и к снижению селективности процессов дегидрирования.- a decrease in the temperature of the contact gas at the inlet to the scrubber to 125-150 ° C leads to the condensation of high-boiling components of the contact gas (especially during dehydrogenation of heavier high-boiling paraffin hydrocarbons) in heat exchangers and the pipeline of contact gas at the inlet to the scrubber and, accordingly, to clog the specified equipment deposits of catalyst and resins, to a significant increase in the hydraulic resistance of the contact gas path and, as a result, to an increase in pressure in the reactor and to a decrease in selectivity dehydrogenation processes.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения н-бутиленов дегидрированием н-бутана в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора (И.Л. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попов, «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука», «Химия», Ленинград, 1986, стр. 8-14). Катализатор циркулирует в системе реактор-регенератор. Способ включает приготовление исходного сырья смешением свежего и рециклового потоков бутановой фракции в жидком виде, испарение исходного сырья в испарителе, обогреваемом горячей технологической водой с температурой 82-98°С, получаемой на стадии последующего дегидрирования полученных н-бутиленов в бутадиен - в двухстадийном производстве бутадиена из н-бутана (И.И. Юкельсон, «Технология основного органического синтеза», М., Издательство «Химия», 1968, стр. 184), нагрев полученных паров сырья в закалочных змеевиках, располагаемых в сепарационной зоне реактора, за счет теплоты контактного газа до температуры 150°С и их перегрев в змеевиках печи до температуры 500-550°С за счет теплоты сгорания подаваемого в печь газообразного топлива с последующим направлением перегретых паров сырья в реактор на дегидрирование, осуществляемое при температуре 530-590°С, давлении 0,125 мПа и объемной скорости подачи сырья 120-180 час-1. После охлаждения контактного газа в закалочных змеевиках реактора полученный контактный газ охлаждается до 300-400°С в котле-утилизаторе за счет испарения водного конденсата с получением вторичного водяного пара, а также в тарельчатом скруббере, орошаемом водой, и разделенном переливной тарелкой на две ступени с независимыми контурами циркуляции воды в каждой ступени. В указанном способе горячая вода, циркулирующая в верхнем контуре, охлаждается подаваемой оборотной промышленной водой в теплообменнике-охладителе и подается на орошение верхней части скруббера. Охлаждение циркуляционной воды в верхнем контуре скруббера осуществляют также в две ступени - в теплообменнике, охлаждаемом оборотной промышленной водой, и в теплообменнике воздушного охлаждения. Вода в нижнем контуре циркулирует без охлаждения. Верхний контур циркуляции имеет подпитку свежей водой. По мере накопления уловленной в нижней секции скруббера катализаторной пыли часть воды из нижней секции выводится на очистку. Охлажденный в скруббере до температуры 50°С контактный газ после сепарации капель воды направляют на всас компрессора на компримирование и конденсацию парафин-олефиновой фракции и далее на выделение полученных олефиновых углеводородов, а также непрореагировавших парафиновых углеводородов с направлением последних в рецикл на дегидрирование.The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing n-butylenes by dehydrogenation of n-butane in a fluidized bed of finely dispersed aluminum-chromium catalyst (I. L. Kirpichnikov, V. V. Beresnev, L. M. Popov, “Album of technological schemes of the main industries synthetic rubber "," Chemistry ", Leningrad, 1986, pp. 8-14). The catalyst circulates in the reactor-regenerator system. The method includes preparing the feedstock by mixing fresh and recycle butane fraction streams in liquid form, evaporating the feedstock in an evaporator heated with hot process water with a temperature of 82-98 ° C, obtained at the stage of subsequent dehydrogenation of the obtained n-butylenes to butadiene in a two-stage production of butadiene from n-butane (II Yukelson, “The Technology of Basic Organic Synthesis”, M., Chemistry Publishing House, 1968, p. 184), heating the obtained vapors of raw materials in quenching coils located in the separation zone of the reactor, due to the heat of the contact gas to a temperature of 150 ° C and their overheating in the furnace coils to a temperature of 500-550 ° C due to the heat of combustion of the gaseous fuel supplied to the furnace, followed by the direction of the superheated feed vapor to the reactor for dehydrogenation, carried out at a temperature 530-590 ° C, a pressure of 0.125 MPa and a volumetric feed rate of 120-180 hour -1 . After cooling the contact gas in the quenching coils of the reactor, the resulting contact gas is cooled to 300-400 ° C in the recovery boiler by evaporation of water condensate to produce secondary water vapor, as well as in a disk scrubber irrigated with water, and divided into two stages by an overflow plate independent circuits of water circulation in each step. In this method, the hot water circulating in the upper circuit is cooled by the supplied industrial industrial water in a heat exchanger-cooler and fed to the irrigation of the upper part of the scrubber. The cooling of the circulating water in the upper circuit of the scrubber is also carried out in two stages - in a heat exchanger cooled by recycled industrial water, and in an air-cooled heat exchanger. Water in the lower circuit circulates without cooling. The upper circulation circuit is fed with fresh water. As the catalyst dust trapped in the lower section of the scrubber accumulates, part of the water from the lower section is discharged for cleaning. The contact gas cooled in a scrubber to a temperature of 50 ° C after separation of water droplets is sent to the compressor inlet for compression and condensation of the paraffin-olefin fraction and then to the separation of the obtained olefinic hydrocarbons, as well as unreacted paraffin hydrocarbons with the direction of the latter to recycling for dehydrogenation.
К основным недостаткам известного способа относятся:The main disadvantages of this method include:
- высокая температура контактного газа перед скруббером (температура на выходе из котла-утилизатора), которая достигает 300-400°С, что определяет низкую эффективность использования теплоты контактного газа при низкой выработке водяного пара в котле-утилизаторе;- high temperature of the contact gas in front of the scrubber (temperature at the outlet of the recovery boiler), which reaches 300-400 ° C, which determines the low efficiency of using the heat of contact gas with a low generation of water vapor in the recovery boiler;
- высокая температура контактного газа перед скруббером требует также дополнительного охлаждения циркуляционной воды в верхнем и/или в нижнем контуре циркуляции путем установки дополнительных холодильников воздушного охлаждения, особенно при работе на повышенных нагрузках и в летний период эксплуатации;- the high temperature of the contact gas in front of the scrubber also requires additional cooling of the circulating water in the upper and / or lower circulation circuit by installing additional air-cooled refrigerators, especially when operating at high loads and during the summer period of operation;
- большая тепловая нагрузка на скруббер охлаждения и очистки контактного газа, которая определяет большие эксплуатационные затраты, во многом связанные с большим расходом оборотной промышленной воды при охлаждении циркуляционной воды верхнего контура в поверхностном теплообменнике-охладителе, а также с повышенным расходом электроэнергии на циркуляционных насосах и теплообменниках воздушного охлаждения;- a large thermal load on the scrubber for cooling and cleaning the contact gas, which determines high operating costs, largely associated with a large consumption of circulating industrial water for cooling the circulating water of the upper circuit in a surface heat exchanger-cooler, as well as with an increased consumption of electricity on circulation pumps and heat exchangers air cooling;
- высокая температура контактного газа после скруббера - перед компрессором (50°С) приводит к большому уносу паров воды с контактным газом и требует больших затрат на последующую конденсацию паров перед подачей контактного газа на компрессор, кроме того ограничивает возможности работы установки дегидрирования на более высоких нагрузках по сырью, создает повышенное давление в реакторе, что снижает селективность процессов дегидрирования;- the high temperature of the contact gas after the scrubber - in front of the compressor (50 ° C) leads to a large entrainment of water vapor with the contact gas and requires high costs for subsequent condensation of the vapor before the contact gas is supplied to the compressor, and also limits the operation of the dehydrogenation unit at higher loads for raw materials, creates increased pressure in the reactor, which reduces the selectivity of dehydrogenation processes;
- низкая эффективность охлаждения и очистки контактного газа от катализаторной пыли и конденсирующихся высококипящих углеводородов в скруббере, связанная главным образом с использованием малоэффективных решетчатых тарелок, работающих в барботажном режиме, что приводит к проскоку катализаторной пыли в продуктовый компрессор, сокращая время межремонтных пробегов последнего, а также к накоплению катализаторного шлама в кубе скруббера второй ступени, к загрязнению воды в верхнем циркуляционном контуре, ограничивая возможности использования указанной воды в качестве теплоносителя в поверхностных теплообменниках.- low efficiency of cooling and purification of contact gas from catalyst dust and condensing high boiling hydrocarbons in a scrubber, associated mainly with the use of ineffective grating plates operating in bubble mode, which leads to a breakthrough of catalyst dust in the food compressor, reducing the time between overhauls of the latter, as well as to the accumulation of catalyst sludge in the cube of the scrubber of the second stage, to water pollution in the upper circulation circuit, limiting the possibilities of using Bani said water as a coolant in the heat exchanger surface.
- ненадежность, неэффективность и технологическая зависимость узла испарения сырья в известном способе, при использовании в качестве теплоносителя горячей воды, получаемой на установке, входящей в состав другого производства (дегидрирование н-бутиленов в бутадиен); закрытие неэффективных двухстадийных производств диеновых углеводородов путем исключения второй стадии дегидрирования олефиновых углеводородов до диеновых привели в настоящее время к использованию в испарителях сырья установок получения олефиновых углеводородов в качестве теплоносителя дорогостоящего водяного пара;- unreliability, inefficiency and technological dependence of the unit of evaporation of raw materials in the known method, when using hot water obtained as a heat transfer medium obtained from a plant that is part of another production (dehydrogenation of n-butylene to butadiene); the closure of inefficient two-stage production of diene hydrocarbons by eliminating the second stage of the dehydrogenation of olefinic hydrocarbons to diene hydrocarbons has now led to the use of expensive olefin hydrocarbons in evaporators of raw materials as a coolant for expensive water vapor;
- невозможность использования больших количеств низкотемпературного тепла циркуляционной воды в контурах скруббера.- the inability to use large quantities of low temperature heat of circulating water in the contours of the scrubber.
Целью настоящего изобретения является улучшение энергетического баланса процессов дегидрирования парафиновых углеводородов путем более рационального использования теплоты контактного газа, уменьшения количества используемого водяного пара, снижения расхода оборотной промышленной воды и электроэнергии, использования низкотемпературного тепла циркуляционной воды скруббера охлаждения и очистки контактного газа, стабилизации работы скруббера в оптимальном температурном интервале и увеличения производительности установок дегидрирования парафиновых углеводородов.The aim of the present invention is to improve the energy balance of the processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons by making more efficient use of contact gas heat, reducing the amount of water vapor used, reducing the consumption of recycled industrial water and electricity, using low-temperature heat from the circulation water of the cooling scrubber and cleaning the contact gas, and stabilizing the operation of the scrubber in optimal temperature range and increase the performance of dehydration units paraffin hydrocarbons.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения олефиновых углеводородов дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов в кипящем слое алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающем приготовление смеси жидкого сырья из свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов, его испарение в теплообменнике-испарителе 3, нагрев полученных паров за счет теплоты контактного газа дегидрирования, охлаждение контактного газа в поверхностных теплообменных аппаратах и дальнейшее охлаждение и очистку контактного газа путем контактирования с орошающей водой в двухступенчатом скруббере 22, разделенном глухой переливной тарелкой 23 на первую ступень контактирования 24 в нижней части скруббера 22 с нижним контуром циркуляции воды и на вторую ступень контактирования 25 в его верхней части с верхним контуром циркуляции воды, имеющим теплообменник-охладитель 26 циркулирующей воды, последующее компримирование охлажденного контактного газа, конденсацию и выделение из углеводородного конденсата ректификацией фракции непрореагировавших парафиновых углеводородов с направлением ее в рецикл на дегидрирование и фракции получаемых олефиновых углеводородов, при этом охлаждение и очистку контактного газа в первой ступени контактирования 24 скруббера 22 осуществляют в режиме закалки контактного газа до температуры 62,5-74,0°С путем испарения 3,3-12,04% воды, циркулирующей в первой ступени контактирования 24 с кратностью циркуляции, составляющей 1,06-4,77 т/т подаваемого контактного газа, а во второй ступени контактирования 25 - при кратности циркуляции воды во второй ступени контактирования 25, составляющей 2,7-4,8 т/т контактного газа, в режиме конденсации водяного пара, поступающего с контактным газом через глухую переливную тарелку 23 из первой ступени контактирования 24 скруббера 22, с одновременным возвратом избыточной воды из куба второй ступени контактирования 25 скруббера 22 в первую ступень контактирования 24, при этом также циркуляционную воду первой ступени контактирования 24 направляют в качестве теплоносителя в дополнительный теплообменник-нагреватель 2 жидкого сырья и затем возвращают в охлажденном виде на орошение первой ступени контактирования 24 или циркуляционную воду второй ступени контактирования 25 скруббера 22 направляют в качестве теплоносителя в теплообменник-испаритель 3 на испарение жидкого сырья или на его нагрев, последующее испарение и подогрев полученных паров парафиновых углеводородов, после чего возвращают в охлажденном виде на орошение второй ступени контактирования 25 скруббера 22, при этом температуру контактного газа на входе в скруббер 22 снижают до 160-250°С, а на выходе из скруббера - до 24-40°С, причем в качестве первой ступени контактирования 24 используют колонну с провальными тарелками, работающими в пенном режиме при противоточном движении орошающей воды и контактного газа через отверстия тарелок или колонну с непровальными тарелками с переливным устройством, работающими в пенном режиме при перекрестном движении орошающей воды и контактного газа или скруббер Вентури, содержащий трубу-смеситель 37 и каплеуловитель в кубовой части скруббера 22.This goal is achieved by the fact that in the known method for producing olefin hydrocarbons by dehydrogenation of the corresponding paraffin hydrocarbons in a fluidized bed of an aluminum-chromium catalyst circulating in a reactor-regenerator system, which includes preparing a mixture of liquid raw materials from fresh and recycled paraffin hydrocarbon streams, evaporating it in a heat exchanger-
При этом в качестве второй ступени контактирования 25 могут использовать колонну с провальными тарелками, работающими в пенном режиме при противоточном движении орошающей воды и контактного газа или колонну с регулярной насадкой.In this case, as a second contacting
Охлаждение контактного газа перед подачей его в скруббер 22 могут осуществлять последовательно путем нагрева паров сырья в закалочном змеевике 9, расположенном в сепарационной зоне реактора 6, и далее в одном или двух котлах-утилизаторах 14, 15 с получением вторичного водяного пара за счет испарения водного конденсата, или в котле-утилизаторе 14 с получением вторичного водяного пара за счет испарения водного конденсата, и далее в теплообменнике, установленном после котла-утилизатора 14, путем нагрева паров сырья, или в теплообменнике, установленном после реактора 6, путем нагрева паров сырья.The contact gas can be cooled before it is fed to the
Шламовую воду из куба первой ступени контактирования 24 скруббера 22 могут направлять на очистку в отстойник 28 для сгущения и вывода из системы уловленного катализатора и слоя сконденсированных высококипящих углеводородов при возврате осветленной воды на орошение второй ступени контактирования 25.Sludge water from the cube of the first contacting
Шламовую воду из куба первой ступени контактирования 24 могут также направлять на очистку в отстойник 28 для сгущения и вывода из системы уловленного катализатора с адсорбированными на нем высоко кипящими углеводородами при возврате осветленной воды на орошение второй ступени контактирования 25.Sludge water from the cube of the first contacting
Шламовую воду из куба первой ступени контактирования 24 также могут направлять на очистку в центрифугу 39 для сгущения и вывода из системы уловленного катализатора с адсорбированными на нем высококипящими углеводородами при возврате осветленной воды в куб первой ступени контактирования 24.Sludge water from the cube of the first contacting
Шламовую воду из куба первой ступени контактирования 24 скруббера 22 могут направлять на очистку в количестве 0,04-0,4 м3 на тонну подаваемого контактного газа.Sludge water from the cube of the first contacting
Периодически или непрерывно могут производить дренаж куба второй ступени контактирования 25 скруббера 22.Periodically or continuously, they can drain the cube of the second contacting
Подпитка скруббера 22 может осуществляться химочищенной водой или водно-паровым конденсатом по уровню в кубе скруббера 22.The
Нагрев жидкого сырья, испарение и подогрев получаемых паров могут осуществлять в совмещенном теплообменнике-испарителе.Heating of liquid raw materials, evaporation and heating of the resulting vapors can be carried out in a combined heat exchanger-evaporator.
Полученные пары сырья могут дополнительно подогревать в подогревателе 5 подаваемым водяным паром.The resulting vapor of raw materials can be additionally heated in the
Пары сырья перед подачей в реактор 6 могут перегревать в змеевиках 11 печи 10 за счет сжигания газообразного топлива.Vapors of raw materials before being fed into the
Кроме того, получаемые при осуществлении процессов дегидрирования катализаторные шламы с адсорбированными на катализаторе высококипящими углеводородами могут направлять на сжигание в кипящий слой регенератора, уловленный в отстойнике 28 слой высококипящих углеводородов могут направлять на сжигание или дальнейшую переработку известными способами, контактный газ могут подвергать сухой очистке от катализаторной пыли в выносном циклоне, установленном перед скруббером 22, уловленную в выносном циклоне катализаторную пыль могут возвращать в кипящий слой регенератора, накапливающееся в системе реактор-регенератор избыточное количество мелких фракций пылевидного катализатора могут выводить из сепарационной зоны регенератора известными способами.In addition, the resulting catalyst sludge obtained during the dehydrogenation processes with high-boiling hydrocarbons adsorbed on the catalyst can be sent to the fluidized bed of the regenerator, a layer of high-boiling hydrocarbons trapped in the settling
Дегидрирование могут проводить при объемной скорости подачи сырья в реактор 120-180 час-1 и температуре 530-600°С.Dehydrogenation can be carried out at a volumetric feed rate of the feed to the reactor of 120-180 h -1 and a temperature of 530-600 ° C.
Основными отличиями предлагаемого способа от известного являются:The main differences of the proposed method from the known are:
- применение в первой ступени контактирования контактного газа и орошающей воды скруббера более эффективных тепло-массообменных устройств, обеспечивающих значительное увеличение степени очистки контактного газа в первой ступени и, как следствие, чистоты циркуляционной воды во второй ступени контактирования, достаточной для теплоиспользования в поверхностных теплообменных аппаратах без забивки указанных устройств и теплообменных поверхностей аппаратов отложениями катализаторной пыли и смол;- the use in the first stage of contacting the contact gas and irrigation water of the scrubber with more efficient heat and mass transfer devices providing a significant increase in the degree of purification of the contact gas in the first stage and, as a result, the purity of the circulation water in the second stage of contacting, sufficient for heat use in surface heat exchangers without driving these devices and heat transfer surfaces of the apparatus with deposits of catalyst dust and resins;
- применение во второй ступени контактирования контактного газа и орошающей воды скруббера более эффективных тепло-массообменных устройств, обеспечивающих, в сочетании с повышением эффективности первой ступени, практически полную очистку контактного газа от катализаторной пыли и существенное снижение температуры контактного газа на выходе из скруббера;- the use in the second stage of contacting the contact gas and irrigation water of the scrubber with more efficient heat and mass transfer devices, which, in combination with an increase in the efficiency of the first stage, provide almost complete cleaning of the contact gas from catalyst dust and a significant decrease in the temperature of the contact gas at the outlet of the scrubber;
- использование низкотемпературного тепла потока циркуляционной воды первой ступени контактирования скруббера для нагрева жидкого сырья при заявленном режиме вывода шламовой воды на очистку из куба первой ступени;- the use of low-temperature heat of the flow of circulating water of the first stage of contacting the scrubber for heating liquid raw materials in the claimed mode of withdrawal of slurry water for cleaning from the cube of the first stage;
- использование низкотемпературного тепла потока циркуляционной воды второй ступени контактирования скруббера для испарения жидкого сырья или его одновременного нагрева, испарения и подогрева полученных паров;- the use of low-temperature heat of the flow of circulating water of the second stage of contacting the scrubber for evaporation of liquid raw materials or its simultaneous heating, evaporation and heating of the resulting vapor;
- совокупность основных параметров работы скруббера охлаждения и очистки контактного газа, определяющая оптимальный тепловой режим работы скруббера в целом, и обеспечивающая необходимое количество тепла в потоках циркуляционной воды первой и второй ступеней контактирования, достаточное для нагрева жидкого сырья потоком циркуляционной воды первой ступени, а также испарения жидкого сырья или его одновременного нагрева, испарения и подогрева полученных паров теплом потока циркуляционной воды второй ступени в приемлемом диапазоне изменения температуры контактного газа на входе и выходе из скруббера.- a set of basic parameters of the operation of the scrubber for cooling and cleaning the contact gas, which determines the optimal thermal mode of operation of the scrubber as a whole, and provides the necessary amount of heat in the circulating water flows of the first and second contact stages, sufficient for heating the liquid raw material with the circulation water of the first stage, as well as evaporation liquid raw materials or their simultaneous heating, evaporation and heating of the vapors obtained by heat of the flow of the circulation water of the second stage in an acceptable range the temperature of the contact gas at the inlet and outlet of the scrubber.
При температуре контактного газа на входе в скруббер выше 250°С температура контактного газа на выходе из скруббера превышает 40°С, что приводит с одной стороны к низкому уровню использования тепла контактного газа, а с другой - к существенному увеличению расходов на дальнейшую переработку контактного газа. При снижении температуры контактного газа на входе в скруббер до температуры ниже 160°С теплосодержание циркулирующих в скруббере потоков воды не балансируется с требуемым теплом соответствующих потребителей (создается дефицит подводимого тепла).When the temperature of the contact gas at the inlet to the scrubber is higher than 250 ° C, the temperature of the contact gas at the exit of the scrubber exceeds 40 ° C, which on the one hand leads to a low level of heat utilization of the contact gas, and on the other, to a significant increase in the cost of further processing of the contact gas . When the temperature of the contact gas at the inlet to the scrubber drops to a temperature below 160 ° C, the heat content of the water flows circulating in the scrubber does not balance with the required heat of the respective consumers (a shortage of supplied heat is created).
Закалка контактного газа в первой ступени контактирования до температуры выше 74°С (на входе во вторую ступень) приводит к избыточному испарению воды в первой ступени и, соответственно, к чрезмерной тепловой нагрузке второй ступени, при которой количество тепла, переносимое циркулирующей водой, превышает требуемую (создается избыток тепла, подводимого к потребителям). При снижении температуры закалки ниже 62,5°С создается дефицит тепла, подводимого к потребителям.Quenching of the contact gas in the first stage of contacting to a temperature above 74 ° C (at the entrance to the second stage) leads to excessive evaporation of water in the first stage and, accordingly, to excessive heat load of the second stage, in which the amount of heat transferred by the circulating water exceeds the required (creates an excess of heat supplied to consumers). With a decrease in the temperature of quenching below 62.5 ° C, a deficit of heat supplied to consumers is created.
Совокупность заявляемых параметров работы скруббера охлаждения и очистки контактного газа в указанных диапазонах их изменения обеспечивает оптимальный тепловой режим работы скруббера в условиях ограничений используемых тепло-массообменных устройств.The combination of the claimed operating parameters of the scrubber for cooling and purification of the contact gas in the indicated ranges of their change provides the optimal thermal mode of operation of the scrubber in the conditions of limitations of the used heat and mass transfer devices.
Используемые в прототипе тепло-массообменные устройства в виде провальных тарелок решетчатого типа (решеток) при одновременном противоточном движении жидкой и газовой фаз через отверстия решеток, работающих в барботажном режиме, основанном на диспергировании газа в объеме слоя жидкости на решетках путем барботажа, то есть путем пропускания пузырьков или струй газа через слой жидкости на решетке, имеют несомненные достоинства применительно к работе скруббера в условиях прототипа:The heat and mass transfer devices used in the prototype in the form of lattice-type failure plates (gratings) with simultaneous countercurrent movement of the liquid and gas phases through the openings of the gratings operating in the bubbling mode based on dispersing gas in the volume of the liquid layer on the gratings by bubbling, that is, by passing bubbles or jets of gas through a liquid layer on the grate, have undoubted advantages in relation to the operation of the scrubber in the conditions of the prototype:
- простота конструкции при повышенном свободном сечении решеток;- simplicity of design with increased free cross-section of the gratings;
- возможность установки пакета из нескольких решеток при их относительно невысоком гидравлическом сопротивлении;- the ability to install a package of several gratings with their relatively low hydraulic resistance;
- относительно невысокая вероятность забивки отверстий решеток катализаторной пылью и смолами вследствие промывки отверстий жидкостью.- a relatively low probability of clogging of the holes of the gratings with catalyst dust and resins due to washing the holes with liquid.
Однако барботажная система контактирования характеризуется невысокими скоростями газа в свободном сечении аппарата (предпочтительно 1,0-1,3 м/сек) и в отверстиях тарелок (до 6 м/сек) при газосодержании слоя жидкости на тарелке менее 0,5 м3/м3, что приводит к увеличению диаметра используемых в прототипе скрубберов. Колебание расходов газа и жидкости в реальных условиях осуществления процесса при наличии неравномерностей распределения указанных потоков по поверхности решетки, особенно в аппаратах большого диаметра, а также в условиях испарения жидкости вызывает соответствующие изменения запаса жидкости на решетке, а это может приводить к неполному покрытию решетки слоем жидкости из-за сильного протекания жидкости через отверстия, обусловленного низкой скоростью газа в отверстиях решеток. Недостаточный уровень тепло-массообмена в скруббере по прототипу лишь отчасти компенсируется числом решеток, однако не обеспечивает требований осуществления процесса по предлагаемому изобретению.However, the bubble contact system is characterized by low gas velocities in the free section of the apparatus (preferably 1.0-1.3 m / s) and in the plate openings (up to 6 m / s) when the gas content of the liquid layer on the plate is less than 0.5 m 3 / m 3 , which leads to an increase in the diameter used in the prototype scrubbers. Fluctuations in gas and liquid flow rates under real process conditions in the presence of uneven distribution of these flows over the surface of the grate, especially in large-diameter apparatuses, as well as in conditions of liquid evaporation, causes corresponding changes in the liquid supply on the grate, and this can lead to incomplete coverage of the grate with a liquid layer due to the strong flow of fluid through the holes due to the low gas velocity in the holes of the gratings. The insufficient level of heat and mass transfer in the scrubber according to the prototype is only partially compensated by the number of gratings, however, it does not provide the requirements for the implementation of the process according to the invention.
В предлагаемом способе в скруббере охлаждения и очистки контактного газа дегидрирования могут использоваться тарелки с пенным режимом контактирования, обеспечивающим при существенном увеличении скорости газа в аппарате и отверстиях тарелок турбулизацию газожидкостной системы с превращением ее в сильно подвижную нестабильную, но динамически устойчивую пену за счет кинетической энергии газа. При этом происходит значительное уменьшение диффузионных и термических сопротивлений на границе раздела жидкой и газовой фаз и непрерывное обновление контакта фаз, что приводит к значительному увеличению интенсивности тепло-массообмена (И.П. Мухленов и Э.Я. Тарт «Пенный режим и пенные аппараты», Издательство «Химия», 1977, стр. 12-28). Пенный режим осуществляется в диапазоне линейных скоростей газа в аппарате 1,3-3,5 м/с, предпочтительно 1,5-2 м/сек, и скорости газа в отверстиях тарелок 6-13 м/сек при газосодержании слоя (объемной доли газа в пене) - 0,5-0,9 м3/м3 и обеспечивает требования процесса по предлагаемому изобретению.In the proposed method, plates with a foam contacting mode can be used in a scrubber for cooling and purifying contact gas of dehydrogenation, which, with a significant increase in gas velocity in the apparatus and plate openings, can turbulence a gas-liquid system with its transformation into a highly mobile unstable but dynamically stable foam due to the kinetic energy of the gas . In this case, there is a significant decrease in diffusion and thermal resistances at the interface between the liquid and gas phases and a continuous update of the phase contact, which leads to a significant increase in the intensity of heat and mass transfer (IP Mukhlenov and E. Ya. Tart “Foam mode and foam devices” , Publishing house "Chemistry", 1977, p. 12-28). The foam mode is carried out in the range of linear gas velocities in the apparatus 1.3–3.5 m / s, preferably 1.5–2 m / s, and gas velocities in the
Пенный режим контактирования может быть реализован в предлагаемом способе с использованием противоточных провальных тарелок без переливных устройств, а также непровальных тарелок с переливными устройствами и перекрестном движении жидкости и газа при соответствующем увеличении скорости газа в отверстиях тарелок. В последнем случае предпочтительна работа тарелок с некоторой протечкой жидкости через отверстия с целью смывания пыли и предотвращения налипания ее на нижней стороне тарелок и в отверстиях. Гидродинамический режим работы тарелок с пенным режимом контактирования более устойчив по сравнению с тарелками, работающими в барботажном режиме, в связи с большими скоростями газа в сечении скруббера и в отверстиях тарелок, а также в связи с большой высотой слоя пены на тарелке, определяемой высотой борта переливного устройства.The foam contacting mode can be implemented in the proposed method using counterflow failure plates without overflow devices, as well as failure plates with overflow devices and the cross movement of liquid and gas with a corresponding increase in gas velocity in the plate openings. In the latter case, it is preferable for the plates to work with some fluid leakage through the holes in order to wash off the dust and prevent it from sticking to the bottom of the plates and in the holes. The hydrodynamic mode of operation of the plates with the foam contacting mode is more stable compared to the plates operating in the bubble mode due to the high gas velocities in the scrubber section and in the plate openings, as well as due to the high height of the foam layer on the plate, determined by the height of the overflow side devices.
Тарелки скруббера при осуществлении способа по изобретению могут быть выполнены из отдельных колосников, труб, прутьев или уголков со щелями между ними, а также в виде перфорированного листа с равномерно расположенными отверстиями круглой, щелевидной и любой другой формы.The scrubber plates in the implementation of the method according to the invention can be made of separate grates, pipes, rods or corners with slots between them, as well as in the form of a perforated sheet with evenly spaced openings of round, slit-shaped and any other shape.
В качестве тепло-массообменного устройства в первой ступени контактирования скруббера охлаждения и очистки контактного газа по предлагаемому способу может быть использован также скруббер Вентури, представляющий собой сочетание орошаемой смесительной трубы с сужением (горловиной) и каплеуловителя. Скорость газа в горловине трубы Вентури может находиться в интервале 30-160 м/сек при удельном орошении газа жидкостью - 0,5-2,0 л/м3. При круглом сечении; относительной длине горловины - 0,15⋅d (где d - диаметр горловины); угле раскрытия конфузора 280°; угле раскрытия диффузора 70° запыленность контактного газа может составлять - 30 г/м3, предельная температура газа - 400°С, гидравлическое сопротивление - 6-12 кПа. В качестве каплеуловителя может быть использован куб первой ступени скруббера. В числе известных разнообразных конструкций трубы Вентури могут быть использованы, например, трубы с регулируемым диаметром горловины или другие (патент RU 2413571).As a heat and mass transfer device in the first stage of contacting the cooling scrubber and contact gas purification according to the proposed method, a Venturi scrubber can also be used, which is a combination of an irrigated mixing pipe with a restriction (neck) and a droplet eliminator. The gas velocity in the neck of the venturi can be in the range of 30-160 m / s with specific gas irrigation with liquid - 0.5-2.0 l / m 3 . With a round cross section; relative neck length - 0.15⋅d (where d is the neck diameter); confuser opening angle 280 °; at an opening angle of the diffuser of 70 °, the dust content of the contact gas can be 30 g / m 3 , the maximum gas temperature is 400 ° C, and the hydraulic resistance is 6-12 kPa. As a droplet eliminator, a cube of the first stage of the scrubber can be used. Among the known various designs Venturi pipes can be used, for example, pipes with an adjustable neck diameter or others (patent RU 2413571).
В качестве тепло-массообменных устройств для второй ступени скруббера охлаждения и очистки контактного газа могут использоваться провальные противоточные тарелки, работающие в пенном режиме, а также регулярные малообъемные насадки, такие, например, как рассмотренные в патентах RU 2225753, 2113900 и др.As heat-mass transfer devices for the second stage of the cooling and contact gas purification scrubber, failure countercurrent plates operating in the foam mode can be used, as well as regular low-volume nozzles, such as, for example, those discussed in patents RU 2225753, 2113900, etc.
Предлагаемый способ может найти применение в процессах получения олефиновых углеводородов, используемых в производствах синтетических каучуков, пластмасс, высокооктановых компонентов бензина и других важных органических продуктов.The proposed method can find application in the processes for producing olefin hydrocarbons used in the production of synthetic rubbers, plastics, high-octane gasoline components and other important organic products.
Способ иллюстрируют примеры с использованием установок дегидрирования, предпочтительные схемы которых изображены на фиг. 1-3. Указанные схемы не являются единственными для реализации предлагаемого способа. Для возможности сопоставительного анализа выполнялось максимально возможное соблюдение равных условий осуществления процесса по прототипу и по изобретению. Количество контактного газа включает вспомогательные потоки, подаваемые в систему дегидрирования. При осуществлении процессов используют алюмохромовый катализатор АОК-73-24.The method is illustrated by examples using dehydrogenation plants, the preferred schemes of which are shown in FIG. 1-3. These schemes are not unique to the implementation of the proposed method. For the possibility of a comparative analysis, the maximum possible compliance with the same conditions for the implementation of the process according to the prototype and according to the invention was performed. The amount of contact gas includes auxiliary streams supplied to the dehydrogenation system. In the implementation of the processes using aluminum-chromium catalyst AOK-73-24.
Основные параметры оборудования установок.The main parameters of equipment installations.
Диаметр реактора и регенератора - 5,1 м.The diameter of the reactor and regenerator is 5.1 m.
Поверхность закалочных змеевиков в реакторе - 128 м2.The surface of quench coils in the reactor is 128 m 2 .
Поверхность подогревателя жидкого сырья - 99 м2 (2 шт).The surface of the liquid feed preheater is 99 m 2 (2 pcs).
Поверхность испарителя сырья - 150 м2.The surface of the raw material evaporator is 150 m 2 .
Объем сепаратора - 6,3 м3.The volume of the separator is 6.3 m 3 .
Поверхность подогревателя паров сырья - 81 м2.The surface of the raw material vapor heater is 81 m 2 .
Поверхность котла-утилизатора - 495 м2.The surface of the recovery boiler is 495 m 2 .
Поверхность теплообменника на циркуляционной воде верхнего контура скруббера - 600 м2 (2 шт).The surface of the heat exchanger on the circulating water of the upper circuit of the scrubber is 600 m 2 (2 pcs).
Диаметр скруббера - (3,2-2,6) м.The diameter of the scrubber is (3.2-2.6) m.
Высота скруббера - 17,3 м.Scrubber height - 17.3 m.
Объем отстойника - 125 м3.The volume of the sump is 125 m 3 .
Примеры 1 и 2.Examples 1 and 2.
На фиг. 1 изображена схема установки получения изоамиленов дегидрированием изопентана. Установка содержит трубопровод 1 для подачи исходного сырья, содержащего смесь свежего изопентана и изопентана-рецикла в жидком виде, подогреватель жидкого сырья 2, испаритель исходного сырья 3 с сепаратором 4, подогреватель полученных паров сырья 5, реактор 6 с секционированным решетками кипящим слоем катализатора, закалочный змеевик 9 реактора 6, установленный над кипящим слоем для нагрева паров сырья теплом контактного газа дегидрирования, печь 10 со змеевиками 11 для перегрева паров сырья перед подачей их в реактор 6. На трубопроводе контактного газа 13 установлены последовательно два котла-утилизатора 14 и 15 с паросборниками 16 и 17 соответственно. Установка содержит также скруббер водной отмывки и охлаждения контактного газа 22, разделенный глухой переливной тарелкой 23 на первую (нижнюю) 24 и вторую (верхнюю) 25 ступени (секции) контактирования. Обе ступени (секции) контактирования содержат тепло-массообменные устройства в виде провальных противоточных тарелок, работающих в пенном режиме (в прототипе, работающих в барботажном режиме). Узел скруббера имеет теплообменник 26 для охлаждения циркулирующей в верхней секции 25 воды путем подачи в теплообменник 26 по трубопроводу 27 промышленной оборотной воды, а так же отстойник 28 для вывода из системы сгущенного катализаторного шлама по трубопроводу 35 и слоя высококипящих углеводородов через карман 36 отстойника 28 по трубопроводу 40. Установка содержит насос 29 для циркуляции воды в верхней ступени контактирования 25, насос 30 для циркуляции горячей воды в нижней ступени контактирования 24, насос 31 для подачи осветленной воды из отстойника 28 на всас насоса 29 и далее на орошение второй ступени контактирования 25.In FIG. 1 shows a diagram of a plant for the production of isoamylenes by isopentane dehydrogenation. The installation comprises a
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Исходное сырье, содержащее смесь свежего и рециклового изопентана поступает в жидком виде в количестве 40,6 т/час по трубопроводу 1 под давлением 578 кПа в подогреватель 2, где подогревается до 70°С (по изобретению - обогреваемый горячей водой из первой ступени контактирования 24 скруббера 22, а в прототипе - обогреваемый водяным паром). Затем сырье поступает через сепаратор 4 в испаритель 3, где испаряется при температуре 80-90°С теплом водяного пара. Полученные пары затем подогреваются водяным паром в подогревателе 5 до 110°С и далее в закалочном змеевике 9 реактора 6 до 154°С. Подаваемый при этом теплоноситель - водяной пар имеет давление 13 ата. После закалочного змеевика 9 реактора 6 пары сырья поступают в змеевики 11 печи 10, где перегреваются до температуры 500°С теплом от сжигания в печи 10 газообразного топлива, подаваемого по трубопроводу 12, и поступают в реактор 6 дегидрирования с кипящим слоем алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор по трубопроводу 8 из реактора 6 в регенератор и по трубопроводу 7 из регенератора в реактор 6. Дегидрирование осуществляют при объемной скорости подачи сырья 120 час-1 и температуре 530°С. Контактный газ дегидрирования выходит из реактора при температуре 505°С и далее поступает в последовательно работающие котлы-утилизаторы 14 и 15 с паросборниками 16 и 17, питаемые по трубопроводам 18 и 19 водным конденсатом. Получаемый в котлах-утилизаторах 14, 15 водяной пар по трубопроводам 20 и 21 направляют в заводскую сеть. По трубопроводу 32 через фильтр 33 производят дренаж воды из куба верхней ступени контактирования 25. После котлов-утилизаторов 14, 15 контактный газ при температуре 250°С поступает по трубопроводу 13 на охлаждение и очистку в скруббер 22. Далее по трубопроводу 34 охлажденный и очищенный контактный газ из скруббера 22 направляется при температуре 40°С (по изобретению) или 45°С (по прототипу) в продуктовый компрессор и затем в узел конденсации и выделения получаемых олефиновых углеводородов (на схеме не показан).The feedstock containing a mixture of fresh and recycled isopentane is supplied in liquid form in an amount of 40.6 t / h via
В прототипе и по изобретению в качестве исходного сырья дегидрирования используют смесь свежего и рециклового потоков изопентановой фракции с содержанием изопентана 97,0 мас. %.In the prototype and according to the invention, as a dehydrogenation feedstock, a mixture of fresh and recycle streams of isopentane fraction with an isopentane content of 97.0 wt. %
Примерный состав контактного газа дегидрирования (сухой), мас. %:The approximate composition of the contact gas dehydrogenation (dry), wt. %:
водород - 1,5hydrogen - 1.5
метан - 1,8methane - 1.8
углеводороды С2 - 0,7hydrocarbons C 2 - 0.7
углеводороды С3 - 2,1hydrocarbons C 3 - 2,1
углеводороды С4 - 3,0hydrocarbons C 4 - 3.0
изопентан - 55,4isopentane - 55.4
изоамилены - 22,8isoamylene - 22.8
изопрен - 2,1isoprene - 2.1
пентан - 1,0pentane - 1.0
амилены - 2,3Amylenes - 2.3
пиперилен - 0,7piperylene - 0.7
углеводороды С6 - 0,4hydrocarbons C 6 - 0.4
СО+СO2 - 0,6CO + CO 2 - 0.6
азот - 1,6.nitrogen - 1.6.
Основные параметры установки дегидрирования изопентана и достигаемые показатели при ее работе по прототипу и по предлагаемому изобретению приведены в таблицах 1 и 2.The main parameters of the installation of isopentane dehydrogenation and the achieved performance during its operation according to the prototype and according to the invention are shown in tables 1 and 2.
Примеры 3-6.Examples 3-6.
На фиг. 2 изображена схема установки получения изобутилена дегидрированием изобутана. Установка содержит трубопровод 1 для подачи исходного сырья, содержащего смесь из подаваемых по трубопроводу 2 свежего изопентана и по трубопроводу 41 изопентана-рецикла в жидком виде, испаритель исходного сырья 3 с сепаратором 4 и подогреватель 5 полученных паров сырья, обогреваемый водяным паром, подогреватель 36 паров сырья теплом контактного газа, печь 10 со змеевиками 11 для перегрева паров сырья перед подачей их в реактор 6 с секционированным решетками кипящим слоем катализатора. На трубопроводе контактного газа 13 установлен котел-утилизатор 14 с паросборником 16, питаемый по трубопроводу 18 водным конденсатом. Получаемый в котле-утилизаторе 14 водяной пар по трубопроводу 20 направляется в заводскую сеть. Установка содержит также скруббер водной отмывки и охлаждения контактного газа 22, разделенный глухой переливной тарелкой 23 на нижнюю 24 и верхнюю 25 секции (ступени) контактирования. Нижняя секция (первая ступень контактирования) 24 по изобретению включает скруббер Вентури, состоящий из трубы-смесителя 37 и каплеуловителя, расположенного в кубе нижней секции 24 скруббера 22 (в прототипе нижняя и верхняя секции содержат провальные противоточные тарелки, работающие в барботажном режиме). Верхняя секция (вторая ступень контактирования) 25 скруббера 22 по изобретению содержит провальные противоточные тарелки, работающие в пенном режиме. По прототипу узел скруббера имеет теплообменник для охлаждения циркулирующей в верхней секции воды путем подачи в теплообменник промышленной оборотной воды, а так же отстойник для вывода из системы катализаторного шлама, содержащего катализатор с адсорбированными на нем высококипящими углеводородами. Установка по изобретению содержит насос 29 - для циркуляции воды в верхней ступени контактирования 25 скруббера 22 через теплообменник-испаритель сырья 3, насос 30 - для циркуляции горячей воды в нижней ступени контактирования 24 скруббера 22 и подачи части циркулирующей воды на очистку в отстойник 28, насос 31 - для подачи осветленной воды из отстойника 28 в верхнюю секцию 25 (верхний циркуляционный контур) скруббера 22.In FIG. 2 shows a diagram of an installation for producing isobutylene by isobutane dehydrogenation. The installation contains a
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Исходное сырье в количестве 40 т/час, содержащее смесь свежего и рециклового изобутана поступает в жидком виде по трубопроводу 1 под давлением 331-628 кПа через сепаратор 4 в испаритель 3, где испаряется при температуре 19-45°С с использованием тепла потока воды, циркулирующей в верхней ступени 25 скруббера 22, (или теплом водяного пара в прототипе). Полученные пары затем подогреваются водяным паром в подогревателе 5 до 70°С и далее теплом контактного газа в теплообменнике-подогревателе 36 до 160°С. После подогревателя 36 пары сырья поступают в змеевики 11 печи 10, где перегреваются до температуры 560°С теплом от сжигания в печи 10 газообразного топлива, подаваемого по трубопроводу 12, и поступают в реактор 6 дегидрирования с кипящим слоем алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор по трубопроводу 8 из реактора 6 в регенератор и по трубопроводу 7 из регенератора в реактор 6. Дегидрирование осуществляют при объемной скорости подачи сырья 165 час-1 и температуре 575°С. Контактный газ дегидрирования поступает после реактора 6 при температуре 565°С в котел-утилизатор 14 с паросборниками 16, питаемый по трубопроводу 18 водным конденсатом. Получаемый в котле-утилизаторе 14 водяной пар по трубопроводу 20 направляется в заводскую сеть. После котла-утилизатора 14 контактный газ при температуре 250°С поступает в теплообменник 36, обогреваемый контактным газом, и далее при температуре 185°С (пример 4) или 160°С (пример 6) поступает на охлаждение и очистку в скруббер Вентури 37 первой ступени контактирования 24 скруббера 22, после которого охлажденный до температуры 24-25°С поступает в компрессор и далее в узел конденсации и выделения получаемых олефиновых углеводородов (на схеме не показан). По трубопроводу 32 через фильтр 33 производят дренаж воды из куба верхней ступени контактирования 25.The feedstock in an amount of 40 t / h, containing a mixture of fresh and recycled isobutane, is supplied in liquid form through a
В прототипе и по изобретению в качестве исходного сырья дегидрирования используют смесь свежего и рециклового потоков бутановой фракции содержащей 95,8 мас. % изобутана.In the prototype and according to the invention, as a dehydrogenation feedstock, a mixture of fresh and recycle butane fraction streams containing 95.8 wt. % isobutane.
Примерный состав контактного газа дегидрирования (сухой), мас. %:The approximate composition of the contact gas dehydrogenation (dry), wt. %:
водород - 0,93hydrogen - 0.93
метан - 3,92methane - 3.92
углеводороды С2-0,32hydrocarbons C 2 -0.32
углеводороды С3-0,96C 3 -0.96 hydrocarbons
изобутан - 51,1isobutane - 51.1
изобутилен - 39,55isobutylene - 39.55
н-бутан - 0,63n-butane - 0.63
бутадиен - 0,01butadiene - 0.01
С5 и выше - 0,57C 5 and above - 0.57
СО+СО2 - 0,61CO + CO 2 - 0.61
азот - 1,4nitrogen - 1.4
Основные параметры установки дегидрирования изобутана и достигаемые показатели при ее работе по прототипу и по предлагаемому изобретению приведены в таблицах 2-4.The main parameters of the isobutane dehydrogenation unit and the achieved indicators during its operation according to the prototype and according to the invention are shown in tables 2-4.
Примеры 7 и 8.Examples 7 and 8.
На фиг. 3 изображена схема установки получения бутилена дегидрированием бутана. Установка содержит трубопровод 1 для подачи исходного сырья, содержащего смесь из подаваемых по трубопроводу 2 свежего бутана и по трубопроводу 41 бутана-рецикла в жидком виде, испаритель исходного сырья 3 с сепаратором 4 и подогреватель полученных паров сырья 5, обогреваемый водяным паром, подогреватель паров сырья теплом контактного газа 38, реактор 6 с секционированным решетками и кипящим слоем катализатора. Установка содержит также скруббер водной отмывки и охлаждения контактного газа 22, разделенный глухой переливной тарелкой 23 на нижнюю (первую) 24 и верхнюю (вторую) 25 секции (ступени) контактирования. Нижняя секция 24 по изобретению содержит непровальные тарелки с перекрестным ходом жидкости и газа с переливными устройствами, работающие в пенном режиме (в прототипе нижняя и верхняя секции содержат провальные противоточные тарелки, работающие в барботажном режиме). Верхняя секция 25 по изобретению представляет собой колонну с регулярной насадкой. По прототипу узел скруббера имеет теплообменник для охлаждения циркулирующей в верхней секции воды путем подачи в теплообменник промышленной оборотной воды. По изобретению установка имеет центрифугу 39 для вывода из системы катализаторного шлама по трубопроводу 35, содержащего катализатор с адсорбированными на нем высококипящими углеводородами (прототипе установлен отстойник). Установка по изобретению содержит насос 29 - для циркуляции воды в верхней ступени контактирования 25 через теплообменник-испаритель сырья 3, насос 30 - для циркуляции горячей воды в нижней ступени контактирования 24 и подачи части циркулирующей воды на очистку в центрифугу 39. Из центрифуги 39 осветленная вода направляется в куб первой ступени контактирования 24.In FIG. 3 shows a diagram of an installation for producing butylene by butane dehydrogenation. The installation comprises a
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Исходное сырье в количестве 27 т/час, содержащее смесь свежего и рециклового бутана поступает в жидком виде по трубопроводу 1 под давлением 518 кПа через сепаратор 4 в испаритель 3, где испаряется при температуре 47°С теплом потока воды, циркулирующей в верхней ступени 25 скруббера 22, (или теплом водяного пара в прототипе). Полученные пары затем подогреваются водяным паром в подогревателе 5 до 70°С и далее теплом контактного газа в теплообменнике-подогревателе 38 до 530°С. После подогревателя 38 пары сырья поступают в реактор 6 дегидрирования с кипящим слоем алюмохромового катализатора циркулирующего в системе реактор-регенератор по трубопроводу 8 из реактора 6 в регенератор и по трубопроводу 7 из регенератора в реактор 6. Дегидрирование осуществляют при объемной скорости подачи сырья 200 час-1 и температуре 600°С. Контактный газ дегидрирования выходит из реактора 6 при температуре 590°С, проходит подогреватель 38 и при температуре 250°С поступает на охлаждение и очистку в скруббер 22 после которого охлажденный до температуры 40°С (в прототипе до 50°С) поступает по трубопроводу 34 в продуктовый компрессор и далее в узел конденсации и выделение получаемых олефиновых углеводородов (на схеме не показан). По трубопроводу 32 через фильтр 33 производят дренаж воды из куба верхней ступени контактирования 25.The feedstock in an amount of 27 t / h, containing a mixture of fresh and recycled butane, is supplied in liquid form through a
В прототипе и по изобретению в качестве исходного сырья дегидрирования используют смесь свежего и рециклового потоков бутановой фракции содержащей 92,5 мас. % н-бутана.In the prototype and according to the invention, as a dehydrogenation feedstock, a mixture of fresh and recycle butane fraction streams containing 92.5 wt. % n-butane.
Примерный состав контактного газа дегидрирования (сухой), мас. %:The approximate composition of the contact gas dehydrogenation (dry), wt. %:
водород - 1,6hydrogen - 1.6
метан - 2,5methane - 2.5
углеводороды С2 - 2,7hydrocarbons C 2 - 2.7
углеводороды С3 - 4,3hydrocarbons C 3 - 4,3
бутадиен - 1,0butadiene - 1.0
изобутан - 1,6isobutane - 1.6
бутены - 25,4butenes - 25.4
н-бутан - 57,0n-butane - 57.0
С5 и выше - 0,2C 5 and above - 0.2
СО+СO2 - 1,2CO + CO 2 - 1.2
азот - 2,5.nitrogen - 2.5.
Основные параметры установки дегидрирования н-бутана и достигаемые показатели при ее работе по прототипу и по предлагаемому изобретению приведены в таблицах 1 и 2.The main parameters of the installation of dehydrogenation of n-butane and the achieved performance during its operation according to the prototype and according to the invention are shown in tables 1 and 2.
В примерах 3-4 и 7-8 в теплообменнике-испарителе 3 осуществляют последовательно нагрев жидкого сырья, испарение и подогрев получаемых паров, а в примерах 5 и 6 - только испарение жидкого сырья. В последнем случае используется установка по схеме на фиг. 3.In examples 3-4 and 7-8 in the heat exchanger-
Давление в испарителях и, соответственно температура испарения сырья определяется гидравлическим сопротивлением тракта: испаритель сырья - продуктовый компрессор и давлением на всасе компрессора.The pressure in the evaporators and, accordingly, the evaporation temperature of the raw material is determined by the hydraulic resistance of the path: the raw material evaporator is a food compressor and the pressure at the compressor inlet.
В таблице 1 представлены данные по конструктивным параметрам, тепловому и гидродинамическому режиму скруббера охлаждения и очистки контактного газа. Таблица 2 содержит основные результаты работы системы очистки контактного газа при использовании в скруббере различных тепло-массообменных устройств для контактирования контактного газа дегидрирования и орошающей воды. Таблица 3 содержит данные по фракционному составу катализатора на входе в скруббер. В таблице 4 приведены данные по составу сгущенной шламовой воды на выходе из системы очистки в процессах дегидрирования изопентана, изобутана и бутана. На фиг. 4 изображены графики фракционной эффективности улавливания в прототипе и предлагаемой системе очистки контактного газа. Признаков забивки оборудования отложениями катализатора и смол в ходе испытательных пробегов установок дегидрирования не обнаружено.Table 1 presents data on design parameters, thermal and hydrodynamic conditions of the scrubber for cooling and contact gas purification. Table 2 contains the main results of the contact gas purification system when using various heat and mass transfer devices in the scrubber for contacting the dehydrogenation contact gas and irrigation water. Table 3 contains data on the fractional composition of the catalyst at the entrance to the scrubber. Table 4 shows the composition of the condensed sludge water at the outlet of the treatment system in the dehydrogenation processes of isopentane, isobutane and butane. In FIG. 4 shows graphs of fractional capture efficiency in the prototype and the proposed contact gas purification system. No signs of clogging of the equipment by catalyst deposits and resins during the test runs of the dehydrogenation plants were found.
Как видно из приведенных данных, предлагаемые в изобретении технические решения существенно превосходят прототип по достигаемым показателям охлаждения, очистки и использования низкотемпературного тепла контактного газа дегидрирования.As can be seen from the above data, the technical solutions proposed in the invention significantly exceed the prototype in terms of achievable cooling, purification and use of low-temperature heat of contact gas dehydrogenation.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение степени очистки контактного газа от катализаторной пыли и тяжелых углеводородов в скруббере охлаждения и очистки контактного газа дегидрирования; снижение температуры контактного газа на входе и выходе из скруббера; получение горячей воды, пригодной для использования в качестве теплоносителя в поверхностных теплообменниках технологических схем установки дегидрирования, таких как теплообменник для нагрева жидкого сырья, испаритель жидкого сырья; существенное снижение циркуляции воды в ступенях контактирования скруббера; уменьшение размеров и потребляемой мощности оборудования узла охлаждения и очистки контактного газа (скруббер, циркуляционные насосы и др.) или, соответственно, возможность увеличения мощности установки на базе использования существующего оборудования; экономия водяного пара - до 0,2 т/т сырья, экономия оборотной промышленной воды - до 6,25 т/т сырья, экономия электроэнергии - до 3,3 кВт/т сырья.The technical result of the proposed solution is to increase the degree of purification of the contact gas from catalyst dust and heavy hydrocarbons in a scrubber for cooling and purification of the contact gas dehydrogenation; decrease in contact gas temperature at the inlet and outlet of the scrubber; obtaining hot water suitable for use as a coolant in surface heat exchangers of technological schemes of a dehydrogenation unit, such as a heat exchanger for heating liquid raw materials, an evaporator of liquid raw materials; a significant reduction in water circulation in the steps of contacting the scrubber; reducing the size and power consumption of the equipment of the cooling and purification unit of the contact gas (scrubber, circulation pumps, etc.) or, accordingly, the possibility of increasing the capacity of the installation based on the use of existing equipment; water vapor saving - up to 0.2 t / t of raw materials, industrial water recycling - up to 6.25 t / t of raw materials, energy saving - up to 3.3 kW / t of raw materials.
Таким образом, достигнута цель изобретения, направленная на улучшение энергетического баланса процессов дегидрирования парафиновых углеводородов путем более рационального использования теплоты контактного газа, на уменьшение количества используемого водяного пара, снижение расхода оборотной промышленной воды и электроэнергии, использование низкотемпературного тепла циркуляционной воды скруббера охлаждения и очистки контактного газа, стабилизации работы скруббера в оптимальном температурном интервале и увеличения производительности установок дегидрирования парафиновых углеводородов.Thus, the objective of the invention is achieved, aimed at improving the energy balance of the processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons by more efficient use of contact gas heat, reducing the amount of water vapor used, reducing the consumption of recycled industrial water and electricity, using low-temperature heat from the circulating water of the cooling gas scrubber and contact gas cleaning stabilizing the operation of the scrubber in the optimal temperature range and increasing the manufacturer the number of plants for the dehydrogenation of paraffin hydrocarbons.
* Скруббер Вентури: диаметр горловины - 400 мм; скорость газа в горловине - 77 м/сек.* Venturi scrubber: neck diameter - 400 mm; the gas velocity in the neck is 77 m / s.
Claims (21)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141024A RU2678094C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons |
| PCT/RU2019/000789 WO2020106177A1 (en) | 2018-11-21 | 2019-11-08 | Heat recovery in paraffin hydrocarbon dehydrogenation processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141024A RU2678094C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678094C1 true RU2678094C1 (en) | 2019-01-23 |
Family
ID=65085123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141024A RU2678094C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678094C1 (en) |
| WO (1) | WO2020106177A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247702C2 (en) * | 2003-04-03 | 2005-03-10 | Открытое акционерное общество "Уралоргсинтез" | Method for production of olefin hydrocarbons |
| US20140114107A1 (en) * | 2012-10-24 | 2014-04-24 | Lummus Technology Inc. | Use of hydrocarbon diluents to enhance conversion in a dehydrogenation process at low steam/oil ratios |
| RU2643366C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-02-01 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Technological scheme of dehydration device of paraffin hydrocarbons c3-c5 (versions) |
| RU2671867C1 (en) * | 2018-03-22 | 2018-11-07 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method for obtaining olefin hydrocarbons |
-
2018
- 2018-11-21 RU RU2018141024A patent/RU2678094C1/en active
-
2019
- 2019-11-08 WO PCT/RU2019/000789 patent/WO2020106177A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247702C2 (en) * | 2003-04-03 | 2005-03-10 | Открытое акционерное общество "Уралоргсинтез" | Method for production of olefin hydrocarbons |
| US20140114107A1 (en) * | 2012-10-24 | 2014-04-24 | Lummus Technology Inc. | Use of hydrocarbon diluents to enhance conversion in a dehydrogenation process at low steam/oil ratios |
| RU2643366C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-02-01 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Technological scheme of dehydration device of paraffin hydrocarbons c3-c5 (versions) |
| RU2671867C1 (en) * | 2018-03-22 | 2018-11-07 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method for obtaining olefin hydrocarbons |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| П.А. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попова, Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука, Ленинград, "Химия", 1986, с.8-14. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020106177A1 (en) | 2020-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4777423B2 (en) | Treatment of hydrocarbon pyrolysis emissions | |
| RU2014343C1 (en) | Method and apparatus for selection of liquid hydrocarbons | |
| CN103555377B (en) | A kind of de-benzene method of decompression | |
| JP6739829B1 (en) | Separation apparatus and method for highly efficient purification treatment of waste oil residual liquid in chemical industry | |
| CN109021999B (en) | Device for recovering pyrolysis gas, method and application thereof | |
| CN100429194C (en) | Method for utilizing reaction heat in process of producing methane chloride and purifying mixture | |
| CN105779027B (en) | Raw coke oven gas heat recovery system and method based on washing rectifying | |
| CN202594810U (en) | Dimethylacetamide (DMAC) waste liquid recycling device | |
| RU2678094C1 (en) | Heat recovery in decomposition of paraffin hydrocarbons | |
| RU2671867C1 (en) | Method for obtaining olefin hydrocarbons | |
| CN105732316A (en) | Glycerinum refining system | |
| CN104744195B (en) | After a kind of ether, carbon four purifies de-dimethyl ether tower energy saving technique | |
| CN109824107B (en) | Power plant wastewater evaporation treatment method and wastewater evaporation treatment system thereof | |
| RU2470064C2 (en) | Method of decelerated carbonisation of oil residues | |
| RU2680069C1 (en) | Disc-shaped scrubber | |
| CN218306233U (en) | Energy-saving separation device for sulfuric acid alkylation reaction product | |
| CN108815869A (en) | Liquid-purifying device | |
| RU2338734C1 (en) | Method of hydrocarbons c3+ separation from associated oil gases | |
| CN210462963U (en) | Dilute steam generator capable of controlling steam/hydrocarbon ratio for light hydrocarbon thermal cracking | |
| CN204877430U (en) | Integrated device is retrieved with natural gas to ground measurement | |
| RU2694771C1 (en) | Method of heat recovery of waste process fluids | |
| RU2290244C1 (en) | Method of separation of the liquid components mixture | |
| CN208482035U (en) | Esterification separation device of trioctyl trimellitate | |
| RU2479620C1 (en) | Method of gas separation during catalytic cracking of petroleum direction | |
| CN207734627U (en) | A kind of reboiler method negative pressure crude benzol Distallation systm |