RU2807871C1 - Установка и способ производства продуктов нефтехимии из бутан-бутеновой фракции без использования катализатора - Google Patents
Установка и способ производства продуктов нефтехимии из бутан-бутеновой фракции без использования катализатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807871C1 RU2807871C1 RU2023108567A RU2023108567A RU2807871C1 RU 2807871 C1 RU2807871 C1 RU 2807871C1 RU 2023108567 A RU2023108567 A RU 2023108567A RU 2023108567 A RU2023108567 A RU 2023108567A RU 2807871 C1 RU2807871 C1 RU 2807871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid composition
- bbf
- mixer
- supplied
- oxidation
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- KOYGZROXUOTUEE-UHFFFAOYSA-N butane;but-1-ene Chemical compound CCCC.CCC=C KOYGZROXUOTUEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title abstract description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 61
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 36
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003570 air Substances 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004674 formic acids Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 235000011044 succinic acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000003444 succinic acids Chemical class 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYSA-N Nitroglycerin Chemical compound [O-][N+](=O)OCC(O[N+]([O-])=O)CO[N+]([O-])=O SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000006 Nitroglycerin Substances 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N acetyl chloride Chemical compound CC(Cl)=O WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012346 acetyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000012345 acetylating agent Substances 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- OBAMWENTFIOOIT-UHFFFAOYSA-N butan-2-one;ethyl acetate Chemical compound CCC(C)=O.CCOC(C)=O OBAMWENTFIOOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000006315 carbonylation Effects 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000010932 ethanolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002038 ethyl acetate fraction Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 229960003711 glyceryl trinitrate Drugs 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- ZMQHTNSMOHHSCU-UHFFFAOYSA-N methyl acetate;propan-2-one Chemical compound CC(C)=O.COC(C)=O ZMQHTNSMOHHSCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 transition metal cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к получению в результате жидкофазного окисления ББФ кислотного состава, который может использоваться для проведения геолого-технического мероприятия - кислотной обработки призабойной зоны. Установка производства кислотного состава некаталитическим жидкофазным окислением бутан-бутеновой фракции (ББФ) кислородом воздуха содержит: смеситель, выполненный с возможностью смешивания подводимой ББФ и кислотного состава с воздухом, микроканальный реактор, имеющий по меньшей мере одну пластину с по меньшей мере одним каналом, рекуперативный котел-утилизатор, расположенный ниже по потоку от микроканального реактора и выполненный с возможностью охлаждения продуктов окисления, выходящих из реактора, и нагрева ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена; двухфазный сепаратор, расположенный ниже по потоку от котла-утилизатора и выполненный с возможностью разделения поступающих продуктов окисления на газовую фазу и жидкую фазу, представляющую собой кислотный состав, содержащий по меньшей мере 55 масс.% уксусной кислоты, средства вывода кислотного состава из установки, средства рецикла, выполненные с возможностью подведения доли кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ. В способе производства кислотного состава: смешивают подводимую ББФ и кислотный состав с воздухом в смесителе; выполняют жидкофазное окисление смеси в микроканальном реакторе; охлаждают продукты окисления, выходящие из реактора, в рекуперативном котле-утилизаторе, с нагревом при этом ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена; разделяют поступающие продукты окисления на газовую фазу и жидкую фазу, представляющую собой кислотный состав, содержащий по меньшей мере 55 масс.% уксусной кислоты; обеспечивают вывод доли кислотного состава из установки; подводят долю кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ для обеспечения рецикла кислотного состава. Технический результат – возможность проводить процесс окисления с меньшей потерей исходного сырья и повышением выхода целевых продуктов, с повышением при этом экономичности и экологичности в силу отказа от катализаторов, содержащих тяжелые металлы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к способу и установке для получения кислородсодержащих органических соединений, содержащих от 1 до 4 атомов углерода путем жидкофазного окисления н-бутана или бутан-бутеновой фракции (ББФ) воздухом, кислородом или кислородсодержащим газом в микроканальном реакторе с последующим разделением смеси продуктов, без использования при этом катализатора. В частности, изобретение относится к получению, в результате жидкофазного окисления ББФ, кислотного состава, который может использоваться для проведения геолого-технического мероприятия - кислотной обработки призабойной зоны. Указанный кислотный состав позволяет обеспечить дополнительную добычу нефти для продуктивных пластов с карбонатным типом коллектора с низкими значениями по проницаемости и пористости, а также обладает способностью удалять из зоны обработки гидроокись железа, имеющего пониженную коррозионную активность и обеспечивающего отсутствие содержания хлорорганических соединений в продуктах реакции. Данный кислотный состав может подводиться в призабойную зону непосредственно из заявленной установки.
В качестве альтернативы, путем последующей дополнительной обработки из кислотного состава могут быть получены и другие продукты: уксусная кислота (УК) и метилэтилкетон (МЭК), а также сопутствующие продукты, таких как этилацетат, карбоновые кислоты и пр.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Жидкофазное окисление ББФ может быть осуществлено либо при температурах, лежащих ниже критической температуры ББФ, либо в растворителе при температурах выше критической. Скорость окисления при низких температурах относительно мала, поэтому окисление ББФ в растворителе представляется более перспективным, так как применение растворителя позволяет выйти из узкого температурного интервала, продиктованного критической температурой, и широко варьировать скорость процесса окисления. Основным продуктом окисления ББФ является уксусная кислота, которая широко используется в пищевой промышленности, а также в качестве ацетилирующего агента в различных синтезах. Уксусная кислота - один из базовых химикатов имеющих множеством областей применения в промышленности, например, для получения уксусного ангидрида, ацетилхлорида, монохлоруксусной кислоты, ацетатов, красителей, инсектицидов, лекарственных средств и в качестве растворителя лаков, коагулянта латекса. Наиболее распространенным промышленным методом ее синтеза является карбонилирование метанола. Новые способы производства уксусной кислоты позволяют сделать процесс ее получения более эффективным. С точки зрения создания производства в периметре нефтеперерабатывающей компании можно выделить технологию получения уксусной кислоты в процессе окисления ББФ, поскольку ББФ является доступным и многотоннажным сырьем, получаемым при газофракционировании смесей легких углеводородных газов. Продуктами жидкофазного окисления ББФ может быть уксусная кислота, муравьиная кислота, ацетон-метилацетатная фракция, метилэтилкетон-этилацетатная фракция.
Разработан ряд промышленных процессов получения уксусной кислоты и других оксигенатов путем окисления ББФ кислородом или воздухом. При этом известны как каталитические процессы, так и процессы, протекающие без использования катализаторов.
Жидкофазное окисление ББФ, как правило, проводят при температуре не выше 250°С и давлении до 136 атм. Такое окисление при температурах ниже 152°С (критическая температура для ББФ) может проводиться без растворителя в среде сжиженной ББФ. При более высоких температурах окисление ББФ обычно проводят в растворителе, в качестве которого обычно используют уксусную кислоту или смесь продуктов окисления ББФ. Во многих патентах предложено проводить жидкофазное окисление ББФ в присутствии катализаторов - растворимых в реакционной смеси солей различных металлов. В качестве катализаторов чаще всего используют соли Co (предпочтительно ацетат).
Однако в целях раскрытия уровня техники, необходимо остановиться на технических решениях без использования катализатора. Известен ряд решений по жидкофазному окислению ББФ кислородом без катализатора, в которых окисление бутана ведут в реакторах проточного типа.
Из SU 125798, 10.10.1965 известен процесс окисления н-бутана кислородсодержащим газом проводят в статическом или проточном реакторе из нержавеющей стали при температурах и давлениях, близких к критическим для н-бутана. Согласно примеру, основными продуктами окисления н-бутана воздухом в проточных условиях при 170оС и давлении 50 атм являются уксусная кислота и метилэтилкетон (МЭК). В этом случае в реактор объемом 0.85 л подают 50 г/ч жидкого н-бутана и 140 л/ч воздуха. Производительность по уксусной кислоте составляет 50 г/ л ч, а по МЭК - 10 г/ л ч. Конверсии н-бутана и кислорода авторы не указывают, что не позволяет сделать вывод об эффективности предлагаемого способа получения уксусной кислоты.
Из GB 1116211, 06.06.1968 известен способ окисления н-бутана кислородом или газом, содержащим 8-10% кислорода, в уксусную кислоту, МЭК, этилацетат, метилацетат и другие продукты парциального окисления при температуре выше критической температуры н-бутана (152оС) и давлении 50-100 атм. При этом жидкие продукты реакции накапливаются в зоне реакции в виде нижнего слоя, содержащего воду. Окисление протекает в жидкой фазе в растворе продуктов реакции. Согласно одному из примеров, окисление н-бутановой фракции, содержащей 95.5% н-бутана, ведут в проточном реакторе из нержавеющей стали в растворе продуктов реакции (объем жидкой фазы 0.5 л) при потоке н-бутановой фракции 70 г/ч, потоке воздуха 120 л/ч, температуре 180-190оС и давлении 50-100 атм. В этих условиях конверсия н-бутана составляет 30%, а суммарная производительность по оксигенатам - 90 г/л⋅ч. Полученная смесь продуктов содержит, в частности, 45 масс. % уксусной кислоты, 9.5 масс. % МЭК, 9 масс. % этилацетата, 8.4 масс. % метилацетата, 18.8 масс. % воды. Существенным недостатком рассматриваемого способа является то, что в системе наблюдается образование двух фаз, водной и органической и как следствие присутствие в системе значительных количеств воды. Вода ограничивает растворение кислорода в реакционном растворе и, как следствие, снижает эффективность процесса.
Из RU 2782319 C1 известен способ получения кислородсодержащих органических соединений С1-С4, таких как уксусная кислота, метилэтилкетон и другие, путем жидкофазного окисления н-бутана или н-бутановой фракции кислородом или кислородсодержащим газом в проточном реакторе при давлении 50-100 атм и температуре 160-190°С в растворе продуктов, образующихся в ходе окисления, отличающийся тем, что окисление проводят при суммарной концентрации катионов переходных металлов Mn, Fe, Ni, Co, Cr, Mo, Ti и Zr в жидкой фазе не более 50 мкг/мл. Процесс также проводится в проточном реакторе.
Из US 3196182, 1965, GB 865747, 1969, и US 3904675, 1975 также известны методы окисления н-бутана в реакторах проточного типа.
Из представленного уровня техники очевидна осуществимость процесса окисления в отсутствии катализатора, однако необходимо отметить, что получение оксидата в жидкой фазе подразумевает и отвод газофазных продуктов реакции, куда неизбежно будет уноситься часть исходного сырья (ББФ) вместе с азотом и СО2.
Кроме того, в уровне техники в принципе не обсуждается возможность использования микроканального реактора в процессе жидкофазного окисления ББФ. Из уровня техники известно использование микроканального реактора для проведения следующих процессов: алкилирования на границе раздела фаз, получения биодизельного топлива этанолизом соевого масла, приготовления наноразмерных продуктов осаждения, приготовления высококачественных органических пигментов, гетерогенно-каталитического окислительного дегидрирования в газовой фазе, прямого фторирования органических соединений, непрерывной радикальной полимеризации акрилатов в растворе, получение нитроглицерина и пр. Например, из RU 2605421 C1 известно использование микроканального реактора для получения триэтаноламина при подаче оксида этилена и воды с аммиаком.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническим результатом изобретения является создание установки и способа получения кислотного состава некаталитическим жидкофазным окислением ББФ кислородом воздуха, которые позволяют проводить процесс окисления с меньшей потерей исходного сырья и повышением выхода целевых продуктов, с повышением при этом экономичности и экологичности в силу отказа от катализаторов, содержащих тяжелые металлы.
Технический результат достигается с помощью заявленных установки и способа. Установка производства кислотного состава из бутан-бутеновой фракции (ББФ) содержит:
- смеситель, выполненный с возможностью смешивания подводимой ББФ и кислотного состава с воздухом,
- микроканальный реактор, имеющий по меньшей мере одну пластину с по меньшей мере одним каналом,
- рекуперативный котел-утилизатор, расположенный ниже по потоку от микроканального реактора и выполненный с возможностью охлаждения продуктов окисления, выходящих из реактора, и нагрева ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена;
- двухфазный сепаратор, расположенный ниже по потоку от котла-утилизатора и выполненный с возможностью разделения поступающих продуктов окисления на газовую фазу и жидкую фазу, представляющую собой кислотный состав,
- средства вывода кислотного состава из установки,
- средства рецикла, выполненные с возможностью подведения доли кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ.
В одном из вариантов осуществления средства вывода кислотного состава включают в себя нагнетательные средства для направления кислотного состава непосредственно в призабойную зону.
В одном из вариантов осуществления обеспечена возможность регулировки количества подаваемого обратно в смеситель кислотного состава и количества выводимого кислотного состава с помощью средства регулирования потока.
В одном из вариантов осуществления смеситель расположен непосредственно в микроканальном реакторе.
В одном из вариантов осуществления смеситель расположен вне микроканального реактора выше по потоку от него.
В одном из вариантов осуществления жидкофазное окисление осуществляют в диапазоне температур 180-220°C.
В одном из вариантов осуществления размеры диаметра канала в микроканальном реакторе находятся в диапазоне 0.2-2 мм.
Способ производства кислотного состава из ББФ в установке включает следующие этапы:
- смешивают подводимую ББФ и кислотный состав с воздухом в смесителе;
- выполняют жидкофазное окисление смеси в микроканальном реакторе;
- охлаждают продукты окисления, выходящие из реактора, в рекуперативном котле-утилизаторе, с нагревом при этом ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена;
- разделяют поступающие продукты окисления на газовую фазу и жидкую фазу;
- обеспечивают вывод доли кислотного состава из установки;
- подводят долю кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ для обеспечения рецикла кислотного состава.
При применении микроканального реактора в установке и способе согласно изобретению обеспечивается более высокая селективность и конверсия. Процессы лишены минусов проведения экзотермических реакций, то есть отсутствует необходимость в отводе тепла из реактора. Кроме того, микроканальный реактор обеспечивает максимальную степень межфазного контакта для тепло и массопередачи. Также, применение микроканального реактора менее экономически затратно из-за отсутствия необходимости в катализаторах.
Микроканальный реактор обладает рядом уникальных свойств, в частности, миниатюрные размеры микроструктур микрореактора способствуют экономии материала при его изготовлении, а также экономии сырья и энергии в процессе эксплуатации. Более того, вследствие ускорения тепло- и массопереноса производительность установок с микрореакторами в ряде случаев значительно выше применяемых в промышленности классических реакторов (трубчатых или емкостных). В частности, обеспечивается увеличение удельной производительности на единицу объема реактора на 1- 2 порядка по сравнению с используемым промышленным оборудованием. Также обеспечивается высокая гибкость производства независимо от объема произведенного продукта.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 представлена установка согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Установка производства кислотного состава из ББФ содержит: смеситель 1, микроканальный реактор 2, рекуперативный котел-утилизатор 3, выполняющий роль теплообменника, двухфазный сепаратор 4, средства 5 вывода кислотного состава из установки, например, насос, и средства рецикла, например, труба с насосом, ведущая обратно к смесителю.
В смесителе осуществляется смешивание подводимой ББФ с кислотным составом, предварительно нагретых за счет теплообмена в котле-утилизаторе, и отфильтрованного и сжатого воздуха. Ниже по потоку от смесителя расположен микроканальный реактор, в котором осуществляется жидкофазное окисление ББФ. В качестве альтернативы, смеситель может быть расположен непосредственно во входной части микроканального реактора.
В микроканальном реакторе проходят экзотермические радикальные реакции окисления с образованием кислотного состава (который может содержать уксусную кислоту, пропионовую, масляную, муравьиную или янтарную кислоты или их смесь, органический растворитель) и ряда побочных продуктов (МЭК, этилацетат и др.). За счет конструктивных особенностей микроканального реактора, а именно его высоких соотношений длины канала к его диаметру, температура в нем поддерживается в оптимальном диапазоне. Для избегания образования взрывоопасных смесей, концентрация кислорода в газовом потоке на выходе из реактора регулируется в диапазоне 0,4-1,0 %об. Время окисления может регулироваться как диаметром и длиной канала реактора, так и объемной скоростью подачи сырья.
Выходящая из микроканального реактора газожидкостная смесь (в ней меньше кислорода и больше уксусной кислоты) направляется в рекуперативный котел-утилизатор, расположенный ниже по потоку от микроканального реактора. Данный котел-утилизатор охлаждает выходящие из реактора продукты окисления (за счет теплообмена между поступающим исходным сырьем и выходящими продуктами окисления) и нагревает сырье, направляемое на синтез в реактор.
Ниже по потоку от котла-утилизатора расположен двухфазный сепаратор, который разделяет поступающие сконденсированные продукты окисления на газовую фазу и жидкую фазу. Газовая фаза, то есть свободный от жидкости газовый поток из азота с примесями CO2, направляется на утилизацию. Жидкая фаза (кислотный состав) может содержать масс.%:
Уксусную кислоту - 55 - 65;
Пропионовую, масляную, муравьиную или янтарную кислоты или их смесь - 1,5 - 5;
Органический растворитель - 10 - 20;
Воду - остальное.
Соответственно, жидкая фаза может подаваться непосредственно в призабойную зону с помощью средств вывода кислотного состава, например, насоса. За счет подачи кислотного состава, полученного через жидкофазное окисление ББФ воздухом, обеспечивается увеличение продуктивности добывающих и приемистости нагнетательных скважин, стимулирование и интенсификация притока флюида из продуктивного пласта, в том числе в высокотемпературных скважинах, а также извлечение трудноизвлекаемых запасов нефти.
В качестве альтернативы, данная жидкая фаза может быть впоследствии разделена на субпродукты.
Доля кислотного состава, имеющего в своем составе уксусную кислоту, направляется по средствам рецикла обратно в микроканальный реактор для смешивания с подводимой ББФ и воздухом и участвует в процессе жидкофазного окисления. Соответственно, после пуска в процессе работы установки отсутствует необходимость в подводе дополнительной чистой уксусной кислоты.
Регулировка соотношения количества подаваемого на рецикл и выводимого из установки кислотного состава осуществляется средствами 6 регулирования потока, например, вентилями.
За счет своей конструкции установка может быть выполнена модульной и легко перемещаемой, например, непосредственно к призабойной зоне. Кроме того, размеры и конструкция установки согласно изобретению позволяют вместить ее в морской контейнер, что в еще большей степени облегчает ее транспортировку.
Claims (20)
1. Установка производства кислотного состава некаталитическим жидкофазным окислением бутан-бутеновой фракции (ББФ) кислородом воздуха, содержащая:
- смеситель, выполненный с возможностью смешивания подводимой ББФ и кислотного состава с воздухом,
- микроканальный реактор, имеющий по меньшей мере одну пластину с по меньшей мере одним каналом,
- рекуперативный котел-утилизатор, расположенный ниже по потоку от микроканального реактора и выполненный с возможностью охлаждения продуктов окисления, выходящих из реактора, и нагрева ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена;
- двухфазный сепаратор, расположенный ниже по потоку от котла-утилизатора и выполненный с возможностью разделения поступающих продуктов окисления на газовую фазу и жидкую фазу, представляющую собой кислотный состав, содержащий по меньшей мере 55 масс.% уксусной кислоты,
- средства вывода кислотного состава из установки,
- средства рецикла, выполненные с возможностью подведения доли кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ.
2. Установка по п.1, в которой средства вывода кислотного состава включают в себя нагнетательные средства для направления кислотного состава непосредственно в призабойную зону.
3. Установка по п.1 или 2, в которой обеспечена возможность регулировки количества подаваемого обратно в смеситель кислотного состава и количества выводимого кислотного состава с помощью средства регулирования потока.
4. Установка по любому из пп.1-3, в которой смеситель расположен непосредственно во входной части микроканального реактора.
5. Установка по любому из пп.1-3, в которой смеситель расположен вне микроканального реактора выше по потоку от него.
6. Установка по любому из пп.1-5, в которой жидкофазное окисление осуществляют в диапазоне температур 180-220°C.
7. Установка по любому из пп.1-6, в которой размеры диаметра канала в микроканальном реакторе находятся в диапазоне 0.2-2 мм.
8. Способ производства кислотного состава некаталитическим жидкофазным окислением бутан-бутеновой фракции (ББФ) кислородом воздуха в установке по любому из пп.1-7, в котором:
- смешивают подводимую ББФ и кислотный состав с воздухом в смесителе;
- выполняют жидкофазное окисление смеси в микроканальном реакторе;
- охлаждают продукты окисления, выходящие из реактора, в рекуперативном котле-утилизаторе, с нагревом при этом ББФ, подводимой к смесителю, с обеспечением тем самым теплообмена;
- разделяют поступающие продукты окисления на газовую фазу и жидкую фазу, представляющую собой кислотный состав, содержащий по меньшей мере 55 масс.% уксусной кислоты;
- обеспечивают вывод доли кислотного состава из установки;
- подводят долю кислотного состава к смесителю с целью смешивания с подводимой ББФ для обеспечения рецикла кислотного состава.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807871C1 true RU2807871C1 (ru) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB865747A (en) * | 1958-09-23 | 1961-04-19 | Huels Chemische Werke Ag | Improvements in and apparatus for the continuous oxidation of normal butane in the liquid phase |
| US3196182A (en) * | 1962-05-18 | 1965-07-20 | Union Carbide Corp | Oxidation of hydrocarbons |
| GB1116211A (en) * | 1963-11-05 | 1968-06-06 | Inst Khim Fiz | Oxidation of butane |
| RU2605421C1 (ru) * | 2015-06-01 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Проточный микроканальный реактор и способ получения в нем триэтаноламина |
| RU2715728C2 (ru) * | 2018-06-20 | 2020-03-03 | Акционерное Общество "Газпромнефть - Московский Нпз" (Ао "Газпромнефть - Мнпз") | Способ получения кислородсодержащих органических соединений С1-С4 |
| RU2792587C1 (ru) * | 2022-08-11 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ получения метилэтилкетона |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB865747A (en) * | 1958-09-23 | 1961-04-19 | Huels Chemische Werke Ag | Improvements in and apparatus for the continuous oxidation of normal butane in the liquid phase |
| US3196182A (en) * | 1962-05-18 | 1965-07-20 | Union Carbide Corp | Oxidation of hydrocarbons |
| GB1116211A (en) * | 1963-11-05 | 1968-06-06 | Inst Khim Fiz | Oxidation of butane |
| RU2605421C1 (ru) * | 2015-06-01 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Проточный микроканальный реактор и способ получения в нем триэтаноламина |
| RU2715728C2 (ru) * | 2018-06-20 | 2020-03-03 | Акционерное Общество "Газпромнефть - Московский Нпз" (Ао "Газпромнефть - Мнпз") | Способ получения кислородсодержащих органических соединений С1-С4 |
| RU2792587C1 (ru) * | 2022-08-11 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ получения метилэтилкетона |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1073621B1 (en) | Preparation of organic acids | |
| US6838061B1 (en) | Reactor for carrying out gas-liquid, liquid, liquid-liquid or gas-liquid-solid chemical reactions | |
| RU2448082C2 (ru) | Способ прямого окисления газообразных алканов | |
| EP0966422A1 (en) | Process for the production of acetic acid | |
| JP2001519707A (ja) | 水熱酸化のための方法 | |
| RU2695221C2 (ru) | Находящиеся под давлением сырьевые смеси, содержащие неочищенные ароматические карбоновые кислоты | |
| US10668446B2 (en) | Flow-through reactors for the continuous quenching of peroxide mixtures and methods comprising the same | |
| Vanoye et al. | Aerobic oxidation of aldehydes: selectivity improvement using sequential pulse experimentation in continuous flow microreactor | |
| CN103804142A (zh) | 一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法 | |
| CN101575272B (zh) | 一种烯烃氢甲酰化反应连续生产相应醛的工艺 | |
| RU2807871C1 (ru) | Установка и способ производства продуктов нефтехимии из бутан-бутеновой фракции без использования катализатора | |
| RU2411078C1 (ru) | Способ осуществления газожидкостных реакций в суб- и сверхкритическом флюиде | |
| KR102202293B1 (ko) | 알데히드의 촉매화 알돌 축합 방법 | |
| US20140058166A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
| CN107814691B (zh) | 一种合成乙基愈创木酚的方法 | |
| CN109574898A (zh) | 微通道氧化法制备芳香族异丙基过氧化氢化合物的方法 | |
| US20140058167A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
| CN110526807A (zh) | 一种氢甲酰化反应制备醛的连续反应装置和方法 | |
| EP1091920B1 (en) | Hydroformylation reactions | |
| US4058565A (en) | Process for oxidizing hydrocarbons | |
| CN112239450A (zh) | 合成ε-己内酯的方法 | |
| RU2049086C1 (ru) | Способ получения метанола | |
| RU2807889C1 (ru) | Установка для получения товарных продуктов из бутан-бутеновой фракции без использования катализатора | |
| US2912464A (en) | Hydroformylation of conjugated dienes | |
| CN213506665U (zh) | 一种强化甲苯氧化的系统 |