WO2019045600A1 - Технологическая схема установки дегидрирования парафиновых углеводородов с3-с5 (варианты) - Google Patents
Технологическая схема установки дегидрирования парафиновых углеводородов с3-с5 (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019045600A1 WO2019045600A1 PCT/RU2018/000563 RU2018000563W WO2019045600A1 WO 2019045600 A1 WO2019045600 A1 WO 2019045600A1 RU 2018000563 W RU2018000563 W RU 2018000563W WO 2019045600 A1 WO2019045600 A1 WO 2019045600A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat exchanger
- raw material
- feedstock
- heating
- dehydrogenation
- Prior art date
Links
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
Definitions
- the invention relates to the field of petrochemistry, in particular to installations for the dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons C3-C5 to the corresponding olefinic hydrocarbons used in the production of polypropylene, methyl tertiary butyl ether, etc.
- a quenching coil in the reactor for heating the raw material vapors is excluded, and the capacity of the furnace for superheating the raw material vapors is also reduced.
- thermopolymer deposits with the subsequent formation of pyrolytic coke.
- This is especially true of large-size heat exchangers for large-capacity installations, due to the presence of stagnant zones in the annular space of heat exchangers, especially in the high-temperature zone of the heat exchanger at the exit of superheated vapors from the annular space. With an increase in temperature, pressure, and residence time in the high-temperature zone, the rate of formation of the thermopolymer increases.
- the present invention is to increase the performance of the dehydrogenation of paraffin hydrocarbons C3-C5 and reduce production costs.
- an installation for producing olefinic hydrocarbons by dehydrating C3-C5 paraffinic hydrocarbons in a fluidized bed of a fine aluminum chromium catalyst circulating in a reactor-regenerator system, including a raw material preparation unit 3 by mixing fresh and recycled paraffinic hydrocarbon streams in liquid form heated by water vapor evaporator 4 feedstock and preheater (heat exchanger for heating) 20 received raw material vapors, installed on the pipeline 5 p.
- a raw material preparation unit 3 by mixing fresh and recycled paraffinic hydrocarbon streams in liquid form heated by water vapor evaporator 4 feedstock and preheater (heat exchanger for heating) 20 received raw material vapors, installed on the pipeline 5 p.
- dehydrogenation gas vertical shell-and-tube heat exchanger 6 for heating raw material vapors due to the heat of contact gas when supplying heated raw material vapors to the annular space of the heat exchanger 6 countercurrently to contact gas supplied to the pipe space, which also includes a furnace 9 for superheating the raw material vapors before they are fed to the reactor 10 dehydration.
- an additional shell-and-tube heat exchanger 7 is installed on the pipeline 5 of the contact gas with the formation of a system of two stages of heating the raw material vapor when the raw material vapor is subsequently fed into the annular space of the heat exchangers 6, 7.
- the installation can also be equipped with a pipeline 8, the pipeline 8 is connected to the heat exchanger 7 second shell high-temperature heating of the vapor of the raw material for supplying part of the feedstock in liquid form to the annular space of the heat exchanger 7.
- Fittings in the casing of the heat exchanger 7 can be equipped with nozzles 21 for fine dispersion of liquid raw materials in the annular space of the heat exchanger 7.
- the heat transfer surface of the second high-temperature heating of the vapor of the raw material can be 15-50% of the total surface of the heating system
- an installation is also proposed for producing olefinic hydrocarbons by dehydrating C3-C5 paraffinic hydrocarbons in a fluidized bed of a fine aluminum chromium catalyst circulating in a reactor-regenerator system, including a raw material preparation unit 3 by mixing fresh and recycled paraffinic hydrocarbon streams in liquid form, heated water vapor evaporator 4 feedstock and heater (heat exchanger for heating) 20 received raw material vapors installed in pipeline 5 contact gas dehydrogenation vertical shell-and-tube heat exchanger 6 for heating raw material vapors due to heat of contact gas when supplying heated raw material vapors to the annular space of heat exchanger 6 countercurrent to contact gas supplied to the pipe space, which also includes a furnace 9 for superheating raw material vapors dehydration.
- the installation is equipped with a pipeline 8 for supplying part of the raw materials in liquid form to the heat exchanger 6, while the pipeline 8 is connected to the heat exchanger casing 6 in the middle part or in the upper part parts, dividing the heat exchanger 6 into the upper high-temperature and lower low-temperature heating steps of the raw material vapor.
- Fittings in the casing of the heat exchanger 6 can be equipped with nozzles 21 for fine dispersion of liquid raw materials in the annular space of the heat exchanger 6.
- the heat transfer surface of the second high-temperature heating of the vapor of the raw material can be 15-50% of the total surface of the heating system.
- the flow of liquid raw materials in the annular space of the heat exchanger can be organized by connecting the pipeline supplying raw materials 8 with fittings in the casing of the heat exchanger, equipped with nozzles 21 for fine dispersion of the specified stream.
- FIG. 1 shows the scheme of the proposed installation for the dehydrogenation of paraffin hydrocarbons C3-C5.
- the installation includes a pipeline 1 for supplying fresh paraffin hydrocarbons, a pipeline 2 for supplying paraffin hydrocarbons-recycle, a raw material preparation unit 3, an evaporator for the raw material 4, a heat exchanger 20 for heating raw material vapors, installed in series on the dehydrogenation contact gas 5 pipeline heat exchanger 6 and an additional shell-and-tube heat exchanger 7 for two-stage heating of raw material vapors, a pipeline 8 for supplying a part of the raw material in liquid form to an additional heat exchanger 7, furnace 9 for superheating the raw material vapors before supplying the latter to the reactor 10.
- the installation also contains a scrubber for water washing and cooling of contact gas 11, a product compressor 12 and a condensation unit and separation of the paraffin and olefin hydrocarbon fraction 13 with a pipeline 2 for unreacted paraffin hydrocarbons in recycling and pipeline 14 to output the resulting olefinic hydrocarbons.
- the feedstock enters the evaporator 4, where it evaporates, is heated by the supplied water vapor in the heat exchanger 20 and at a temperature of 40-120 ° C (depending on the type of raw material used) is sent in vapor form via pipeline 18 for further heating sequentially to the annular spaces of shell-and-tube heat exchangers 6 and 7, heated by the heat of contact gas flowing through the pipeline 5 successively into the tube spaces of said heat exchangers countercurrently to the flow of heated vapors of the raw material. Countercurrent mode of movement of these flows determines a higher temperature of the vapor of the raw material in the heat exchanger 7 (high-temperature heat exchanger) compared with the heat exchanger 6 (low-temperature heat exchanger).
- Part of the raw material from the raw material preparation unit 3 at a temperature of 15-25 ° C and a pressure of 600-900 kPa in liquid form is sent through pipeline 8 through nozzle 21 for evaporation into the annular space of the high-temperature heat exchanger 7, reducing at evaporating the temperature of the vapor stream of raw materials.
- the raw material vapor at a temperature of 400–450 ° C and at a pressure of 300–450 kPa leaves the heat exchanger 7 and then, via pipe 19, enters the coils of the furnace 9, where they overheat to the temperature of 480–560 ° C with flue gases from the combustion gas fed in the furnace pipeline 15, and enter the reactor 10 dehydrogenation with a fluidized bed of aluminum-chromium catalyst circulating in the system reactor-regenerator through pipeline 16 from the reactor to the regenerator and through pipeline 17 from the regenerator to the reactor.
- the dehydrogenation contact gas leaves the reactor 10 at a temperature of 530-590 ° C and enters the shell-and-tube heat exchanger 7 through pipeline 5.
- the contact gas at a temperature of 150-250 ° C is sent to a scrubber for water washing and cooling 11, after which is cooled to a temperature of 35-45 ° C enters the compressor 12 and further to the node 13 of the condensation and separation of the resulting olefinic hydrocarbons.
- a scrubber for water washing and cooling 11 After passing through heat exchangers 7 and 6 successively, the contact gas at a temperature of 150-250 ° C is sent to a scrubber for water washing and cooling 11, after which is cooled to a temperature of 35-45 ° C enters the compressor 12 and further to the node 13 of the condensation and separation of the resulting olefinic hydrocarbons.
- Examples 1-4 of the unit operation are given for the process of producing isobugilene by dehydrogenating isobugane followed by using the obtained isobugylene in the synthesis of methyl tertiary butyl ether (MTBE).
- MTBE methyl tertiary butyl ether
- the reactor-regenerator system is loaded with a fine aluminum chromium catalyst containing Cr 2 0 3 - 20%, K 2 0 - 2%, Si0 2 - 2%, A1 2 0 3 - 76%.
- the composition of the feedstock obtained by mixing fresh and recycled isobutylene fraction is given in Table 1.
- the installation contains an evaporator 4 and a preheater 20 (heat exchanger for preheating) the raw material vapor heated by steam with a pressure of 1320 kPa at 192 ° C, as well as one vertical shell-and-tube heat exchanger 6 on the pipeline contact gas for heating the vapors of the raw material (figure 2).
- the diameter of the heat exchanger casing is 1.4 m with the number of pipes - 1306 pieces and with a pipe diameter of 25.4 mm.
- the length of the heat exchanger tubes is 10.0 m. Evaporated in the evaporator and preheated feedstock at a temperature of 70 ° C in an amount of 28.123 tons / hour (base flow rate for all examples) is fed into the annular space of the heat exchanger countercurrently to contact gas supplied to the tube space at 560 ° C in the amount of 29.47 tons / hour (including additional gas supplied to the catalyst pneumatic transport for the circulation of the latter in the system reactor regenerator).
- Part of the raw material in liquid form at a temperature of 19.3 ° C at a pressure of 885 kPa is injected through the nozzles 21 into the middle part of the annular space so that the heat transfer surface of the upper high-temperature part of the heat exchanger 6, located above the nozzles 21, was 30% of the total surface of the heat exchanger .
- the installation time in each mode was 4000 hours.
- the process parameters achieved at the facility with different modes are presented in Table 2.
- the yields of isobutylene did not decrease (as compared with the indicators in example 1 at the beginning of the run) and were within: the yield of isobutylene to the isobutane missed was 41.5 to 41.2% by weight, and to the decomposed to 87.5 to 88.2% .%.
- water vapor savings for evaporation and preheating of the feedstock in examples 3 and 4 compared to the average mileage indicator of the prototype (Example 1) amounted to respectively 1.3 and 2.56 t / hour.
- At the opening of the heat exchanger at the end of the installation run no deposits of thermopolymer were observed in its annular space.
- the technical result of the claimed invention is to increase the productivity of the C3-C 5 hydrocarbons dehydrogenation units and reduce production costs.
- the proposed plant for the production of olefinic hydrocarbons by dehydrating C3-C5 paraffinic hydrocarbons is used in the production of polypropylene, methyl tertiary butyl ether, etc. Table 1.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относиться к двум вариантам установки для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающей узел приготовления исходного сырья (3) смешением свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, обогреваемые водяным паром испаритель (4) исходного сырья и подогреватель (теплообменник для подогрева) полученных паров сырья, установленный на трубопроводе (5) контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник (6) для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника (6) противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающей также печь (9) для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор (10) на дегидрирование. Один из вариантов установки характеризуется тем, что на трубопроводе (5) контактного газа установлен дополнительный кожухотрубный теплообменник (7) с образованием системы из двух ступеней нагрева паров сырья при последовательной подаче паров сырья в межтрубное пространство теплообменников (6, 7). При этом установка снабжена трубопроводом (8), трубопровод связан с кожухом теплообменника (7) второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья для подачи части исходного сырья в жидком виде в межтрубное пространство теплообменника (7). Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение производительности установок дегидрирования углеводородов С3-С5 и уменьшение затрат в производстве.
Description
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ ДЕГИДРИРОВАНИЯ
ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ С3-С5 (ВАРИАНТЫ).
Область техники
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к установкам для дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в соответствующие олефиновые углеводороды, используемые при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и др.
Предшествующий уровень техники
Известна установка (И.Л. Кирпичников, В. В. Береснев, Л.М. Попов, «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука», Химия, Ленинград, 1986, стр. 8-12) для получения бутиленов дегидрированием н-бутана в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающая узел приготовления исходного сырья смешением свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, испаритель исходного сырья, закалочный змеевик в сепарационной зоне реактора для нагрева полученных паров сырья за счет тепла контактного газа, печь для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор на дегидрирование в змеевиках печи за счет теплоты сгорания подаваемого в печь газообразного топлива, а также расположенный на трубопроводе контактного газа котел-утилизатор с охлаждением контактного газа за счет испарения водного конденсата с получением вторичного водяного пара, скруббер, орошаемый водой, узлы конденсации и выделения фракции парафиновых и олефиновых углеводородов. Однако использование в указанной установке закалочного змеевика для нагрева паров сырья требует большой поверхности теплообмена вследствие малого коэффициента теплопередачи, что определяет большую металлоемкость змеевика и ограничивает производительность последнего. Большая мощность печи для дальнейшего перегрева паров сырья в известной установке приводит к экологическим проблемам при сбросе в атмосферу больших количеств дымовых газов.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка получения пропилена дегидрированием пропана (патент RU 2523537, МПК B01J8/18; С07С5/333, опубл. 20.07.2014), включающая реактор и регенератор с кипящим слоем мелкодисперсного катализатора на основе оксида алюминия, установленный на трубопроводе контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающая также печь для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор на дегидрирование. На этой установке, по сравнению с аналогом, исключается использование для нагрева паров сырья закалочного змеевика в реакторе, а также снижается мощность печи для перегрева паров сырья. Однако внешняя поверхность труб в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства теплообменника в ходе его длительной эксплуатации при температуре перегрева паров сырья выше 450°С и большом времени пребывания в межтрубном пространстве теплообменника подвергается отложениям термополимера с последующим образованием пиролитического кокса. Особенно это касается теплообменников большого размера на установках большой мощности, в связи с наличием застойных зон в межтрубном пространстве теплообменников, особенно в высокотемпературной зоне теплообменника на выходе перегретых паров сырья из межтрубного пространства. С ростом температуры, давления и времени пребывания в высокотемпературной зоне скорость образования термополимера возрастает. Все это приводит к постепенному снижению эффективности теплопередачи в теплообменнике за счет блокирования части его теплопередающей поверхности в верхней высокотемпературной зоне. Одновременно растет гидравлическое сопротивление газовому потоку и, соответственно, возрастает давление в межтрубном пространстве вплоть до предельно-допустимого для корпуса теплообменника с точки зрения его механической прочности за счет перекрытия проточной части межтрубного пространства теплообменника образующимся коксом. Указанная ситуация приводит также к нарушениям теплового режима печи, реактора, связанным с недогревом паров сырья, подаваемого в реактор, а также к нарушениям теплового режима скруббера охлаждения и водной отмывки контактного газа, связанным с увеличением температуры контактного газа на выходе из теплообменника
и, соответственно, на входе в скруббер и далее к увеличению температуры и давления на входе в продуктовый компрессор и, как следствие, к увеличению давления в реакторе дегидрирования. Указанные недостатки приводят к ухудшению технико-экономических показателей процессов дегидрирования (к уменьшению нагрузки реактора по сырью, уменьшению выходов целевых продуктов и, соответственно, к уменьшению выработки целевых продуктов), а также к преждевременным остановкам производства для чистки теплообменника с сопутствующими издержками.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является увеличение производительности установок дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 и снижение затрат в производстве.
Для решения этой задачи предлагается установка для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор- регенератор, включающая узел приготовления исходного сырья 3 смешением свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, обогреваемые водяным паром испаритель 4 исходного сырья и подогреватель (теплообменник для подогрева) 20 полученных паров сырья, установленный на трубопроводе 5 контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник 6 для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника 6 противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающая также печь 9 для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор 10 на дегидрирование. При этом на трубопроводе 5 контактного газа устанавливают дополнительный кожухотрубный теплообменник 7 с образованием системы из двух ступеней нагрева паров сырья при последовательной подаче паров сырья в межтрубное пространство теплообменников 6, 7. Установка может быть снабжена также трубопроводом 8, трубопровод 8 связан с кожухом теплообменника 7 второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья для подачи части исходного сырья в жидком виде в межтрубное пространство теплообменника 7.
Штуцера в кожухе теплообменника 7 могут быть оборудованы форсунками 21 для мелкодисперсного распыления жидкого сырья в межтрубном пространстве теплообменника 7.
Теплопередающая поверхность второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья может составлять 15-50% от общей поверхности системы нагрева
Для решения этой задачи предлагается также установка для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающая узел приготовления исходного сырья 3 смешением свежего и рецикл ового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, обогреваемые водяным паром испаритель 4 исходного сырья и подогреватель (теплообменник для подогрева) 20 полученных паров сырья, установленный на трубопроводе 5 контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник 6 для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника 6 противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающая также печь 9 для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор 10 на дегидрирование. При этом для образования в установке совмещенной системы из двух ступеней нагрева паров сырья в одном кожухотрубном теплообменнике 6 установка снабжена трубопроводом 8 для подачи части исходного сырья в жидком виде в теплообменник 6, при этом трубопровод 8 связан с кожухом теплообменника 6 в средней части или в верхней части, разделяя теплообменник 6 на верхнюю высокотемпературную и нижнюю низкотемпературную ступени нагрева паров сырья.
Штуцера в кожухе теплообменника 6 могут быть оборудованы форсунками 21 для мелкодисперсного распыления жидкого сырья в межтрубном пространстве теплообменника 6.
Теплопередающая поверхность второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья может составлять 15-50% от общей поверхности системы нагрева.
Подача жидкого сырья в межтрубное пространство теплообменника может быть организована путем соединения трубопровода подачи сырья 8 со штуцерами в кожухе теплообменника, оборудованными форсунками 21 для мелкодисперсного распьшения указанного потока.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки для дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5. Установка содержит трубопровод 1 для подачи свежих парафиновых углеводородов, трубопровод 2 для подачи парафиновых углеводородов-рецикла, узел приготовления исходного сырья в жидком виде 3, испаритель исходного сырья 4, теплообменник 20 для подогрева паров сырья, установленные последовательно на трубопроводе 5 контактного газа дегидрирования кожухотрубный теплообменник 6 и дополнительный кожухотрубный теплообменник 7 для двухступенчатого нагрева паров сырья, трубопровод 8 для подачи части исходного сырья в жидком виде в дополнительный теплообменник 7, печь 9 для перегрева паров сырья перед подачей последнего в реактор 10. Установка содержит также скруббер водной отмывки и охлаждения контактного газа 11, продуктовый компрессор 12 и узел конденсации и выделения фракции парафиновых и олефиновых углеводородов 13 с трубопроводом 2 для вывода непрореагировавших парафиновых углеводородов в рецикл и трубопровод 14 для вывода полученных олефиновых углеводородов.
Установка дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 работает следующим образом. Свежие парафиновые углеводороды и парафиновые углеводороды-рецикла поступают в жидком виде соответственно по трубопроводам 1 и 2 на смешение в узел приготовления исходного сырья 3 под давлением 600-900 кПа. Исходное сырье поступает в испаритель 4, где испаряется, подогревается подаваемым водяным паром в теплообменнике 20 и при температуре 40-120°С (в зависимости от вида используемого сырья) направляется в парообразном виде по трубопроводу 18 на дальнейший нагрев последовательно в межтрубные пространства кожухотрубных теплообменников 6 и 7, обогреваемых теплом контактного газа, поступающего по трубопроводу 5 последовательно в трубные пространства указанных теплообменников противоточно потоку нагреваемых паров сырья. Противоточный режим движения указанных потоков определяет более высокую температуру паров сырья в теплообменнике 7 (высокотемпературный теплообменник) по сравнению с теплообменником 6 (низкотемпературный теплообменник). Часть сырья из узла приготовления исходного сырья 3 при температуре 15-25°С и давлении 600-900 кПа в жидком виде направляется по трубопроводу 8 через форсунку 21 на испарение в межтрубное пространство высокотемпературного теплообменника 7, снижая при
испарении температуру потока паров сырья. Пары сырья при температуре 400-450°С и при давлении 300-450 кПа выходят из теплообменника 7 и далее по трубопроводу 19 поступают в змеевики печи 9, где перегреваются до температуры 480-560°С дымовыми газами от сжигаемого в печи газообразного топлива, подаваемого по трубопроводу 15, и поступают в реактор 10 дегидрирования с кипящим слоем алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор по трубопроводу 16 из реактора в регенератор и по трубопроводу 17 из регенератора в реактор. Контактный газ дегидрирования выходит из реактора 10 при температуре 530-590°С и по трубопроводу 5 поступает в кожухотрубный теплообменник 7. Пройдя последовательно теплообменники 7 и 6, контактный газ при температуре 150-250°С направляется в скруббер водной отмывки и охлаждения 11, после которого охлажденный до температуры 35-45°С поступает в компрессор 12 и далее в узел 13 конденсации и выделения получаемых олефиновых углеводородов. Лучший вариант осуществления изобретения
Примеры 1-4 работы установки приведены для процесса получения изобугилена дегидрированием изобугана с последующим использованием полученного изобугилена в синтезе метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ).
В систему реактор-регенератор загружен мелкодисперсный алюмохромовый катализатор, содержащий Сг203 - 20%, К20 - 2%, Si02 - 2%, А1203 - 76%. Состав исходного сырья, полученного смешением свежей и рецикловой изобутиленовой фракции приведен в таблице 1. Установка содержит испаритель 4 и подогреватель 20 (теплообменник для подогрева) паров сырья, обогреваемые водяным паром с давлением 1320 кПа при температуре 192°С, а также один вертикальный кожухотрубный теплообменник 6 на трубопроводе контактного газа для нагрева паров сырья (фиг.2). Диаметр кожуха теплообменника составляет 1,4 м при количестве труб - 1306 шт и при диаметре труб 25,4 мм. Длина труб теплообменника составляет 10,0 м. Испаренное в испарителе и подогретое исходное сырье при температуре 70°С в количестве 28,123 т/час (базовый расход для всех примеров) подается в межтрубное пространство теплообменника противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство при температуре 560°С в количестве 29,47 т/час (с учетом дополнительного газа, подаваемого на пневмотранспорт катализатора для циркуляции последнего в системе
реактор-регенератор). Часть исходного сырья в жидком виде при температуре 19,3°С при давлении 885 кПа впрыскивается через форсунки 21 в среднюю часть межтрубного пространства таким образом, что теплопередающая поверхность верхней высокотемпературной части теплоообменника 6, располагаемая над форсунками 21, составляла 30% от общей поверхности теплообменника. Время работы установки на каждом режиме составляло 4000 часов. Параметры процесса, достигаемые на установке при различных режимах представлены в таблице 2.
В примере 1, при отсутствии подачи сырья в жидком виде на вторую ступень нагрева паров сырья (условия работы прототипа) к концу пробега установки отмечены признаки забивки межтрубного пространства теплообменника. При этом наблюдалось увеличение давления в кожухе теплообменника (на входе паров сырья в теплообменник) с 423 кПа в начале пробега до 567 кПа в конце пробега (близко к предельно допустимому, разрешенному по условиям соблюдения прочности аппарата), что потребовало снизить нагрузку реактора по сырью до 25,7 т/час. Одновременно, в связи с увеличением температуры контактного газа на входе в компрессор, увеличилось давление на входе в компрессор и соответственно в верхней части реактора с 137 до 165 кПа. Все это привело к снижению показателей дегидрирования (снижение производительности установки и выхода изобутилена на разложенный изобутан с 88,2 до 85,1 мас.%). При вскрытии теплообменника после останова обнаружены значительные отложения полимера в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства теплообменника.
В примере 2 при подаче в межтрубное пространство теплообменника 6 части жидкого сырья в количестве 15% от общей подачи исходного сырья на дегидрирование к концу пробега установки наблюдалось увеличение давления в кожухе теплообменника (на входе паров сырья в теплообменник) до 510 кПа в конце пробега. В связи с увеличением температуры контактного газа на входе в компрессор, увеличилось давление на входе в компрессор и соответственно в верхней части реактора до 152 кПа. Это привело к снижению (по сравнению с показателями в примере 1 в начале пробега) выхода изобутилена на разложенный изобутан до 86,3 мас.%. При вскрытии теплообменника после останова обнаружены значительные отложения полимера в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства теплообменника.
В примерах 3 и 4 представлены результаты пробегов заявляемой установки в оптимальном режиме. При подаче во вторую высокотемпературную ступень нагрева паров сырья части сырья в жидком виде в количестве 25-45% от общей подачи сырья на дегидрирование, и при достижении температуры паров сырья на выходе из верхней высокотемпературной зоны теплообменника 410-441°С установившийся режим установки в течении всего времени пробега сохранялся стабильным. В ходе пробега установки увеличения давления в кожухе теплообменника не наблюдалось. Нагрузка реактора по сырью сохранялась неизменной. Выходы изобутилена не снижались (по сравнению с показателями в примере 1 в начале пробега) и находились в пределах: выход изобутилена на пропущенный изобутан - 41,5 - 41,2 мас.%, а на разложенный - 87,5 - 88,2 мас.% . При увеличении в подаваемом сырье доли сырья в жидком виде с 25 до 45% и при соответствующем уменьшении доли сырья в парообразном виде экономия водяного пара на испарение и подогрев сырья в примерах 3 и 4 по сравнению со средним за пробег показателем прототипа (пример 1) составила соответственно 1,3 и 2,56 т/час. При вскрытии теплообменника в конце пробега установки отложений термополимера в его межтрубном пространстве не наблюдали.
Таким образом, техническим результатом заявленного изобретения является увеличение производительности установок дегидрирования углеводородов Сз-С5 и уменьшение затрат в производстве.
Промышленная применимость
Предлагаемая установка для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов С3-С5 используется при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и др.
Таблица 1.
Таблица 2.
Пример 1 Пример 1
Параметры работы
(начало (конец Пример 2 Пример 3 Пример 4 установки
пробега) пробега)
Впрыск жидкого сырья,
- - 15 25 45 % от общего количества
Впрыск жидкого сырья,
- - 4,22 7,03 12,65 т/час
Подача паров сырья,
28,123 25,7 23,90 21,09 15,47 т/час
Общая подача сырья на
28,123 25,7 28,123 28,123 28,123 дегидрирование, т/час
Давление паров сырья на
входе в теплообменник
423 567 510 423 423
(в кожухе
теплообменника), кПа
Давление в верхней
137 165 152 137 137 части реактора, кПа
Температура паров
сырья на выходе из 476 470 448 441 410 теплообменника, °С
Расход водяного пара в
испарителе и
6,29 5,75 5,34 4,72 3,46 подогревателе сырья,
т/час
Экономия водяного пара
по сравнению с - - 0,68 1,30 2,56 прототипом, т/час
Выход изобутилена на
пропущенный изобутан, 41,0 40,5 40,6 41,5 41,2 мас.%
Выход изобутилена на
разложенный изобутан, 88,2 85,1 86.3 87,5 88,0 мас.%
Claims
1. Установка для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающая узел приготовления исходного сырья (3) смешением свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, обогреваемые водяным паром испаритель (4) исходного сырья и подогреватель (теплообменник для подогрева) (20) полученных паров сырья, установленный на трубопроводе (5) контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник (6) для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника (6) противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающая также печь (9) для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор (10) на дегидрирование, отличающаяся тем, что на трубопроводе (5) контактного газа установлен дополнительный кожухотрубный теплообменник (7) с образованием системы из двух ступеней нагрева паров сырья при последовательной подаче паров сырья в межтрубное пространство теплообменников (6), (7), при этом установка снабжена трубопроводом (8), трубопровод (8) связан с кожухом теплообменника (7) второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья для подачи части исходного сырья в жидком виде в межтрубное пространство теплообменника (7).
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что штуцера в кожухе теплообменника (7) оборудованы форсунками (21) для мелкодисперсного распыления жидкого сырья в межтрубном пространстве теплообменника (7).
3. Установка по пл. 1-2, отличающаяся тем, что теплопередающая поверхность второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья составляет 15-50% от общей поверхности системы нагрева.
4. Установка для получения олефиновых углеводородов дегидрированием парафиновых углеводородов Сз-С5 в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор, включающая узел приготовления исходного сырья (3) смешением свежего и рециклового потоков парафиновых углеводородов в жидком виде, обогреваемые водяным паром испаритель
(4) исходного сырья и подогреватель (теплообменник для подогрева) (20) полученных паров сырья, установленный на трубопроводе (5) контактного газа дегидрирования вертикальный кожухотрубный теплообменник (6) для нагрева паров сырья за счет тепла контактного газа при подаче нагреваемых паров сырья в межтрубное пространство теплообменника (6) противоточно контактному газу, подаваемому в трубное пространство, включающая также печь (9) для перегрева паров сырья перед их подачей в реактор (10) на дегидрирование, отличающаяся тем, что для образования в установке совмещенной системы из двух ступеней нагрева паров сырья в одном кожухотрубном теплообменнике (6) установка снабжена трубопроводом (8) для подачи части исходного сырья в жидком виде в теплообменник (6), при этом трубопровод (8) связан с кожухом теплообменника (6) в средней части или в верхней части, разделяя теплообменник (6) на верхнюю высокотемпературную и нижнюю низкотемпературную ступени нагрева паров сырья.
5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что штуцера в кожухе теплообменника (6) оборудованы форсунками (21) для мелкодисперсного распыления жидкого сырья в межтрубном пространстве теплообменника (6).
6. Установка по пп. 4-5, отличающаяся тем, что теплопередающая поверхность второй высокотемпературной ступени нагрева паров сырья составляет 15-50% от общей поверхности системы нагрева.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201880038232.2A CN110740984A (zh) | 2017-08-30 | 2018-08-27 | 用于c3-c5链烷烃脱氢的设备的工艺布局（变形） |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130767 | 2017-08-30 | ||
| RU2017130767A RU2643366C1 (ru) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Технологическая схема установки дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019045600A1 true WO2019045600A1 (ru) | 2019-03-07 |
Family
ID=61173600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/000563 WO2019045600A1 (ru) | 2017-08-30 | 2018-08-27 | Технологическая схема установки дегидрирования парафиновых углеводородов с3-с5 (варианты) |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110740984A (ru) |
| RU (1) | RU2643366C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019045600A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671867C1 (ru) * | 2018-03-22 | 2018-11-07 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Способ получения олефиновых углеводородов |
| RU2678094C1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-01-23 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Рекуперация тепла в процессах дегидрирования парафиновых углеводородов |
| US20230211331A1 (en) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | Uop Llc | Process and apparatus for reacting feed with a fluidized catalyst with a reduction in catalyst loss during startup |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224735C1 (ru) * | 2002-10-28 | 2004-02-27 | Щербань Георгий Трофимович | Способ получения олефиновых углеводородов |
| US20150210613A1 (en) * | 2012-08-30 | 2015-07-30 | Technip Process Technology, Inc. | Method for reducing energy consumption in a process to produce styrene via dehydrogenation of ethylbenzene |
| RU2591159C1 (ru) * | 2015-06-03 | 2016-07-10 | Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" | Установка дегидрирования парафинов или изопарафинов с3-с5 в кипящем слое алюмохромового катализатора |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4009217A (en) * | 1975-05-06 | 1977-02-22 | Universal Oil Products Company | Process for production and dehydrogenation of ethylbenzene |
| US4400569A (en) * | 1981-10-27 | 1983-08-23 | Cosden Technology, Inc. | Method and apparatus for dehydrogenation of alkylaromatic compounds to produce vinylaromatic monomers |
| FR2697835B1 (fr) * | 1992-11-06 | 1995-01-27 | Inst Francais Du Petrole | Procédé et dispositif de déshydrogénation catalytique d'une charge paraffinique C2+ comprenant des moyens pour inhiber l'eau dans l'effluent. |
| EP0707517B1 (en) * | 1993-07-05 | 1998-09-30 | Packinox | Process and apparatus for controlling reaction temperatures |
| RU2129111C1 (ru) * | 1998-01-05 | 1999-04-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" | Установка для дегидрирования парафиновых углеводородов c3-c5 |
| CN101279883A (zh) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 乙苯脱氢反应原料乙苯的加热方法 |
| US8624074B2 (en) * | 2010-03-22 | 2014-01-07 | Uop Llc | Reactor flowscheme for dehydrogenation of propane to propylene |
| CA2703317A1 (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-06 | Aker Solutions Canada Inc. | Shell and tube heat exchangers |
| CN103449951A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-18 | 山东垦利石化集团有限公司 | 一种丁烷脱氢的工艺技术 |
-
2017
- 2017-08-30 RU RU2017130767A patent/RU2643366C1/ru active
-
2018
- 2018-08-27 WO PCT/RU2018/000563 patent/WO2019045600A1/ru active Application Filing
- 2018-08-27 CN CN201880038232.2A patent/CN110740984A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224735C1 (ru) * | 2002-10-28 | 2004-02-27 | Щербань Георгий Трофимович | Способ получения олефиновых углеводородов |
| US20150210613A1 (en) * | 2012-08-30 | 2015-07-30 | Technip Process Technology, Inc. | Method for reducing energy consumption in a process to produce styrene via dehydrogenation of ethylbenzene |
| RU2591159C1 (ru) * | 2015-06-03 | 2016-07-10 | Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" | Установка дегидрирования парафинов или изопарафинов с3-с5 в кипящем слое алюмохромового катализатора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2643366C1 (ru) | 2018-02-01 |
| CN110740984A (zh) | 2020-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019045600A1 (ru) | Технологическая схема установки дегидрирования парафиновых углеводородов с3-с5 (варианты) | |
| US2439730A (en) | Cracking process to produce gaseous olefins | |
| US9242919B2 (en) | Process to prepare olefins from aliphatic alcohols | |
| US2448257A (en) | Process for converting hydrocarbon gases | |
| CN106608787A (zh) | 乙醇脱水制乙烯工艺中热量综合利用的方法 | |
| NO177850B (no) | Fremgangsmåte for å oksidere etan til eddiksyre i et fluidisert sjikt | |
| CN101568379A (zh) | 用于轻质烷烃脱氢的具有返混的流化床反应器 | |
| US20150361010A1 (en) | Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene | |
| CN110630998B (zh) | 一种乙烯裂解炉换热流程及换热系统 | |
| US20150265992A1 (en) | Reactor and process for dehydration of ethanol to ethylene | |
| CN214400306U (zh) | 一种甲醇合成两段系统 | |
| RU2671867C1 (ru) | Способ получения олефиновых углеводородов | |
| US20140056766A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
| CN103965001B (zh) | 丁烯氧化脱氢反应热回收方法 | |
| RU2642440C1 (ru) | Кожухотрубные теплообменники в процессах дегидрирования углеводородов C3-C5 (варианты) | |
| US7959766B2 (en) | Method for obtaining cyclododecatriene by evaporation | |
| CN111943800B (zh) | 一种对轻烃进行热裂解生产丙烯及乙烯的方法 | |
| US20170266635A1 (en) | Reactor and process for the dehydration of ethanol to ethylene | |
| RU2655924C1 (ru) | Способ получения олефиновых углеводородов | |
| US4400569A (en) | Method and apparatus for dehydrogenation of alkylaromatic compounds to produce vinylaromatic monomers | |
| CN110054539B (zh) | 一种甲醇制丙烯装置及方法 | |
| CN104725181B (zh) | 一种含氧化合物制丙烯反应生成气的初分离工艺 | |
| US4384160A (en) | Prequench of cracked stream to avoid deposits in downstream heat exchangers | |
| US20140058164A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
| CN216093567U (zh) | 一种丙烷脱氢装置新型反应系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18851369 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18851369 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |