Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
C4H10 ч=> C4H6 + 2H2
Тепловой эффект составляет — 4602 кДж на 1 кг бутадиена. Фактически синтез бутадиена протекает в две последовательные реакции: получение бутенов из бутана и получение бутадиена из бутена:
C4H10 C4H8 + H2 ч=> C4H6 + H2
Одностадийному дегидрированию бутана сопутствуют те же реакции, что и двухстадииному: крекинг бутана и бутенов с образованием легкокипящих (C1, C2, C3) и тяжелокипящих (C5 и выше) углеводородов; изомеризация бутана в изобутан, а бутенов в изобутилен; реакции превращения бутадиена:
C4H6 +=> C8H12 ч=> C12H18 (полимеризация) C4H6 ч=*- H2 + CH4 -f- C2H4 + C3H6 + + C2H6 -т- C3H8 + С (крекинг)
Для одностадийного процесса применяют алюмохромовые катализаторы с содержанием ,оксида хрома 18—20%. Водяной пар для снижения парциального давления не используется, процесс проводится под вакуумом.
Технологический процесс одностадийного дегидрирования бутана в бутадиен состоит из следующих стадий: дегидрирование бутан-бутеновой фрак-
ции; выделение фракции C4 из контактного газа методом абсорбции и ректификации; разделение фракции C4 на бутадиен и бутан-буте-новую фрацию. Таким образом, технологическая схема (рис. 9) значительно упрощается по сравнению с двухстадийным дегидрированием.
Дегидрирование бутан-бутеновой фракции
Сырье — свежая и рецикловая бутан-бутеновая фракция — испаряется в испарителей и с температурой 40 °С поступает на перегрев в трубчатую печь 2г Из печи перегретые пары бутан-бутеновой фракции с температурой 565—620 °С подаются на дегидрирование в реактор р4. Система реакторного блока состоит из восьми реакторов, которые работают со смещенным во времени циклом таким образом, что одновременно три реактора находятся на дегидрировании, три реактора — не регенерации, два реактора — на эвакуации, продувке паром, восстановлении катализатора и переключении задвижек. Полный рабочий цикл длится 21 мин 30 с:
Дегидрирование 8 мин 15 с
Продувка паром, опорожнение реактора и переключе- 2 мин 10 с ние задвижек
Регенерация катализатора 8 мин 30 с
Эвакуация воздуха, восстановление катализатора, пере- 2 мин 35 с ключение задвижек
Переключение реакторов проводится при помощи быстродействующих задвижек с электроприводом, управляемых от командного прибора.
После реакторов контактный газ с температурой 538 °С поступает сначала в скруббер предварительного охлаждения* б, а затем в главный скруббер/-,?, в которых температура паров снижается до 55 °С за счет непосредственного контакта с циркулирующим охлаждающим маслом. Охлаждающее масло из куба скруббера 6 используется для испарения и перегрева сырья в аппарате/1, охлаждается до 40 °С в холодильнике 40 и опять подается на орошение в главный скруббер 7. Охлажденный газ из главного скруббера направляется на компримирование, а затем на газоразделение.
Кокс, отлагающийся на катализаторе в процессе дегидрирования, выжигается воздухом при регенерации. Перед регенерацией реакторы продувают водяным паром, при этом происходит отпаривание тяжелых углеводородов от катализатора в линию контактного газа. Регенерация катализатора проводится горячим воздухом с температурой 600—650 0C, подаваемым из топки 3. Газы регенерации для утилизации теплоты направляются в котел-утилизатор, после чего выбрасываются в атмосферу. После регенерации система подключается к эжектору, газы регенерации эвакуируются и по достижении вакуума проводится восстановление катализатора абгазом и дополнительная продувка катализатора для освобождения его от кислорода.
Условия и показатели процесса дегидрирования бутана в бутадиен
Температура, 0C
Остаточное давление, кПа (мм рт. ст.)
Объёмная скорость подачи сырья, ч"1 Содержание бутенов в сырье, % (масс.) Выход бутадиена на пропущенное сырье, % (масс.)
Селективность, Конверсия, %
590—625 11,3—22,7 (130—170) 240 25—30 12—13 51—55 19,9
Примерный состав контактного газа однсстадийисго
дегидрирования бутана, % (масс.)
Водород Метай
Углеводороды
Углеводороды
Изобутан
Изобутилен
Бутадиен
C2 C8
2,69 1,59 3,35 3,49 0,56 4,00 12,56
Бутены 24,86
Бутаи 38,46
Углеводороды C6 и выше 0,35 Азот 6,44
Оксид и диоксид углерода 1,65 Кислород 0,01
Выделение и очистка бутадиена
Выделение бутан-бутен-бутадиеновой фракции (БББФ) из контактного газа осуществляется по схеме, приведенной на рис. 10. Технологический процесс газоразделения включает стадии абсорбции, десорбции, повторной абсорбции и депропанизации. Контактный газ после компримирования подается в нижнюю часть абсорбера 2. Назначение абсорбции — поглощение фракции C4 из смеси углеводородов. В качестве абсорбента используется фракция C0 и выше, поступающая с ЦГФУ. Процесс абсорбции происходит при давлении 0,9—1,05 МПа, температура подаваемого абсорбента 43 °С. Для отвода теплоты абсорбции с глухой тарелки абсорбент выводится в холодильник / и снова подается под глухую тарелку.
Рис. 10. Схема газоразделения в процессе одностадийного дегидрирования бутана: /, 3, 18, 21 — холодильники; 2, 19 — абсорберы; 4 — теплообменник; 5, 7, 11, 16, 17, 20 — насосы; 6 — десорбер; 8 — трубчатая печь; 9, 14 — конденсаторы; 10, 15 — емкости; 12 — депропанизатор; 13 — кипятильник.
