Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
ПРОИЗВОДСТВО БУТАДИЕНА
Бутадиен-1,3 (дивинил) является основным мономером промышленности синтетического каучука. На его основе получают бутадиеновые, бутадиен-стирольные, бутадиен-а-метилстирольные, бутади-ен-нитрильные каучуки и латексы.
Бутадиен-1,3 CH2=CH—CH=CH2 — при обычных условиях бесцветный газ со специфическим неприятным запахом. При температуре ниже —4,5 °С он превращается в бесцветную подвижную жидкость. Физические константы бутадиена приведены в Приложении 1.
В воде бутадиен не растворяется, плохо растворяется в метиловом и этиловом спиртах, хорошо растворяется в бензоле, диэтило-
вом эфире, Хлороформе и четыреххлористом углероде. Бутадиен характеризуется высокой реакционной способностью^ по двойным связям присоединяет водород, галогены, галогеноводороды, кислород, легко полимеризуется и вступает в сополимеризацию со многими мономерами.
Бутадиен — горючий, взрывоопасный газ. С воздухом образует взрывоопасные смеси с интервалом взрываемости 2—11,5 % (об.). Токсичен. При высоких концентрациях в воздухе действует как наркотик, при малых — вызывает раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей. Предельно допустимая концентрация бутадиена в воздухе производственных помещений 100 мг/м3. Хранят бутадиен в присутствии 0,01—0,2% (масс.) ингибиторов: п-трет-бутилпирокатехина, я-гидроксидифениламина и других веществ.
В настоящее время в промышленности для производства бутадиена используются двух- и одностадийное дегидрирование бутана, выделение бутадиена из пиролизной фракции C4 и контактное разложение этилового спирта. Процесс получения бутадиена из этилового спирта является старым, по технико-экономическим показателям значительно уступающим дегидрированию бутана и выделению бутадиена из пиролизных фракций. Объем производства бутадиена из этилового спирта все время сокращается, в то же время увеличивается выделение бутадиена из пиролизной фракции C4.
ДВУХСТАДИЙНОЕ ДЕГИДРИРОВАНИЕ БУТАНА В БУТАДИЕН
Технологический процесс двухстадийного дегидрирования бутана состоит из следующих операций: дегидрирование бутана в бутены; выделение бутан-бутеновой фракции из контактного газа первой стадии дегидрирования; разделение бутан-бутеновой фракции с возвратом бутана на первую стадию дегидрирования; дегидрирование бутенов в бутадиен; выделение бутен-бутадиеновой фракции из контактного газа второй стадии дегидрирования; выделение и очистка бутадиена.
Дегидрирование бутана в бутены
Дегидрирование бутана в бутены протекает по равновесной реакции:
C4H10 +=± C4H8 + H2
При этом получается смесь изомерных бутенов [34% (масс.) бутена-1 и 66% (масс.) бутенов-2]:
CH3-CH2-CH=CH,
бутен-1
Тепловой эффект реакции —126 кДж/моль.
CH34 н ХС=С
4CH3
транс-бутен-2
СН3у /CH3 4C=C
ы«с-бутеи 2
Основными побочными реакциями являются крекинг и изомеризация. Реакции крекинга протекают в следующих направлениях:
> CH3-CH=CH2 + CH4
СНз—CH2—CH2-СН3-
¦ СН2=CH2 -\~ СН3—СН3 - СН3 CH=CH—CH3 -f- H2 > 2CH4 + H2 + 2С
Наряду с крекингом бутана происходит также крекинг бутенов и частичная изомеризация бутенов в изобутилен, а бутана в изобу-тан, который тоже подвергается дегидрированию:
CH2=CH-CH2-CH3 1 CH3-C=CH2
CH3-CH=CH-CH3 J - CH3
CH3-CH2-CH2-CH3 ч=± CH3-CH-CH3 *=± CH3-C=CH2+ H2
I I
CH3 CH3
Дегидрирование бутана проводится на алюмохромовом катализаторе ИМ-2201. Исходным сырьем служит бутановая фракция, выделяемая из попутных газов и газов нефтепереработки. Предварительно бутановая фракция тщательно очищается от изобутана и пентенов, присутствие которых нежелательно.
Известно несколько вариантов технологического оформления процесса дегидрирования бутана, различающихся по способам подвода теплоты и регенерации катализатора. В настоящее время в промышленности широкое применение получил процесс дегидрирования бутана в кипящем слое катализатора. Данный процесс впервые разработан и освоен в промышленных масштабах в Советском Союзе. На установках, оборудованных реакторами с кипящим слоем, дегидрирование и регенерацию катализатора проводят в отдельных аппаратах. Реактор и регенератор могут быть расположены параллельно или соосно один над другим. Транспортирование катализатора в первом случае осуществляется по двум одинаковым U-образным линиям в потоке катализатора высокой концентрации (200— 400 кг/м3), а во втором — воздухом по прямым транспортным линиям, проходящим внутри аппаратов.
Технологическая схема процесса дегидрирования бутана в бутены на пылевидном катализаторе в кипящем слое с параллельным расположением аппаратов представлена на рис. 1. Свежая и рецикловая бутановая фракция поступает в сепаратор /. Перед сепаратором в линию сырья с целью уменьшения коксообразования может подаваться сероуглерод в количестве 0,00054-0,005% по отношению к сырью. Из сепаратора / сырье параллельно поступает в испарители 21 и 22, обогреваемые горячей водой с температурой 82—98 °С. Пары бутана, отсепарированные от капель жидкости, нагреваются до 70 0C в перегревателе 3 и направляются на дальнейший перегрев сначала в закалочный змеевик реактора, а затем в трубчатую печь 4, работающую на газообразном топливе, где пары перегреваются до
