Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
Окислительное дегидрирование бутенов является неравновесной реакцией:
C4H8+ 0,5O1 —> C4H8+ H2O
Тепловой эффект реакции составляет примерно 125 кДж/моль. Кроме этой реакции протекает ряд побочных, из которых основными являются реакции полного окисления бутенов с образованием оксидов углерода;
C4H8+ 6O2 —>¦ 4CO2+ 4H2O C4H8+ 4O2 —>• 4CO+ 4H2O
В процессе окислительного дегидрирования образуются также незначительные количества кислородсодержащих продуктов неполного окисления углеводородов, такие, как формальдегид, ацеталь-дегид, ацетон, фуран, акролеин, метакролеин и др.
Наиболее нежелательной примесью в сырье является изобути-лен. При увеличении содержания изобутилена в сырье выше 0,5% уменьшается конверсия бутенов и выход бутадиена вследствие большой реакционной способности изобутилена.
Окислительное дегидрирование является непрерывным процессом, проводится в адиабатических реакторах на стационарном слое катализатора ИМ-603, особенностью которого является необходимость разработки водородсодержащим газом при температуре 500— 560 0C с последующим окислением паровоздушной смесью при 400— 420 °С. В качестве сырья используется бутеновая фракция. Технологическая схема окислительного дегидрирования бутенов приведена на рис. 5. Исходная бутеновая фракция через сепаратор / подается в испарители 2. Пары сырья с температурой 57 °С поступают в перегреватель 3, где нагреваются до 65 0C Из перегревателя пары бутенов направляются на дальнейший перегрев в трубчатую печь 4, где перегреваются до 200—400 °С.
Водяной пар нагревается в печи до температуры, обеспечивающей температуру парогазовой смеси на входе в реактор 350—400 0C Кислородовоздушная смесь смешивается с перегретым водяным паром в трубопроводе перед реактором. Парокислородовоздушная смесь поступает в верх реактора 5 через смеситель, куда подается сырье после печи.
Контактный газ с температурой 590 0C с низа реактора поступает в котел-утилизатор 6, где охлаждается до 250—300 °С. После котла-утилизатора контактный газ подается в скруббер 7. Скруббер 7 разделен глухой тарелкой на две секции. В нижней части скруббера контактный газ охлаждается и отмывается от катализаторной пыли и частично от органических кислот, формальдегида и ацетона за счет циркуляции дизельного топлива насосом 8 через холодильник 9. В верхней части скруббера происходит дальнейшее охлаждение контактного газа до 105—125 °С, частичная конденсация содержащегося
Рис. 5. Схема окислительного дегидрирования бутенов:
15 — сепараторы; 2 — испарители; 3 —¦ перегреватель; 4 — трубчатая печь, 5 — реактор, 6 — котел-утилизатор, 7, 16 — скрубберы; 8, 11, 18 — иасосы; 9, 12, 19 — холодильники, 10, 17 — отстойники, 13, 14 — конденсаторы.
/ — бутеновая фракция; // — водяной пар; /// — топливный газ, IV — кислородовоздушная смесь; V — свежий конденсат; VI — контактный газ; VII — конденсат на очистку; VIII — водяной пар.
в нем водяного пара и отмывка примесей конденсатом, циркулирующим с помощью насоса // через холодильник 12. Эмульсия дизельного топлива и конденсата с глухой тарелки скруббера 7 сливается в отстойную емкость 10, где происходит расслаивание дизельного топлива с отделением конденсата. Дизельное топливо из верхней части отстойника 10 сливается под глухую тарелку скруббера, а конденсат насосом // подается на орошение верхней части скруббера. Контактный газ после скруббера 7 поступает в конденсаторы 13 и 14, где происходит дальнейшее охлаждение контактного газа и частичная конденсация водяного пара. Для предупреждения коррозии в системе охлаждения и конденсации водяного пара предусматривается подача газообразного аммиака в скруббер 7 и в конденсаторы 13 и 14. После конденсаторов 13, 14 контактный газ через сепаратор 15 поступает в нижнюю часть скруббера 16, где охлаждается до 45— 50 °С и очищается от примесей циркулирующим абсорбентом. В качестве абсорбента можно использовать конденсат, дизельное топливо, полиалкилбензольную фракцию с производства этилбензола.
Условия и показатели процесса окислительного дегидрирования бутенов
Температура в реакторе, 0C 350—600
Температура парогазовой смеси на входе в реактор, °С 350—400
Температура контактного газа, °С 590—600
Молярное соотношение бутены : кислород : водяной пар 1 : 0,8 : 15
Объемная скорость подачи сырья, ч-1 210—250
Выход бутадиена на пропущенные бутены, % (масс.) 45—48
Селективность, % (масс.) 82—85
Конверсия, % (масс.) 50—52
Примерный состав контактного газа окислительного дегидрирования бутенов, % (масс.)
Углеводороды C1—C3
Изобутилен
Бутены
Бутан
Бутадиен
0,04 0,04
22,86 3,52
36,40
Углеводороды C6 1,46
Оксид и диоксид угдерода 12,16 Кислород 0,8
Азот 22,18
Кислородсодержащие 0,35 соединения
Разделение контактного газа после окислительного дегидрирования проводится по схеме, аналогичной выделению бутан-бутеновой фракции (см. рис. 2).
Выделение и очистка бутадиена
Для выделения бутадиена из бутадиенсодержащих фракций в промышленности используются в основном два метода: экстрактивная ректификация и хемосорбция аммиачным раствором ацетата меди(1). Процесс с использованием метода хемосорбции является устаревшим и на новых установках сейчас не применяется. Наибольшее промышленное применение для выделения бутадиена, пригодного для стерео-специфической полимеризации, в настоящее время получила двухступенчатая экстрактивная ректификация с диметилформамидом.
