4.1 Описание технологического процесса
Дегидрирование бутиленов в бутадиен (дивинил) является равновесной реакцией:
С4Н8⇆ С4Н6 + Н2
В результате дегидрирования все три изомерных бутилена дают бутадиен – 1,3 (дивинил):
Основными побочными реакциями являются полимеризация дивинила и крекинг дивинила с образованием более легких углеводородов и кокса:
К побочным процессам относятся изомеризация бутиленов в изобутилен, а также реакция водяного пара с коксом:
Дегидрирование бутиленов проводится в адиабатических реакторах на стационарном слое хром-кальций-никельфосфатного катализатора марки ИМ-2204. Установка состоит из двух одинаковых реакторов: один реактор работает на контактирование, другой – на регенерации. Диаметр реактора до 5 метров; внутри реактора имеется решетка, на которую помещается катализатор слоем до 1,8 … 2 м.
В связи с быстрым закоксовыванием катализатора дегидрирование ведется короткими циклами; длительность цикла 20 минут:
дегидрирование – 10мин регенерация – 8мин
продувка паром – 1 мин продувка паром – 1 мин.
Технологический процесс включает следующие стадии:
ректификация бутиленовой фракции;
перегрев паров бутиленовой фракции;
дегидрирование бутиленов на стационарном слое катализатора;
охлаждение и очистка контактного газа;
регенерация катализатора и очистка газов регенерации.
В общем виде процесс дегидрирования бутиленов можно описать следующим образом:
жидкая бутиленовая фракция со склада поступает в ректификационную колонну 1 для отгонки тяжелых ( С5 и выше) углеводородов. Отбираемая с верха колонны паровая фаза частично конденсируется для орошения колонны 1; несконденсированная часть бутиленовой фракции поступает в перегреватель 6, затем в печь 8 и далее в реактор 9, где происходит дегидрирование на стационарном слое катализатора марки ИМ-2204.
Контактный газ из реактора поступает в котел – утилизатор 10, проходит скрубберы 11 и 16 и направляется на выделение бутилен – дивинильной фракции.
После проведения процесса дегидрирования реактор 9 переключается на регенерацию.
4.2 Описание технологической схемы
Жидкая бутиленовая фракция со склада поступает в ректификационную колонну 1 для отгонки тяжелых примесей (углеводородов С5 и выше). В колонне установлены 40 тарелок колпачкового типа; подвод тепла в колонну осуществляется через выносной кипятильник 2, обогреваемый горячей водой.
С верха колонны 1 бутиленовая фракция поступает в дефлегматор 3, конденсат стекает на орошение в колонну 1. Несконденсированная часть бутиленовой фракции из дефлегматора 3 направляется в перегреватель 6, где перегревается на 10 … 15 0С за счет тепла горячей воды. Тяжелые углеводороды с куба колонны 1 направляются на склад через холодильник 7.
Из перегревателя 6 бутилены поступают в пароперегревательную печь 8, в которой они нагреваются до 450 … 500 0С в змеевике конвекционной камеры. В змеевик радиальной камеры подается водяной пар, который перегревается до 700 … 750 0С. Печь 8 работает на топливном газе.
При вводе в реактор 9 происходит смешение перегретых паров бутиленов и водяного пара. Водяной пар понижает парциальное давление углеводородов, является теплоносителем, уменьшает термический крекинг углеводородов, обеспечивает частичное сгорание кокса и тем самым увеличивает время контактирования.
Для предотвращения побочных реакций в реакторе 9 проводится закалка газа – понижение температуры контактного газа до 530 0С впрыскиванием парового конденсата.
После реактора контактный газ поступает в котел – утилизатор 10, где тепло контактного газа используется для получения водяного пара. После котла – утилизатора контактный газ направляется на дальнейшее охлаждение в тарельчатый скруббер 11 (тарелки решетчатые, число тарелок равно 15). Охлаждение осуществляется циркулирующей водой. Из скруббера 11 контактный газ поступает в конденсаторы 12 и 12а, в которых осуществляется конденсация водяного пара. Конденсат стекает в емкость 13 и насосом 14 подается в котел – утилизатор 10 а, на подпитку в скруббер 11 и в емкость 15. Контактный газ из конденсаторов 12 и 12а поступает в тарельчатый скруббер 16, охлаждаемый промышленной водой. Горячая вода из куба скруббера 16 стекает в емкость 17 и насосом 18 откачивается на градирню завода. Охлаждаемый контактный газ направляется на разделение газов дегидрирования бутиленов.
После проведения процесса дегидрирования реактор переключается на регенерацию. Регенерация проводится паровоздушной смесью при температуре контактирования и заключается в выжиге кокса, отложившегося на катализаторе в процессе дегидрирования. Количество водяного пара, подаваемого в реактор во время регенерации, составляет одну треть от количества водяного пара, подаваемого в реактор при контактировании. Газы регенерации охлаждаются в котле-утилизаторе 10 до температуры 250 0С и поступают в скруббер 19. Скруббер орошается конденсатом, циркуляция которого осуществляется насосом 20. После скруббера газы регенерации дополнительно охлаждаются в конденсаторе 21, проходят воздушный холодильник 22 и с температурой 40 .. 45 0С через сепаратор 23 выбрасываются в атмосферу. Конденсат из газов регенерации собирается в емкость 24, откуда подается на очистку от диоксида углерода.
После окончания регенерации реактор продувается водяным паром и вновь переключается на контактирование. Все операции переключения выполняются автоматически от «командного прибора» с помощью быстродействующих задвижек с гидроприводом.
Б1. 5 Выделение дивинила из бутилен–дивинильной фракции