1.1 Описание технологического процесса

Дегидрирование бутана в бутены (бутилены) протекает по равновесной реакции

При этом получается смесь изомерных бутенов [ 34% (масс.) бутена-1 и 66% (масс.) бутенов -2]:

Основными побочными реакциями являются крекинг и изомеризация. Реакция крекинга протекает в следующих направлениях:

Наряду с крекингом бутана происходит также крекинг бутенов и частичная изомеризация бутенов в изобутилен, а бутана - в изобутан, который также подвергается дегидрированию:

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.

Технологический процесс включает следующие стадии:

• ректификация бутановой фракции;

• дегидрирование н.бутана;

• охлаждение и очистка воды от катализаторной пыли;

• охлаждение и очистка дымовых газов от катализаторной пыли;

• регенерация катализатора.

В общем виде технологический процесс дегидрирования н.бутана можно описать следующим образом:

сырье ( бутан – сырец) со склада поступает на ректификацию в колонну 2, где разделяется на легколетучие углеводороды (изобутан, С₂, С₃) и менее летучие (бутан и пентан). В колонне 7 разделяется смесь бутана и пентана. Пентановая фракция направляется на склад Д-14, бутановая - на дегидрирование.

Дегидрирование бутановой фракции осуществляется в реакторе 16 с «кипящим» слоем алюмохромового катализатора марки ИМ-2201. Регенерация катализатора происходит в регенераторе 17. Реактор и регенератор расположены на одном уровне; катализатор транспортируется по двум одинаковым U-образным линиям в потоке катализатора высокой концентрации ( 200… 400 ).

1.2 Описание технологической схемы

Жидкий бутан - сырец со склада под давлением 1,0…1,2 МПа направляется в подогреватель 1, где подогревается циркулирующим растворителем, затем в ректификационную колонну 2 на 10, 15, 36 или 42 тарелку (в зависимости от состава) для выделения бутановой фракции. Колонна 2 имеет 73 тарелки решетчатого типа.

Пары флегмы и дистиллята с верха колонны 2 поступают в дефлегматор 4, где конденсируются. Конденсат стекает в сборник 5, откуда насосом 6 подается на орошение колонны 2 в виде флегмы, а балансовый избыток откачивается на склад. Несконденсировавшиеся пары изобутана, С₂, С₃ отдуваются из дефлегматора 4 в топливную сеть завода или на факел.

Кубовая жидкость колонны 2 (бутан и пентан) за счет перепада давлений между колоннами поступает на 18 или 24 тарелку ректификационной колонны 7. Колонна 7 имеет 38 тарелок решетчатого типа.

Пары бутана с верха колонны 7 конденсируются в дефлегматоре 8, конденсат стекает в сборник 10. Конденсат – бутановая фракция – из сборника 10 насосом 11 подается на орошение колонны 7 в виде флегмы, а балансовый избыток через холодильник 12 направляется на склад Д-12.

Кубовая жидкость колонны 7 – пентановая фракция – через холодильник 13 направляется на склад Д -14.

Подвод тепла в ректификационные колонны 2 и 7 осуществляется через выносные кипятильники 3 и 9, обогреваемые водяным паром.

Бутановая фракция со склада Д – 12 подается в осушитель 14, заполненный твердым хлористым кальцием, и далее в испаритель 15, где испарение осуществляется за счет пара, подаваемого в трубное пространство. Из испарителя 15 пары бутана поступают в закалочный змеевик, расположенный в реакторе 16 выше уровня «кипящего» слоя катализатора ИМ- 2210. В змеевике пары бутана нагреваются за счет тепла реакционного (контактного) газа. При этом температура контактного газа снижается, что уменьшает степень термического разложения непрореагировавшего бутана и образовавшихся бутиленов.

Из змеевика пары бутана поступают в перегреватель паров бутана 18, где пары бутана нагреваются за счет тепла контактного газа, поступающего из котла – утилизатора 19 в трубное пространство аппарата 18.

Из перегревателя 18 пары бутана поступают в печь 20, где нагреваются за счет тепла, образовавшегося при сгорании топливного газа.

Пары бутана через распределительную решетку реактора 16 поступают в зону «кипящего» слоя катализатора, где в результате контакта паров бутана с катализатором происходит дегидрирование. Диаметр реактора 5,0 метров, высота цилиндрической части 24,0 метра. Реактор секционирован одиннадцатью уголковыми провальными решетками. Для подавления побочных реакций и снижения температуры контактного газа в реакторе под «кипящим» слоем установлен закалочный змеевик, служащий перегревателем паров бутана. Реакция дегидрирования эндотермична (протекает с поглощением тепла). Теплота подводится с регенерированным катализатором. Регенерированный катализатор вводится в реактор над верхней секционирующей решеткой, а отработанный выводится из низа реактора. Контактный газ после закалочного змеевика проходит циклоны, расположенные в верхней части реактора, в которых отделяется основное количество катализаторной пыли, и направляется на охлаждение в котел - утилизатор 19. Охлаждение контактного газа до 300 … 400 ⁰С осуществляется паровым конденсатом или обессоленной водой, которые поступают в межтрубное пространство котла – утилизатора, испаряются; образовавшийся пар через паросборник 21 сбрасывается в заводскую сеть.

Дальнейшее охлаждение контактного газа осуществляется в перегревателе 18, после чего контактный газ поступает в тарельчатый скруббер 22, в котором происходит охлаждение до 50 ⁰С и отмывка от катализаторной пыли.

Скруббер 22 разделен глухой тарелкой на две секции. Контактный газ поступает в нижнюю секцию, где освобождается от основного количества увлеченной катализаторной пыли. В нижней части скруббера с помощью насоса 23 циркулирует вода без дополнительного охлаждения. Вода, подаваемая насосом 24 в верхнюю секцию скруббера, в холодильнике 25 охлаждается до 35 ⁰С. По мере накопления катализаторной пыли часть воды из нижней секции скруббера выводится на очистку в отстойник 26. Осветленная вода из отстойника 26 забирается насосом 27 и часть ее подается в среднюю часть скруббера 22, а часть через холодильник 28 подается на верх скруббера.

Отстоявшаяся в нижней части отстойника 26 шламовая вода периодически сливается и выводится из цеха.

Для восполнения потерь воды в системе охлаждения предусмотрена подпитка промышленной водой.

Отмытый от катализаторной пыли и охлажденный в скруббере 22 контактный газ поступает в сепаратор 29, в котором отделяется унесенная газом вода. Из сепаратора контактный газ направляется на выделение бутан – бутиленовой фракции.

Отработанный катализатор поступает в отпарную секцию, расположенную в нижней части реактора, где освобождается от углеводородов продувкой азотом, а затем подогретым воздухом транспортируется в регенератор 17. По конструкции регенератор сходен с реактором. Диаметр регенератора 5,0 метров; высота цилиндрической части 16,5 метров.

Регенератор секционирован шестью решетками. В регенераторе различают две зоны: зону окисления (нижние решетки) и зону регенерации (верхние решетки), куда подается топливный газ. Катализатор регенерируется при 600 … 650 ⁰С и давлении 0,118 МПа. Регенерированный катализатор поступает на восстановление в стакан регенератора, куда для этих целей подается абгаз. Восстановленный катализатор транспортируется в реактор. Транспортирование регенерированного катализатора осуществляется азотом. Для обеспечения подвижности катализатора в стояке и поворотах катализаторопровода в них равномерно по всей длине подается по аэрационным врезкам азот.

В период пуска разогрев системы реактор – регенератор до 400 ⁰С ведется дымовыми газами из топки 30. После нагрева катализатора до 400 ⁰С в «кипящий» слой регенератора подается жидкое топливо, которое при этой температуре самовоспламеняется и система разогревается до 600 ⁰С. После разогрева катализатора до 600 … 620 ⁰С в регенератор подается топливный газ.

Газы регенерации проходят циклоны, где улавливается увлеченная дымовыми газами катализаторная пыль, охлаждаются в котле – утилизаторе 31 до 300 … 350 ⁰С, проходят скруббер – увлажнитель 32, в котором охлаждаются до 150 … 180 ⁰С, и после электрофильтра 33 выбрасываются в атмосферу. Катализатор, осевший в электрофильтрах, направляется в бункер, а из него выводится из системы или возвращается в регенератор. Потери катализатора восполняются подачей свежего катализатора в регенератор. Потери катализатора в расчете на сырье составляют около 1% (масс.).

Б1.2 Выделение бутан – бутиленовой фракции