Принципиальная схема узла дегидрирования алканов в алкены в частности бутана в н-бутилены, в кипящем слое пылевидного катализатора

Реактор для дегидрирования углеводородов в кипящем слое пылевидного катализатора, регенератор для восстановления активности катализатора

Исходный углеводород - бутановая фракция - проходит через змеевик, находящийся над кипящим слоем катализатора в реакторе-2, частично подогревается контактными газами, затем нагревается в печи-1, обогреваемой топливным газом, и поступает в нижнюю часть реактора-2. Реактор представляет собой вертикальный полый цилиндрический аппарат диаметром 5 м и высотой 29 м. Корпус его выполнен из углеродистой стали, внутри он футерован жароупорным кирпичом, покрытым жаростойкой сталью. В нижней части реактора имеется газораспределительная решетка-10, над которой помещены 8-12 секционных горизонтальных решеток провального или колосникового типа-9. В средней части реактора установлен змеевик-12 для быстрого охлаждения ("закалки") контактных газов. В верхней части реактора установлены циклоны-2 для освобождения контактного газа от основной массы уносимой им катализаторной пыли.

Перегретые пары бутаковой фракции из перегрева! ельной печи поступают под газораспределительную решетку-10 и затем через секционные решетки-9 в нижнюю зону реактора. В нижней зоне в кипящем слое пылевидного катализатора при 570-600° С происходит дегидрирование бутана в бутилен. После закалки в змеевике-12 и обеспыливания в циклонах-2 контактный газ с температурой около 580° С из верхней части реактора направляется в котел-утилизатор, а затем на установку разделения бутан-бутиленовой фракции.

Давление в верхней части реактора около 0,15 МПа. Закоксованный катализатор с температурой около 500° С из нижней части кипящего слоя катализатора поступает в отпарную часть реактора, куда подается азот для удаления из катализатора продуктов реакции. Из нижней части реактора закоксованный катализатор по трубопроводу подается сжатым воздухом в регенератор. Скорость движения пылевидного катализатора в реакторе около 0,3-0,5 м/с. От температуры и объема циркулирующего катализатора зависит температурный режим реакции.

В нижнюю часть реактора под решетку с катализатором подается паровой конденсат для "закалки" контактного газа. Давление в реакторе 0,2 МПа, линейная скорость газа 0,3 м/с.

Шаровой реактор для дегидрирования бутиленов

Шаровой реактор выполнен в форме шара диаметром около 6 м с решеткой для катализатора, высота слоя которого примерно 2,2 м. Корпус из стали Ст20 ' внутри футерован слоем торкрет-бетона толщиной 0,25 м. Условия и цикл работы шаровых реакторов такие же, как и у вертикальных.

Реактор для получения ДМД

Формалин из колонны-1 вместе с возвратным формалином и серной кислотой поступает в верхнюю секцию реактора-2. Реакция конденсации осуществляется в жидкой фазе по принципу противотока в трубках реактора при температуре 80-100° С и давлении

1,6-2,0 МПа.

В нижнюю часть секции реактора-2 навстречу потоку формалина подается жидкая изобуган-изобутиленовая фракция, которая предварительно в экстракционной колоние-4 извлекает из водного слоя растворенные в нем ДМД и триметилкарбииол. Формальдегидная шихта из нижней секции реактора-2 поступает в верхнюю секцию реактора-3, где завершается реакция конденсации формальдегида с изобугиленом: Реакторы-2 и 3 охлаждаются водой, подаваемой в межтрубное пространство реактора. Выход ДМД составляет 80-83% на превращенный формальдегид и 66-68% на превращенный изобутилен. С учетом образования побочных продуктов использование формальдегида составляет

92-96%, а изобутилена 88-92%. Продукты реакции, растворимые в воде, переходят в водный слой, нерастворимые - в масляный слой.

Масляный слой, содержащий основную массу ДМД побочные продукты и непрореагировавшие углеводороды С4, из верхней секции реактора-3 поступает вместе с погоном из колонны отгонки легколетучих органических соединений-5 на отмывку от формальдегида и нейтрализацию серной кислоты в нижнюю часть колон-ны-7, орошаемой водным раствором щелочи под давлением до 1,2 МПа. Отмытый масляный слой поступает в колонну-8 для отгонки изобутановой фракции, возвращаемой на установку дегидрирования. Кубовая жидкость из колонны-8 поступает в колонну-9, где в качестве погона отбирается" ДМД-ректификат, содержащий не менее 98% ДМД.

Ректификат используется для получения изопрена, а кубовая жидкость - высококипящие углеводороды (побочные продукты) - направляются на склад. Водный слой из нижней секции реактора-3 вместе с промывной водой, полученной после отмывки масляного слоя в колонне-7, нейтрализуются щелочью и поступают в экстракционную колонну-4, где свежая изобутан-изобутиленовая фракция извлекает из водною слоя часть растворенных в нем органических соединений. К этому водному слою можно добавить и сточную воду из узла переработки водного слоя-6. Затем водный слой поступает в колонну-5, в которой производится отгонка растворенных в нем ДМД, триметилкарбинола, метанола и других соединений. Погон колонны-5 присоединяется к масляному слою из реактора-3. Из колонны-5 водный слой вместе с водным слоем из цеха разложения ДМД поступает на переработку в узел-б, где производится рекуперация формалина, возвращаемого на синтез, ДМД, в колонну-1, и выделение высококипящих продуктов. Сточная вода, направляется на химическую водоочистку.

Узел-б состоит из колонны упарки формалина, колонны концентрирования формальдегида и установки экстракции высококипящих побочных продуктов.

Основным аппаратом данного процесса является реактор для получения ДМД. Этот аппарат состоит из трех основных частей: нижней секции, трубчатого реактора и верхней секции. Реакция происходит в трубках реактора при температуре 80-100о С и давлении 1,6-2,0 МПа. Охлаждение производится водой, подаваемой в межтрубное пространство реактора. Ввиду агрессивности реакционной среды весь аппарат выполнен из кислотоупорной стали, только кожух трубчатки выполнен из углеродистой стали СтЗ.