Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
11.06 Mб
Скачать

парафинов: 2 т на 1 т суммарных олефинов и 3—4 т на 1 т детергентной фракции олефинов Сю—Сю.

Каталитическое дегидрирование высших нормальных пара­ финов протекает селективно лишь при невысокой степени прев­ ращения сырья. Для выделения олефинов из смеси с парафинами требуются существенные капитальные вложения и повышенные эксплуатационные затраты.

Первые промышленные установки синтеза высших а-олефи- иов на основе этилена в присутствии алкилов алюминия были пущены в середине 60-х годов. Известны многочисленные раз­ работки как в СССР, так и за рубежом процессов олигомериза­ ции этилена. Реализация их создала предпосылки для создания и внедрения ряда новых процессов.

Выбор той или иной технологии получения высших олефи­ нов определяется требованиями к качеству сырья, изменением цен на этилен и «-парафины, усовершенствованиями, вносимыми в технологические процессы.

Комбинирование процессов димеризации пропилена и содимеризации этилена и пропилена с целью получения разветвлен­ ных олефинов позволит эффективно использовать побочные продукты реакции, уменьшить расходы сырья и реагентов (рис. 57).

Диспропорционирование смесей Сб—Сю и Сго, полученных при высокотемпературной олигомеризации этилена, позволяет повысить выход детергентных фракций олефинов Сю—Си. Вначале осуществляют изомеризацию двойной связи при 30— 50 °С, объемной скорости до 2 ч- 1 над калием и натрием, нане­

сенными на активный оксид алюминия, а затем проводят дис­ пропорционирование над алюмомолибденовым катализатором (12% МоОз) при 150 °С, давлении 0,5—0,7 МПа, в растворите­

ле— гексане. Степень превращения олефинов 60—70%, селек­ тивность 65—90%.

Промышленный процесс диспропорционирования высших олефинов осуществлен фирмой «Шелл». Содиспропорционированию подвергают фракции С6—Сю и Сго после изомеризации их во внутренние олефины. За один проход образуется 10—15% олефинов С4 —С)4. Углеводороды легче Сю й тяжелее Сю выде­

ляют ректификацией и возвращают в производство. Небольшое количество олефинов Сг—С4 выводят из системы для поддержа­

ния баланса. Получаемые олефины Сю—Си имеют достаточно высокую линейность. При общем содержании олефинов 99,5%' содержание линейных превышает 96%, содержание ароматичес­ ких углеводородов и сопряженных диолефинов — не более 0 ,1 %,

парафинов — не более 0,5%.

Комбинирование производств высших олефинов, включаю­ щих олигомеризацию этилена, изомеризацию и диспропорцио­ нирование олефинов, позволяет гибко реагировать на изменение потребностей в высших олефинах, например обеспечивать мак­ симальные выходы детергентной фракции.

Рис. 59. Схема получения очищенного концентрата НМК:

/ — отстойник;

2 — теплообменники; 3 — ректификационные

колонны; -/ — емкости;

5 —

холодильники;

/ — кислая вода;

// — «парафиновое масло»;

/// — бутанол;

I V — сбросная

вода; V — тяжелокнпящие продукты; V I — очищенный концентрат; V I I

легколетучие

компоненты

 

 

 

 

 

ные азеотропы. Ввиду

дефицитности изоамилового

спирта

в

качестве антренера предложено использовать бутиловый спирт, образующий с водой азеотропную смесь с температурой кипе­ ния 92,4°С и содержанием воды 38% (масс.).

Производство очищенного концентрата низкомолекулярных кислот (рис. 59) из кислых вод производства синтетических жирных кислот включает приготовление усредненного потока кислой воды с отстаиванием от парафиновых масел и механи­

ческих примесей, азеотропную ректификацию кислой

воды с

получением 70%-ного концентрата, регенерацию

антренера,

очистку 70%-ного концентрата от тяжелых и легких примесей. Таким образом, очистка кислых вод производства синтети­ ческих жирных кислот позволяет выделить концентрат низко­ молекулярных кислот, очистить водные стоки и повторно ис­ пользовать их для промывки воздуха из колонн окисления, т. е. создать замкнутый водный цикл. Ниже приведены показа­

тели качества

очищенного

концентрата

низкомолекулярных

кислот:

 

 

 

 

 

Кислотное число, мг КОЫ/г, не менее

650

Эфирное число, мг КОН/г, не более

25

Содержание,

%

(масс.)

 

65

кислот

Ci—С4, не менее

в том

числе:

 

5,0

пропионовой,

не менее

 

масляной,

не

более

 

5,0

воды, не более

 

35,0

железа,

не

более

более

0,001

нелетучего

остатка, не

0,5

Перманганатный

индекс, не более

700

Основной

потребитель очищенного концентрата — сельское

хозяйство, где его используют

в качестве консерванта кормов

и влажного

фуражного зерна.

По консервирующему действию

концентрат аналогичен муравьиной и бензойной кислотам. При хранении силосуемой массы с добавлением на 1 т 3— 5 кг кон­ центрата питательная ценность кормов на 20'—-25% выше, чем при хранении без добавления консервантов. Очищенный кон­ центрат в смеси с фракцией кислот С 5— Сб можно использовать при консервировании высокобелковых морских продуктов, до­ быче нефти и в энергетической промышленности. Применение концентрата для обработки призабойных зон скважин вместо соляной и уксусной кислот обеспечивает более медленное их взаимодействие с породой по сравнению с сильными неорга­ ническими кислотами, предупреждает вторичные процессы и выпадение осадков гидрооксида железа. Одновременно увели­ чивается радиус обработки призабойных зон и дебит скважин. Концентрат используют как растворитель при промывке энер­ гетического оборудования для химической очистки деталей

систем охлаждения автомобильных и тракторных

двигателей

ст накипи, в производстве синтетического солидола

и других

областях.

 

4.4. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ И МОНОМЕРОВ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

4.4.1. Производство ароматических углеводородов

В СССР более 50% ароматических углеводородов вырабаты­ вают методом каталитического риформинга.

Каталитический риформинг прямогонных бензиновых фрак­ ций осуществляют на стационарном алюмоплатиновом или полиметаллическом платиновом катализаторе в среде водород­ содержащего газа при температуре 480—530 °С и давлении 1,5—3,5 МПа. В качестве сырья в зависимости от целевого назначения процесса используют широкую фракцию 85—180°С (получение высокооктановых компонентов бензина) либо уз­ кие фракции 62—85, 62—105, 105—140, 120—140 °С (производ­ ство бензола, толуола, ксилолов). Технологические схемы дей­ ствующих отечественных установок практически одинаковы.

Более 82% прямогонного сырья, направляемого на рифор­ минг, расходуют в производстве высокооктановых компонентов автомобильных бензинов, около 18%— в производстве бензола, толуола и суммарных ксилолов.

В промышленности эксплуатируются установки Л-35-6, Л-35-12, Л-35-8/300Б, ЛГ-35-8/300Б, вырабатывающие бензол и толуол, и ряд установок по производству суммарных ксилолов. Мощность каждой установки по сырью 300 тыс. т/год.

Процесс собственно каталитического риформинга и стадия выделения ароматических углеводородов из катализатов ри­ форминга энергоемки. Доля энергозатрат составляет 20%, из

них больше половины приходится на экстракцию ароматичес­ ких углеводородов. Энергоемкость каталитического риформинга определяется фракционным и углеводородным составами ис­ ходного сырья, технологическим режимом, видом применяемого катализатора, типом и мощностью установки.

Основной путь снижения энергоемкости и повышения эф­ фективности работы установок каталитического риформинга — обеспечение их сырьем в проектном количестве и соответствую­ щего качества, а также применение вместо катализаторов АП-64, стабильных и эффективных полиметаллических катали­

заторов

серии КР.

Эти катализаторы

позволяют

снизить

давление

в системе,

сократить

объем циркуляционного

газа,

повысить

степень ароматизации

целевого

продукта,

что при­

водит к

снижению

удельных энергозатрат. Установки

Л-35-8

и ЛГ-35-8 работают только на катализаторе КР-108 и КР-110. Выделение ароматических углеводородов включает собст­ венно экстракцию ароматических углеводородов из стабильного катализата риформинга растворителем, регенерацию раствори­ теля, ректификацию экстракта с целью получения товарных

продуктов высокой степени чистоты.

В качестве экстрагента ароматических углеводородов из смеси их с парафиновыми углеводородами до недавнего време­ ни применяли 93%-ный водный раствор диэтиленгликоля. Для экстрагирования ароматических углеводородов с различной молекулярной массой требуется соответствующее массовое соотношение экстрагент: сырье, равное при использовании ди­ этиленгликоля (8—15) 1. Чем больше молекулярная масса ароматических углеводородов, содержащихся в катализате, тем выше это соотношение. Замена диэтиленгликоля более эффек­ тивным триэтиленгликолем позволяет снизить соотношение

экстрагент: сырье до (7— 10)

1 и, следовательно, обеспечить

значительную экономию

пара,

особенно при

экстрагировании

ксилолов. При переходе

на триэтиленгликоль

основное техно­

логическое оборудование блока экстракции и вторичной рек­ тификации то же, а с сокращением количества циркулирующего растворителя появляются резервные мощности оборудования, позволяющие увеличить производительность блока.

ВСША с применением в качестве экстрагента триэтиленгликоля (по методу фирмы «Юнион карбайд») при сохранении мощности установок энергозатраты снижены на 40—60%. При­ меняют также другие эффективные экстрагенты — сульфолан, диметилсульфоксид и др.

Всвязи с высокой энергоемкостью экстракции ксилолов из катализатов риформинга разработан новый метод их выделе­ ния— четкая ректификация. По этому методу на риформинг подают узкую прямогонную фракцию 105— 124 °С. Из получае­ мого катализата с высокой концентрацией ароматических углеводородов четкой ректификацией в чистом виде выделяют суммарные ксилолы. Образующиеся незначительные количества

бензола и толуола выводят в смеси с парафиновыми углеводо­ родами в виде доксилольной фракции, применяемой как ком­ понент автобензина.

В настоящее время в производственном объединении «Киришинефтеоргсинтез» внедрен процесс безэкстрактивного выделения ксилолов. На его реализации дополнительно затра­ чено 7,5 млн. руб. при годовом экономическом эффекте 5,5 млн. руб.

В процессах каталитического риформинга основными вто­ ричными энергетическими ресурсами являются топливные газы и тепло отходящих дымовых газов печей и продуктовых пото­ ков. Наиболее полно используют топливные газы: их либо сжигают как топливо, либо отпускают сторонним организациям. В зависимости от перерабатываемого сырья и выпускаемой продукции выход этих газов колеблется от 1,5 до 5,5% (масс.) на перерабатываемое сырье.

Степень использования тепловых ВЭР составляет в сред­ нем менее 50% потенциала. Оборудование для утилизации теп­ ла отходящих дымовых газов подвергается сильной сероводо­ родной коррозии, так как основное топливо в печах — мазут с содержанием серы 2—2,5%. За рубежом используют регенера­ тивные вращающиеся воздухоподогреватели, способные рабо­ тать в условиях сероводородной коррозии. Опыт эксплуатации

такого воздухоподогревателя в СССР на

установке

Л-35-11/600 показал, что в результате утилизации

тепловых

ВЭР можно экономить 6 тыс. т у. т.

 

Разработка новых методов получения ароматических угле­ водородов связана с поиском нетрадиционных доступных видов сырья (газы вторичных процессов НПЗ; побочные фракции нефтехимических процессов, сжиженные нефтяные газы) и но­ вой технологии (табл. 18).

Многие зарубежные фирмы в течение ряда лет ведут иссле­ дования по применению сжиженных нефтяных газов (пропан, смесь бутанов) для получения органических продуктов вместо традиционного использования их в качестве топлива. Ряд фирм работает над созданием процессов и катализаторов ароматиза­ ции низкомолекулярного сырья.

Фирмами «Бритиш петролеум» (БП) ц ЮОП разработан одностадийный каталитический процесс сайклер (циклар), ос­ нованный на дегидроциклодимеризации пропана и бутанов в присутствии катализатора, созданного фирмой ЮОП для про­ цесса риформинга (рис. 60). Активность и селективность ката­ лизатора поддерживается на высоком уровне благодаря его непрерывной регенерации.

Процесс сайклер проверен для разных сырьевых смесей. При использовании в качестве сырья бутана выход ароматических

углеводородов

С6—Се

составляет 54,2%

(масс.) и водорода

4,1% (масс.) на

свежее

сырье;

пропана — 51,4 и 5,6% (масс.)

соответственно;

смеси пропана

и бутана (1

1)— 57,8 и около

isq

Фирма

Сырье

Катализатор

Температу­ °Сра.

Давление, МПа

 

 

БП и ЮОП

Парафины

Цеолит с

добавками

420

0,1

(процесс

С3 -—С4

металлов

группы

 

 

«сайклер»)

 

алюминия

(преиму­

 

 

 

 

щественно

галлия)

 

 

Шелл

Парафины

Кристаллические

гал*

575

0,15

 

С2—С4, олефи-лийсодержащие

сили-

 

 

 

ны С2—С4

или каты

 

 

 

 

 

смесь углеводо­

 

 

 

 

 

родов С2 (50%)

 

 

 

 

Конверсия, %

Выход аро­ матических углеводо­ родов

90

50

95

 

Мобил ойл Этан

Университет Пропан (г. Киото)

Цеолит, активирован­ 590— ный соединениями 680

галлия

Цеолит, активирован­ 500 ный платиной, 0,5% (масс.)

О

1

 

00

0,1

33 50

90 —

5% (масс.). При использовании олефинов в процессе сайклер выход ароматических углеводородов увеличивается.

Фирмой «Кинетике технолоджи интернэшнл» разработан про­ цесс пироформ в термическом, каталитическом и термокатали­ тическом вариантах. Этот процесс можно комбинировать с пи­ ролизом, что позволяет расширить возможности пиролиза как по используемому сырью, так и по получаемым продуктам. Про­ цесс пироформ можно применять также для переработки побоч­ ных фракций С2—С3 каталитического крекинга и риформинга с получением дополнительного количества высокооктановых ком­ понентов бензина.

Изопропилбензол и этилбензол — сырье для получения их гидропероксидов, а-метилстирола, стирола, фенола и ацетона, оксида пропилена, оксидов высших олефинов и др. Их произво­ дят алкилированием бензола пропиленом и этиленом в присут­ ствии хлорида алюминия или фосфорнокислотных катализато­ ров.

Производство изопропилбензола (кумола) в мире исчисля­ ется миллионами тонн. Основной его производитель — США:

 

США

Италия

Общее число действующих установок

11,0

3,0

Суммарная производительность, тыс. т

1898,0

620,0

Производительность установки, тыс. т:

172,5

206,7

средняя

максимальная

360,0

270,0

В СССР изопропилбензол получают алкилированием бензо­ ла пропиленом в присутствии хлорида алюминия. За рубежом