книги из ГПНТБ / Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа учеб. пособие для студентов нефт. спец. вузов

Согласно технологической схеме, сырье и продукты гидродеалкилирования поступают в колонну для разделения на нафталиновую и бензиновую фракции, сырье гидродеалкилирования и остаток. Сырье гидродеалкилирования смешивается с циркулирующим водо­ родом и водой, нагревается в печи и поступает в реактор. Вода спо­ собствует повышению селективности процесса и резко снижает коксообразование. Катализатор работает до одного года без регенера­ ции. Продукты реакции после охлаждения поступают в сепаратор высокого давления. Сверху сепаратора выходит циркулирующий водород, который затем очищают от примесей в абсорбере. Жидкая фаза входит в сепаратор низкого давления, затем смешивается с сырьем и поступает в колонну для дальнейшего разделения. В про­ цессе гидродеалкилирования фракции 200—270 °С различного про­

Получаемый бензин имеет октановое число 93 (по моторному ме­ тоду). Реакция гидродеалкилирования ароматических углеводородов сопровождается выделением тепла. Так, при гидродеалкилировании толуола выделяется 130 ккал/кг сырья, а ксилолов — 250 ккал/кг сырья [72].

Методика технологического расчета аппаратуры установки гид­ родеалкилирования такая же, как и для каталитического риформинга.

Задачи

234. Определить количество холодного водорода, вводимого в

реактор установки гидродеалкилирования, если известно, что:

форминга бензина; кратность циркуляции водородсодержащего газа

Глава 8

РЕАКТОРЫ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

В раздел курса технологии переработки нефти и газа, посвящен­ ный использованию углеводородных газов, включены вопросы под­ готовки и переработки этих газов с целью получения высококачест­ венных компонентов моторных топлив и сырья для нефтехимии. В на­ стоящей главе рассмотрены процессы полимеризации газообразных олефинов и алкилирования изобутана и бензола газообразными олефинами.

Расчет реакторов установок полимеризации газообразных олефиновых углеводородов

Процессы полимеризации широко применяют для производства полимербензина, а также различных легких полимеров: три-, тетра- и пентамеров пропилена как исходного сырья для приготовления моющих средств.

Полимеризацию олефинов можно проводить в присутствии фос­ форной, серной или фтористоводородной кислот, фтористого бора и хлористого алюминия. Наиболее распространена фосфорная кис­ лота на твердом носителе (кварце, кизельгуре, алюмосиликатах). Относительная глубина превращения олефинов в присутствии ката­

Процесс проводят в реакторах трубчатого или камерного типа (рис. 57 и 58). В реакторах трубчатого типа катализатор распола­ гается в трубках диаметром 50—150 мм, между которыми цирку­ лирует кипящая вода для снятия тепла реакции. В реакторах ка­

Условия процесса зависят от природы катализатора, сырья и ассортимента получаемых продуктов. Так, процесс полимеризации пропан-пропиленовой фракции на ортофосфорной кислоте с целью

получения тетрамеров пропилена осуществляется при следующих условиях [76—78]:

70 am, объемной скорости подачи сырья 1,7—2,9 «г1 . В случае при­ менения кварцевого носителя вместо кизельгура процесс полиме­ ризации ведут при меньшем давлении (14—35 am), что допускается вследствие простоты регенерации кварцевого носителя.

Полимеризацию смеси пропилена и бутиленов осуществляют на катализаторе — фосфорной кислоте на кизельгуре при 200 °С, 50 am, объемной скорости подачи сырья 2 «Г1 и мольном соотношении про­ пилена и бутиленов 1—1,3 : 1. При этом глубина превращения не­ предельных углеводородов составляет 80—85% [80]. Полимериза­ цию бутиленов [15, 81] проводят при 170—180 °С, 40—60 am и объем­

При составлении материального баланса установки полимери­ зации выход полимербензина определяется количеством прореаги­ ровавшего олефина, остальное составляет отработанная бутан-бу-

2. Объем одной трубки (ит р , м3), где расположен катализатор. Внутренний диаметр трубки принимается равным 50,8—127,0 мм [15].

3. Число трубок N:

4. Число реакторов, исходя из того, что в одном реакторе рас­

снятия теплоты реакции кипящей водой. При температуре воды на

ного газа. Составить материальный баланс установки и определить

В состав отработанного газа входят весь бутан, пропан и часть пропилена (13,6-0,1 = 1,4% на сырье). Результаты подсчетов сводят в таблицу:

Пример 2. На установке полимеризации бутан-бутиленовой фракции в присутствии ортофосфорной кислоты на кизельгуре пе­ рерабатывается 400 т/сутки сырья. Определить диаметр и число реакторов трубчатого типа, если известно, что: весовая скорость

подачи сырья да == 0,8 ч - 1 ; насыпная плотность катализатора р н а с =

вреакторах:

400-1000 бкат = ол п о = 20800 кг'

24-0,8

Находят объем реакционного пространства:

20800 " Р - п = 1 7 ж Г = 2 0 ' 8 м *

Подсчитывают объем одной трубки:

3,14-0,0862 -6 = 0,035 м3

Определяют необходимое число трубок по уравнению (260) #

20,8 Л / = 0^035" = 5 9 6

Принимают три реактора с числом трубок в каждом:

596 Л?! = — — = 199

Определяют число трубок по диаметру реактора по уравнению (261):

D = ( 1 7 + 1 ) 0 , 1 7 з , 2 м

Пример 3. На установке полимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты перерабатывается 400 т/сутки пропан-пропилено- вой фракции. Определить размеры реактора камерного типа, если известно, что: высота одного слоя катализатора в реакторе А = 1,1 м, а расстояние между соседними слоями а' — 0,6 м; весовая скорость подачи сырья да= 1,0 ч - 1 ; насыпная плотность катализатора р н а с =

=1,0 т/м3.

Находят объем катализатора в реакторе:

16700

Укат — ЮОО —= 16,7 Ж»Ms

Принимают диаметр реактора D = 2 м, тогда сечение его состав­ ляет:

Определяют число слоев катализатора по уравнению (263):

Высота реактора составляет по уравнению (264):

# = 5-1,1 + 2-0,5 + 0,6(5 — 1) = 8 , 9 м

где 0,5 (Лд ) — высота верхнего и нижнего днищ в отдельности, м.

Расчеты в процессе каталитического алкилирования парафиновых и ароматических углеводородов олефиновыми

Процесс алкилированияизобутана пропиленом и бутиленами предназначен для получения алкилатов — высокооктановых компо­ нентов бензина. Алкилирование бензола пропиленом проводят с целью получения изопропилбензола как высокооктанового ком­ понента бензина либо сырья для получения фенола и ацетона. В ре­

ния изобутана олефинами наибольшее распространение получили серная и фтористоводородная кислоты. В процессе алкилирования ароматических углеводородов олефиновыми применяют ортофос­ форную кислоту на твердом носителе и хлористый алюминий.

Сернокислотное алкилирование изобутана бутиленами осуществ­ ляется при 0—10 °С [15, 76] и 7,5—8,5 am. С целью подавления реакции полимеризации олефинов в реакторе [36] создают избыток (мольный) изобутана в количестве 5—10 : 1 на олефины. Установ­ лено, что оптимальной концентрацией изобутана в продуктах реак­ ции на выходе из реактора является 50—75%. Объемное соотноше­ ние между углеводородной и сернокислотной фазами в реакторе поддерживается от 1 : 1 до 1 : 2 [51]. В реактор подается [33] 98%-ная свежая кислота, а выводится отработанная — концентра­ цией менее 90%. Продолжительность контакта кислоты с сырьем 20—30 мин [15]. Расход кислоты обычно составляет 16— 18 вес.% [51] и в отдельных случаях доходит до 20 вес.% на алкилат.

Выход продуктов алкилирования (алкилата) можно принять равным 180—200 вес.% от олефинов, вступивших в реакцию. При­ чем 90—95% всего алкилата приходится на компонент авиационного бензина (авиаалкилат) и лишь 5—10% на компонент автомобиль­