Лекции ХТОВ 1 / Получение ТМК / 3.3 Описание технологической схемы производства
.doc
Описание технологической схемы производства
Бутилен – изобутиленовая фракция (БИФ) со склада поступает в емкость Е-1.
Процесс гидратации изобутилена в ТМК производится в двух последовательно работающих системах. Первая система состоит из двух, а вторая из трех последовательно расположенных гидрататоров.
Гидратация изобутилена из изобутилен содержащей фракции С4 проводится в прямоточном экстракционно-реакционном режиме (по первой системе), где экстрагентом является циркулирующий раствор ТМК, процесс проводится на макропористом сульфокатионите.
По второй системе процесс проводится в противоточном экстракционно-реакционном режиме, где экстрагентом является паровой конденсат, который из углеводородов С4 экстрагирует ТМК, образовавшийся в результате присоединения воды к изобутилену на макропористом сульфокатионите при движении воды против потока углеводородов через батарею реакторов.
БИФ из емкости Е-1 подается в гидрататор Р-11 через теплообменник Т-1 , где нагревается до 80 0С, также перед входом в теплообменник Т-1, в линию БИФ подается паровой конденсат в количестве, равном его исчерпыванию на реакцию гидратации. Перед входом в реактор Р-11 в линию БИФ подается рециркулирующий раствор ТМК.
После первого слоя катализатора реакционная масса, содержащая в основном ТМК, охлаждается в выносных холодильниках Т-2 и Т-4 соответственно до 80 0С промышленной водой и выходит с низа гидрататора, пройдя второй слой катализатора.
Реакционная масса после гидрататоров Р-1 поступает на дегазацию в колонну Кт-1, где при давлении в 0,5 МПа и температуре 110-1150С происходит отгон растворенных углеводородов из раствора ТМК. Обогрев происходит паром 0,5 МПа подаваемого в кипятильник Т-5. Из куба колонны Кт-1, раствор ТМК поступает в емкость Е-2, откуда в постоянном количестве подается в гидрататор Р-11 , а избыток откачивается в емкость Е-6.
С верха колонны Кт-1, отогнанные углеводороды, содержащие в основном изобутилен и бутилены конденсируются в дефлегматоре Т-6, после чего поступает в емкость Е-3, откуда по уровню насосом Н-3 подаются на гидратацию в батарею гидрататоров Р-2.
Циркулирующий конденсат из емкости Е-4 насосом Н-5 через регулятор расхода подается в верхнюю часть гидрататора Р-21 через теплообменник Т-7, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт-2 до температуры реакции.
Вторая система гидратации работает по следующей схеме циркуляции
конденсата: Е-4 Н-5 Т-7 Р-21 Р-22 Р-23 Т-8 Кт-2
Н-6 Т-8 Т-7 Т-9 Ф-1 Ф-2 Е-4.
Процесс гидратации по второй системе проводится в гидрататорах Р-2 на вышеуказанном катализаторе при температуре 80-900С и давлении1,75 – 2,0 МПа.
Циркулирующий конденсат поступает в верхнюю часть гидрататора Р-21, затем проходит гидрататоры Р-22, Р-23 и выходя из нижней части гидрататора Р-23 в виде слабого водного раствора ТМК проходит теплообменник Т-3, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт-1, и поступает на питание этой колонны.
Углеводороды, содержащие изобутилен, после гидрататоров первой системы из емкости Е-3, насосом Н-3 подаются в нижнюю часть гидрататора Р-23 и, пройдя слой катализатора, выходят с верху гидрататора, после чего насосом Н-41 подаются в нижнюю часть Р-22 . Пройдя слой катализатора из верхней части этого гидрататора насосом Н-42 подаются в нижнюю часть гидрататора Р-21. Пройдя слой катализатора отработанная БИФ из верхней части гидрататора Р-21 отводится на переработку.
Слабый водный раствор ТМК из нижней части гидрататора Р-23 проходит теплообменник Т-8, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт- 2, и поступает в эту колонну для концентрирования ТМК.
Обогрев колонны Кт-2 производится паром 0,5 МПа, через кипятильники Т-10. Пар в кипятильники подается с коррекцией по температуре на четвертой тарелке.
Циркулирующий конденсат из куба колонны Кт-2 насосом Н-6 по уровню в кубе, через теплообменник Т-8, где отдает часть тепла раствору
ТМК, поступающему на питание этой колонны, откачивается через теплообменник Т-7, где нагревает циркулирующий конденсат, поступающий на гидратацию, и проходит холодильник Т-9.
Отгоняемые с верха колонны Кт-2 пары азеотропа ТМК поступают в
дефлегматор Т-11, охлаждаемый оборотной водой, где конденсируются и сливаются в сборник Е-5.
Азеотроп ТМК из сборника Е-5 насосом Н-7 частично подается на орошение колонны Кт-2 в качестве флегмы, а избыток с коррекцией по уровню в этом сборнике подается в колонну Кт-3 на дегазацию от растворенных углеводородов.
Обогрев колонны Кт-3 производится паром давлением 0,5 МПа через кипятильник Т-12.
Отгоняемые с верха колонны Кт-3 углеводороды и пары ТМК поступают в дефлегматор Т-13, охлаждаемый водой, где при температуре 75-820 С пары ТМК конденсируются и стекают в колонну через буфер О-1 в виде флегмы.
Из куба колонны Кт-3 азеотроп ТМК выводится в сборник Е-6 для последующей подачи его на дегидратацию.
Очистка циркулирующего конденсата от анионов серной кислоты
Фильтра Ф-1 и Ф-2 предназначены для поддержания заданной величины рН циркулирующего конденсата. Работа фильтров включает в себя следующие циклы:
- очистка циркулирующего конденсата;
- взрыхление;
- регенерация;
- промывка.
Циркулирующий конденсат из куба колонны Кт-2 насосом Н-6 проходит теплообменники Т-8, Т-7 и поступает в холодильник Т-9 охлаждаемый оборотной водой. В указанном холодильнике циркулирующий конденсат охлаждается до температуры не выше 800С и поступает в фильтры очистки Ф-1 и Ф-2.
Катионитовые фильтры Ф-1, загруженные отработанным катализато-
ром предназначены для улавливания полимеров, поступающих с сырьем. После загрязнения катализатор из фильтра выгружается и вывозится на шламоотвал, а в фильтр загружается новая партия отработанного катализатора.
Анионитовые фильтры Ф-2 предназначены для очистки циркулирующего
конденсата от анионов серной кислоты, образующихся в результате десульфирования формованного катализатора в гидрататорах Р-2.
Очистка от анионов серной кислоты производится на ионообменной смоле марки АН-31 или Амберлайт JRA-96. Циркулирующий конденсат проходит катионитовый и анионитовый фильтры и поступает в сборник Е-4, откуда насосом Н-5 снова подается в гидрататоры Р-2.
Азеотроп ТМК из куба колонны Кт-3 поступает в емкость Е-6, откуда насосом Н-8 подается в дегидрататоры.
3.4 Описание и обоснование принятых в проекте изменений
Реакция гидратации изобутилена с получением триметилкарбинола протекает в присутствии сульфокислотного катализатора.
В базовом производстве применяется формованный катализатор КУ-2ФПП в виде гранул различной форм, в частности цилиндров, представляющий собой формованную смесь порошкообразного сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом гелевой структуры (КУ –2) и полипропилена.
КУ 2ФПП имеет следующие характеристики:
Полная статическая обменная емкость (количество каталитически активных кислотных групп)
|
– 3,2 мг-экв на 1 г сухого катализатора |
каталитическая активность (степень разложения ТМК) |
- 136 кг изобутилена/м3набухшего катализатора в час
|
Активность данного катализатора резко падает при увеличении содер-
жания триметилкарбинола до 5% масс.
Предлагается заменить КУ-2ФПП на формованный сульфокатионит (по патенту RU 2258562) в виде гранул различной форм, в частности цилиндров, представляющий собой формованную смесь порошкообразного сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом макропористой (КУ –2) и гелевой структуры при их массовом соотношении 1:1 и термопластичного материала. Данный катализатор обладает макропористой структурой, что позволяет проводить реакцию и внутри пор.
Формованный сульфокатионит (по патенту RU 2258562) имеет следующие характеристики:
Полная статическая обменная емкость (количество каталитически активных кислотных групп)
|
– 4,0 мг-экв на 1 г сухого катализатора |
каталитическая активность |
- 197 кг изобутилена/м3набухшего катализатора в час |
Гидратация изобутиленсодержащей фракции на базовом производствепроисходит в двух системах, состоящих из двух и трех последовательно расположенных гидрататоров каждая. Предлагается на первой системе внести следующие изменения. На первом и втором реакторе установить выносные холодильники, которые позволяют охладить реакционную массу (реакция гидратации - экзотермическая) до 80 0С промышленной водой, так как при более высоких температурах протекает процесс гидратации бутиленов с образованием вторичного бутилового спирта. Высокая температура процесса и обезвоживание катализатора может привести к его разрушению, а следовательно к уменьшению конверсии и селективности.
За счет внедрения вышеуказанных новшеств становится возможным увеличение конверсии триметилкарбинола и уменьшение образования побочных продуктов.