Лекція 11 Виробництво полімер-бензинів.
Процеси проводять для отримання низько-молекулярних полімерів, з яких виробляються моторні бензини та нафтохімічна сировина. Процеси базуються на реакції полімеризації низькомолекулярних вуглеводнів.
Сировиною є пропан-пропіленова та бутан-бутиленова фракція.
Каталізатори
Каталізатором процесу полімеризації є кислота Н2О5.
Активність каталізатора визначається наявністю води в сировині. Допускається до 0,035 - 0,04 % та температурою процесу 190-230 0С. Надлишок води призводить до зменшення активності каталізатора та збільшення його насипної густини. В зв'язку з цим ускладнюється процес фільтрації сировини через шар каталізатора та значно ускладнюється вигрузка відпрацьованого каталізатора. На сьогоднішній день в якості носія використовують кварц та силікагель. Недоліком селікагеля є його гідрофільність. При наявності води, він сорбує її і може розтріскуватись. Крім того, його необхідно від води регенерувати. При температурі 120-250 0С протягом 10-24 годин кварц немає таких негативних властивостей, проте сорбційна здатність каталізатора в нього теж набагато гірша.
Ефектинвість роботи каталізаторів знижується за рахунок отрути, що є в нафті: з'єднання сполуки сірки, азоту та кисню. Окрім того, отрутами є органічні сполуки бутадієну та ацителенів, які в процесі полімеризуються та осмолюються. Деякі фірми використовують фосфорну кислоту у вигляді рідини. Ця кислота у подальшому відстоюється та нейтралізується лугами.
Технологічні схеми полімеризації (виробництво полімер-бензинів)
Рисунок 2.34 - Установка полімеризації ББФ каталітичного крекінгу на фосфорнокислотному каталізаторі:
1 — реактор; 2 — колонна-дебутанізатор; 3 — колона поділу продуктів; І — ББФ (сировина); ІІ — відпрацьована ББФ; ІІІ — конденсат; IV — продукти реакції; V — легкий полімердистиллят; VI — важкий полімердистиллят.
Сировина у суміші з ре циркулюючою функцією бутан-бутиленовою фракцією подається до прямоточного трубчатого реактора (апарат аналогічний кожухотрубному теплообміннику) в трубках якого знаходиться каталізатор. Продукти реакції подаються на ректифікаційну колону 2. З якої виймається зверху бутан-бутиленова фракція, що не прореагувала. Знизу суміш відводиться на ректифікаційну колону 3, з якої відбирається легкий та важкий полімер-дистилят. В установці каталізатор використовують протягом одного року. Об'ємна швидкість подачі сировини 0,5 ... 10 година-1. Тиск від 0,7 до 7 МПа. Вихід сировини на ізобутилен 99%, густина продукту 754 кг/м3, температура початку кипіння 80 0С, температура википання 90% з продукту, 190 0С, октанове число : - дослідницький метод 100%, - моторний 85%.
Установка Селектопол, розроблена французьким інститутом нафти.
Рисунок 2.35 -Установка Селектопол:
1 — реактор; 2 — колона; 3 — стабілізаційна колона;
І — ББФ (сировина); ІІ — продукт реактора; ІІІ — холодна неконвертована фракція С4; IV — зріджений газ; V — полімербензин.
Сировина, після підігріву подається на реактор 1, звідки продукція на колону-дебутанізатор 2. Бутан –бутиленова фракція зверху колони подається в середину реактора 1, для регулювання температури.
Продукція з реактора 1подається на ректиф колону 2, з верхньої частини якої відбирається бутиленова фракція і після охолодження і зрідження повертається до реактора 1. Кубовий залишок з колони 2 подається на стабілізаційну колону 3. З верхньої частини якої відбирається зріджений газ, з нижньої – стабільний полімер - бензин.
Параметри процесу:
Вихід продукції у % на сировину = 99%;
Густина полімер-бензину = 754 кг/м3;
Температура початку кипіння = 80 0С;
Температура википання 90 % продукції = 190 0С;
Октанове число : - за дослідницьким методом =100, за моторним =85.
Схема олігомеризації ізобутиленів фірми Бауер.
Рисунок 2.36 -Установка олігомеризації бутиленів фірми Вауег:
1 — реакторний блок; 2 — блок підготовки каталізатора; 3 — центрифуга; 4 — підігрівник; 5 — колона поділу продуктів;
І — ББФ (сировина); ІІ — рецикл каталізатора; ІІІ — свіжий каталізатор; IV — концентрат каталізатора; V — утрати каталізатора; VI — відпрацьована ББФ; VII — олігомери (продукт).
Сировина при т температурі 100 0С подається в реакторний блок 1. Продукти реакції відділяються від каталізатора на центрифузі 3. Відділений каталізатор подається на блок до очистки 2. Звідки каталізатор у суміші зі свіжим повертається назад до реакторного блоку 1, а полімер – бензин підігрівається і подається на стабілізаційну колону 5. З верхньої частини якої відбирається відпрацьована бутан – бутиленова фракція, з нижньої частини – олігомери (стабільний полімер – бензин).