Российский Химико-Технологический Университет им. Д. И. Менделеева

Российский Химико-Технологический Университет им. Д. И. Менделеева Кафедра технологии основного органического и нефтехимического синтеза Изобутилен Выполнил: Чернышев Денис, гр. МГ-51 Москва, 2013

Свойства и структура потребления: Изобутилен - бесцветный газ с резким, неприятным запахом. Характеристика Показатель Плотность, кг/м 3 594, 2 Температура кипения, о. С -6, 8 Бутены очень плохо растворимы в воде, но хорошо растворяются в спиртах, эфирах и углеводородах. Максимально допустимая для человека концентрация изобутилена 3, 3 мг/м 3

Области применения изобутилена: 1. Синтез изомасляного альдегида: 2. Синтез изобутилхлорида, сополимер для производства оргстекла: 3. Синтез метилметакрилата, используемого для получения акриловых мономеров: 4. Взаимодействие с серной кислотой, получают третбутилсерную кислоту :

5. Взаимодействие с водой и спиртами: 6. Гидроалкилирование алюминия с получением триизобутилалюминия (ТИБА): 7. Взаимодействие с формальдегидом с образованием диметилдиоксана: 8. Селективное каталитическое окисление изобутилена в метакролеин : (СН 3)2 С=CH 2 + О 2 → СН 2 С(СН 3)-СНО + Н 2 О

Получение С 4 -фракции углеводородов: Пиролиз бензина Каталитический Пиролиз в трубчатой печи Дегидрирование крекинг тяжелых изобутана остатков 1. Процесс ФБД-4 1. Технология «KBR» ORTHOFLOW 2. Процесс «Катофин» 2. Технология «KBR» MAXOFIN 3. Процесс «СТАР» 3. Технология DCC 4. Процесс «Олефлекс»

Состав газов каталитического крекинга и пиролиза (газов и бензина): Компонент Каталитический Пиролиз смеси Пиролиз крекинг этана и пропана бензина СН 4 6 -7 16 -18 15 -20 С 2 Н 4 2, 5 -3, 5 36 -38 30 -40 С 2 Н 6 6 -7 26 -28 5 -8 С 3 Н 6 14 -17 10 -12 15 -20 С 3 Н 8 13 -15 5 -6 1 -3 С 4 Н 8 19 -22 2 -4 8 -12 С 4 Н 10 20 -32 - 1 -3 С 4 Н 6 - 1 -3 5 -7 Н 2 0, 7 -0, 9 1, 5 -2 0, 9 - 1, 2

Технологическая схема пиролиза бензина 1 -печь пиролиза, 2 -4, 11 – теплообменники, 5, 8 -котлы утилизаторы, 6 -паросборник, 7 -колонна первичного фракционирования, 9 -насосы, 10 –фильтр, 12 -колонна легкой фракции, 13 -сепаратор, 14 -блок очистки оборотной воды, 15 -блок рекуперации тепла оборотной воды, 16 -холодильник.

Технологическая схема разделения газов пиролиза 1 -пятиступечнатые турбокомпрессоры, 2, 8 -11, 18 -холодильники, 3 -12 –сепараторы, 4, 6 -отпарные колонны, 5 -скрубер, 7 -осушитель, 22 -дроссельный вентиль.

11, 18 -холодильники, 3 -12 –сепараторы, 13, 1419 -21 – ректификационные колонны, 15 - теплообменник, 16 -паровой подогреватель, 17 -аппарат гидроочистки 22 -дроссельный вентиль.

Выделение С 4 фракции из газов каталитического крекинга В качестве исходного сырья используют: • Атмосферные газойли • Вакуумные газойли • Газойли коксования • Нефть, деасфальтированная растворителями • Экстракт с маслоблока • Остаток с установок гидрокрекинга Химизм каткрекинга: 1) R–CH=CH–CH 2–R′ + MOH ⇄ R–HC+–CH 2–R′ + MO¯. 2) R–HC+–CH 2 -≀-CH 2–R′ → R–CH=CH 2 + +CH 2–R′ 3) R–CH 2–+CH 2 → R–CH 2–+CH–CH 3 ⇄ R–+CH–CH 2–CH 3 4)

Технология «KBR» ORTHOFLOW Реактор – 1 вертикальный лифт-реактор Катализатор алюмосиликат + цеолит типа X, Y Температура на выходе из реактора 538 °С Время контакта составляет от 0, 75 до 2 секунд Давление 1 -1, 5 атм Содержание изобутилена 2, 78 масс. % Реакционный узел: 1 – боковой отвод; 2 – расширительная муфта; 3 – вертикальный лифт-реактор; 4 – отвод с правым поворотом; 5 - система закрытых циклонов; 6 – двухступенчатый десорбер; 7 – регенератор; 8 – внешний коллектор; 9, 10 – пробковые краны для катализатора, 11 – охладитель катализатора в плотной фазе.

Узел главной фракционирующей колонны

Узел улавливания паров

Технология «KBR» MAXOFIN Реактор – 2 вертикальных лифт- реактора ( 2 -ой для крекинга избыточного количества бензиновых фракций. ) Катализатор алюмосиликат + цеолит типа X, Y + цеолит типа ZSM-5 до 25% Температура на выходе из реактора 538 -539 °С Время контакта составляет от 0, 75 до 2 секунд Давление 1 -1, 5 атм Содержание изобутилена 4, 95 масс. %

Параметры процесса для разных типов установок Тип установки Параметр FCC-MAXOFIN FCC-Orthoflow Сырье Вакуумный газойль и нафта Вакуумный газойль Обычный (смесь Катализатор MAXOFIN-3 алюмосиликата с цеолитом типа X, Y) Количество лифт-реакторов 2 1 Температура на выходе из 538 -539 538 реактора, °С Соотношение 8, 9 катализатор/сырье

Спектр продуктов и их выходы полученные на разных типах установок Выход продуктов % масс Продукт FCC-MAXOFIN FCC-Orthoflow Сероводород 0, 03 0, 01 Водород 0, 91 0, 12 Метан+Этан 6, 61 2, 08 Этилен 4, 30 0, 91 Пропан 5, 23 3, 22 Пропилен 18, 37 6, 22 н-Бутан 2, 25 2, 17 изо-Бутан 8, 59 7, 62 Бутилены 12, 92 7, 33 Бензин 18, 81 49, 78 Легкий газойль 8, 44 9, 36 Декантойль 5, 19 5, 26 Кокс 8, 34 5, 91

Технология компании «Stone & Webster Inc» – DCC процесс Параметры установки DCC: Тип установки Параметр DCC тип 2 Температура в реакторе, °С 525 -550 Температура в регенераторе, °С 670 -700 Давление в реакторе, атм 1, 0 -1, 4 Время реакции, с 2 Отношение катализатор/сырье масс 7 -11 Доля пара, % масс от сырья 10 -15

Технологическая схема DCC процесса 1 – узел гидроочистки; 2 – реакторный узел; 3 – основная фракционирующая установка; 4 – фракционная установка С 3 , С 4 фракции; 5 – установка отгонки сухого газа; 6 – узел очистки газа; 7 – рецикл этилена; 8 – установка выделения чистого пропилена; 9 - селективной гидрогенизатор

Состав и выход продуктов DCC « «Stone & Webster Inc» Выход продуктов % Продукт масс изоолефинов C 2 5, 59 C 3 -C 4 34, 49 C 5+ нафта 39, 00 Легкий газойль 9, 77 Тяжелый газойль 5, 84 Кокс 4, 31 Легкие олефины C 3 14, 29 C 4 14, 65 i- C 4 6, 13 Состав бутеновой фракции в зависимости от источника их получения (в масс. %) Источник н-С 4 Н 10 изо-С 4 Н 10 н-С 4 Н 8 изо-С 4 Н 8 С 4 Н 6 Каткрекинг 10 -20 35 -50 25 -40 5 -10 - Пиролиз 5 -7 1 -3 20 -25 30 -35 30 -40

Дегидрирование изобутана Исходное сырье: изобутановая фракция (99 %) газов стабилизации Основная реакция: Побочные реакции: Четыре технологии дегидрирования 1. Процесс ФБД-4(Ярсинтез) 2. Процесс «Катофин» 3. Процесс «СТАР» 4. Процесс «Олефлекс»

Условия проведения процесса: Параметр Значение Температура, о. С 580 -590 Процесс «Ярсинтез» . Давление, МПа 0, 12 Катализатор Гетерогенный алюмохлорный (К 5) 1, 18 -сепараторы, 2 -испаритель, 3 -перегреватель, 4 -трубная печь, 5 -реактор, 6 -регенератор, 7, 13 -котлы утилизаторы, 8 -электрофильтр, 9 -14 скрубберы, 10, 15 -холодильники, 11, 12, 16, 17 -насосы I-сырье, II-топливный газ, III- воздух, IV- азот, V- свежий катализатор, VI- отработанный катализатор, VII- природный газ, VIII- водяной пар, IX- катализаторная пыль, X- дымовые газы, XI- контактный газ, XII- вода на очистку, XIII- свежая вода.

Условия проведения процесса: Параметр Значение Температура, о. С 540 -580 Процесс «Катофин» Давление, МПа 0, 02 -0, 07 ( «ABB Lumus Crest» ): Катализатор Гетерогенный алюмохлорный (К 5) 1, 7 — теплообменники; 2 — печь; 3 — реактор; 4 — система компримирования; 5 — блок разделения; 6— колонна стабилизации

Условия проведения процесса: Параметр Значение Температура, о. С 480 -595 Процесс «СТАР» Давление, МПа 0, 3 -0, 8 «Steam Active Reforming» Катализатор Полиметаллический «Philips Petroleum Co. » : алюмоплатиновый 1 — реактор; 2, 3, 5 — теплообменники; 4, 7, 10 — сепараторы; 5 — теплообменник; 6, 9 — холодильники; 8 — система компримирования; 11 — накопитель газовой углеводородной фазы; 12, 13 — низкотемпературная секция; 14 — узел разделения газов; 15 — колонна стабилизации

Условия проведения процесса: Параметр Значение Температура, о. С 550 -620 Процесс «Олефлекс» ( «UOP» ) Давление, МПа 0, 1 -0, 2 Катализатор Полиметаллический алюмоплатиновый 1 — теплообменник; 2 — печи подогрева; 3 — система реакторов; 4 — секция регенерации; 5 — компрессор; 6 — осушитель; 7 — теплообменник; 8 — сепаратор; 9 — турбоэспандер; 10 — колонна стабилизации

Характеристика промышленных процессов дегидрирования изобутановой фракции Процессы Показатели ФБД-4 «Катофин» «СТАР» «Олефлекс» «Ярсинтез» Адиабатическ Изотермическ Адиабатическ Кипящий слой ий реактор со Технология ий реактор с катализатора СПС стационарным движущимся слоем Полиметаллический Катализатор Алюмохромовый алюмоплатиновый Условия процесса: 0, 16– 0, 17 0, 02– 0, 07 0, 3– 0, 8 0, 1 -0, 2 давление, МПа 570– 620 540– 580 480– 595 550 -620 температура, °С Рабочий цикл — 5– 25 мин 8 ч 3– 7 суток Конверсия за пр ~50 ~55– 60 ~45 ~50 оход, % Селективность 85– 86 85– 90 Не менее 90 85– 90 , %

Благодарю за внимание!