Дегидрированием изобутана.

Изобутилен: свойства, способы получения, область применения.

Теоретические основы получение изобутилена дегидрирования изобутана. Требования к сырью. Технологическая схема дегидрирования изобутана в изобутилен.

В промышленности синтетического каучука изобутилен используется как мономер для производства бутилкаучука и полиизобутилена, а также для производства изопрена методом конденсации изобутилена с формальдегидом.

Изобутилен (СН₃)₂С=СН₂ нерастворим в воде; растворяется в этиловом спирте и диэтиловом эфире. Вступает во все реакции, характерные для олефинов; легко полимеризуется в присутствии кислых агентов. Взрывоопасен. Пределы взрывоопасных концентраций с воздухом 1,7—9,0% (об.). При вдыхании оказывает наркотическое действие.

Основным источником получения изобутилена являются газы нефтедобычи и нефтепереработки, содержащие изобутан и изобутилен. Способы получения изобутилена следующие:

дегидрированием изобутана.

2. процессы извлечения изобутилена из пиролизных фракций С4. Промышленное выделение изобутилена из фракции С4 осуществляется либо с помощью серной кислоты, либо жидкофазной гидратацией на ионообменных смолах.

Механизм процесса дегидрирования смотреть лекции по ТОВ (тема « Дегидрирование и гидрирование»). Рассмотрим схему и технологию дегидрирования изобутана, весь процесс состоит из стадий: дегидрирование изобутана и выделение изобутан-изобутиленовой фракции из контактного газа дегидрирования изобутана

Дегидрирование изобутана в изобутилен протекает по реакции:

Параллельно протекают следующие побочные реакции дегидрирование бутана в бутены:

Изомеризация:

Крекинг с образованием легкокипящих углеводородов (СН4, С2Н4, С2Н, С3Н6, С3Н8), тяжелокипящих углеводородов (С5 и выше) и кокса.

Технологический процесс дегидрирования изобутана в изобутилен (рис. 1) осуществляется следующим образом. Сырье изобутановая фракция через сепаратор 1 поступает в испаритель 2, где испаряется при температуре 45 °С и давлении 0,59 МПа. Отсепарированные пары сырья перегреваются до 60 °С в перегревателе 3, до 150 °С в змеевике реактора 5 за счет теплоты контактного газа и до 550 °С в печи 4 за счет теплоты сгорания топливного газа. Из печи перегретые пары изобутилена поступают в нижнюю часть реактора 5 под распределительную решетку. дегидрирование изобутана проводится при 540—590 °С в кипящем слое пылевидного алюмохромового катализатора К5, циркулирующего в системе реактор - регенератор. Реакция дегидрирования эндотермическая. Теплота для реакции подводится с регенерированным горячим катализатором. Регенерированный катализатор вводится в реактор над верхней секционирующей решеткой, отработанный катализатор отводится из низа реактора.

Контактный газ для снижения температуры и обрыва крекинга углеводородов отдает теплоту в змеевике реактора 5, затем очищается от катализаторной пыли в двухступенчатых циклонах, расположенных в верхней части реактора и направляется на охлаждение в котел-утилизатор 13. Из котла-утилизатора контактный газ с температурой 300 °С поступает в скруббер 14, где охлаждается до 40 °С и окончательно освобождается от катализаторной пыли. Скруббер 14 разделен глухой тарелкой на две части. Нижняя часть скруббера орошается циркуляционной водой с температурой 70—90 °С без предварительного охлаждения, подаваемой насосом 17. Циркуляция воды в верхней части скруббера осуществляется насосом 16 через холодильник 15, где вода охлаждается с 60 до 35 °С. В нижней части скруббера накапливается катализаторная пыль, поэтому часть воды постоянно выводится на очистку. Из скруббера контактный газ с температурой 40 ⁰ С поступает в сепаратор 18, где отделяется от воды, и далее направляется и выделение изобутан-изобутиленовой фракции.

В процессе дегидрирования на катализаторе откладывается кокс, в результате активность катали затора падает. для восстановления активности отработанный катализатор из реактора подается в регенератор б. Регенерация катализатора проводится воздухом при 650 °С и давлении 0,117 МПа. Темпёратура в зоне горения регулируется подачей топливного газа. В нижней части регенератора имеется восстановительный стакан, куда подается природный газ для восстановления в катализаторе избыточного шестивалентного хрома до трехвалентного. для десорбции продуктов восстановления в нижнюю часть стакана вводится азот. Газы десорбции поступают в зону горения.

дымовые газы из регенератора охлаждаются до 30С °С в котле утилизаторе 7, затем для более тонкой очистки от катализаторной пыли проходят электрофильтр 8, поступают в скруббер-увлажнитель 9 и выбрасываются в атмосферу.

Рис. 1. Схема дегидрирования изобутана в изобутилен:1, 18 — сепараторы; 2 — испаритель; 3 — перегреватель; 4 -трубчатая печь; 5 -реактор; 6- регенератор; 7, 13 — котлы-утилизаторы; 8 — электрофильтр; 9, 14 скрубберы; 10, 15 — холодильники; 11, 12, 16, 17 насосы.

1 — сырье; II — топливный газ; III- воздух; IУ — азот; У свежий катализатор; УI — отработанный катализатор; УII — природный газ; УIII - водяной пар; IХ - катализаторная пыль; Х — дымовые газы; ХI — контактный газ; ХII вода на очистку; ХIII — свежая вода.