Технология С-алкилирования технологической схемы установки сернокислотного С-алкилирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология С-алкилирования технологической схемы установки сернокислотного С-алкилирования

Продуктом многих процессов переработки нефти являются легкие фракции, состоящие из пропан-пропиленовой и бутан-бутиленой фракции, которые имеют низкие температуры кипения и не остаются в бензине в растворенном состоянии при атмосферном давлении. А так как главной задачей нефтепереработки на сегодняшний день является увеличение количества бензиновой фракции, то был разработан процесс, обратный крекингу -

С-алкилирование, которому подвергают изобутан, редко изопентан, так как он является ценным компонентом автобензина. Из алкенов для С-алкилирования применяют бутилен. Обычно С-алкилированию подвергают бутан-бутиленовую фракцию в смеси с пропан-пропиленовой фракцией с содержанием пропилена менее 50% от суммы алкенов. В качестве катализатора используют 88-98% серную кислоту (на заводах Западной Европы и США используют фтористоводородную кислоту). Исходная углеводородная смесь (I) представляет собой смесь изобутана - бутилена в мольном соотношении (6-12):1, перед применением очищается от сернистых соединений и обезвоживается. Охлаждение смеси производят за счет испарения избытка изобутана в холодильнике до 50С и затем пятью параллельными потоками подают в смесительные секции реактора-алкилатора Р.

Рис. IV.2. Принципиальная технологическая схема установки сернокислотного С-алкилирования:

I - сырье; II - свежая серная кислота; III - пропан; IV - бутан; V - изобутан;

VI - легкий алкилат; VII - тяжелый алкилат; VIII - раствор щелочи; IX - вода.

Р - реактор сернокислотного алкилирования; К-1 колонна-депропанизатор;

К-2 - изобутановая колонна; К-3 - бутановая колонна;

К-4 - колонна легкого алкилата.

В первую секцию вводятся циркулирующая и свежая серная кислота (II) и жидкий изобутан (V). Температура

в Р поддерживается 5- 150С и давление 0,6-1,0 МПа (рис. IV.2). Из отстойной секции алкилатора выводятся продукты алкилирования, которые после нейтрализации 10% раствором щелочи (VIII) и промывки водой (IX) направляются для отделения циркулируемого изобутана в ректификационную колонну К-2, работающую в следующем технологическом режиме: давление 0,7 МПа, температура верха 45-500С, низа 95-1000С. При некотором избытке изобутана в исходном сырье предусмотрен его вывод с установки. Снятие тепла экзотермической реакции

С-алкилирования осуществляется испарением в реакторе изобутана и пропана, которые после испарения через сепаратор

Р-рессивер компрессором через холодильник подаются в колонну-депропанизатор К-1, работающий под давлением 1,6 - 1,7 МПа, температура верха 40 - 450С и низа - 85 - 1000С. Нижний продукт этой колонны - изобутан - через кипятильник и теплообменник присоединяется к циркулирующему потоку изобутана из К-2.

Нижний продукт колонны К-2 поступает в колонну дебутанизатор К-3. В колонне дебутанизаторе под давлением 0,4 МПа и при температуре 45 - 500С отбирают с верха бутан (IV), а кубовый остаток К-3 при температуре 130-1400С поступает в колоннулегкого алкилата (К-4) для перегонки суммарного алкилата. Под давлением 0,12-0,13 МПа с верха колонны легкого алкилата при температуре 100-1100С отбирается целевой продукт - легкий алкилат, а с низа при температуре 200 - 2200С - тяжелый алкилат. Легкий алкилат используется как высокооктановый компонент для бензинов. Тяжелый алкилат используется обычно как компонент дизельного топлива.

Таблица IV.2.

Материальный баланс С-алкилирования.

Описание принципиальной технологической схемы установки получения метил-третбутилового эфира

(О-алкилирование)

Одними из наиболее вредных веществ, содержащихся

в отработанных газовых выбросах карбюраторных двигателей автомобилей, являются свинцовые соединения, образующиеся при сгорании вводимого в бензин для улучшения октановой характеристики тетраэтилсвинца. Метил-третбутиловый эфир (МТБЭ) представляет собой высокооктановый компонент автомобильных бензинов, используемый взамен высокотоксичного тетраэтилсвинца. Присутствие кислорода в молекуле МТБЭ содействует безозоновому сгоранию бензина в двигателе автомобилей, что исключает появление веществ, загрязняющих атмосферу. Таким образом введение МТБЭ в автобензины увеличивает их октановое число и одновременно улучшает экологическую обстановку, что является основным фактором все большего распространения его в мире. В отличие от других кислородсодержащих соединений, МТБЭ смешивается в любых пропорциях с бензином, мало растворим в воде, менее токсичен. Процесс синтеза МТБЭ осуществляется в ректификационно-реакционном аппарате, состоящем из средней реакторной зоны, разделенной на три слоя катализатора, и верхней и нижней ректификационных зон с двумя тарелками в каждой.

На установке получения МТБЭ имеются два таких аппарата: на одном из них после потери активности катализатора (примерно через 4000 часов работы) осуществляется предварительная очистка исходной сырьевой смеси от серо- и азотсодержащих примесей, а также для поглощения катионов железа, присутствующих в рециркулирующем метаноле вследствие коррозии оборудования. Таким образом, поочередно первый аппарат работает в режиме форконтактной очистки сырья на отработанном катализаторе, а другой - в режиме синтеза МТБЭ на свежем катализаторе. Катализатор после выгрузки из форконтактного аппарата (на схеме не показан) не подвергается регенерации и направляется на захоронение. Сырьем процесса являются изобутан - изобутиленовая фракция, метанол. Катализатором являются катионнообменные смолы.

Исходная изобутан-изобутиленовая фракция (ИИФ, I), подвергнутая демеркаптанизации вместе с циркулирующим метанолом (III) через емкость Е, проходя через теплообменник и нагреваясь в нем до 40-450С, поступает в зону синтеза под каждый слой катализатора (рис. IV.3.).

Рис. IV.3. Принципиальная технологическая схема установки

производства МТБЭ:

I - сырье (изобутан-изобутиленовая фракция); II - свежий метанол;

III - циркулирующий метанол;

IV - метилтретбутиловый эфир (МТБЭ);

V - отработанная изобутан-изобутиленовая фракция;

VI - сброс воды; VII - раствор щелочи.

Р -1(2) - реактор; К-1 - конденсатор-смешения;

К-2 - отпарная колонна; К-3 - экстрактор;

К-4 - ректификационная колонна; С-1 - емкость-сепаратор;

С-2 - холодильник; С-3 - рефлюксная емкость;

Е - емкость смешения сырья и рециркулята.

алкилирование сернокислотный экзотермический

В качестве катализатора используют ионообменные смолы.

В верхнюю часть реакционной зоны во избежание перегрева катализатора (процесс экзотермический) подается подогретый

в теплообменнике до 50-690С свежий метанол. Процесс проводят

в жидкой фазе. Жидкие продукты реакции, состоящие из МТБЭ (IV) с примесью метанола и углеводородов, выводят из куба Р-1

и отправляют на сухую отпарку примесей в отпарную колонну К-2, снабженную паровым кипятильником. Целевой продукт - МТБЭ - выводится с куба К-2 и после теплообменников и холодильников откачивается в товарный парк. Паровая фаза из кипятильника идет на острое орошение низа колонны К-2. Паровая фаза из Р-1, состоящая из отработанной бутан-бутиленовой фракции, метанола и следов МТБЭ, поступает на конденсацию МТБЭ в колонну К-1, являющуюся конденсатором смешения.

Конденсированный МТБЭ в качестве холодного орошения возвращается в Р-1. С верха колонны К-1 отводятся несконденсировавшиеся пары отработанной ИИФ и метанола, которые после охлаждения и конденсации в холодильниках поступают в емкость-сепаратор С-1. Разделение конденсата в С-1 на отработанную ИИФ и метанол осуществляется экстракцией метанола водой в экстракторе К-3 (температура экстракции 400С и давление 0,9МПа).

Отработанная ИИФ, выводимая с верха К-3, после охлаждения в холодильниках с помощью давления в системе направляется в товарный парк и далее для последующей переработки. Отгонка циркуляционного метанола от воды производится в ректификационной колонне К-4 при давлении 0,2-0,6 МПа и температуре в кубе 1200С и температуре верха 700С. Метанол, выводимый с верха К-4, охлаждается и конденсируется

в воздушных и водяных конденсаторах-холодильниках

и собирается в рефлюксной емкости С-3. Часть метанола подается

в качестве холодного орошения К-4, а остальная поступает

в емкость Е.

Вода, выводимая из куба К-4, после охлаждения

в теплообменнике подается в экстрактор К-3 для отмывки метанола и отработанной изобутан-изобутиленовой фракции. Конверсия метанола составляет 86 - 96%.

Таблица IV.3.

Материальный баланс установки синтеза МТБЭ

(в массовых %)

Размещено на Allbest.ru