Дегидрогенизация бутана или бутенов

Основным сырьем для этого способа производства является бутановая фракция, получаемая низкотемпературной перегонкой природного газа или газообразных продуктов переработки нефти. Поскольку дегидрогенизация бутана в бутадиен в одну стадию требует довольно дорогого оборудования, а сам процесс является довольно капризным и с трудом поддается управлению, то его проводят обычно в две стадии. Сначала бутан дегидрогенизируют в бутены, смесь ненасыщенных углеводородов очищают и во второй стадии снова подвергают дегидрогенизации с образованием бутадиена. Для первой дегидрогенизации, которую проводят при атмосферном давлении, катализатором служит окись алюминия, содержащая 8% окиси хрома.

Катализатор должен содержать незначительное количество воды, в противном случае получаются низкие выходы. В последнее время катализатор применяют в виде пасты. Отработанный катализатор, дезактивированный углеродом, получающимся в результате пиролитических реакций, регенерируют в токе воздуха при температуре 550°. Реакторы состоят из системы труб, которые изготовлены из специальной стали с содержанием 8% хрома и 1—2% кремния, поскольку железо и никель дезактивируют катализатор и усиливают процесс карбонизации. Реакторы работают поочередно; в одном идет дегидрогенизация, в другом — регенерация катализатора. Трубы в реакторах обогреваются снаружи топочными газами таким образом, что в верхней их части поддерживается максимальная температура (800°). Это необходимо для того, чтобы реакционные газы, богатые бутановой фракцией, не подвергались длительному пиролитическому действию высокой температуры. Исходную бутановую фракцию с содержанием приблизительно 3% изобутана и 1% пентана нагревают до 800° и вводят сверху в контактную зону. Снизу выходят продукты реакции, которые сначала охлаждают до 150°, а затем в скруббере, орошаемом водой, снижают их температуру до 40°. После этого продукты реакции освобождают от высококипящих углеводородов, фильтруют через коксовый фильтр, и охлажденный до 25° газ собирают в газгольдеры. После того как катализатор потеряет активность (приблизительно через 4 часа), прекращают подачу газообразного бутана, вытесняют газы из реакционного пространства азотом и катализатор подвергают регенерации. Конверсия бутана в бутадиен происходит приблизительно на 20—25%. Реакционные газы содержат 85% бутенов, остаток составляет водород и низшие углеводороды.

Вторую стадию, т.е. дегидрогенизацию смеси бутенов в бутадиен, необходимо проводить в вакууме. При атмосферном давлении бутены дегидрогенизируются приблизительно на 50%; снижение парциального давления до 100 мм сопровождается повышением конверсии до 80%. Поэтому смесь бутенов разбавляют водяным паром. Последний, однако, обладает тем недостатком, что довольно быстро дезактивирует катализатор. Но преимущества такого приема окупают этот недостаток: процесс является безопасным, а регенерация катализатора протекает легче, поскольку углерод, образующийся в результате пиролитических реакций, реагирует с водяным паром, образуя водяной газ. Эта реакция является экзотермичной и компенсирует часть тепловой энергии, необходимой для дегидрогенизации бутенов, которая, наоборот, имеет отрицательный тепловой баланс. Глубокое влияние на процесс оказывает температура. Последняя не должна быть ниже 600° и не должна превышать 700°. До 600° процесс идет с более низким выходом; при температуре свыше 700° имеют место потери за счет пиролитических реакций. Оптимальная температура составляет примерно 650°. В качестве катализатора лучше всего зарекомендовала себя активированная окись алюминия с осажденной на ней окисью хрома. Поскольку этот катализатор быстро дезактивируется водяным паром, в последнее время начинают применять смешанный окисный катализатор, о котором мы упоминали выше, устойчивый в описанных условиях. Он сохраняет свою активность в течение 7 месяцев, обладает большой избирательной способностью и нечувствителен как к водяному пару, так и к катализаторным ядам. На этом катализаторе процесс идет с выходом бутадиена 70—85%.

Реактор имеет такую же конструкцию, как и в предыдущем случае; трубки реактора изготовляют из специальной стали, которая содержит 18% хрома и 8% никеля.

Copyright © 2007-2013 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить контрольную по химии