Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Выбор реактора для проведения процесса





Ввиду высокой эндотермичности процесса и работы в отсутствие разбавителя-теплоносителя вначале применяли трубчатые реакторы, обогреваемые топочными газами, чередуя периоды дегидрирования изобутана и регенерации катализатора. Затем стали широко использовать системы с псевдоожиженным микросферическим катализатором. В них скомбинированы регенеративный принцип использования тепла и непрерывная регенерация катализатора.

Широкое распространение реакторов с псевдоожиженным слоем обусловлено их существенными преимуществами:

1. Благодаря интенсивному перемешиванию и мгновенному выравниванию температур процесс протекает в изотермических условиях.

2. Благодаря высокой степени измельчения катализатора увеличивается скорость внутренней диффузии и устраняется внутридиффузионное торможение.

3. Интенсифицируются процессы массопередачи и теплопередачи.

4. Упрощается аппаратурное оформление химических процессов.

5. Резко повышается мощность реактора благодаря тому, что увеличение диаметра реактора до 5-10 м и более не ухудшает распределения газовой и твёрдой фаз по сечению реактора.

Для каталитического дегидрирования бутана применение реактора с псевдоожиженным слоем оказалось весьма прогрессивным.

При диаметре гранул алюмохромового катализатора более 0,9 мм вследствие диффузных отложений снижается выход изобутилена и увеличивается выход кокса. Поэтому уменьшение размера зёрен до нескольких десятых миллиметра должно улучшать показатели процесса дегидрирования. Не менее важным фактором является интенсификация теплопередачи в псевдоожиженном слое. Подвод больших количеств тепла, необходимых для протекания реакции дегидрирования изобутана, также значительно упрощает при поведении процесса в псевдоожиженном слое. Производительность первых агрегатов дегидрирования изобутана составляла 20 тыс. тонн в год. Благодаря применению псевдоожижения в настоящее время удалось создать агрегаты производительностью 45-60 тыс. тонн в год.

На установках, оборудованных реакторами с псевдоожиженным слоем, дегидрирование и регенерацию катализатора проводят в отдельных аппаратах. Т.к. тепла выжига кокса не хватает для нагрева катализатора до требуемой температуры, в регенераторе дополнительно сжигается топливо. Реактор и регенератор первоначально представляли собой пустотелые аппараты, расположенные соосно один над другим или параллельно.



После пуска первых агрегатов дегидрирования изобутана в реакторах с псевдоожиженным слое выяснилось, что выход изобутилена и селективность процесса значительно ниже, чем можно было ожидать на основании данных, полученных на опытных установках. Секционирование реактора и регенератора позволило значительно улучшить показатели процесса. Для секционирования применяются перфорированные решётки провального типа (степень перфорации 20-30%).

В нашей стране процесс дегидрирования алканов осуществ­лен в двух вариантах, различающихся транспортировкой ката­лизатора в агрегате реактор — регенератор. На первых установ­ках (типа «Ортофлоу») регенератор установлен на реакторе в едином кожухе, а катализатор транспортируется по прямым линиям внутри обоих аппаратов (рис. 2.5).

Рисунок 2.5. Аппарат типа «Ортофлоу» для дегидрирования бутана в кипящем слое пылевидного катализатора:

1 – отпарная секция; 2 – транспортная линия для катализатора; 3 – десорбер; 4 – стояк; 5 – циклоны; 6 – регенератор; 7 – газораспределительные решетки; 8 – реактор.

Усовершенствованный вариант процесса («Модель 4») дегид­рирования алканов (бутана, изобутана, изопентана) отличает­ся от установки типа «Ортофлоу» тем, что реактор и регенера­тор расположены на одном уровне, причем катализатор в оба аппарата транспортируется в одинаковых U-образных трубах: из реактора в регенератор — воздухом, а обратно — азотом.

Принципиальная схема узла дегидрирования алканов в алкены, и в частности бутана в н-бутилены, в кипящем слое пы­левидного катализатора приведена на рис. 2.6.

Рисунок 2.6. Узел дегидрирования бутана в н-бутилены в кипящем слое пылевидного ката­лизатора:

1 — печь для перегрева углеводородов; 2 — реактор для дегидрирования; 3 — регенера­тор; 4 — котел-утилизатор; 5 — электрофильтр; 6 —топка.

 

Исходный углеводород — бутановая фракция — проходит через змеевик, находящийся над кипящим слоем катализатора в реакторе 2, частично подогревается контактными газами, за­тем нагревается в печи 1, обогреваемой топливным газом, и поступает в нижнюю часть реактора 2. Реактор (рис. 2.7) пред­ставляет собой вертикальный полый цилиндрический аппарат диаметром 5 м и высотой 29 м. Корпус его выполнен из угле­родистой стали, внутри он футерован жароупорным кирпичом, покрытым жаростойкой сталью.

Рис. 2.7. Реактор для дегидрирования углеводородов в кипящем слое пылевидного ката­лизатора:

1 — корпус; 2 —циклоны; 3, 8— штуцеры для дифманометра; 4 — клапаны для ссыпания катализатора; 5 —отражатель потока катализатора; 6 — штуцер для отбора проб; 7 — штуцер для термопары; 9 — секционирующие решетки; 10 — газораспределительная решет­ка; 11 —люк; 12 — змеевик для закалки контактного газа.



 

В нижней части реактора имеется газораспределительная решетка 10, над которой поме­щены 8—12 секционных горизонтальных решеток провального или колосникового типа 9. В средней части реактора установ­лен змеевик 12 для быстрого охлаждения («закалки») контакт­ных газов. В верхней части реактора установлены циклоны 2 для освобождения контактного газа от основной массы уноси­мой им катализаторной пыли.

Перегретые пары бутановой фракции из перегревательной печи поступают под газораспределительную решетку 10 и затем через секционные решетки 9 в нижнюю зону реактора. В ниж­ней зоне в кипящем слое пылевидного катализатора при 570— 600 СС происходит дегидрирование бутана в бутилен. После закалки в змеевике 12 и обеспы­ливания в циклонах 2 контакт­ный газ с температурой около 580 °С из верхней части реактора направляется в котел-утилиза­тор, а затем на установку раз­деления бутан-бутиленовой фрак­ции.

Давление в верхней части ре­актора около 0,15 МПа. Закоксованный катализатор с темпера­турой около 500 °С из нижней части кипящего слоя катализа­тора поступает в отпарную часть реактора, куда подается азот для удаления из катализатора продуктов реакции. Из нижней части реактора закоксованный катализатор по трубопроводу подается сжатым воздухом в реге­нератор. Скорость движения пылевидного катализатора в ре­акторе около 0,3—0,5 м/с. От температуры и объема циркули­рующего катализатора зависит температурный режим реакции.

Назначение регенератора (рис. 2.8) — восстановление актив­ности катализатора и его дополнительная подготовка.

Рис. 2.8. Регенератор для восстановления активности катализатора:

1 — корпус; 2 — циклоны; 3 — штуцеры для термопар; 4 — тражатель потока катализа­тора; 5 — клапаны для ссыпания катализатора; 6 — штуцер для дифманометра; 7 - сек­ционирующие решетки; 8 — транспортная линия катализатора; 9 — люки; 10 — штуцер для опорожнения; 11 — газораспределительная решетка.

 

По раз­мерам и материалу регенератор аналогичен реактору, конст­рукции различаются несущественно. В нижнюю часть регене­ратора под газораспределительную решетку 11 подается сжа­тый воздух, необходимый для псевдоожижения слоя катализа­тора, выжигания кокса и окисления трехвалентного компонента катализатора (хрома) до шестивалентного.

Регенератор секционирован шестью решетками 7 для предот­вращения попадания нерегенерированного катализатора в ре­актор. Катализаторный слой в регенераторе состоит из двух зон: в нижней происходит окисление и десорбция катализатора (удаление воды, оксида и диоксида углерода), а в верхней — выжигание кокса и нагрев катализатора до 620—650 °С за счет теплоты сгорания кокса и топливного газа, подаваемого между верхней и нижней зонами. Окисленный и освобожденный от кокса катализатор подвергается дополнительной обработке уг­леводородным газом в нижней части регенератора (стакане) и в трубопроводе (в процессе транспортировки в реактор). Цель операции — восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный. Газ подается под решетку 11.

Вернемся теперь к рис. 2.6. Воздух для регенерации катали­затора нагревается за счет сжигания топливного газа в топке 6 и подается в регенератор под давлением. Полученные в ре­генераторе дымовые газы частично освобождаются от катализаторной пыли в системе циклонов, находящихся в верхней части регенератора, затем проходят котел-утилизатор 4, где за счет охлаждения дымовых газов получается пар, используемый на производстве, и для окончательного обеспыливания проходят через электрофильтр 5, после чего выводятся в атмосферу.

Условия дегидрирования на этом катализаторе могут изменяться в больших пределах: объемная скорость подачи бутана 150—400 ч-1 на единицу объема плотного катализатора, темпе­ратура 560—600 °С.

Достоинствами данного способа дегидрирования бутана яв­ляются его простота и высокие выходы н-бутиленов. К недо­статкам относятся большой расход катализатора—1% на сырье или до 35 кг массы на 1 т н-бутиленов; трудности улав­ливания и утилизации отработанного катализатора.

 








Date: 2015-07-27; view: 765; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2018 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию