ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологическое оформление процесса из "Физико-химические и технологические основы получения дивинила из бутана и бутилена" Наиболее характерными отличительными признаками различ-ных вариантов оформления узла дегидрирования бутана являются способы подвода- тепла и регенерации катализатора. Тепло, необходимое для реакции, можно подвести или через стенку, или за счет тепла катализатора, нагреваемого при регенерации в отдельном аппарате или в том же реакторе. Если регенерация катализатора проводится в том же аппарате, где осуществляется дегидрирование, процесс в целом является периодическим вся установка в этом случае состоит из парного количества реакторов. При раздельной регенерации катализатор непрерывно циркулирует в системе, состоящей из реактора, регенератора и транспортного устройства. Установка является непрерывнодействующей. [c.151] Рассмотрим некоторые способы технологического оформления дегидрирования н-бутана более подробно. [c.151] Наилучшие выходы бутилена, достигнутые в трубчатом реакторе, составляли 27,3—27,6 объемн. % за проход при избирательности 80—82 объемн. %. Такие результаты получены при 555° С, объемной скорости 455—488 и длительности дегидрирования 3 ч на катализаторе со сроком службы 66—76 ч. В течение одного опыта выходы бутилена уменьшаются на 10 отн.% за каждый час. Кроме того, наблюдается непрерывное уменьшение выходов от опыта к опыту. Так, после 177 ч работы выход бутилена за проход снизился от 27,3—27,6 до 21,9 объемн. %, а избирательность повысилась до 90 объемн.%. В другой серии опытов (540°С, объемная скорость 550 ч ) наблюдалось следующее изменение выходов после 17 ч работы выход 27,3 объемн.%, избирательность 83 объемн. % после 46 ч выход 22,9 объемн. %, избирательность 91,8 объемн.%. Сохранения постоянства выходов в течение некоторого времени можно достигнуть путем повышения температуры. Так, для получения выхода на уровне 27— 28 объемн.% потребовалось повысить температуру за 86 ч работы катализатора от 540 до 567° С. [c.152] Аналогичное снижение активности катализатора при дегидрировании -бутана в трубчатых реакторах наблюдалось на заводах США [51, 183]. [c.152] Получаемые в трубчатом реакторе выходы были значительно ниже лабораторных. С целью выяснения причин низких выходов бутилена и непрерывного снижения активности катализатора проведены специальные исследования [227], показавшие, что с теплотехнической стороны трубчатый реактор не удовлетворяет требованиям процесса реактор характеризуется ограниченным подводом тепла и неравномерностью обогрева. В полупромышленном реакторе (являющемся прямоточным теплообменником типа газ — газ ) коэффициент теплопередачи не превышал 17— 19 ккал ч град), для обеспечения же 36% выхода коэффициент теплопередачи должен быть не менее 25 ккалЦм -ч-град). Нужно сказать, что для теплообменников типа газ — газ величина коэффициента теплопередачи 10—20 ккал/ м ч град) является наиболее обычной и повышение ее вызывает большие трудности. Так, на действующих заводах США увеличение коэффициента теплопередачи в аналогичных реакторах до 27 ккал/ м ч град) достигается тем, что обогревающие дымовые газы нагнетаются в межтрубное пространство горячими газо-дувками [73] технические трудности, возникающие при этом, очевидны. [c.152] Таким образом, выход бутилена за проход в трубчатом реакторе лимитируется величиной коэффициента теплопередачи. [c.152] Снижение активности катализатора по мере увеличения срока его службы связано главным образом с постепенным отравлением катализатора водой. При периодическом процессе дегидрирования вода образуется за счет сгорания при регенерации углистых отложений на катализаторе, содержащих до 7 вес.7о водорода [119, 165]. Так, при регенерации катализатора, содержащего до 2 вес.% углистых отложений, образуется до 1,2 г воды на 1 кг катализатора. Кроме того, вода образуется в процессе дегидрирования за счет восстановления металлической окалины, получающейся в период регенерации. В случае перегрузок всегда оказывалось, что катализатор покрыт слоем красноватой пыли. При чередующихся в реакторе циклах дегидрирования и регенерации образование окалины неизбежно. Как известно, коррозионная устойчивость легированных сталей вызывается образованием на поверхности пленки окислов металлов (в данном случае — окислов хрома), являющихся чрезвычайно устойчивыми в химическом и механическом отношениях. В восстановительной среде при высокой температуре дегидрирования такая пленка разрушается, что способствует большей глубине окисления при регенерации. Таким образом, количество образующейся окалины возрастает от цикла к циклу. [c.153] Найдено, что активность катализатора, пониженная за счет адсорбции воды, может быть восстановлена прокаливанием его в токе сухого воздуха при 650° С в течение 30—60 мин. Однако в трубчатом реакторе по условиям непрерывности работы такой процесс в период регенерации осуществить невозможно. [c.153] С эксплуатационной стороны применение трубчатого реактора вызывало большие трудности, связанные с частыми случаями закоксовывания (забивки) отдельных трубок из-за неравномерности в обогреве трубчатки и распределении потоков бутана. [c.153] способ дегидрирования в трубчатых реакторах периодического действия характеризуется низкими выходами, большим числом агрегатов (для цеха производительностью 45 т/ч бутана нужно 24 реактора), высокими требованиями к коррозионной стойкости применяемых сталей [228]. [c.153] Катализатор АХ перегружался через 200—250 дней работы, расход его составлял около 1 /сг на 1 т бутилена. Технологическая схема дегидрирования по способу Филлипс приведена на рис. 69. [c.153] Трубчатые реакторы с внешним обогревом и движущимся катализатором. Процесс дегидрирования бутана и изобутана с применением реакторов этого типа разработан и применялся в годы второй мировой войны в Германии. [c.154] Выход бутилена по этому способу (при 570° С, объемной скорости бутана 590 ч и циркуляции катализатора 0,254 т/т бутана) в среднем не нревыщал 22% при избирательности около 78%. [c.155] К существенным недостаткам этого способа дегидрирования относятся сложность и громоздкость аппаратурного оформления, сложность управления процессом, низкий выход бутилена, который определяется, по-видимому, невозможностью подвода нужного количества тепла. Расход катализатора на 1 т бутилена из-за больших потерь его за счет дробления и истираемости почти в 17 раз больше, чем в первом, описанном выше, способе. Итак, этот способ не только не имеет преимуществ по сравнению с первым, но даже уступает ему. [c.155] Реакторы без внешнего обогрева с неподвижным катализатором. В реакторы такого типа необходимое для реакции тепло может быть подведено тремя способами за счет перегрева исходного бутана, за счет тепла инертных разбавителей бутана (например, азота, бензола и т. д.) и за счет тепла. [c.155] Проведенные опыты подтвердили расчеты выход в одном реакторе действительно достигал величины порядка 10%. Процесс являлся технологически очень громоздким и неэкономичным кроме того, при таком оформлении будет увеличиваться крекинг бутана и бутилена. [c.156] Попытки найти катализаторы, пригодные для дегидрирования я-бутана при разбавлении его водяным паром, не увенчались успехом. [c.156] Сущность процесса заключается в следующем [229]. Условия дегидрирования подбираются такими, чтобы теплота реакции дегидрирования лишь, немного превышала теплоту горения угля на катализаторе при его регенерации. Дегидрирование проводится под вакуумом в течение 7—15 мин, после чего реактор переключается на регенерацию. С целью большего накопления тепла в реакторе катализатор смещивается с инертным материалом. В период регенерации температура катализатора в смеси с инертным материалом повышается до заданной величины. В процессе дегидрирования температура в реакторе снижается, а выход продукта падает, что и определяет длительность цикла. [c.157] При дегидрировании бутана до бутилена в лабораторных условиях получены следующие результаты [229]. При 595—538° С, давлении около 175 мм рт. ст., объемной скорости бутана 1 (по жидкости) и длительности дегидрирования 10 мин выход бутилена и дивинила за проход достигает 43 объемн.% при избирательности 84 объемн. %. Процесс дегидрирования бутана до дивинила под вакуумом более подробно будет описан в п. 2 этой главы. [c.157] Реакторы без внешнего обогрева с движущимся шариковым катализатором. Способ дегидрирования парафиновых углеводородов, и в том числе н-бутана, на установках с движущимся шариковым катализатором впервые был разработан в СССР . В конструктивном отношении эти установки аналогичны установкам каталитического крекинга (типа термофор ). [c.157] Вернуться к основной статье