ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АБСОРБЕРА С4 ДЛЯ ОТПАРИВАНИЯ АЛЬДЕГИДОВ Российский патент 2019 года по МПК C07C11/167 C07C7/11 B01D53/14 B01D3/34 

Данная заявка испрашивает приоритет на основании предварительной патентной заявки США № 62/252053, поданной от 6 ноября 2015 года, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к производству бутадиена. В частности, изобретение относится к оптимизации способа.

Уровень техники

Бутадиен является важным химическим веществом для производства коммерческих полибутадиеновых каучуков, например, таких, которые используются для производства шин. Полибутадиен является желательным каучуком из-за его износостойкости и высокой способности к восстановлению формы и размеров после деформации. Источниками бутадиена традиционно являются побочные продукты крекинга нафты. По мере увеличения спроса на этилен и пропилен потребность в переработке большего количества нафты в этилен и пропилен снижает выход C4 и более тяжелых углеводородов при крекинге нафты. Это приводит к сокращению источников материала для производства бутадиенов.

Поскольку потребность в бутадиенах растет, несмотря на повышение спроса на этилен и пропилен, становятся необходимы другие источники соединений С4. Соединения C4 включают бутаны, бутены и бутадиены. Новые источники включают источники каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором, превращение метанола в олефины, димеризацию этилена и дегидрирование бутанов, полученных из месторождений природного газа или месторождений нефти. С появлением новых источников становятся необходимы новые способы эффективного производства и извлечения бутадиенов.

Производство предшественника полимера требует многих стадий. Способ может быть улучшен за счет уменьшения энергопотребления и обеспечения лучшего управления технологическими потоками.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к улучшению способа производства бутадиенов. Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ удаления оксигенатов из выходящего из реактора бутадиенового потока, включающий пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока в башню гашения; охлаждение и гашение выходящего из реактора бутадиенового потока с образованием головного потока, содержащего С4 углеводороды, и кубового потока, содержащего растворитель и оксигенаты; пропускание кубового потока в отпарную колонну оксигенатов; и пропускание инертного газа в отпарную колонну оксигенатов, и образование головного потока отпарной колонны, содержащего оксигенаты и инертный газ, и кубового потока отпарной колонны, содержащего растворитель. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором растворитель представляет собой воду. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока в теплообменник для образования водяного пара и охлажденного выходящего из реактора бутадиенового потока перед пропусканием выходящего из реактора бутадиенового потока в башню гашения. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание головного потока в компрессорную установку для получения сжатого потока С4. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание сжатого потока С4 в скруббер оксигенатов для образования очищенного потока С4 и кубового потока скруббера. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока скруббера в отпарную колонну оксигенатов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание очищенного потока С4 в абсорбер С4 для образования головного потока абсорбера, содержащего инертный газ, и кубового потока абсорбера, содержащего соединения C4 и растворитель. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока отпарной колонны C4 в абсорбер С4. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока абсорбера в дегазатор с образованием головного потока и дегазатора кубового потока дегазатора, содержащего растворитель и соединения C4. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока дегазатора в отпарную колонну С4 для образования потока продукта C4 и кубового потока, содержащего растворитель. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание бутенового потока в реактор окислительного дегидрирования с образованием выходящего из реактора бутадиенового потока. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором реактор окислительного дегидрирования включает двухступенчатую реакторную систему, причем два реактора соединены последовательно, и бутеновый поток поступает из первого реактора во второй реактор, причем окислитель и водяной пар направляют в оба реактора.

Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ производства бутадиенов, включающий пропускание бутенового потока в реактор окислительного дегидрирования; пропускание перегретого водяного пара и сжатого воздуха в реактор окислительного дегидрирования, с образованием выходящего потока, содержащего бутадиены; пропускание указанного выходящего потока и воды через теплообменник с образованием охлажденного выходящего потока и потока водяного пара; пропускание охлажденного выходящего потока в башню гашения с образованием подвергнутого гашению потока C4 и кубового потока гашения; пропускание подвергнутого гашению потока C4 в компрессор для образования сжатого потока C4; пропускание сжатого потока С4 в скруббер альдегидов для образования потока продуктов C4 и кубового потока скруббера; пропускание кубового потока скруббера и кубового потока гашения в отпарную колонну альдегидов; и пропускание потока инертного газа в отпарную колонну альдегидов с образованием головного потока отпарной колонны и кубового водного потока. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором кубовый поток гашения пропускают вместе с кубовым потоком скруббера в отпарную колонну альдегидов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание потока водяного пара в пароперегреватель для образования перегретого водяного пара, направляемого в реактор окислительного дегидрирования. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание части кубового водного потока в теплообменник для образования потока водяного пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание технологического потока C4 в абсорбер C4 с образованием кубового потока абсорбера C4 и головного потока абсорбера C4, содержащего инертный газ. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание головного потока абсорбера C4 в отпарную колонну альдегидов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока абсорбера С4 в дегазатор с образованием головного потока дегазатора и кубового потока дегазатора; пропускание кубового потока дегазатора в отпарную колонну С4 с образованием головного потока С4 и кубового потока растворителя; и пропускание головного потока C4 в делитель C4. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя пропускание кубового потока растворителя в абсорбер С4.

Другие цели, преимущества и применения настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из приведенного ниже подробного описания и чертежей.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен способ настоящего изобретения, использующий инертные газы для отпаривания воды при производстве бутадиенов.

Осуществление изобретения

Одной из областей увеличения производства бутадиенов является целевое производство бутадиена (OPBD). Целевое производство бутадиена может осуществляться с помощью прямого дегидрирования бутанового/бутенового потока, двухступенчатого процесса конверсии бутана в бутадиен или оксидегидрирования нормальных бутенов до бутадиена.

При оксидегидрировании нормальных бутенов образуется выходящий технологический поток, содержащий соединения С4. Выходящий технологический поток также содержит оксигенаты. Оксигенаты должны быть удалены из выходящего потока реактора оксидегидрирования перед направлением соединений С4 в установку выделения бутадиена.

Оксигенаты включают кетоны, альдегиды и другие оксигенаты. Основными оксигенатами, образующимся в способе, являются альдегиды. Альдегиды и другие оксигенатные примеси удаляют с помощью абсорбции примесей в растворителе. Впоследствии растворитель отпаривают от примесей и рециркулируют в установки абсорбции.

Настоящее изобретение представляет собой способ удаления оксигенатов из выходящего из реактора бутадиенового потока. Способ включает пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока в башню гашения для охлаждения и гашения выходящего потока потоком растворителя. Башня гашения образует головной поток, содержащий С4 углеводороды, и кубовый поток, содержащий растворитель и оксигенаты. Кубовый поток пропускают в колонну отпаривания оксигенатов для разделения кубового потока на головной поток, содержащий оксигенаты и инертный газ, и кубовый поток, содержащий растворитель. Инертный газ пропускают в колонну отпаривания оксигенатов для обеспечения отпаривающей среды для удаления оксигенатов из растворителя в кубовом потоке. В одном варианте осуществления растворитель представляет собой воду.

Способ может дополнительно включать пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока в теплообменник для предварительного охлаждения выходящего из реактора потока и образования водяного пара. Предварительно охлажденный выходящий поток затем пропускают в башню гашения. Головной поток башни гашения пропускают в компрессорную установку для образования сжатого потока С4. Сжатый поток С4 пропускают в скруббер оксигенатов. Скруббер оксигенатов образует очищенный поток С4 и кубовый поток скруббера. Остаточные оксигенаты, которые не удаляются в башне гашения, в основном являются альдегидами. Кубовый поток скруббера оксигенатов пропускают в колонну отпаривания оксигенатов.

Очищенный поток С4 пропускают в колонну-абсорбер C4, при этом инертные газы в очищенном потоке С4 удаляются и отводятся из колонны-абсорбера с головным потоком. Растворитель пропускают в колонну-абсорбер C4 и получают кубовый поток, содержащий соединения C4 и растворитель. Кубовый поток абсорбера C4 пропускают в колонну-дегазатор с образованием головного потока дегазатора и кубового потока, содержащего соединения C4 и растворитель. Кубовый поток дегазатора пропускают в отпарную колонну C4 для отделения растворителя от соединений C4. Отпарная колонна С4 образует головной поток, содержащий поток продукта C4, содержащий бутадиены, и кубовый поток, содержащий растворитель. Растворитель из кубового потока отпарной колонны C4 направляется в абсорбер С4.

Инертный газ, такой как азот, используемый в отпарной колонне оксигенатов, экономит энергию и уменьшает или исключает необходимость в образовании водяного пара в отпарной колонне. Отпарная колонна оксигенатов также может называться отпарной колонной альдегидов, поскольку основные оксигенаты содержат альдегиды, образованные в реакторе окислительного дегидрирования. Использование инертного газа по сравнению с использованием водяного пара позволяет осуществлять процесс при более низкой температуре, поскольку использование водяного пара требует более высокой температуры для предотвращения конденсации водяного пара в трубопроводах головного погона отпарной колонны оксигенатов.

Способ, показанный на фигуре, включает пропускание бутенового потока 8 в реактор 10 окислительного дегидрирования. Перегретый водяной пар и сжатый воздух 6 также направляют в реактор 10 с образованием выходящего потока 12, содержащего бутадиены. Выходящий поток 12 пропускают через теплообменник 20 с образованием охлажденного выходящего потока 22. Водный поток 24 может пропускаться через теплообменник 20 с образованием водяного пара 26. Охлажденный выходящий поток 22 пропускают в башню 30 гашения, где выходящий поток 22 дополнительно охлаждается, и вымываются оксигенаты. Башня 30 гашения образует подвергнутый гашению поток 32 С4 и кубовый поток 34 гашения.

Подвергнутый гашению головной поток 32 C4 сжимают в компрессорной установке 40 с образованием сжатого потока 42 С4. Компрессорная установка 40 может содержать несколько компрессоров или многоступенчатые компрессоры с межступенчатым охлаждением для конденсации растворителя. Сжатый поток 42 С4 пропускают в скруббер 50 оксигенатов для образования очищенного потока 52 С4. Скруббер 50 оксигенатов удаляет оксигенаты, и основными удаленными соединениями являются альдегиды. Скруббер 50 оксигенатов образует кубовый поток 54 скруббера, который пропускают в отпарную колонну 60 оксигенатов. Кубовый поток 54 скруббера объединяют с кубовым потоком 34 гашения и направляют в отпарную колонну 60 оксигенатов. Поток 72 инертного газа пропускают в отпарную колонну 60 оксигенатов с образованием головного потока 62, содержащего сбрасываемые газы, и кубового потока 64, содержащего отпаренную воду. Водный поток 64 рециркулируют и пропускают в теплообменник 20 с получением водяного пара 26 для использования в реакторах 10 окислительного дегидрирования. Часть водного потока 64 может пропускаться через испаритель 80 для образования водяного пара 82. Водяной пар пропускают через пароперегреватель 90 для образования перегретого водяного пара 92, подаваемого в реакторы 10.

Способ дополнительно включает пропускание очищенного технологического потока 52 С4 в абсорбер 70 С4. Абсорбер 70 С4 абсорбирует С4 углеводороды из технологического потока 52 и образует головной поток 72 абсорбера С4, содержащий инертные газы, и кубовый поток 74 абсорбера С4, содержащий С4 углеводороды и растворитель. Головной поток 72 абсорбера С4 обеспечивает инертный газ для использования в отпарной колонне 60 оксигенатов.

Кубовый поток абсорбера C4 пропускают в дегазатор 100 для удаления остаточных легких газов с головным потоком 102 дегазатора. Дегазатор 100 образует кубовый поток 104, содержащий дегазированный растворитель и С4 углеводороды. Кубовый поток 104 дегазатора пропускают в отпарную колонну 110 С4 для отделения соединений C4 от абсорбирующего растворителя. Отпарная колонна 110 С4 образует головной поток 112, содержащий С4 углеводороды, и кубовый поток 114, содержащий растворитель. Поток 114 растворителя охлаждают за счет теплообмена с питающим потоком 104 отпарной колонны, и охлажденный поток 114 растворителя подают в абсорбер 70 С4. Головной поток С4 пропускают в делитель C4 (не показан), для отделения бутадиенов от других соединений C4.

Реактор 10 окислительного дегидрирования может включать один или большее число реакторов, установленных последовательно с теплообменником между ними для регулирования температур на входе. В одном варианте осуществления реактор 10 окислительного дегидрирования включает два реактора, соединенных последовательно, и бутеновый поток поступает из первого реактора во второй реактор. Водяной пар и окислитель подаются в каждый реактор. Предпочтительным окислителем является сжатый воздух.

Способ улучшается за счет использования существующего технологического потока, обедненного оксигенатами, для отпаривания в отпарной колонне оксигенатов. Головной поток, содержащий инертный газ, выходящий из расположенного ниже по потоку абсорбера C4, обеспечивает хороший отпаривающий газ для отпарной колонны оксигенатов. Головной поток из абсорбера C4 уже предназначен для направления в ту же самую последующую обработку, например, термический окислитель, и направляется в то же самое целевое устройство, что и головной погон из отпарной колонны оксигенатов.

Хотя изобретение описано с использованием того, что в данном случае рассматривается как предпочтительные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, но предполагает охват различных модификаций и эквивалентных конфигураций, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу удаления оксигенатов из выходящего из реактора бутадиенового потока, включающему пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока (12) в башню (30) гашения; охлаждение и гашение выходящего из реактора бутадиенового потока с образованием головного потока (32), содержащего углеводороды С4, и кубового потока (34), содержащего растворитель и оксигенаты; пропускание кубового потока (34) в отпарную колонну (60) оксигенатов; пропускание головного потока (32) в скруббер (50) оксигенатов для образования очищенного потока (52) С4 и кубового потока (54) скруббера; пропускание очищенного потока (52) С4 в абсорбер (70) С4 для образования головного потока (72) абсорбера, содержащего инертный газ, и кубового потока (74) абсорбера, содержащего соединения C4 и растворитель, причем указанный головной поток (72) абсорбера обеспечивает инертный газ для использования в отпарной колонне (60) оксигенатов; и пропускание инертного газа (72) в отпарную колонну (60) оксигенатов, и образование головного потока (62) отпарной колонны, содержащего оксигенаты и инертный газ, и кубового потока (64) отпарной колонны, содержащего растворитель. Оксигенаты отпаривают из растворителя инертным газом для снижения энергопотребления способа, и растворитель рециркулируют и повторно используют в способе. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ удаления оксигенатов из выходящего из реактора бутадиенового потока, включающий:

- пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока (12) в башню (30) гашения;

- охлаждение и гашение выходящего из реактора бутадиенового потока с образованием головного потока (32), содержащего углеводороды С4, и кубового потока (34), содержащего растворитель и оксигенаты;

- пропускание кубового потока (34) в отпарную колонну (60) оксигенатов;

- пропускание головного потока (32) в скруббер (50) оксигенатов для образования очищенного потока (52) С4 и кубового потока (54) скруббера;

- пропускание очищенного потока (52) С4 в абсорбер (70) С4 для образования головного потока (72) абсорбера, содержащего инертный газ, и кубового потока (74) абсорбера, содержащего соединения C4 и растворитель, причем указанный головной поток (72) абсорбера обеспечивает инертный газ для использования в отпарной колонне (60) оксигенатов; и

- пропускание инертного газа (72) в отпарную колонну (60) оксигенатов и образование головного потока (62) отпарной колонны, содержащего оксигенаты и инертный газ, и кубового потока (64) отпарной колонны, содержащего растворитель.

2. Способ по п.1, в котором растворитель представляет собой воду.

3. Способ по любому из пп.1, 2, дополнительно включающий пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока (12) в теплообменник (20) для образования водяного пара и охлажденного выходящего из реактора бутадиенового потока (22) перед пропусканием выходящего из реактора бутадиенового потока (12) в башню (30) гашения.

4. Способ по любому из пп.1, 2, дополнительно включающий пропускание головного потока (32) в компрессорную установку (40) для образования сжатого потока (42) С4.

5. Способ по п.4, дополнительно включающий пропускание сжатого потока (42) С4 в скруббер (50) оксигенатов для образования указанного очищенного потока (52) С4 и указанного кубового потока (54) скруббера.

6. Способ по п.5, дополнительно включающий пропускание кубового потока (54) скруббера в отпарную колонну (60) оксигенатов.

7. Способ по любому из пп.1, 2, дополнительно включающий пропускание кубового потока (74) абсорбера в дегазатор (100) с образованием головного потока (102) дегазатора и кубового потока (104) дегазатора, содержащего растворитель и соединения C4.

8. Способ по п.7, дополнительно включающий пропускание кубового потока (104) дегазатора в отпарную колонну (110) С4 для образования потока (112) продукта C4 и кубового потока (114) отпарной колонны C4, содержащего растворитель.

9. Способ по п.8, дополнительно включающий пропускание кубового потока (114) отпарной колонны C4 в абсорбер (70) С4.