Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области нефтехимической промышленности, в частности к способу селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена и установке его селективного гидрирования.
Уровень техники
В настоящее время установка экстракции бутадиена обычно извлекает 1,3-бутадиен из фракции крекинга С4 установки по производству этилена путем двухступенчатой экстрактивной дистилляции и обычной перегонки, и при этом образуется побочный продукт - остаточный газ, богатый алкинами и диенами. Из-за различных технологий, применяемых в установке экстракции бутадиена, побочный продукт - алкинсодержащий остаточный газ может находиться в двух различных состояниях, т.е. в жидкой фазе и газовой фазе, но их общей особенностью является относительно высокая концентрация винилацетилена (VA) и этилацетилена (EA) в остаточном газе, при этом содержание VA обычно составляет 20%, до 40% масс. В настоящее время для обеспечения безопасности этот остаточный газ, богатый алкинами и диенами, необходимо разбавлять рафинатом С4, и затем продавать в виде сжиженного газа или непосредственно сбрасывать на факел для сжигания. Если остаточный газ рециркулировать и утилизировать, это принесет хорошие экономические и социальные выгоды.
В настоящее время что касается ресурсов С4, богатых алкинами и диенами, промышленность в основном перерабатывает их в продукты с высокой добавленной стоимостью путем гидроочистки, при которой одним из используемых методов является селективная гидроочистка. Хотя гидрирующая активность ненасыщенных углеводородов возрастает со степенью ненасыщенности, и алкины в компонентах С4 вступают в реакцию с газообразным водородом предпочтительно по сравнению с диолефинами и моноолефинами, диолефины и моноолефины в компонентах C4 также могут бурно реагировать с газообразным водородом при более низких температурах с образованием алканов под действием катализатора. Реакция селективного гидрирования компонентов C4 представляет собой трехфазную реакцию газа, жидкости и твердого вещества. Однако из-за небольшого количества газообразного водорода, необходимого для реакции, газообразный водород ограничен для растворения в компонентах C4, и далее вступает в реакцию с такими реагентами, как алкины и диены в компонентах C4, путем массопереноса через жидкостную мембрану на поверхность катализатора. Авторы изобретения обнаружили, что реакция гидрирования лимитирована газообразным водородом, то есть, на поверхности катализатора, когда газообразного водорода недостаточно, - алкины не могут подвергаться реакции гидрирования, и, таким образом, вряд ли могут быть полностью удалены из продукта, и их реакция полимеризации склонна протекать с образованием тяжелых компонентов, которые могут снижать эффективность катализатора; а когда газообразный водород находится в избытке, - диолефины и бутены, образованные в результате реакции гидрирования алкинов, могут дополнительно подвергаться реакциям гидрирования с образованием алкенов и алканов, что приводит к снижению селективности реакции гидрирования алкинов.
CN102285859A раскрывает способ селективного гидрирования потоков C4, в котором с помощью использования двухкомпонентных палладий-серебряных или многокомпонентных палладий-серебряных катализаторов с оксидом алюминия в качестве носителя потоки C4 с высоким содержанием бутадиена подвергаются селективному гидрированию с получением продукта, богатого 1-бутеном и имеющего содержание бутадиена и алкина менее 10 ч/млн, который может быть использован в качестве сырья установки производства MTBE. Однако этот патент не касается бутадиенового остаточного газа, богатого винилацетиленом (VA) и этилацетиленом (EA), и газообразный водород непосредственно вводится на входе в реактор, на его распределение сильно влияет схема компоновки оборудования и трубопроводов, благодаря чему трудно обеспечить равномерное распределение водорода, что, в свою очередь, ограничивает селективность катализатора.
CN103121905A раскрывает способ извлечения остаточного газа экстракции бутадиена, в котором при использовании мультиметаллического катализатора никель-палладий-медь-серебро алкины подвергаются селективному гидрированию с получением продукта, богатого бутадиеном, который направляется в установку получения бутадиена для дальнейшего извлечения бутадиена. В этом способе газообразный водород непосредственно подается на вход реактора, на его распределение сильно влияет схема компоновки оборудования и трубопроводов, благодаря чему трудно обеспечить равномерное распределение водорода, что, в свою очередь, ограничивает селективность катализатора. Кроме того, поскольку тяжелые компоненты, такие как полимеры, полученные в результате реакции селективного гидрирования, не удаляются из потока гидрированного C4, который используется для разбавления сырья, они могут легко накапливаться в системе, что приводит к снижению эффективности и срока службы катализатора.
CN108863697A раскрывает способ извлечения бутадиена с помощью селективного гидрирования алкинов, в котором при использовании палладий-молибденового катализатора селективного гидрирования после гидрирования алкинов в потоке C4 содержание винилацетилена составляет менее 1,0% масс., селективность по бутадиену выше 46%, и продукт соответствует требованиям к подаваемому сырью установки экстракции бутадиена. Однако в этом патенте используется катализатор, содержащий благородный металл палладий, и, соответственно, он имеет высокую стоимость, и не рассматривается процесс в установке селективного гидрирования бутадиенового остаточного газа.
CN103787811A раскрывает способ утилизации бутадиенового остаточного газа, в котором используется катализатор на основе Ni с композитным оксидом титана-оксидом алюминия в качестве носителя для гидрирования всех алкинов, диенов и моноенов в остаточном газе, в результате чего получают продукт с содержанием олефинов менее 5%, который может быть использован в качестве сырья для крекинга на установке по производству этилена, но этот патент не относится к области селективного гидрирования.
CN109806885A раскрывает моноатомный катализатор Pdx/Cu для селективного гидрирования потока C4 и способ его получения. После того, как ненасыщенные олефины в потоке С4 подвергаются гидрированию, селективность по всем бутенам значительно повышается, но температура реакции относительно более высокая, что приводит к большему энергопотреблению; кроме того, в нем не раскрывается технологический процесс.
В последние годы было проведено много исследований по катализаторам селективного гидрирования С4-компонента, и активность и селективность катализаторов значительно повысились. Однако, как упоминалось выше, неточный контроль и неравномерное распределение газообразного водорода серьезно ограничивают селективность катализаторов, что затрудняет одновременное соответствие реакции селективного гидрирования требованиям высокой конверсии алкинов и диенов и высокого выхода моноолефинов. По сравнению с небольшими пилотными установками в лаборатории, на реальных промышленных установках масштабы производства возрастают в сотни раз, точный контроль газообразного водорода затрудняется, и распределение газообразного водорода становится более неравномерным. Согласно характеристикам промышленных установок в еще большей степени необходимо улучшить условия реакции селективного гидрирования с точки зрения процесса и контроля.
Таким образом, по-прежнему существует потребность в способе селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена и установке его селективного гидрирования, который может способствовать равномерному распределению газообразного водорода во время реакции селективного гидрирования, улучшать селективность реакции селективного гидрирования и продлевать срок службы катализатора.
Содержание настоящего изобретения
Целью настоящего изобретения является разработка способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена и установки его селективного гидрирования для устранения недостатков известного уровня техники. Путем совершенствования способа введения и дозирования газообразного водорода, необходимого для реакции селективного гидрирования, проблема неравномерного распределения температуры реактора, вызванная неравномерным распределением водорода, что, в свою очередь, приводит к снижению селективности реакции гидрирования, может быть решена. При этом обеспечение точного дозирования водорода способствует равномерному распределению в реакции селективного гидрирования, улучшает селективность реакции селективного гидрирования, уменьшает возникновение побочных реакций и продлевает срок службы катализатора.
Для достижения указанной выше цели в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающийся тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар, необязательно примеси, захваченные в алкинсодержащем остаточном газе, удаляют перед подачей в сырьевой резервуар;
(2) сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом, и подают в реактор первой ступени для проведения реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени и далее подают в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, жидкофазный продукт разделяют на по меньшей мере два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи в стабилизационную колонну или подвергают дополнительной гидрообработке перед подачей в стабилизационную колонну;
(4) продукт гидрирования C4 извлекают после отделения в стабилизационной колонне.
Другой аспект настоящего изобретения предусматривает установку для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена настоящего изобретения, отличающуюся тем, что установка содержит: сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции C4, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на по меньшей мере две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия соединена со стабилизационной колонной напрямую или опосредованно;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени;
предпочтительно, реактор первой ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем;
предпочтительно, первая линия соединена с охладителем циркуляции C4 через циркуляционный насос.
Техническое решение настоящего изобретения имеет по меньшей мере следующие преимущества:
Благодаря применению способа и установки настоящего изобретения остаточный газ экстракции бутадиена (алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена) может быть полностью и безопасно рециркулирован; и за счет оптимизации введения газообразного водорода и режима подачи в процессе селективного гидрирования, и использования способа растворения газообразного водорода для введения и добавления газообразного водорода, распределение газообразного водорода в реакции селективного гидрирования эффективно улучшается, преодолевается неравномерное распределение температуры в реакторе, вызванное неравномерным распределением газообразного водорода, и селективность алкенов в реакции селективного гидрирования бутадиенового остаточного газа улучшается;
кроме того, за счет оптимизации способа разбавления сырья и использования продуктов гидрирования C4 с низким содержанием примесей 1,3-бутадиена, бутена-1 и тяжелых компонентов для разбавления сырья, настоящее изобретение может решить проблему высокой концентрации алкинов в сырьевом резервуаре, решить проблему высокой концентрации газофазного алкинового остаточного газа при компримировании сырья, сжижении и извлечении, а также снизить вероятность повторного гидрирования 1,3-бутадиена и бутена-1, вызванного обратным смешиванием потока разбавителя С4, тем самым эффективно уменьшая потери продукта, повышая выход продукта, уменьшая воздействие примесей тяжелых компонентов на катализатор и увеличивая срок службы катализатора;
кроме того, настоящее изобретение позволяет дополнительно удалять водорастворимые примеси в сырье остаточного газа экстракции бутадиена за счет обеспечения водопромывной колонны, с возможностью улучшить совместимость сырья.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут подробно описаны в следующем ниже описании.
Краткое описание чертежей
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана принципиальная схема способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена в соответствии с примером настоящего изобретения, на которой:
устройства обозначены следующим образом:
11 - сырьевой резервуар; 12 - подающий насос; 13 - коагулятор; 14 - смеситель первой ступени; 15 - реактор первой ступени; 16 - выходной буферный резервуар реактора первой ступени; 17 - циркуляционный насос; 18 - охладитель циркуляции C4; 19 - охладитель разбавителя C4; 110 - стабилизационная колонна; 111 - головной конденсатор колонны; 112 - резервуар для орошения; 113 - насос для орошения; 114 - конденсатор остаточного газа; 115 - насос разбавителя C4; 116 - трубопровод подачи газообразного водорода;
потоки обозначены следующим образом:
1101 - алкинсодержащий остаточный газ (бутадиеновый остаточный газ) из установки экстракции бутадиена; 1102 - поток разбавителя C4; 1107 - сырье реактора первой ступени; 1108 - продукт реактора первой ступени; 1109 - циркуляционный поток С4; 1112 - подача стабилизационной колонны; 1115 - орошение стабилизационной колонны; 1116 - неконденсирующийся газ; 1117 - тяжелые компоненты; 1118 - продукт гидрирования C4; 1201 - компенсирующий давление реакции газообразный водород; 1202 - добавляемый в реакцию газообразный водород.
На фиг.2 показана принципиальная схема способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена в соответствии с примером настоящего изобретения, на которой:
устройства обозначены следующим образом:
21 - сырьевой резервуар; 22 - подающий насос; 23 - коагулятор; 24 - смеситель первой ступени; 25 - реактор первой ступени; 26 - выходной буферный резервуар реактора первой ступени; 27 - циркуляционный насос; 28 - охладитель циркуляции C4; 29 - охладитель разбавителя C4; 210 - охладитель подачи второй ступени; 211 - смеситель второй ступени; 212 - реактор второй ступени; 213 - выходной буферный резервуар реактора второй ступени; 214 - стабилизационная колонна; 215 - головной конденсатор колонны; 216 - резервуар для орошения; 217 - насос для орошения; 218 - трубопровод подачи газообразного водорода;
потоки обозначены следующим образом:
2101 - алкинсодержащий остаточный газ (бутадиеновый остаточный газ) из установки экстракции бутадиена; 2102 - поток разбавителя C4; 2107 - сырье реактора первой ступени; 2108 - продукт реактора первой ступени; 2109 - циркуляционный поток С4; 2115 - сырье реактора второй ступени; 2116 - продукт реактора второй ступени; 2120 - орошение стабилизационной колонны; 2121 - неконденсирующийся газ; 2122 - С4 алкеновый продукт; 2123 - тяжелые компоненты; 2201 - компенсирующий давление реакции газообразный водород; 2202 - смешанный газообразный водород первой ступени реакции; 2203 - смешанный газообразный водород второй ступени реакции;
На фиг.3 показана принципиальная схема способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена в соответствии с примером настоящего изобретения, на которой:
устройства обозначены следующим образом:
31 - резервуар всасывания нагнетателя; 32 - нагнетатель; 33 - конденсатор сжижения; 34 - сборный резервуар C4; 35 - бустерный насос; 36 - водопромывная колонна; 37 - сырьевой резервуар; 38 - подающий насос; 39 - коагулятор; 310 - смеситель первой ступени; 311 - реактор первой ступени; 312 - выходной буферный резервуар реактора первой ступени; 313 - циркуляционный насос; 314 - циркуляционный охладитель; 315 - стабилизационная колонна; 316 - головной конденсатор колонны; 317 - резервуар для орошения; 318 - насос для орошения; 319 - конденсатор остаточного газа; 320 - трубопровод подачи газообразного водорода;
потоки обозначены следующим образом:
3101 - алкинсодержащий остаточный газ (бутадиеновый остаточный газ) из установки экстракции бутадиена; 3103 - сжиженное сырье C4; 3105 - подача С4; 3107 - сырье реактора первой ступени; 3108 - продукт реактора первой ступени; 3109 - циркуляционный поток С4; 3112 - подача стабилизационной колонны; 3115 - орошение стабилизационной колонны; 3116 - неконденсирующийся газ; 3117 - тяжелые компоненты; 3118 - продукт гидрирования C4; 3119 - поток разбавителя C4; 3201 - компенсирующий давление реакции газообразный водород; 3202 - смешанный газообразный водород реакции.
Конкретные модели осуществления настоящего изобретения
Настоящее изобретение будет детально описано ниже со ссылками на конкретные примеры. Необходимо отметить, что следующие примеры используются только для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения, и не могут быть истолкованы как ограничивающие объем защиты настоящего изобретения. Некоторые несущественные улучшения и корректировки, сделанные специалистом в данной области в соответствии с настоящим изобретением, также попадают в объем защиты настоящего изобретения. Кроме того, следует отметить, что различные конкретные технические характеристики, описанные в следующих конкретных вариантах осуществления, могут быть комбинированы любым подходящим образом, если нет противоречия. Во избежание ненужного повторения различные возможные комбинации дополнительно не описаны в настоящем изобретении.
Одним из аспектов настоящего изобретения является разработка способа для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающегося тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар, необязательно примеси, захваченные в алкинсодержащем остаточном газе, удаляют перед подачей в сырьевой резервуар;
(2) сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом и подают в реактор первой ступени для проведения реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени и далее подают в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, жидкофазный продукт разделяют на по меньшей мере два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи в стабилизационную колонну или подвергают дополнительной гидрообработке перед подачей в стабилизационную колонну;
(4) продукт гидрирования C4 извлекают после отделения в стабилизационной колонне.
В настоящем изобретении «алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена» относится к остаточному газу, богатому алкинами и диенами, образуемому установкой экстракции бутадиена при извлечении 1,3-бутадиена из фракции крекинга С4 установки по производству этилена. Термин «алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена» может использоваться взаимозаменяемо с термином «остаточный газ экстракции бутадиена». Концентрация винилацетилена (VA) и этилацетилена (EA) в остаточном газе относительно высока, при этом содержание VA обычно составляет 20%, до 40% масс. Из-за различных технологий, применяемых на установке экстракции бутадиена, образующийся алкинсодержащий остаточный газ находится в двух состояниях: жидкофазном и газофазном.
Стадия (1)
В варианте осуществления алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена может подаваться непосредственно в сырьевой резервуар.
Алкины, такие как винилацетилен в алкинсодержащем остаточном газе, обладают характеристиками саморазложения и взрыва, что создает угрозу безопасности. Поэтому, как правило, необходимо разбавлять остаточный газ, чтобы снизить его концентрацию и предотвратить взрыв. В соответствии с настоящим изобретением материалы, имеющие низкие содержания 1,3-бутадиена, бутена-1 и тяжелых компонентов, которые, как правило, влияют на активность и срок службы катализатора, могут использоваться в качестве разбавителей.
В варианте осуществления алкинсодержащий остаточный газ может быть разбавлен боковой фракцией потока разбавителя C4 из стабилизационной колонны. Предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-30:1, например 1-20:1, например, 1-10:1. В настоящем изобретении боковая фракция потока разбавителя C4 из стабилизационной колонны в основном имеет низкие содержания 1,3-бутадиена, бутена-1 и тяжелых компонентов, которые, как правило, влияют на активность и срок службы катализатора.
В варианте осуществления алкинсодержащий остаточный газ также может быть разбавлен потоком разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени. Предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-5:1, например, 1-4:1.
Выбор потока разбавителя C4 из стабилизационной колонны или потока разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени в основном зависит от катализатора, применяемого в реакции селективного гидрирования, и содержания тяжелых компонентов, содержащихся в потоке разбавителя С4.
В настоящем изобретении алкинсодержащий остаточный газ может также включать примеси, такие как ацетонитрил (ACN), N-метилпирролидон (NMP) и N,N-диметилформамид (DMF). С целью уменьшения влияния этих примесей на последующие процессы, алкинсодержащий остаточный газ может быть обработан для удаления содержащихся в нем примесей перед подачей в сырьевой резервуар. Например, водопромывная колонна может быть установлена для удаления водорастворимых примесей в алкинсодержащем остаточном газе, чтобы улучшить совместимость сырья.
В варианте осуществления алкинсодержащий остаточный газ может подаваться в водопромывную колонну для удаления примесей, захваченных в алкинсодержащем остаточном газе, и затем подаваться в сырьевой резервуар.
В варианте осуществления, когда алкинсодержащий остаточный газ является газофазным алкинсодержащим остаточным газом, газофазный алкинсодержащий остаточный газ может быть подвергнут компримированию и сжижен в жидкофазный алкинсодержащий остаточный газ, и затем может подаваться в водопромывную колонну. Например, алкинсодержащий остаточный газ подают в резервуар всасывания нагнетателя, компримируют с помощью нагнетателя, конденсируют и сжижают с помощью конденсатора сжижения, и затем подают в сборный резервуар C4, с последующим повышением давления с помощью бустерного насоса и подачей в водопромывную колонну для удаления примесей, захваченных в алкиносодержащем остаточном газе.
В соответствии с настоящим изобретением в случае, если газофазный алкинсодержащий остаточный газ подвергается обработке для удаления примесей, алкинсодержащий остаточный газ в резервуаре всасывания нагнетателя может быть разбавлен.
В варианте осуществления газофазный алкинсодержащий остаточный газ в резервуаре всасывания нагнетателя может быть разбавлен газофазным продуктом гидрирования C4 из боковой фракции стабилизационной колонны. Предпочтительно, массовое отношение расхода газофазного продукта гидрирования C4 к газофазному алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-30:1, например, 1-20:1, например, 1-10:1.
В варианте осуществления газофазный алкинсодержащий остаточный газ в резервуаре всасывания нагнетателя может также быть разбавлен потоком разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени. Предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-5:1, например, 1-4:1.
Выбор потока разбавителя C4 из стабилизационной колонны или потока разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени в основном зависит от катализатора, применяемого в реакции селективного гидрирования, и содержания тяжелых компонентов, содержащихся в потоке разбавителя С4. В соответствии с настоящим изобретением сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.).
В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, резервуар всасывания нагнетателя имеет рабочее давление 0-20 кПа.
В соответствии с настоящим изобретением конденсированный и сжиженный газ в конденсаторе сжижения имеет температуру 0-20 °С.
В соответствии с настоящим изобретением конденсатор сжижения имеет давление 50-100 кПа.
В соответствии с настоящим изобретением водопромывная колонна имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.).
В соответствии с настоящим изобретением массовое отношение промывочной воды к сырью C4 в водопромывной колонне составляет 1-5:1.
Стадия (2)
После того, как сырье C4 в сырьевом резервуаре компримировано с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, его объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и вводят в смеситель первой ступени. После смешивания с газообразным водородом в смесителе первой ступени его вводят в реактор первой ступени для осуществления реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, поступает в выходной буферный резервуар реактора первой ступени. Предпочтительно, сырье C4 в сырьевом резервуаре представляет собой разбавленное сырье C4. В соответствии с настоящим изобретением газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, вводят и подают с помощью первого режима подачи или второго режима подачи.
В первом режиме подачи весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают в реактор первой ступени через выходной буферный резервуар реактора первой ступени. Во втором режиме подачи часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают в реактор первой ступени через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и другую часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают в реактор первой ступени через смеситель первой ступени.
В соответствии с настоящим изобретением в первом режиме подачи газообразный водород, необходимый для реактора гидрирования первой ступени, регулирует давление реакционной системы посредством компенсации давления, и весь газообразный водород вводится в жидкофазный поток C4 путем растворения и затем подается с циркуляционным потоком С4 из реактора первой ступени в реактор гидрирования первой ступени. Во втором режиме подачи часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени. Эта часть газообразного водорода регулирует давление реакционной системы посредством компенсации давления и одновременно поступает в жидкофазный поток C4 путем растворения, и затем подается с циркуляционным потоком С4 из реактора первой ступени в реактор гидрирования первой ступени.
В настоящем изобретении с помощью применения способа растворения газообразного водорода для частичной или полной замены способа непосредственного введения газообразного водорода во входное отверстие реактора в известном уровне техники, обеспечивается равномерное распределение газообразного водорода во время реакции гидрирования, в результате чего улучшается селективность реакции гидрирования.
Во втором режиме подачи массовое отношение части газообразного водорода, необходимой для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования первой ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования первой ступени, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
Во втором режиме подачи сумма количества части газообразного водорода, необходимой для реакции, и количества другой части газообразного водорода равна количеству всего газообразного водорода, необходимого для реакции гидрирования.
В соответствии с настоящим изобретением сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют до 1,0-4,0 MПa (изб.) с помощью подающего насоса, и массовое отношение расхода циркуляционного потока C4 к сырью C4 составляет 5-30:1. Температура на входе в реактор первой ступени составляет 5-60°C, например, 20-60°C; объемная скорость жидкости составляет 1-50 ч-1; давление в реакторе первой ступени регулируется с помощью компенсирующего давление реакции газообразного водорода из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и давление реакции составляет 1,0-4,0 MПa (изб.).
Предпочтительно, реактор первой ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем. Реактор заполнен катализатором селективного гидрирования.
В соответствии с настоящим изобретением катализатор селективного гидрирования из уровня техники, предпочтительно катализатор селективного гидрирования, описанный в CN102240547, может быть использован в реакции селективного гидрирования. В расчете на общую массу катализатора, палладийсодержащий катализатор предпочтительно содержит следующие компоненты: 0,015-2,00% масс. палладия, 0,005-3,0% масс. металла-промотора, и носитель в качестве остальной части, при этом металл-промотор представляет собой по меньшей мере металл, выбранный из свинца, серебра, олова, магния и кальция, и носитель представляет собой по меньшей мере носитель, выбранный из оксида алюминия, оксида титана и оксида магния.
В соответствии с настоящим изобретением в реакции селективного гидрирования могут также использоваться катализаторы селективного гидрирования, описанные в предшествующем уровне техники, например, в CN102886262, CN10886397 и/или CN104707622, предпочтительно катализатор селективного гидрирования, описанный в CN104707622. В расчете на общую массу катализатора, катализатор, не содержащий палладия, предпочтительно содержит следующие компоненты: 5-15% масс. меди, 0,1-3% масс. иридия, 0,1-3% масс. фосфора, 0,5-3,0% масс. металла-промотора, и носитель в качестве остальной части, при этом металл-промотор представляет собой по меньшей мере металл, выбранный из никеля, циркония, свинца и олова, и носитель представляет собой по меньшей мере носитель, выбранный из оксида алюминия, диоксида титана, диоксида кремния, сложного оксида диоксид титана-оксид алюминия, сложного оксида диоксид титана-диоксид кремния и сложного оксида оксид алюминия-диоксид кремния.
Для получения 1,3-бутадиена может использоваться как палладийсодержащий катализатор, так и катализатор, не содержащий палладия. По сравнению с катализатором, не содержащим палладия, палладийсодержащий катализатор обладает более высокой селективностью и более высоким выходом олефинов. Однако, поскольку палладийсодержащий катализатор содержит благородный металл, общие капиталовложения и эксплуатационные расходы установки с использованием палладийсодержащего катализатора будут выше, чем при использовании катализатора, не содержащего палладий. Применение катализаторов, не содержащих драгоценных металлов, может эффективно снизить капиталовложения и эксплуатационные расходы установки. Поэтому при выборе катализатора необходимо взвешивать соотношение между стоимостью и выходом олефинов. Для получения бутена-1 выбран палладийсодержащий катализатор из-за его гораздо более высокой селективности и выхода олефинов.
Стадия (3)
Отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяется на по меньшей мере два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4; второй поток непосредственно подают в стабилизационную колонну в качестве подачи, или второй поток дополнительно подвергают гидроочистке перед подачей в стабилизационную колонну.
В настоящем изобретении рассматривается вопрос о необходимости дополнительной гидрообработки второго потока из выходного буферного резервуара реактора первой ступени в соответствии с потребностями продукта. Например, когда в продукте требуется более высокое содержание 1,3-бутадиена, второй поток может быть использован в качестве подачи и непосредственно подан в стабилизационную колонну без дополнительного гидрирования. Когда в продукте требуется более высокое содержание бутена-1, но меньшее содержание 1,3-бутадиена, второй поток необходимо подвергнуть дополнительному гидрированию перед подачей в стабилизационную колонну.
Дополнительная гидрообработка второго потока перед подачей в колонну стабилизации предусматривает: второй поток используют в качестве подачи для реактора второй ступени и подают в реактор второй ступени через охладитель подачи второй ступени и смеситель второй ступени для осуществления реакции гидрирования второй ступени, и затем реакционный поток второй ступени, полученный в результате реакции в реакторе второй ступени, проходит через выходной буферный резервуар реактора второй ступени и поступает в стабилизационную колонну.
Аналогично реактору первой ступени, газообразный водород, необходимый для реакции реактора второй ступени, вводят и подают с помощью третьего режима подачи или четвертого режима подачи. В третьем режиме подачи весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени. В четвертом режиме подачи часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель второй ступени и далее подают в реактор второй ступени.
В третьем режиме подачи газообразный водород, необходимый для реактора второй ступени, регулирует давление реакционной системы первой ступени посредством компенсации давления, и весь газообразный водород вводится в жидкофазный поток C4 путем растворения и подается в реактор второй ступени вместе с подачей для реактора второй ступени. В четвертом режиме подачи часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени. Эта часть газообразного водорода регулирует давление реакционной системы первой ступени посредством компенсации давления, и одновременно поступает в жидкофазный поток C4 путем растворения, и подается в реактор второй ступени вместе с подачей для реактора второй ступени.
В четвертом режиме подачи массовое отношение части газообразного водорода, необходимой для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования второй ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования второй ступени, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части водорода.
В четвертом режиме подачи сумма количества части газообразного водорода, необходимой для реакции, и количества другой части газообразного водорода равна количеству всего газообразного водорода, необходимого для реакции второй ступени.
В варианте осуществления для получения бутена-1 может использоваться двухступенчатый способ гидрирования для алкинсодержащего остаточного газа, при этом алкины и диены в алкинсодержащем остаточном газе подвергаются селективному гидрированию с образованием моноолефинов путем растворения газообразного водорода, и затем легкие и тяжелые компоненты удаляются с помощью стабилизационной колонны с получением высококачественного продукта C4.
Реактор первой ступени и реактор второй ступени каждый независимо имеют температуру на входе 20-60 °С; реактор первой ступени имеет объемную скорость жидкости 10-50 ч-1, и реактор второй ступени имеет объемную скорость жидкости 1-10 ч-1; реактор первой ступени и реактор второй ступени каждый независимо имеют давление 1,0-4,0 MПa (изб.), которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара каждого реактора.
Реактор первой ступени и реактор второй ступени являются реакторами с неподвижным слоем, и реакторы заполнены катализаторами селективного гидрирования. Как описано выше, палладийсодержащий катализатор выбирают для получения бутена-1 из-за его гораздо более высокой селективности и выхода олефинов.
В реакции селективного гидрирования первой ступени и реакции селективного гидрирования второй ступени могут использоваться катализаторы селективного гидрирования известного уровня техники, предпочтительно катализатор селективного гидрирования, описанный в CN102240547. В расчете на общую массу катализатора, палладийсодержащий катализатор предпочтительно содержит следующие компоненты: 0,015-2,00% масс. палладия, 0,005-3,0% масс. металла-промотора, и носитель в качестве остальной части, при этом металл-промотор представляет собой по меньшей мере металл, выбранный из свинца, серебра, олова, магния и кальция, и носитель представляет собой по меньшей мере носитель, выбранный из оксида алюминия, оксида титана и оксида магния.
Стадия (4)
Продукт гидрирования C4 извлекают после отделения в стабилизационной колонне, и продукт гидрирования C4 содержит 1,3-бутадиен и бутен-1.
В соответствии с настоящим изобретением при использовании одноступенчатого процесса гидрирования для получения 1,3-бутадиена, конденсатор, предпочтительно двухступенчатый конденсатор, используют в верхней части стабилизационной колонны для извлечения C4 компонентов, захваченных неконденсирующимся газом, жидкофазное извлечение продукта гидрирования с высоким содержанием 1,3-бутадиена и бутена-1 осуществляют с помощью резервуара для орошения в верхней части колонны, тяжелые компоненты удаляют из испарителя колонны, и продукт гидрирования C4 с низкими содержаниями 1,3-бутадиена, бутена-1 и тяжелых компонентов, которые, как правило, оказывают неблагоприятное воздействие на активность и срок службы катализатора, получают в виде боковой фракции. Продукт боковой фракции может использоваться для разбавления сырья остаточного газа C4. Фазовым состоянием боковой фракции продукта стабилизационной колонны является газовая фаза или жидкая фаза.
В соответствии с настоящим изобретением, при применении двухступенчатого процесса гидрирования для получения бутена-1, продукт C4 на выходе из реактора второй ступени (реакционный поток второй ступени, полученный в результате реакции в реакторе второй ступени) поступает в выходной буферный резервуар реактора второй ступени, и поток C4 из нижней части буферного резервуара поступает в стабилизационную колонну. Неконденсирующийся газ отводят из верхней части стабилизационной колонны, жидкую фазу в верхней части колонны не получают, и применяют общее орошение; тяжелые компоненты удаляют из нижней части колонны; и высококачественный C4 олефиновый продукт получают в виде боковой фракции.
Стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,2 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
В настоящем изобретении после разбавления и компримирования жидкофазного бутадиенового остаточного газа катализатор, такой как катализатор, не содержащий благородных металлов, используют для реакции селективного гидрирования, и легкие и тяжелые компоненты удаляют через стабилизационную колонну для получения C4 олефинового продукта с низким содержанием алкина и обогащенного 1,3-бутадиеном, который может быть возвращен в установку экстракции бутадиена для дальнейшего извлечения 1,3-бутадиена и моноолефинов.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающийся тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар;
(2) сырье в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом и подают в реактор первой ступени для проведения реакции гидрирования, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени, и далее подают в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяется на два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи для стабилизационной колонны;
(4) реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции в реакторе первой ступени, подают в стабилизационную колонну через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и отделяют с помощью стабилизационной колонны для извлечения продукта гидрирования C4.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ разбавляют с помощью боковой фракции потока разбавителя C4 из стабилизационной колонны, предпочтительно массовое отношение расхода разбавителя C4 и алкинсодержащего остаточного газа составляет 1-30:1.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (2), во втором режиме подачи, массовое отношение части газообразного водорода, необходимого для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (1), сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.);
на стадии (2) разбавленное сырье C4 компримируют с помощью подающего насоса до 1,0-4,0 MПa (изб.), массовое отношение расхода циркуляционного потока C4 к разбавленному сырью C4 составляет 5-30:1, реактор первой ступени имеет температуру на входе 5-60 °C и объемную скорость жидкости 1-40 ч-1, давление в реакторе первой ступени регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и давление реакции составляет 1,0-4,0 MПa (изб.);
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,0 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающийся тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар, и алкинсодержащий остаточный газ в сырьевом резервуаре разбавляют потоком разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
(2) разбавленное сырье в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем смешивают с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, в котором его смешивают с газообразным водородом и затем подают в реактор первой ступени для осуществления реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяют на три потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, второй поток используют в качестве подачи для реактора второй ступени и подают в реактор второй ступени через охладитель подачи второй ступени и смеситель второй ступени для проведения реакции гидрирования второй ступени; и третий поток используют в качестве потока разбавителя C4 и подают в сырьевой резервуар;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе второй ступени, подают с помощью третьего режима подачи или четвертого режима подачи:
третий режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
четвертый режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель второй ступени и затем вводят в реактор второй ступени;
(4) реакционный поток второй ступени, полученный в результате реакции в реакторе второй ступени, подают в стабилизационную колонну через выходной буферный резервуар реактора второй ступени и отделяют с помощью стабилизационной колонны с извлечением C4 олефинового продукта в виде боковой фракции.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (2) во втором режиме подачи массовое отношение части газообразного водорода, необходимой для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования первой ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (3), в четвертом режиме подачи, массовое отношение части газообразного водорода, необходимой для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования второй ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования второй ступени, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (1), сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.), и массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-5:1;
на стадии (2) разбавленное сырье компримируют до 1,0-4,0 MПa (изб.) с помощью подающего насоса, и массовое отношение расхода циркуляционного потока С4 к разбавленному сырью C4 составляет 5-30:1;
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,6-1,2 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35;
при этом реактор первой ступени и реактор второй ступени каждый независимо имеют температуру на входе 20-60 °C, реактор первой ступени имеет объемную скорость жидкости 10-50 ч-1, и реактор второй ступени имеет объемную скорость жидкости 1-10 ч-1; реактор первой ступени и реактор второй ступени каждый независимо имеют давление 1,0-4,0 MПa (изб.), которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара каждого реактора.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающийся тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) газофазный алкинсодержащий остаточный газ из установки получения бутадиена подают в резервуар всасывания нагнетателя, и газофазный алкинсодержащий остаточный газ компримируют с помощью нагнетателя, конденсируют и сжижают с помощью конденсатора сжижения, и затем подают в сборный резервуар C4, с последующим повышением давления с помощью бустерного насоса и подачей в водопромывную колонну для удаления примесей, захваченных в алкиносодержащем остаточном газе, и затем подают в сырьевой резервуар;
(2) сырье С4 в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом и подают в реактор первой ступени для осуществления реакции гидрирования, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени, и затем вводят в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяется на два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи для стабилизационной колонны;
(4) реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции в реакторе первой ступени, подают в стабилизационную колонну через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и отделяют с помощью стабилизационной колонны для извлечения продукта гидрирования C4.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (1), газофазный алкинсодержащий остаточный газ в резервуаре всасывания нагнетателя разбавляют боковой фракцией газофазного продукта гидрирования C4 из стабилизационной колонны; предпочтительно массовое отношение расхода газофазного продукта гидрирования C4 к газофазному алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-30:1.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (2), во втором режиме подачи массовое отношение части газообразного водорода, необходимого для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
В предпочтительном варианте осуществления, на стадии (1), резервуар всасывания нагнетателя имеет рабочее давление 0-20 кПа; конденсированный и сжиженный газ в конденсаторе сжижения имеет температуру 0-20 °C, и конденсатор сжижения имеет давление 50-100 кПа; водопромывная колонна имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.), массовое отношение промывочной воды в водомывной колонне к сырью C4 составляет 1-5:1; и сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.);
на стадии (2) сырье С4 компримируют до 1,0-4,0 MПa (изб.) с помощью подающего насоса;
реактор первой ступени имеет температуру на входе 5-60 °C, объемную скорость жидкости 10-50 ч-1; реактор первой ступени имеет реакционное давление 1,0-4,0 MПa (изб.), которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,0 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
Другой аспект настоящего изобретения предусматривает установку для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена настоящего изобретения, отличающуюся тем, что установка содержит: сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции C4, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на по меньшей мере две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия напрямую или опосредованно соединена со стабилизационной колонной;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени;
предпочтительно, реактор первой ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем;
предпочтительно, первая линия соединена с охладителем циркуляции C4 через циркуляционный насос.
В настоящем изобретении сырьевой резервуар снабжен отверстием для подачи остаточного газа извлечения бутадиена и отверстием для разбавителя C4.
В варианте осуществления отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара может быть соединено с выходом из стабилизационной колонны, предпочтительно выход из стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 через насос разбавителя C4 и/или охладитель разбавителя C4.
В варианте осуществления отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара может быть соединено с выпускным трубопроводом выходного буферного резервуара реактора первой ступени, предпочтительно, охладитель разбавителя C4 дополнительно предусмотрен между отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара и выпускным трубопроводом выходного буферного резервуара реактора первой ступени.
В варианте осуществления головной выход из стабилизационной колонны последовательно соединен с головным конденсатором колонны, резервуаром для орошения и насосом для орошения, и выход насоса для орошения соединен со входом стабилизационной колонны.
В варианте осуществления головной выход из стабилизационной колонны последовательно соединен с головным конденсатором колонны, резервуаром для орошения и насосом для орошения, выход резервуара для орошения соединен с конденсатором остаточного газа, выход конденсатора остаточного газа соединен со входом резервуара для орошения, и другой выход резервуара для орошения соединен со входом стабилизационной колонны через насос для орошения.
В соответствии с настоящим изобретением установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена может дополнительно содержать резервуар всасывания нагнетателя, нагнетатель, конденсатор сжижения, сборный резервуар C4, бустерный насос и водопромывную колонну, которые соединены последовательно, и выход сырья C4 водопромывной колонны соединен с сырьевым резервуаром.
В варианте осуществления выход стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 резервуара всасывания нагнетателя.
В варианте осуществления водопромывная колонна снабжена сверху входом для промывочной воды и выходом для сырья C4, и снабжена снизу входом для сжиженного сырья C4 и выходом для промывочной воды, и бустерный насос соединен со входом для сжиженного сырья C4.
В соответствии с настоящим изобретением установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена может дополнительно предусматривать охладитель подачи второй ступени, смеситель второй ступени, реактор второй ступени и выходной буферный резервуар реактора второй ступени, которые соединены последовательно, и вторая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора первой ступени, соединена с охладителем подачи второй ступени, и выходной буферный резервуар реактора второй ступени соединен со стабилизационной колонной; предпочтительно, вторая линия соединена с охладителем подачи второй ступени через циркуляционный насос; предпочтительно, реактор второй ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем.
В варианте осуществления трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени, и третий трубопровод соединен со смесителем второй ступени; предпочтительно, трубопровод подачи газообразного водорода может дополнительно содержать компенсирующий давление трубопровод, который соединен с выходным буферным резервуаром реактора второй ступени.
В варианте осуществления выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия напрямую соединена со стабилизационной колонной.
В варианте осуществления выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на три линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, вторая линия соединена с охладителем подачи второй ступени, и третья линия соединена с отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара; и трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени, и третий трубопровод соединен со смесителем второй ступени.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предусматривает установку для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена настоящего изобретения, отличающуюся тем, что установка содержит: сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции C4, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно; и вторая линия соединена со стабилизационной колонной;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени.
В предпочтительном варианте осуществления выход стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара.
В предпочтительном варианте осуществления выход стабилизационной колонны, насос разбавителя C4, охладитель разбавителя C4 и отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара соединены последовательно.
В предпочтительном варианте осуществления первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора соединена с охладителем циркуляции C4 через циркуляционный насос.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предусматривает установку для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена настоящего изобретения, отличающуюся тем, что установка содержит: сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции C4, охладитель подачи второй ступени, смеситель второй ступени, реактор второй ступени, выходной буферный резервуар реактора второй ступени, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
охладитель подачи второй ступени, смеситель второй ступени, реактор второй ступени, выходной буферный резервуар реактора второй ступени и стабилизационная колонна соединены последовательно;
сырьевой резервуар снабжен входом для остаточного газа экстракции бутадиена и отверстием для разбавителя C4;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на три линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, вторая линия соединена с охладителем подачи второй ступени, и третья линия соединена с отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени, и третий трубопровод соединен со смесителем второй ступени.
В предпочтительном варианте осуществления первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора первой ступени соединена с охладителем циркуляции C4 через циркуляционный насос; и вторая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора первой ступени, соединена с охладителем подачи второй ступени через циркуляционный насос.
В предпочтительном варианте осуществления охладитель разбавителя C4 дополнительно предусмотрен между выходом выходного буферного резервуара реактора первой ступени и отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара.
В предпочтительном варианте осуществления трубопровод подачи газообразного водорода дополнительно включает в себя компенсирующий давление трубопровод, соединенный с выходным буферным резервуаром реактора второй ступени.
В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предусматривает установку для селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена настоящего изобретения, отличающуюся тем, что установка содержит: резервуар всасывания нагнетателя, нагнетатель, конденсатор сжижения, сборный резервуар C4, бустерный насос, водопромывную колонну, сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
резервуар всасывания нагнетателя, нагнетатель, конденсатор сжижения, сборный резервуар C4, бустерный насос и водопромывная колонна соединены последовательно;
выход водопромывной колонны для сырья С4, сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно; и вторая линия соединена со стабилизационной колонной;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени.
В предпочтительном варианте осуществления выход стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 резервуара всасывания нагнетателя.
В предпочтительном варианте осуществления водопромывная колонна снабжена сверху входом для промывочной воды и выходом для сырья C4, и снабжена снизу входом для сжиженного сырья C4 и выходом для промывочной воды, и бустерный насос соединен со входом для сжиженного сырья C4.
В предпочтительном варианте осуществления первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора первой ступени соединена с охладителем циркуляции через циркуляционный насос.
Примеры
Настоящее изобретение далее проиллюстрировано следующими примерами.
Пример 1
Как показано на фиг.1, в данном примере представлена установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и данная установка содержит: сырьевой резервуар 11, подающий насос 12, коагулятор 13, смеситель 14 первой ступени, реактор 15 первой ступени, выходной буферный резервуар 16реактора первой ступени, циркуляционный насос 17, охладитель 18 циркуляции C4, охладитель 19 разбавителя C4, стабилизационную колонну 110, головной конденсатор 111 колонны, резервуар 112 для орошения, насос 113 для орошения, конденсатор 114 остаточного газа, насос 115 разбавителя C4 и трубопровод 116 подачи газообразного водорода;
при этом сырьевой резервуар 11 снабжен входом для остаточного газа экстракции бутадиена и отверстием для разбавителя C4, и донная часть сырьевого резервуара 11, подающий насос 12, коагулятор 13, смеситель 14 первой ступени, реактор 15 первой ступени и выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем 18 циркуляции C4, смесителем 14 первой ступени и реактором 15 первой ступени последовательно; вторая линия соединена со стабилизационной колонной 110; при этом первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара 16 реактора первой ступени соединена с охладителем 18 циркуляции C4 через циркуляционный насос 17;
трубопровод 116 подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с верхним входом выходного буферного резервуара 16 реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем 14 первой ступени;
при этом выход стабилизационной колонны 110, насос 115 разбавителя C4, охладитель 19 разбавителя C4 и отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара 11 соединены последовательно; головной выход стабилизационной колонны 110 соединен с головным конденсатором 111 колонны и резервуаром 112 для орошения последовательно; выход резервуара 112 для орошения соединен с конденсатором 114 остаточного газа, и выход конденсатора 114 остаточного газа соединен со входом резервуара 112 для орошения; другой выход резервуара 112 для орошения соединен с насосом 113 для орошения, и выход насоса 113 для орошения соединен со входом стабилизационной колонны 110;
при этом реактор 15 гидрирования представлял собой реактор с неподвижным слоем.
Установку селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена данного примера использовали для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и способ селективного гидрирования предусматривал:
(1) Алкинсодержащий остаточный газ 1101 из установки экстракции бутадиена (в расчете на общую массу алкинсодержащего остаточного газа основными компонентами алкинсодержащего остаточного газа были: 58,69% бутена, 10,35% бутадиена, 17,65% этилацетилена и 4,00% винилацетилена, 2,05% C5 и более, 0,02% воды) подавали в сырьевой резервуар 11, и алкинсодержащий остаточный газ в сырьевом резервуаре разбавляли охлажденным разбавителем 1102 C4, который поступал из боковой фракции стабилизационной колонны 110; при этом алкинсодержащий остаточный газ 1101 имел расход 1825 кг/ч и давление 0,8 MПa (изб.); разбавитель 1102 C4 имел расход 5000 кг/ч, после разбавления в сырьевом резервуаре 11 содержание жидкофазного винилацетилена составляло 5,32%, и содержание газофазного винилацетилена составляло 4,75%.
(2) Разбавленное сырье в сырьевом резервуаре 11 компримировали до 2,7 MПa (изб.) с помощью подающего насоса, затем объединяли с циркуляционным потоком 1109 С4 из выходного буферного резервуара 16 реактора первой ступени и подавали в смеситель 14 первой ступени, где его смешивали с газообразным водородом (т.е. для получения сырьевого материала 1107 реактора гидрирования), и подавали в реактор 15 первой ступени для реакции гидрирования, и реакционный поток первой ступени (продукт 1108 реактора гидрирования), полученный в результате реакции, подавали в выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени; циркуляционный поток 1109 С4 имел расход 45000 кг/ч, смешанная подача C4 имела расход 46825 кг/ч и температуру 20°C.
Газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 15 первой ступени, вводили и подавали в первом режиме подачи;
Первый режим подачи предусматривал: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени, и затем подавали в реактор 15 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 16 реактора первой ступени; при этом давление реакционной системы регулировали газообразным водородом, необходимым для реакции в реакторе 15 первой ступени, посредством компенсации давления, и давление составляло 2,3 MПa (изб.); газообразный водород подавали в жидкофазный поток C4 путем растворения и затем подавали с циркуляционным потоком 1109 С4 реактора в реактор гидрирования, циркуляционный поток 1109 C4 имел расход 45000 кг/ч, растворенный в нем газообразный водород имел расход 34,0 кг/ч, газообразный водород больше не подавали в смеситель 14 первой ступени, предусмотренный на входе реактора 15 первой ступени, и жидкая фаза реакции имела общую объемную скорость 15 ч-1; реактор 15 первой ступени имел температуру на входе 20°C;
(3) Выходной буферный резервуар реактора 16 первой ступени не имел отведения газовой фазы, и жидкофазный продукт разделяли на два потока, при этом первый поток возвращали в реактор гидрирования в качестве циркуляционного потока 1109 С4, и второй поток использовали в качестве подачи 1112 стабилизационной колонны; подача 1112 стабилизационной колонны имела расход 6853 кг/ч;
(4) Реакционный поток первой ступени (продукт 1108 реактора первой ступени), полученный в результате реакции в реакторе 15 первой ступени, подавали в стабилизационную колонну 110 через выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени, и отделяли с помощью стабилизационной колонны 110 с получением продукта 1118 гидрирования C4; при этом стабилизационная колонна 110 использовалась для удаления неконденсирующегося газа 1116 из верхней части колонны, для удаления тяжелых компонентов 1117 из испарителя колонны, для получения жидкофазного продукта 1118 гидрирования C4, богатого 1,3-бутадиеном и моноолефинами, из верхней части колонны, и для извлечения в виде боковой фракции потока 1102 разбавителя C4, который использовали для разбавления сырья, с расходом 5000 кг/ч. Стабилизационная колонна 110 имела число теоретических тарелок 30, рабочее давление 0,5 MПa (изб.), температуру верха колонны 56,7°C, температуру испарителя колонны 100,2°C, расход орошения (орошение 1115стабилизационной колонны ) 5600 кг/ч и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 25.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 1.
Использованный в примерах 1 и 2 катализатор, в расчете на общую массу катализатора, состоял из следующих компонентов: медь в содержании 7% масс., иридий в содержании 0,3% масс., фосфор в содержании 2% масс., никель в содержании 3% масс., и носитель в качестве остальной части, при этом носителем был сложный оксид диоксид титана-оксид алюминия.
Таблица 1
Из таблицы 1 видно, что в продукте содержание 1,3-бутадиена было примерно на 10% выше, чем в сырье, содержание алкинов составляло менее 0,5%, и общая степень конверсии алкинов превышала 97%, что может соответствовать требованиям к сырью установки экстракции бутадиена.
Пример 2
Как показано на фиг.1, по сравнению с примером 1, данный пример имел следующие отличия:
На стадии (2) газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 15 первой ступени, вводили и подавали во втором режиме подачи; второй режим подачи предусматривал: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени, и затем подавали в реактор 15 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 16 реактора первой ступени; другую часть газообразного водорода подавали через смеситель 14 первой ступени, и затем вводили в реактор 15 первой ступени; при этом большую часть газообразного водорода подавали через выходной буферный резервуар 16 реактора первой ступени, и эта часть газообразного водорода регулировала давление реакционной системы посредством компенсации давления и одновременно поступала в жидкофазный поток C4 путем растворения, и подавалась с циркуляционным потоком 1109 C4 реактора в реактор первой ступени, циркуляционный поток 1109 С4 имел расход 32000 кг/ч, и растворенный в нем газообразный водород имел расход 20,0 кг/ч; небольшая часть газообразного водорода подавалась через смеситель 14 первой ступени, предусмотренный на входе реактора 15 первой ступени, и имела расход 17,0 кг/ч.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 2.
Таблица 2
Из таблицы 2 видно, что в продукте содержание 1,3-бутадиена было примерно на 7,8% выше, чем в сырье, содержание алкинов составляло менее 0,5%, и общая степень конверсии алкинов превышала 97%, что может соответствовать требованиям к сырью установки экстракции бутадиена. По сравнению с примером 1, в этом примере, поскольку газообразный водород не подавали в реактор полностью путем растворения, равномерное распределение газообразного водорода было несколько хуже, чем в примере 1, что, в свою очередь, привело к расходованию части 1,3-бутадиена в результате реакции гидрирования, приводя к уменьшению повышенного значения содержания 1,3-бутадиена в продукте по сравнению с сырьем.
Пример 3
Как показано на фиг.2, в данном примере представлена установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и установка содержала: сырьевой резервуар 21, подающий насос 22, коагулятор 23, смеситель 24 первой ступени, реактор 25 первой ступени, выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени, охладитель 28 циркуляции C4, циркуляционный насос 27, охладитель 29 разбавителя C4, охладитель 210 подачи второй ступени, смеситель 211 второй ступени, реактор 212 второй ступени, выходной буферный резервуар 213 реактора второй ступени, стабилизационную колонну 214, головной конденсатор 215 колонны, резервуар 216 для орошения, насос 217 для орошения, трубопровод 218 подачи газообразного водорода;
при этом, донная часть сырьевого резервуара 21, подающий насос 22, коагулятор 23, смеситель 24 первой ступени, реактор 25 первой ступени и выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени были соединены последовательно;
охладитель 210 подачи второй ступени, смеситель 211 второй ступени, реактор 212 второй ступени, выходной буферный резервуар 213 реактора второй ступени и стабилизационная колонна 214 были соединены последовательно;
сырьевой резервуар 21 был снабжен входом для остаточного газа экстракции бутадиена и отверстием для разбавителя C4;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени был разделен на три линии, при этом первая линия соединена с охладителем 28 циркуляции C4, смесителем 27 первой ступени и реактором 25 первой ступени последовательно; вторая линия соединена с охладителем 210 подачи второй ступени; третья линия соединена с отверстием для разбавителя 2102 C4 сырьевого резервуара 21;
трубопровод 218 подачи газообразного водорода был разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод был соединен с выходным буферным резервуаром 26 реактора первой ступени, второй трубопровод был соединен со смесителем 24 первой ступени, и третий трубопровод был соединен со смесителем 211 второй ступени, при этом трубопровод подачи газообразного водорода также содержал компенсирующий давление трубопровод, соединенный с выходным буферным резервуаром 213 реактора второй ступени.
При этом первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени была соединена с охладителем 28 циркуляции C4 через циркуляционный насос 27;
вторая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени была соединена с охладителем 210 подачи второй ступени через циркуляционный насос 27.
Охладитель 29 разбавителя C4 был также предусмотрен между выходом из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени и отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара 21.
При этом головной выход стабилизационной колонны 214 был соединен с головным конденсатором 215, резервуаром 216 для орошения и насосом 217 для орошения последовательно, и выход насоса 217 для орошения был соединен со входом стабилизационной колонны 214.
При этом реактор 25 первой ступени и реактор 212 второй ступени представляли собой реакторы с неподвижным слоем.
Установку селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена данного примера использовали для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и способ селективного гидрирования предусматривал следующие стадии:
(1) Алкинсодержащий остаточный газ 2101 из установки экстракции бутадиена (в расчете на общую массу алкинсодержащего остаточного газа, основными компонентами алкинсодержащего остаточного газа были: 58,69% бутена, 10,35% бутадиена, 17,65% этилацетилена и 4,00% винилацетилена, 2,05% C5 и более, 0,02% воды) подавали в сырьевой резервуар 21, и алкинсодержащий остаточный газ 2101 в сырьевом резервуаре 21 разбавляли потоком 2102 разбавителя C4 из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени; при этом алкинсодержащий остаточный газ 2101 имел расход 1825 кг/ч, сырьевой резервуар 21 имел рабочее давление 0,5 MПa (изб.), поток 2102 разбавителя C4 имел расход 3000 кг/ч; после разбавления в сырьевом резервуаре содержание жидкофазного винилацетилена составило 6,85%, и содержание винилацетилена в газовой фазе составило 3,18%.
(2) Разбавленное сырье в сырьевом резервуаре 21 компримировали с помощью подающего насоса 22 до 2,7 MПa (изб.), затем смешивали с циркуляционным потоком 2109 С4 из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени и далее подавали в смеситель 24 первой ступени, где его смешивали с газообразным водородом (т.е., для получения сырья 2107 реактора первой ступени), и подавали в реактор 25 первой ступени для осуществления реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени (продукт 2108 реактора первой ступени), полученный в результате реакции, подавали в выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени; при этом циркуляционный поток 2109 С4 имел расход 85000 кг/ч, смешанная подача С4 имела расход 89759 кг/ч, и температура составляла 35°С.
Газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 25 первой ступени, вводили и подавали в первом режиме подачи; первый режим подачи предусматривал: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени и далее подавали в реактор 25 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени; при этом, газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 25 первой ступени, регулировал давление реакционной системы посредством компенсации давления, и давление составляло 2,2 MПa (изб.), и газообразный водород вводили в жидкофазный поток C4 путем растворения, и подавали с циркуляционным потоком 2109 С4 из реактора 25 первой ступени в реактор 25 первой ступени, циркуляционный поток 2109 С4 имел расход 85000 кг/ч, растворенный в нем газообразный водород имел расход 48,2 кг/ч, и газообразный водород больше не подавали в смеситель 24 первой ступени.
(3) Выходной буферный резервуар реактора 26 первой ступени не имел отведения газовой фазы, и жидкофазный продукт разделяли на три потока, при этом первый поток использовали в качестве циркуляционного потока 2109 С4 и возвращали в реактор 25 первой ступени, второй поток использовали в качестве подачи для реактора второй ступени и подавали в реактор 212 второй ступени через охладитель 210 подачи второй ступени и смеситель 211 второй ступени для осуществления реакции гидрирования второй ступени, и третий поток использовали в качестве потока 2102 разбавителя C4 и подавали в сырьевой резервуар 21; при этом второй поток, используемый в качестве подачи для реактора второй ступени (сырье 2115 для реактора второй ступени), имел расход 1807 кг/ч и температуру 35°C. Газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 212 второй ступени, вводили и подавали через третий режим подачи; третий режим подачи предусматривал: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени и далее подавали в реактор 212 второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени, и эта часть газообразного водорода, подаваемая путем растворения, имела расход 1,8 кг/ч; смеситель второй ступени, предусмотренный на входе реактора второй ступени, больше не снабжали газообразным водородом.
(4) Реакционный поток второй ступени (продукт 2116 реактора второй ступени), полученный в результате реакции в реакторе 212 второй ступени, подавали в стабилизационную колонну 214 через выходной буферный резервуар 213 реактора второй ступени, и отделяли с помощью стабилизационной колонны 214 с извлечением С4 олефинового продукта 2122 в виде боковой фракции; при этом реакционный поток второй ступени, полученный в результате реакции в реакторе второй ступени, подавали в выходной буферный резервуар реактора второй ступени, давление контролировали на уровне 2,2 MПa (изб.), поток C4 из нижней части выходного буферного резервуара реактора второй ступени подавали в стабилизационную колонну для удаления неконденсирующегося газа 2121 из верхней части стабилизационной колонны, для удаления тяжелых компонентов 2123 из испарителя колонны, и для получения высококачественного С4 олефинового продукта 2122 в виде боковой фракции, и С4 олефиновый продукт 2122 имел расход 1710 кг/ч. Стабилизационная колонна 214 имела число теоретических тарелок 20, температуру верха колонны 71,5°C, температуру испарителя колонны 126°C, и расход орошения (орошение 2120 стабилизационной колонны) 2500 кг/ч. Стабилизационная колонна 214 имела рабочее давление 0,85 MПa (изб.).
При этом реактор 25 первой ступени и реактор 212 второй ступени независимо имели температуру на входе 40°C, реактор первой ступени имел объемную скорость жидкости 20 ч-1, и реактор второй ступени имел объемную скорость жидкости 3 ч-1; реактор 25 первой ступени и реактор 212 второй ступени независимо имели давление 2,20 MПa (изб.), которое регулировалось с помощью компенсирующего давление газообразного водорода выходного буферного резервуара каждого реактора.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 3.
Использованный в примерах 3 и 4 катализатор, в расчете на общую массу катализатора, состоял из следующих компонентов: Pd в содержании 0,3% масс., металлическое серебро в содержании 0,3% масс., и носитель в качестве остальной части, при этом носителем был оксид алюминия.
Метод расчета выхода олефина в примерах 3 и 4 проводили в соответствии со следующей формулой 1:
Формула 1
в формуле 1:
бутены включают бутен-1, цис-2-бутен, транс-2-бутен и изобутен;
бутадиены включают 1,3-бутадиен и 1,2-бутадиен;
алкины включают этилацетилен и винилацетилен;
содержание бутенов на выходе из реактора второй ступени (мол.%): сумма нормированных мол.% содержаний бутена-1, цис-2-бутена, транс-2-бутена и изобутена после вычета содержаний газообразного водорода и метана из выходного состава реактора второй ступени.
Таблица 3
Из таблицы 3 видно, что в продукте содержание алкинов составляло менее 5 ч/млн, и содержание диенов составляло менее 30 ч/млн. В расчете на выходной состав реактора второй ступени, выход олефинов в реакции селективного гидрирования достигал 99,5%.
Пример 4
Как показано на фиг.2, по сравнению с примером 3, данный пример имел следующие отличия:
На стадии (2) газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 25 первой ступени, вводили и подавали во втором режиме подачи; второй режим подачи предусматривал: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени и далее подавали в реактор 25 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени; другую часть газообразного водорода подавали через смеситель 24 первой ступени и далее подавали в реактор 25 первой ступени; при этом большую часть газообразного водорода подавали через выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени, и эта часть газообразного водорода, регулируя давление реакционной системы посредством компенсации давления, одновременно поступала в жидкофазный поток C4 путем растворения и подавалась с циркуляционным потоком 2109 С4 из реактора 25 первой ступени в реактор, циркуляционный поток 2109 С4 имел расход 52000 кг/ч, и растворенный в нем газообразный водород имел расход 29,0 кг/ч; небольшая часть газообразного водорода подавалась через смеситель 24 первой ступени, предусмотренный на входе реактора 25 первой ступени, и имела расход 23,0 кг/ч.
На стадии (3) газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 212 второй ступени, вводили и подавали через четвертый режим подачи; четвертый режим подачи предусматривал: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 26 реактора первой ступени и далее подавали в реактор 212 второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара 26 реактора первой ступени, и газообразный водород, подаваемый путем растворения, имел расход 1,8 кг/ч; другую часть газообразного водорода подавали через смеситель 211 второй ступени и далее подавали в реактор 212 второй ступени; при этом, газообразный водород, подаваемый через смеситель 211 второй ступени на входе реактора 212 второй ступени, имел расход 1,5 кг/ч.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 4.
Таблица 4
Из таблицы 4 видно, что в продукте содержание алкинов и диенов было ниже 30 ч/млн, и выход олефина достигал 93,0% в расчете на выходной состав реактора второй ступени. В данном примере, поскольку газообразный водород не подавали в реактор полностью путем растворения, равномерное распределение газообразного водорода было несколько хуже, чем в примере 3, что, в свою очередь, привело к тому, что некоторые моноолефины непрерывно подвергались реакции гидрирования с газообразным водородом с образованием алканов, что приводило к незначительному снижению селективности олефинов.
Пример 5
Как показано на фиг.3, в настоящем примере представлена установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и установка содержала: резервуар 31 всасывания нагнетателя, нагнетатель 32, конденсатор 33 сжижения, сборный резервуар 34 C4, бустерный насос 35, водопромывную колонну 36, сырьевой резервуар 37, подающий насос 38, коагулятор 39, смеситель 310 первой ступени, реактор 311 первой ступени, выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени, циркуляционный насос 313, циркуляционный охладитель 314, стабилизационную колонну 315, трубопровод 320 подачи газообразного водорода, головной конденсатор 316 колонны, резервуар 317 для орошения, насос 318 для орошения и конденсатор 319 остаточного газа;
при этом резервуар 31 всасывания нагнетателя, нагнетатель 32, конденсатор 33 сжижения, сборный резервуар 34 C4, бустерный насос 35 и водопромывная колонна 36 были соединены последовательно; резервуар 31 всасывания нагнетателя снабжен входом для остаточного газа экстракции бутадиена и отверстием для разбавителя C4;
выход сырья C4 из водопромывной колонны 36, сырьевой резервуар 37, подающий насос 38, коагулятор 39, смеситель 310 первой ступени, реактор 311 первой ступени и выходной буферный резервуар 312реактора первой ступени были соединены последовательно; при этом водопромывная колонна 36 была снабжена сверху входом для промывочной воды и выходом для сырья C4, и снабжена снизу входом для сжиженного сырья C4 и выходом для промывочной воды, и бустерный насос 35 был соединен со входом для сжиженного сырья C4;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара 312 реактора первой ступени был разделен на две линии, при этом первая линия соединена с циркуляционным охладителем 314, смесителем 310 и реактором 311 гидрирования последовательно; вторая линия соединена со стабилизационной колонной 315; при этом первая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара 312 реактора первой ступени соединена с циркуляционным охладителем 314 через циркуляционный насос 313;
трубопровод 320 подачи газообразного водорода был разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод был соединен с выходным буферным резервуаром 312 реактора первой ступени, и второй трубопровод был соединен со смесителем 310 первой ступени;
при этом выход стабилизационной колонны 315 был соединен с отверстием для разбавителя C4 резервуара 31 всасывания нагнетателя.
При этом головной выход из стабилизационной колонны 315 был соединен с головным конденсатором 316 колонны и резервуаром 317 для орошения последовательно; выход резервуара 317 для орошения был соединен с конденсатором 319 остаточного газа, и выход конденсатора 319 остаточного газа был соединен со входом резервуара 317 для орошения; другой выход резервуара 317 для орошения был соединен с насосом 318 для орошения, и выход насоса 318 для орошения был соединен со входом стабилизационной колонны 315.
При этом реактор 311 первой ступени представлял собой реактор с неподвижным слоем.
Установку селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена данного примера использовали для осуществления способа селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, и способ селективного гидрирования предусматривал:
(1) Алкинсодержащий остаточный газ 3101 из установки экстракции бутадиена (в расчете на общую массу алкинсодержащего остаточного газа основными компонентами алкинсодержащего остаточного газа были: 58,69% бутена, 10,35% бутадиена, 17,65% этилацетилена и 4,00% винилацетилена, 2,05% C5 и более, 0,02% воды) имел расход 1825 кг/ч и давление 10 кПа; перед тем, как остаточный газ входил в резервуар 31 всасывания нагнетателя, его разбавляли газофазным продуктом C4 (т.е. потоком 3119 разбавителя C4), полученным в виде боковой фракции из стабилизационной колонны, и поток 3119 разбавителя C4 имел расход 5000 кг/ч. Остаточный газ подавали в резервуар 31 всасывания нагнетателя, его газовую фазу компримировали до 80 кПа с помощью нагнетателя 32, и сырье C4 охлаждали до 5°C в конденсаторе 33 сжижения с использованием охлаждающего агента, и затем сжижали, и далее подавали в сборный резервуар 34 C4, после чего компримировали с помощью бустерного насоса 35 и подавали в водопромывную колонну 36 со дна водопромывной колонны 36 для удаления примесей, захваченных в бутадиеновом остаточном газе, и затем подавали в сырьевой резервуар 37 через верхнюю часть водопромывной колонны 36. Водопромывная колонна 36 имела рабочее давление 0,7 MПa (изб.), температуру промывочной воды 40°C и расход 8000 кг/ч; сырьевой резервуар имел давление 0,65 MПa (изб.).
(2) Сырье C4 в сырьевом резервуаре 37 компримировали до 2,7 MПa (изб.) с помощью подающего насоса 38 (для получения подачи 3105 C4), затем объединяли с циркуляционным потоком 3109 С4 из выходного буферного резервуара 312 реактора первой ступени, и затем подавали в смеситель 310 первой ступени, где его смешивали с газообразным водородом (т.е., для получения сырья 3107 реактора) и далее подавали в реактор 311 первой ступени для реакции гидрирования, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции (продукт 3108 реактора первой ступени), подавали в выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени; при этом циркуляционный поток 3109 С4 имел расход 45000 кг/ч, смешанная подача С4 имела расход 51826 кг/ч, реактор первой ступени имел температуру на входе 20°С и объемную скорость жидкости 20 ч-1.
Газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 311 первой ступени, вводили и подавали в первом режиме подачи; первый режим подачи предусматривал: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 312 реактора и далее подавали в реактор 311 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 312 реактора; при этом, газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 311 первой ступени, регулировал давление реакционной системы посредством компенсации давления, и давление составляло 2,3 MПa (изб.), и газообразный водород подавали в жидкофазный поток C4 путем растворения и подавали с циркуляционным потоком 3109 C4 из реактора в реактор 311 первой ступени, циркуляционный поток 3109 С4 имел расход 45000 кг/ч, растворенный в нем газообразный водород имел расход 34,0 кг/ч, и смеситель 310 первой ступени, предусмотренный на входе реактора 311 первой ступени, не получал газообразного водорода.
(3) Выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени не имел отведения газовой фазы, и жидкофазный продукт разделяли на два потока, при этом первый поток использовали в качестве циркуляционного потока 3109 С4 и возвращали в реактор 311 гидрирования, и второй поток использовался в качестве подачи 3112 в стабилизационную колонну 315 и имел расход 6853 кг/ч и температуру 35°C.
(4) Реакционный поток первой ступени (продукт 3108 реактора первой ступени), полученный в результате реакции в реакторе 311 первой ступени, подавали в стабилизационную колонну 315 через выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени и отделяли с помощью стабилизационной колонны 315 с получением продукта 3118 гидрирования C4; при этом стабилизационная колонна 315 использовалась для удаления неконденсирующегося газа 3116 из верхней части колонны, для удаления тяжелых компонентов 3117 из испарителя колонны, для извлечения жидкофазного продукта 3118 гидрирования C4, богатого 1,3-бутадиеном и моноолефинами, из верхней части колонны, и для извлечения в виде боковой фракции газофазного потока 3119 разбавителя C4, который использовался для разбавления сырья и имел расход 5000 кг/ч. Стабилизационная колонна 315 имела число теоретических тарелок 30, положение бокового отвода на уровне 25-й теоретической тарелки, рабочее давление 0,5 MПa (изб.), температуру верха колонны 56,7°C, температуру испарителя колонны 100,2°C, и расход орошения (орошение 3115 стабилизационной колонны) 5600 кг/ч.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 5.
Использованный в примерах 5 и 6 катализатор, в расчете на общую массу катализатора, состоял из следующих компонентов: Pd в содержании 0,3% масс., металлическое серебро в содержании 0,3% масс., и носитель в качестве остальной части; при этом носителем был оксид алюминия.
Таблица 5
Из таблицы 5 видно, что, в продукте содержание 1,3-бутадиена было примерно на 13% выше, чем в сырье, содержание алкинов составляло менее 0,5%, и общая степень конверсии алкинов превышала 97%, что может соответствовать требованиям к сырью установки экстракции бутадиена.
Пример 6
Как показано на фиг.3, по сравнению с примером 5, данный пример имел следующие отличия:
На стадии (2) газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе 311 первой ступени, вводили и подавали через второй режим подачи; второй режим подачи предусматривал: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подавали через выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени и далее подавали в реактор 311 первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара 312 реактора первой ступени; другую часть газообразного водорода подавали через смеситель 310 первой ступени, и далее подавали в реактор 311 первой ступени; при этом большую часть газообразного водорода вводили через выходной буферный резервуар 312 реактора первой ступени, и эта часть газообразного водорода регулировала давление реакционной системы посредством компенсации давления и одновременно поступала в жидкофазный поток C4 путем растворения, и поступала в реактор первой ступени вместе с циркуляционным потоком 3109 C4 реактора, и циркуляционный поток 3109 С4 имел расход 32000 кг/ч, растворенный в нем газообразный водород имел расход 20,0 кг/ч; небольшая часть газообразного водорода подавалась через смеситель 310 первой ступени, предусмотренный на входе реактора 311 первой ступени, и имела расход 15,5 кг/ч.
Результаты по основным потокам представлены в таблице 6.
Таблица 6
Из таблицы 6 видно, что в продукте содержание 1,3-бутадиена было примерно на 11% выше, чем в сырье, содержание алкинов составляло менее 0,5%, и общая степень конверсии алкинов превышала 97%, что может соответствовать требованиям к сырью установки экстракции бутадиена. По сравнению с примером 5, в данном примере, поскольку газообразный водород не подавали в реактор полностью путем растворения, равномерное распределение газообразного водорода было несколько хуже, чем в примере 5, что, в свою очередь, привело к тому, что часть 1,3-бутадиена подверглась реакции гидрирования и была израсходована, приводя к уменьшению повышенного значения содержания 1,3-бутадиена в продукте по сравнению с сырьем.
Вышеприведенное описание имеет приведенные в качестве примера различные варианты осуществления настоящего изобретения, но не является исчерпывающим, и настоящее изобретение не ограничивается описанными примерами. Многие модификации и изменения будут очевидны для специалистов в данной области техники без отклонения от объема и сущности описанных примеров.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И СИСТЕМА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2019 |
|
RU2800870C2 |
| РЕАКЦИОННАЯ СИСТЕМА ГИДРИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ И СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ | 2021 |
|
RU2824586C1 |
| Способ и система производства нефтяного топлива и их применение, а также нефтяное топливо и его применение | 2021 |
|
RU2822153C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ C2-C4 КОМПОНЕНТОВ В МЕТАНСОДЕРЖАЩЕМ ПРОМЫШЛЕННОМ ГАЗЕ | 2020 |
|
RU2822605C1 |
| Способ и установка гидрирования парафинистой нефти | 2018 |
|
RU2708252C1 |
| ПОЛИИМИДНЫЕ СОПОЛИМЕРЫ И МЕМБРАНЫ, СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ, А ТАКЖЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНОГО ГЕЛИЯ | 2022 |
|
RU2837665C2 |
| КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ | 2022 |
|
RU2837852C2 |
| КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНОВ И СПОСОБ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ | 2020 |
|
RU2829910C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА И КСИЛОЛОВ | 2019 |
|
RU2787755C1 |
| РЕАКТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ В РЕАКТОРЕ | 2010 |
|
RU2545330C2 |
Изобретение относится к способу селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена. Способ характеризуется тем, что способ селективного гидрирования предусматривает: (1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар, необязательно примеси, захваченные в алкинсодержащем остаточном газе, удаляют перед подачей в сырьевой резервуар; (2) сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом и подают в реактор первой ступени для проведения реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени; газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи: первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени, и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени, и далее подают в реактор первой ступени; (3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяется на по меньшей мере два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи в стабилизационную колонну или подвергают дополнительной гидрообработке перед подачей в стабилизационную колонну; (4) продукт гидрирования C4 извлекают после отделения в стабилизационной колонне. Также изобретение относится к устройству. Использование предлагаемого изобретения позволяет равномерно распределять газообразный водород во время реакции, а также улучшить селективность реакции селективного гидрирования и продлить срок службы реактора. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 табл., 3 ил.
1. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, отличающийся тем, что способ селективного гидрирования предусматривает:
(1) алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар, необязательно примеси, захваченные в алкинсодержащем остаточном газе, удаляют перед подачей в сырьевой резервуар;
(2) сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют с помощью подающего насоса до давления, необходимого для реакции, затем объединяют с циркуляционным потоком С4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени и подают в смеситель первой ступени, где его смешивают с газообразным водородом и подают в реактор первой ступени для проведения реакции гидрирования первой ступени, и реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции, подают в выходной буферный резервуар реактора первой ступени;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе первой ступени, подают в первом режиме подачи или во втором режиме подачи:
первый режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
второй режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и затем подают в реактор первой ступени через первую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель первой ступени и далее подают в реактор первой ступени;
(3) отсутствует отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и жидкофазный продукт разделяется на по меньшей мере два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи в стабилизационную колонну или подвергают дополнительной гидрообработке перед подачей в стабилизационную колонну;
(4) продукт гидрирования C4 извлекают после отделения в стабилизационной колонне.
2. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.1, в котором, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ разбавляют потоком разбавителя C4 боковой фракции из стабилизационной колонны, предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-30:1.
3. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.1, в котором, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ разбавляют потоком разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-5:1.
4. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-3, в котором, на стадии (2), во втором режиме подачи массовое отношение части газообразного водорода, необходимого для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования первой ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования первой ступени, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
5. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-4, в котором, на стадии (3), дополнительная гидрообработка второго потока перед подачей в стабилизационную колонну предусматривает: второй поток используют в качестве подачи для реактора второй ступени и подают в реактор второй ступени через охладитель сырья второй ступени и смеситель второй ступени для проведения реакции гидрирования второй ступени, и затем реакционный поток второй ступени, полученный в результате реакции в реакторе второй ступени, проходит через выходной буферный резервуар реактора второй ступени и входит в стабилизационную колонну.
6. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.5, в котором, на стадии (3), газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе второй ступени, подается посредством третьего режима подачи или четвертого режима подачи;
третий режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и далее подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
четвертый режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и далее подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель второй ступени и далее подают в реактор второй ступени.
7. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.6, в котором, на стадии (3), в четвертом режиме подачи, массовое отношение части газообразного водорода, необходимой для реакции, к газообразному водороду, необходимому для реакции гидрирования второй ступени, составляет не менее 0,3, предпочтительно не менее 0,5, и газообразный водород, необходимый для реакции гидрирования второй ступени, представляет собой сумму части газообразного водорода, необходимой для реакции, и другой части газообразного водорода.
8. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-7, в котором, на стадии (1), сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,1-1,0 MПa (изб.), предпочтительно 0,5-1,0 MПa (изб.).
9. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-8, в котором, на стадии (2), сырье C4 в сырьевом резервуаре компримируют до 1,0-4,0 MПа (изб.) с помощью подающего насоса, и массовое отношение расхода циркуляционного потока C4 к сырью составляет 5-30:1;
реактор первой ступени имеет температуру на входе 5-60 °C, предпочтительно 20-60 °C, и объемную скорость жидкости 1-50 ч-1; реактор первой ступени имеет давление, которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и давление реакции составляет 1,0-4,0 MПa (изб.).
10. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-9, в котором, на стадии (4), стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,2 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
11. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-10, в котором, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ из установки экстракции бутадиена подают в сырьевой резервуар без удаления примесей из алкинсодержащего остаточного газа.
12. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.11, в котором
на стадии (3) отведение газовой фазы из выходного буферного резервуара реактора первой ступени отсутствует, и жидкофазный продукт разделяют на два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи для стабилизационной колонны;
на стадии (4) реакционный поток первой ступени, полученный в результате реакции в реакторе первой ступени, подают в стабилизационную колонну через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и отделяют с помощью стабилизационной колонны для извлечения продукта гидрирования C4.
13. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.12, в котором
на стадии (1) алкинсодержащий остаточный газ разбавляют потоком разбавителя C4 боковой фракции из стабилизационной колонны, предпочтительно, массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-30:1.
14. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.12 или 13, в котором
на стадии (1) сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.);
на стадии (2) разбавленное сырье C4 компримируют с помощью подающего насоса до 1,0-4,0 MПa (изб.), и массовое отношение расхода циркуляционного потока С4 к разбавленному сырью C4 составляет 5-30:1;
реактор первой ступени имеет температуру на входе 5-60 °C и объемную скорость жидкости 1-40 ч-1; реактор первой ступени имеет давление, которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и давление реакции составляет 1,0-4,0 MПa (изб.);
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,0 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
15. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.11, в котором
на стадии (1) алкинсодержащий остаточный газ подают в сырьевой резервуар, и алкинсодержащий остаточный газ в сырьевом резервуаре разбавляют потоком разбавителя C4 из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
на стадии (3) выходной буферный резервуар реактора первой ступени не имеет отведения газовой фазы, и жидкофазный продукт разделяют на три потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, второй поток используют в качестве подачи для реактора второй ступени и подают в реактор второй ступени через охладитель подачи второй ступени и смеситель второй ступени для осуществления реакции гидрирования второй ступени, и третий поток подают в сырьевой резервуар в качестве потока разбавителя C4 для разбавления алкинсодержащего остаточного газа;
газообразный водород, необходимый для реакции в реакторе второй ступени, подают посредством третьего режима подачи или четвертого режима подачи:
третий режим подачи предусматривает: весь газообразный водород, необходимый для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и далее подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени;
четвертый режим подачи предусматривает: часть газообразного водорода, необходимого для реакции, подают через выходной буферный резервуар реактора первой ступени и далее подают в реактор второй ступени через вторую линию на выходе из выходного буферного резервуара реактора первой ступени; и другую часть газообразного водорода подают через смеситель второй ступени и далее подают в реактор второй ступени;
на стадии (4) реакционный поток второй ступени, полученный с помощью реакции в реакторе второй ступени, подают в стабилизационную колонну через выходной буферный резервуар реактора второй ступени и отделяют с помощью стабилизационной колонны с извлечением C4 олефинового продукта в виде боковой фракции.
16. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.15, в котором
на стадии (1) сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.), и массовое отношение расхода потока разбавителя C4 к алкинсодержащему остаточному газу составляет 1-5:1;
на стадии (2) разбавленное сырье C4 компримируют с помощью подающего насоса до 1,0-4,0 MПa (изб.), и массовое отношение расхода циркуляционного потока С4 к разбавленному сырью C4 составляет 5-30:1;
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,6-1,2 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35;
при этом реактор первой ступени и реактор второй ступени независимо друг от друга имеют температуру на входе 20-60 °C, реактор первой ступени имеет объемную скорость жидкости 10-50 ч-1, и реактор второй ступени имеет объемную скорость жидкости 1-10 ч-1; реактор первой ступени и реактор второй ступени независимо друг от друга имеют давление 1,0-4,0 MПa (изб.), которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара каждого реактора.
17. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.1-10, в котором, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ подают в водопромывную колонну для удаления примесей, содержащихся в алкинсодержащем остаточном газе, и далее подают в сырьевой резервуар.
18. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.17, в котором, на стадии (1), когда алкинсодержащий остаточный газ является газофазным алкинсодержащим остаточным газом, алкинсодержащий остаточный газ подают в резервуар всасывания нагнетателя, компримируют с помощью нагнетателя, конденсируют и сжижают с помощью конденсатора сжижения, и затем подают в сборный резервуар C4, после чего компримируют с помощью бустерного насоса и подают в водопромывную колонну для удаления примесей, захваченных в алкиносодержащем остаточном газе, и затем подают в сырьевой резервуар.
19. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.18, в котором, на стадии (3), выходной буферный резервуар реактора первой ступени не имеет отведения газовой фазы, и жидкофазный продукт разделяют на два потока, при этом первый поток возвращают в реактор первой ступени в качестве циркуляционного потока С4, и второй поток используют в качестве подачи для стабилизационной колонны.
20. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.19, в котором, на стадии (1), алкинсодержащий остаточный газ разбавляют потоком разбавителя C4 боковой фракции из стабилизационной колонны, предпочтительно массовое отношение расхода потока разбавителя C4 и алкинсодержащего остаточного газа составляет 1-30:1.
21. Способ селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.19 или 20, в котором
на стадии (1) резервуар всасывания нагнетателя имеет рабочее давление 0-20 кПа; конденсированный и сжиженный газ в конденсаторе сжижения имеет температуру 0-20 °C, конденсатор сжижения имеет давление 50-100 кПа; водопромывная колонна имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.), массовое отношение промывочной воды в водопромывной колонне к сырью C4 составляет 1-5:1; и сырьевой резервуар имеет рабочее давление 0,5-1,0 MПa (изб.);
на стадии (2) сырье C4 компримируют с помощью подающего насоса до 1,0-4,0 MПa (изб.); реактор первой ступени имеет температуру на входе 5-60 °C и объемную скорость жидкости 10-50 ч-1; реактор первой ступени имеет давление, которое регулируется компенсирующим давление газообразным водородом из выходного буферного резервуара реактора первой ступени, и давление реакции составляет 1,0-4,0 MПa (изб.);
на стадии (4) стабилизационная колонна имеет рабочее давление 0,4-1,0 MПa (изб.), число теоретических тарелок 10-40, и положение теоретической тарелки для извлечения боковой фракции на уровне 5-35.
22. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена, которая используется для осуществления способа по любому из пп.1-21, отличающаяся тем, что установка содержит: сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени, выходной буферный резервуар реактора первой ступени, охладитель циркуляции C4, стабилизационную колонну и трубопровод подачи газообразного водорода;
сырьевой резервуар, подающий насос, коагулятор, смеситель первой ступени, реактор первой ступени и выходной буферный резервуар реактора первой ступени соединены последовательно;
выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на по меньшей мере две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия соединена со стабилизационной колонной напрямую или опосредованно;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, и второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени;
предпочтительно, реактор первой ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем;
предпочтительно, первая линия соединена с охладителем циркуляции C4 через циркуляционный насос.
23. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.22, в которой отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара соединено с выходом стабилизационной колонны, предпочтительно выход из стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 через насос разбавителя C4 и/или охладитель разбавителя C4.
24. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.22, в которой отверстие для разбавителя C4 сырьевого резервуара соединено с выпускным трубопроводом выходного буферного резервуара реактора первой ступени, предпочтительно, охладитель разбавителя C4 дополнительно предусмотрен между отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара и выпускным трубопроводом выходного буферного резервуара реактора первой ступени.
25. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.22-24, в которой головной выход из стабилизационной колонны соединен с головным конденсатором колонны, резервуаром для орошения и насосом для орошения последовательно, и выход насоса для орошения соединен со входом стабилизационной колонны;
необязательно выход резервуара для орошения соединен с конденсатором остаточного газа, и выход конденсатора остаточного газа соединен со входом резервуара для орошения.
26. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.22-25, дополнительно содержащая резервуар всасывания нагнетателя, нагнетатель, конденсатор сжижения, сборный резервуар C4, бустерный насос, водопромывную колонну, которые соединены последовательно, и выход сырья C4 водопромывной колонны соединен с сырьевым резервуаром.
27. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.22-26, дополнительно содержащая охладитель подачи второй ступени, смеситель второй ступени, реактор второй ступени и выходной буферный резервуар реактора второй ступени, которые соединены последовательно, и вторая линия выпускного трубопровода выходного буферного резервуара реактора первой ступени соединена с охладителем подачи второй ступени, и выходной буферный резервуар реактора второй ступени соединен со стабилизационной колонной;
предпочтительно, вторая линия соединена с охладителем подачи второй ступени через циркуляционный насос;
предпочтительно, реактор второй ступени представляет собой реактор с неподвижным слоем.
28. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.27, в которой трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени, и третий трубопровод соединен со смесителем второй ступени;
предпочтительно, трубопровод подачи газообразного водорода дополнительно включает в себя компенсирующий давление трубопровод, соединенный с выходным буферным резервуаром реактора второй ступени.
29. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.22-25, в которой выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия напрямую соединена со стабилизационной колонной.
30. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по любому из пп.27, 28, в которой выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на три линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции C4, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, вторая линия соединена с охладителем подачи второй ступени, и третья линия соединена с отверстием для разбавителя C4 сырьевого резервуара;
трубопровод подачи газообразного водорода разделен на по меньшей мере первый трубопровод и необязательно второй трубопровод и третий трубопровод, при этом первый трубопровод соединен с выходным буферным резервуаром реактора первой ступени, второй трубопровод соединен со смесителем первой ступени, и третий трубопровод соединен со смесителем второй ступени.
31. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.26, в которой выпускной трубопровод выходного буферного резервуара реактора первой ступени разделен на две линии, при этом первая линия соединена с охладителем циркуляции, смесителем первой ступени и реактором первой ступени последовательно, и вторая линия соединена со стабилизационной колонной.
32. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.31, в которой выход стабилизационной колонны соединен с отверстием для разбавителя C4 резервуара всасывания нагнетателя.
33. Установка селективного гидрирования остаточного газа экстракции бутадиена по п.31 или 32, в которой водопромывная колонна снабжена сверху входом для промывочной воды и выходом для сырья C4 и снабжена снизу входом для сжиженного сырья C4 и выходом для промывочной воды, и бустерный насос соединен со входом для сжиженного сырья C4.
| CN 102336626 A, 01.02.2012 | |||
| CN 102285860 A, 21.12.2011 | |||
| CN 103121905 A, 29.05.2013 | |||
| EP 1217060 A1, 26.06.2022 | |||
| УСТАНОВКА И ОБЪЕДИНЕННЫЙ СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ И ГИДРОКОНВЕРСИИ С ОБЩИМ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕМ | 2017 |
|
RU2750319C2 |
| СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ АЦЕТИЛЕНОВ И 1,2-БУТАДИЕНА В ПОТОКАХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 1997 |
|
RU2163589C2 |
