Способ получения этилена Советский патент 1979 года по МПК C10G13/28 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА

Водят из какого-нибудь подходящего внешнего источника и дополнительно он может быть частично рециклизован из -последующих стадий разделения.

Водород и загружаемый материал - углеводороды можно вводить в зону гидропиролиза отдельно, или их можно смещивать и вводить в виде смеси. Углеводород можно вводить через распылительное сопло, применяя водород в качестве распыляющего газа. Углеводород нагревают предпочтительно до температуры, близкой к рабочей температуре зоны гидроииролиза. Например, его можно нагревать от 300 до 550°С.

Выделение углерода в результате побочной реакции в зоне гидроииролиза можно ингибировать тем, что в загружаемом матернале углеводородном масле создают незначительные концентрации соединений серы, например 10 ппм. Это хорошо известно как пассивирование. Добавку соединений серы обычно осуществляют непрерывно.

Вместо соединений серы можно применять альтернативно воду или лар, хотя определенное эффективное ингибирование карбонизации требует большего количества воды по сравнению с соединениями серы. Обычно эффективным является приблизительно до 3 моль воды/моль углеводорода, хотя можно применять большее количество.

Гидрорасщепленный продукт быстро нагревают При таких же условиях, какие применяют на стадии гидропиролнза, и затем сразу расширяют при давлении 1-3 ати и температуре 750-950°С. Температуру, до которой Гидрорасщепленный продукт должен быстро нагреваться перед расщирением, регулируют тем, что просто контролируют температуры расширенного продукта, в зависимости от сохранения температуры расширенного продукта подвод тепла к гидрорасщепленному продукту перед расширением .увеличивается или уменьшается.

Нагревание гидрорасщ&пленного продукта можно проводить с помощью внешнего обогревательного устройства, например трубчатой печи. Предпочтительно прежде всего из-за регулирования нагревание осуществлять путем введения контролируемых количеств кислорода в гидрорасщепленный продукт. Благодаря этому часть гидрорасщепленного продукта сгорает, и образуется тепло, необходимое для -повышения температуры до желаемой величины. Этот способ нагревания гидрорасщепленного продукта более интенсивен, чем обогрев извне, и тем самым избегают быстрой реакции этана с водородом нри давлении и температуре выше 800°С с образованием метана. Необходимый нагрев должен происходить в течение времени примерно меньшего 0,1 с предпочтительно меньше 0,01 с.

Если осуществляют -необходимое нагревание путем парциального сжигания с применением кислорода, то кислород можно вводить в виде воздуха или из другого источника, который сам в системе инертен. В связи с тем, что Гидрорасщепленный продукт имеет высокую температуру, введение кислорода обуславливает непосредственное сгорание и образование тепла.

Быстрое нагревание и осуществляемое немедленно расширение приводит к дегидрированию гидрорасщепленного продукта, ма-,

ксимально способствует превращению этана в этилен.

Расщирение нагретого гидрорасщепленного продукта обусловливает .понижение парциального давления водорода в смеси, и

соответственно этому .при превращении равновесие сдвигается .вправо и большее количество этана дегидрируется в этилен.

Образуюшийся расширенный Гидрорасщепленный продукт, который теперь содержит большее количество этилена, для предотвращения образования дегтя необходимо сразу же бь1стро охладить. В зоне расширения Гидрорасщепленный продукт должен оставаться менее 1 с, перед тем как его

быстро охладят. Быстрое охлаждение должны оставлять в таком объеме, чтобы температура снижалась до величины приблизительно ниже 500, предпочтительно 250-300°С.

Для получения этилена и других углеводородов быстроохлан денный продукт .в зоне разделения обрабатывают далее. Для этого можно использовать обычные способы. Нрежде всего его охлаждают, чтобы

сконденсировать воду, затем сушат для удаления другой влаги. После этого продукт с ломощью ряда -колонок для низкотемпературной фракционной .перегонки охлаждают по известным методам. Прежде

всего отделяют водород, его можно подходящим образом рециклизовать в стадию гидропиролиза. Затем отделяют и получают метан, его можно -применять в качестве синтетического компонента природного газа.

После этого в качестве желаемого продукта отделяют этилен, его в качестве товарного продукта можно хранить или транспортировать. Этан является следующим компонентом, который можно отделить, и чтобы получить максимальный выход в способе получения этилена, отделенный этан нагревают .надлежащим образом и подвергают давлению и непосредственно перед расщирением рециркулируют в .стадию нагревания гидрорасщепленного продукта. В зависимости от необходимости можно отделять другие высшие углеводороды и для применения их выделять. Углеводороды, которые не подлежат выделению, могут быть рециклизованы подходящим образом в стадию гидропиролиза. При данных условиях целесообраз-но эти углеводороды перед рециклизацией гидрировать.

Вышеописанный криогенный способ разделения по существу представляет собой

селективную, ступенчатзю перегонку, можно проводить селективную, ступенчатую конденсацию.

Вышеописанный способ непрерывного гидропиролиза, быстрого нагревания и расширения и немедленного быстрого охлаждения, можно осуш,ествлять в одном трубчатом реакторе с большой по объему камерой расширения, за которой следует камера быстрого охлаждения. Начальная или первая часть трубчатого реактора, которая представляет собой зону гидропиролиза, может быть окружена печью, нагреваемой газом. Часть трубчатого реактора, которая непосредственно предшествует камере расширения, молсет бить снабжена впрыскивающими соплами для введения контролируемого количества -кислорода или газа, содержащего кислород. Устройство, которое необходимо для осуществления предложенного способа, является относительно простым н дешевым по сравнению с устройством, которое применяют п.ри обычном способе получения этилена.

Пример. Поток бензина и газообразного водорода подают «асосом в зону гидропиролиза реактора, выполненного из нержавеющей стали со многими зонами. Зона гидропиролиза заполнена керамическими спиральками для хорошей теплоотдачи. Зона гидропиролиза имеет свободный объем приблизительно 176 см и поддерживается при темературе около 725°С и общем давлении около 10 ати. При этих условиях реакционная смесь находится в зоне в среднем 10 с. Когда реакционная смесь локидает зону гидрониролиза, впрыскивают в реакционную смесь 300 мл/мин газообразного кислорода, в результате в этом месте реактора, очень быстро повышается температура (за 0,005 с), обусловленная теплом сгорания, которое образуется благодаря реакции кислорода с реакционной смесью гидропиролиза. Сразу же после этого нагретую таким образом реакционную смесь пропускают через расширяющий клапан в зону расщирения, в которой поддерживается атмосферное давление и температура в пределах 840-860°С. Температуру в зоне расширения регулируют с помощью скорости подачи кислорода непосредственно перед зоной расширения. Ра:ботают при времени воздействия в зоне расширения 0,5 с, а затем расщиренную зону направляют в зону быстрого охлаждения, где температура быстро понижается до 240-280°С благодаря тонкому распылению воды. Температуры в зоне быстрого охлаждения регулируют путем установления скорости подачи водорода. Затем быстро охлажденную смесь охлаждают далее, для того чтобы сконденсировать основное количество воды, после этого для удаления двуокиси углерода н оставшейся воды Промывают холодным метанолом. Затем оставщуюся часть реакционной смеси охлаждают дальще с помощью ряда теплообменников до температур -в пределах от -100 до -160°С приблизительно при 23 ат, и комцримируют. При этом основное количество метана и высшие углеводороды конденсируются в жидкость и отделяются от газообразного водорода. Водород после этого можно рециклизовать в зону гидропиролиза. Оставшиеся сжиженные углеводороды затем фракционно перегоняют для получения съема метана, этилена и других желаемых фракций. Например, можно получить этан, а затем использовать его в качестве загружаемого материала для отдельной печи расщепления. Или он может быть рециклизован в реактор в то место, где кислород вводится в продукт реакции гидро-пи.ролиза.

Такая рециклизация повышает производительность способа в целом. Углеводороды, которые содержат углеводородных атомов больше, чем С2-углеводороды, можно селективно отделять и получать в виде продукта, отдельно или вместе рециклизовать в зону гидропиролиза и снова подвергать обработке.

Выход приведен в таблице, там же для сравнения даны данные по известному способу 2. Соотношения Н2 к бензину равно 4: 1.

Формула изобретения

1. Способ получения этилена пиролизом углеводородного сырья в присутствии водорода с последующим охлаждением полученных продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, пиролиз осуществляют при давлении 5-75 атм, продукты пиролиза дополнительно нагревают и подвергают расширению за время 0,001-0,1 с путем снижения давления до 1-3 атм при достижении температуры продукта 750-950°С, 7 2.Способ по п. I, отл и ч а ющ и и с я тем, что Пиролиз ведут при 600-850°С и времени реакции 0,1-200с. 3.Способ по тт. 1 и 2, отл ич а ющий- 5 ся тем, что охлаждение полученных продуктов ведут до 25-500°С. 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 43522, кл. 16В 121, опублик. 1972. 2. Нефтепереработки и «ефтехимия. Научно-технический сборник. 1971 г., № 8, с. 20-21.