Способ получения низших олефинов

СО 103 СОВ ЕТСК ИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 У 05 У 06 9/00(5 ИЗОБ ОПИСА К ПАТЕНТУ ИХ О й ролиз углеводород 1 ровании водород-к начинается при те ршается при темпер сновная доля олефи але температур 700 Пи ници менем заве том о нтерв ого сырья при слородным плапературе 600 СС, призуется в При этом ходит зарокде НОСИТРЛЬНО Н 600-650 С, что последующем я и происэа при отрах сырья риводит к ратуры пиырье расщепляе ние цепей пирол изких температ в свою очередь снижению темп туре 800ов обра800"С,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР;71) Казахский межотраслевой научно-тех,уческий центр СВСГ(3) Г,И.Ксандопуло, З,А,Лейман, Н.П,Томардвская и Н.Ю.ВороновЖ) Институт проблем горения(56) Авторское свидетельство СССРФ 1266558, кл. С 10 С 9/00, 1985;Патент США М.4256565, кл, С 106 9/36,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШ ЛЕФИНОВ Изобретение относится к области переработки нефтяного сырья, а именно к способу получения низших олефинов, и можетбыть использовано в нефтехимической и химической промышленности.Целью изобретения является увеличение выхода низших олефинов,Способ осуществля ют следующим образом,Углеводородное сырье, нагретое до температуры 600 С, поступает в зону воздействия факелов водород-кислородногопламени, где в течение 1-30 мс подвергаетсяактивному воздействию промежуточныхпродуктов горения радикалов -Н, ОН, НО 2,с одной стороны и локальному воздействиютеплового удара факела с другой стороны,(57) Сущностьизобретения: низшие олефины получают предварительным йагревом уг-" леводородного сырья до температуры 600-650 С с последующим непосредственным контактом его с инициирующими добавками - промежуточными продуктами горения водорода и окислителя, образую-, цихся в факеле пламени, в течение 1-30 мс. Факелы пламени организуют по оси и/или периферии потока углеводородного сырья. Процесс ведут при температуре 600-800 С, Водород подают в количестве 0,1-1,0 л, а кислород в количестве 0,01-0,5 л на 1 л углеводородного сырья при обьемном. соотношении кислород:водород, равном 1;2-10, 3 э,п. ф-лы. 8 табл. 0-110 С, а вместе с тем и теплости труб змеевиков,размещения и соответствующей в зоне пиролиэа нескольких фачивается поверхность взаим 0- (рья с названными активными повысив тем самым эффективирова,.ия пиролиза и собтветстолефинов,турный интервал 600-650 С опмаксимальной эффективностью ния, поскольку при температуре пиролиз углеводородов невоз(ше 650 С требуется полное изехнологических параметров ролиза,ролиза на 6напрякенноЗа счеториентациикелов увелидействия сьчастицами,ность иницивенно выходТемпераределяетсяинициированиже 600 Сможен, а вьменение тпроцесса пиДо 800 С происходит полное превращение сырья, что приводит к снижению энергозатрат на осуществление процесса.Далее продукты пиролиза выводятся изпечей, подвергаются охлаждению и разделению,Факел формируют подаваемыми потоком кислорода и по его периферии параллельным потоком водорода в соотношении1;2-10, из расчета на 1 л сырья 0,1-1,0 лводорода и 0,01-0,5 л кислорода.Это позволяет локализовать кислород вобласти. факела и исключить его попаданиев сырье и окисление Сырья до оксидов углерода,Названные инициирующие добавки дляэффективного их воздействия необходимовводить по оси и/или периферии потока углеводородного сырья в зоне пиролиза в интервале температур 600-650 С путемсоответствующего размещения в ней не менее двух факелов, по меньшей мере один изкоторых дополнительный,Организацию факелов можно осуществить на известных горелках различного типа, например диффузионного, причемустановка этих горелок в зоне пиролиза настенках трубчатых печей может быть осуществлена любым известным способом.П р и и е р 1, В змеевик трубчатой печиподают поток углеводородного сырья, состоящий из пропана 55,7%) и бутана.43,3%). и разбавителя - пара, нагревают до 600 С ивводят по его оси инициирующие добавки -промежуточные продукты горения водорода и кислорода, образующиеся в факелепламени.Контактирование этих добавок с углеводородным сырьем осуществляют при температуре последнего, не превышающей650 С,Для формирования факелов пламени вколенах труб змеевика в интервале температур устанавливают 2 диффузионйые горелки, в центральную часть которых подаюткислород со скоростью 30 м /ч, а по периферии - водород со скоростью - 120 м /ч,что соответствует расходу Н 2/02 на 1 лсырья - 0,1/0,025. При этом скорость подачиуглеводородного сырья составляет 1200 м /ч,пара 1000 м /ч. Время контакта иницииру., ющих добавок с углеводородным сырьем составляет 7 мс, Пиролиз проводят притемпературе 800 С и времени контакта0,3 с,Полученные"продукты пиролиза резкоохлаждают и разделяют,П р и м е р 2. Пиролиз проводят как впримере 1, за исключением того, что промежуточные продукты горения водорода и кис лорода вводят в зону пиролиза по периферии потока углеводородного сырья, для этого на стенках трубы змеевикаустанавливают 6 диффузионных горелок для5 формирования факелов водород-кислородного пламени по периферии потока.Выход олефинов представлен в табл,1,П р и м е р 3, Пиролиз проводят как впримере 1, за исключением того, что инициирующие добавки - п ромекуточные продукты горения водорода и кислородаодновременно вводят по оси и по периферйи углеводородного потока. Для этого вколене змеевика устанавливают 1 диффузионную горелку и на стенках трубы змеевика - 3 диффузионных горелки,обеспечивающих формирование факеловводород-кислородного пламени по оси и попериферии потока,20 Как следует из данных табл, 1, максимальные выходы олефинов наблюдаютсяпри одновременном введении инициирующих Добавок по оси и по периферии потока,что обеспечивается соответствующим располокением горелок, как описано в примере 3.Ниже в.табл, 2 приведена зависимостьвыхода олефинов от температуры сырья взоне инициирования; в табл. 3 - зависи 305055 мость выхода олефинов от температуры в зоне пиролиза; в табл, 4 приведена зависимость выхода олефинов от времени контак- . тирования сырья с активными частицами водород-кислородного факела; в табл, 5 и 6представлена зависимость выхода олефинов от отношения топливной смеси к сырью и от соотношения топлива к окислителю соответственно.Таким образом, результаты приведенные в табл, 2 - 6, показывают, что инициирование пиролиза углеводородного сырья продуктами горения водород-кислородного пламени при непосредственном его контакте с сырьем и в указанных режимах приводит к увеличению выхода олефинов на 5-10 мас.%, снижает температуру пиролиза на 60-110 С, уменьшая при этом энергозатраты процесса,П р и м е р 4, В трубчатую печь подаютпоток жидкого углеводородного сырья - гексана и пара-разбавителя и нагревают до 600 С, далее поток пбступает в зону инициирования, куда вводят также инициирующие добавки - промежуточные продуктыгорения водорода и кислорода одновременно по оси и по периферии потока как описано в примере 3, Для этого в колене змеевика устанавливают 1 диффузионную горелку ина стенке трубы змеевика - 4-диффузионные горелки, обеспечивающие формирова40 ние факелов водпрод-кислородного плэмп ни по оси и по периферии потока При этом скорость подачи гексана составляет 600 м /ч,эпара - 1600 м /ч водорода и кислорода в горелке 160 м/ч и 50 м /ч соответственно. 5э эПиролиз проводят в интервале температур 700-800 С и времени контакта 0,3 с. Полученные продукты пиролиза охлаждают и подвергают разделению.В табл, 7 представлены выходы олефи О нов в зависимости от температуры по примеру 4 и для сравнения выходы олефинов по термическому пиролизу, осуществленному в тех же условиях без введения инициирующих добавок. 15Из данных табл, 7 видно, что введение инициирующих добавок - промежуточных продуктов горения водорода и кислорода при пиролизе гексана увеличивают выход этилена на 10-11 мас,по сравнению с 20 термическим пиролизом, а также на 7-11 мас, "выход суммы олефинов.В табл. 8 представлены выходы низших олефинов в зависимости от температуры пиролиза по данному способу и аналогу. 25Сравнительная таблица показывает, что использование для инициирования промежуточных продуктов горения водорода с кислородом значительно эффективнее, чем промежуточные продукты у;леводородных 30 пламен, поскольку увеличивается скорость зарождения цепей и завершение пиролиза Так пиролиз сырья в 1 случае фактически завершается при температуре 800 С, при35 Формула изобретения 1. Способ получения низших олефинов, включающий нагрев потока углеводородного сырья, его пиролиз в присутствии инициирующих добавок - промежуточных продуктов горения водорода и окислителя, образующих в факелах пламени, охлаждение образующихся продуктов пиролиза с последующим выделением из них целевых продуктов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода олефинов, процесс ведут при непосредственном контакте углеводородного сырья с факелом пламени в течение 1-30 мс и предварительном нагреэтом максимальный вьхпд этилена превышает выход этилена в прототипе на 5 мэс.и ри температуре на 120 С ниже, чем в известном способе,Иэ данных 2-6 видно, что оптимальной температурой воздействия инициирующих добавок, промежуточных продуктов горения водорода и кислорода, является 600- 650"С, Максимальное значение выхода суммы олефинов и этилена достигается при температуре пиролиза - 800 С и времени контактирования углеводородного сырья с инициирующими добавками равном 7 мс, Соотношение водорода и кислорода, задаваемое при формировании факела в пределах от 1,24 до 0,036 для водорода и от 0.01 до 0,36 для кислорода, из расчета на 1 л сырья, не оказывает существенноговлияния на выходы олефинов. Однако следует отметить, что использование факелов с максимально заданным значением водсрода и кислорода, по отношению к сырью, приводит к увеличению выхода этилена на 0,7 мас.фи снижению выхода пропилена на Р,7 мас. . В прототипе суммарный выход олефинов 15-25 мас.(из нефтяных остатков). Наиболее приемлемым соотношением водорода и кислорода, задаваемых в горелки, является 4;1, позволяющее получить максимальный выход этилена и исключить проникновение кислорода в сырье и образование оксидов углерода см. табл, 5),ве углеводородного сырья до температуры600-650 С.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что факелы пламени организуют по осии/или периферии потока углеводородногосырья,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что процесс ведут при температуре 600800" С.4, Способ по и, 1, о т л и ча к щ и й с ятем, что водород подают в количестве 0,11,0 л, а кислород в количестве 0,01-0,5 л на1 л углеводородного сырья ппи массовомсоотношении кислород и водорода равном1;2-10.+ бут лица пиролиза при условии пода и Ог со скоростью 30 и/ч, Нг - 120 м /ч, ско.3000 м /ч, время контактирования: 0,3 с, при расположении горелос 1з3 - по периферии потока сырья денни инициироааннорья -1200 м /ч. пара -зпо оси остав пирогаза при прорость углеводородного условия пиролиза Продукты пиролиза е НгСоотношение Т-пиролиза, С время контакта в зоне иниции.ровання, мс Н 2/Ог СлНв СлН го СзНб СзНв СгНс СЗНб топлива на л сырья 46.3 50,2 14.56,12.6 12 0,1/0.02 О.1/0,02 0,1/0,02 О,1/0,02 0,1/0,02, 0,1/0,02 0,1/0,02 0,1/0,02 0,1/0,02.7 ,7 .6 00 00 Таблица 5 Продчкты полня пироли мас Соотношени время контака в зоне инициирова. ния, мс Т-сырь в зонеиннции ния, лС Т.пиролиза, л Н 2/02(л топлива нал сырья 1,24/0.31,0/0,250.16/0,040,144/0,00.122/0,030,04/0.01О.1/0.0250,036/0,00 29.8 28,1 28,3 3,6Э,5 4:1 7,0 7.0 51,8 53.2 53,61,664,164,565.0 10,9 1 1.4 12,0 12,3 2,2 2.3 4:1 3.5 Э.5 З,б 1.2 1,2 1,2 12,1 ,9 52,6 52 5 12,3 12,4 12,5 3.7 3,8 35 64,6 2.2 4.1 4:1 слоеия пи оливвремя контак. тавзвне иници. ярова. ния, мс Т.пири за. оотношение олефи нов-сыоь СлН го гН СзН в зон ници рова топлива на 1 лсырья 1/0.025 1.2 57,0 7.0 0.02 6,2.1,7 Таблица ты пи олиз Условия пиролиегл коэффи. циент габразов ания8 лефинов нзол Сз екса СзН дивини 2 Н алкен тура пиролиза,71,4 89,2 95,6 25,5 6,56 12 4,1 1,4 1 О 0,9 0.3 38,0 51,9 59,00.5 олив 800 800 800 800 800 При введении иниции 800 800 800 800 800 800 50 50 50 50 50 7.0 7.0 7,0 7,0 7,0 7,0 6.1 0.6/0,1 8:1 0.8/0,1 1 О:1 1,0/0,1 12:1 1.2/0,11790597 27.9 27,6 27,8 26,6 30.1 Пра укты пч лиза мас П одчкты пи лиза Таблица 4 Нте СлНЗ аблица б 58.3 63,1 63,6 64,9 64,7179059712Таблица 8Составитель Н. БогдановаРедактор Е, Полионова Техред М,Моргентал Корректор Л, ЛукачЗаказ 675 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101