Способ получения низших олефинов

(54) СПОС УЧЕНИЯ НИЗШИХ ОЛЕФИНО к техникев пиролизо трубчатой дением пиительном айти примепромышленособ получения низшихизом углеводородноготой печи при 750-900 Сохлаждением пирогаза ыходящещест вляют давлениобменниках ечи посту"во кожухогде за сче в пиролидавления.го охлажо теплообретениюи достигая способв пиролиэомтрубчатойледующимием пирога Изобретение относитсяполучения низших олефиноуглеводородного сырья впечи с последующим охлажрогаэа в закалочно-испараппарате (ЗИА) и может ннение в нефтехимическойности.Известен сполефинов пиролсырья в трубчас последующимв ЗИА11.Охлаждение пирогаза, вго из трубчатой печи, осуводой, кипящей под высокимем, в кожухотрубных теплоПирогаз из трубчатой ипает в трубное пространсттрубного теплообменника,утилизации тепла продуктоза получают пар высокогоПроведение одноступенчатодения в ЗИА кожухотрубног 2обменника приводит к потерям этилена, пропилена, непредельных углеводородов С 4 и к образованию кокса в результате протекания вторичных реакций, например конденсации и полимеризации, за счет отсутствия воэ" ,можности установления необходимой температуры на выходе из ЗИА. При пиролизе углеводородного сырья с молекулярной массой более 100 углеродных единиц потери целевых олефинов становятся значительными. Иээа отложений кокса во вхедной камере ЗИА сокращается продолжительность пробега пиролизной установки,Наиболее близким к и по технической сущности емому результату являет получения низших олефин углеводородного сырья в печи при 750-900 С с по ь двухступенчатым охлажде за в ЗИА при 5-130 тм3 9602На первой ступени охлаждения температура пирогаза снижается до 500 С и предотвращаются втооицные реакции,На второй ступени охлаждения продолжается дальнейшее снижение температуры пирогаза до 350 С и ооуществляется генерация пара высокого давления.Первая ступень о,лаждения пирогаэа проводится в аппаратуре типа 1 О "труба в трубе", вторая ступень охлаждения протекает в кожухотрубном теплообменнике. Аппараты обеих ступеней полностью заполнены хладагентом. В процессе охлаждения пирога эа генерируется пар высокого давления. 2 1.Недостатками известного способа получения олефинов являются низкая "ффективност.ь теплообмена и невысокая степень утилизации тепла процесса. Это вызвано отсутствием возможности регулирования температуры пирогаза на выходе из аппарата второй ступени, полностью заполненного хладагентом. Вследствие этого на стадии охлаждения протекают вторичные реакции с образованием высокомолекулярных соединений и кокса. По мере увеличения пробега пиролизной установки тепло- передающая поверхность аппарата второй ступени охлаждения загрязняется продуктами вторичных реакций, Отложение тяжелых смол на поверхности приводит к росту гидравлического сопротивления, снижению выработки олефинов и пара высокого давления, Аналогичные нежелательные последствия имеют место при использовании в качестве исходного сырья высококипя 4 О щих углеводородных фракций с молекулярной массой выше 100. ( Целью изобретения является сокращение потерь целевых продуктов и повышение эффективности утилизациитепла.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениянизших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи и по фследующим двухступенчатым охлаждением полученного пирогаза путем теплообмена в аппаратах, заполненныххладагентом, под давлением 25-130 Ьтм,охлаждение пирогаза на второй ступени ведут в вертикальном аппарате приэаполнени 4 аппарата хладэгентом науровне 30-801 от его вы .оты,22 4Регулированием уровня кипящегохладагента в аппарате поддерживают температуру, при которой отложение смол минимальное,На чертеже показана схема пиролизной установки, включающая узлы пиролиза углеводородного сырья в трубчатой печи и охлаждения пирогаза в закалочно-испарительном аппарате,Углеводородное сырье, поступающее по трубопроводу 1, смешивают сводяным паром из трубопровода 2. Взмеевике 3 трубчатой печи ч сырьеподвергают пиролизу при 750-900 С.Образовавшийся пирогаз направляютна первую ступень охлаждения, проводимого в аппарате 5 конструкции,например, типа "труба в трубе", куда по трубопроводу 6 подают хладагент, например воду.Охлаждение пирогаза на первой ступени достигается путем поверхностного теплообмена с хладагентом,имеющим температуру на 90-1 чО С ниже температуры его кипения при рабочем давлении 30-130 атм,Далее пирогаз по трубопроводу 7поступает на вторую ступень охлаждения закалочно-испарительного аппарата 8, где в зависимости от уровняиспаряющегося хладагента температурупирогаза снижают до 3 ЙОС. Высоту уровня хладагента устанавливают по параметрам процесса охлаждения пирогаза и утилизации тепла.Продукты пиролиэа углеводородного сырья выводят из второй ступениохлаждения ЗИА по трубопроводу 9.В закалочно-испарительном аппарате генерируют водяной пар давления порядка 30- 130 атм. который отводят потребителю по трубопроводу 1 О,естественную циркуляцию испаряющегося аладагента через первую и вторую ступени охлаждения осуществляютпо трубопроводам 11 и 12, соединяющиммежтрубные пространства ступеней ЗИА.В процессе работы межтрубное пространство первой ступени охлажденияполностью заполнено хладагентом,межтрубное пространство второй ступени заполняется частично. По мереувеличения продолжительности работыпиролизной установки возможен подьем уровня хладагента с целью предотвращения интенсивного отложения натеплопередающей поверхности аппаратакокса и высокомолекулярных соединений .596022П р и м е р 1. Пиролизу подвергают этан.Условия проведения процесса:Подача этана, кг/час 3000Весовое отношение 5сырья к водяному пару 0,3Температура пирогазана выходе из трубчатой печи, С 830Избыточное давлениепирогаза на выходе из,трубчатой печи, кг/см 1,0Время контакта, с 1,0В табл. 1 приведен состав пирогаза на выходе из второй ступени, И охлаждения. 0 Таблица 1 одержание компоненов, вес,4 20 до 450 С в кон повышае пробега После 80 су работ началботы 00 3,4 7,80,7,6647,66 98 Н,66 7,93 ,66 . 45,36 51 35,03 Выработка паРа в среднем за составляет 1,6 т/ч.П р и м е р 3. Проводят и прямогонного бензина со след хар акт ери сти ками:Плотность, г/см 0,70Молекулярный весоПредел выкипания,. СГрупповой состав, вес.парафинынафтеныароматическиесоединения 5Условия процесса пиролиза:Подача сырья, кг/ч 9000Весовое отношениесырья к водяному пару 0,5Температура,пиролиза, СВремя контакта, с е иро ующи 9536-175Ф8015 830 0,5 Пирогаз при избыточном давлении1,0 кг/см и температуре 830 С ох-.олаждают водой на первой ступени до650 С и затем на второй ступени охлаждения ЗИА до 340 С.Уровень кипящей воды во второйступени зиА поддерживают 50 в начале пробега, 804 в конце пробега, давление генерируемого пара 30 кг/см .Температура пирогаза после втоорой ступени 380 С в конце пробега.Среднечасовая выработка пара приэтом составляет 2,5 т/ч,После 3 месяцев работы повышениядавления пирогаза на выходе из труб-.чатого змеевика не наблюдают. Работупродолжают в течение 4 месяцев дотех пор, пока не потребуется остановка печи пиролиза для выжига коксаиз змеевика,Уменьшение выхода этилена в зонеохлаждения не наблюдается.П р и м е р 2. Процесс пиролиза ведут в той же аппаратуре и при тех жеусловиях, что и в примере 1, за исключением того, что уровень испаряющейся воды в ЗИА второй ступени составляет л 100Пирогаз охлаждают до 830 до 650 Сб в первой ступени и вт 650 С до 320 С во второй ступени.Гидравлическое сопротивление аппарата второй ступени охлаждения в течение 2 месяцев работы возрастает с 0,3 до 0,8 кг/сми соответственно возрастает давление, на выходе из трубчатого змеевика с 1,0 до 1,5 кг/смф, что приводит к остановке работы трубчатой печи и ЗИА. Через 20 сутпосле начала работы состав пирогаза изменяется из-за возросшего сопротивления в аппарате второй ступени охлаждения и снижения количества этилена ввиду протеканиявторичных реакций в зоне охлаждения (табл. 2).Температура пирогаза после второй ступени ЗИА,0 2 4,60 Н 15,1 ,30 дут полвтехж примереОхла з С 4 ствляют ри 830 /см ох 650 С,ждение пи дующим образо быточном давл ают в первой во второй стогаза осущ лиро газ енин 1,1 к ступени до пени до 4510,0 ал 7Избыточное давлениепирогаза на выходеиз трубчатой печи,кг/см 1,В табл, 3 приведен состав пиро- %газа на выходе из трубчатой печи ивторой ступени охлаждения в вес.Фна пропущенное сырье. Пирогаз при 830 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охлаждают в первой ступени до 616 С, во второй ступени .ЗИА - до 410 С.Уровень воды в аппарате второй ступени охлаждения поддерживают 40 в начале пробега, 753 в конце пробега. Давление генерируемого пара 120 кг/см .40Среднечасовая выработка пара составляет 6 т/ч.После 2 месяцев работы повышение давления ерогаза на выходе из трубчатой печи не наблюдалось. Работа продолжается в течение 4 месяцев, дока не требуется остановка печи пиролиза для выжига кокса. Существенного уменьшения выхода низших олефинов не наблюдается (табл. 3).П р и м е р 4, Процесс пиролиза веьзуясь той же аппаратурой ие рабочих условиях, что и в Уровень воды в аппарате второйступени охлаждения поддерживают 50в начале пробега, в конце 804. Давление генерируемого пара 80 кг/смПри этом среднечасовая выработкапара составила 5,9 т/ч.После 2 месяцев работы повышениедавления пирогаза из трубчатой печине наблюдается. Работу продолжаютв течение 3,5 месяцев до тех пор,пока не требуется остановка печи пиролиза для выжига кокса. Существенного уменьшения выхода низших олефинов не наблюдается,П р и м е р 5. Процесс пиролиза вдут в той же аппаратуре и в тех жерабочих условиях, что и в примере 3,за исключением того, что уровень испаряющейся воды во второй ступенисоставляет100. Температура пирогаза после первой ступени составила650 ОС в начале пробега пиролиза, тепература пирогаза после второй ступени 320 С. В течение 25 сут давлениена выходе из трубчатой печи возрастает с 1,1 до 1,5 кг/см и узел пиролиза установки должен прекратить работу. Через 20 сут. после началаработы состав пирогаза изменяется изза протекания вторичных реакций пилиза в зоне охлаждения первой ступни и возросшего гидравлического сопротивления во второй ступени охлаждения (табл. 4). Температура пирогаза на выходе из второй ступениЗИА при этом достигает 505 С.Т а б л и ц а 4 Выработка пара в среднем за иг составляет 3,8 т/ч..9 9602П р и м е р 6; Проводят пиролиз керосина со следующими характеристикам:Плотность, г/см 0,793Молекулярный вес . 180 3Предел кипения, С 165-228Групповой состав, вес. Ф:парафины 56,5нафтены 23,5ароматическиеесоединенияМолекулярная масса. Весовое отношениесырья к водяномупару 0,75Температура пирогаза на выходе иэ 26трубчатой печи, С 8 ОИзбыточное давление пирогаза навыходе из трубчатойпечи, кг/см 1, 1 ИоПирогаз при 810 С и избыточном давлении 1,1 кг/см охлаждают в перавой ступени ЗИА до 618 С, во второйоступени до 480 С. Уровень воды в аппарате второй ступени поддерживают 1 Е 30 в начале пробега, в конце пробега повышают до 603. Давление генерируемого пара 30 кг/см . Выработка пара составляет 57 г/ч. Как видно из табл. 5, измененияыходов олеФинов в зоне охлаждения 22 10пирогаза не происходит, т.е. они неучаствуют во вторичных реакциях кон"денсации и полимериэации,После 1,5 месяцев работы повыше .ние давления пирогаза на выходе изтрубчатой печи почти не наблюдается.Работа продолжается в течение 3 месяцев, пока не потребуется остановкатрубчатой печи пиролиэа для выжигакокса иэ змеевика.П р и м е р 7. Процесс пиролизакеросина ведут в той же аппаратуре. и в тех же условиях, что и в примере 6.Охлаждение пирогаэа осуществляют следующим образом.Пирогаз при 810 С и избыточномдавлении 1,1 кг/см охлаждают в пер",вой ступени до 650 С, во второй ступени до 500 С. Уровень испаряющейсяводы в аппарате второй ступени охлаждения поддерживают 30 в началепробега и 60 в конце пробега. Давление генерируемого пара 80 кг/смйВыработка пара составляет 5,24 т/ч,После 1,5 месяцев работы повыше-.ния давления пирогаза на выходе иэтрубчатой печи и изменения составапирогаэа не наблюдалось (табл 5).П р и м е р 8 (сравнительный).Процесс пиролиза ведут в той же ап-.паратуре и в тех же условиях, чтои в примере 5, за исключением того,что обе ступени ЗИА заполнены водой.Температура. пирогаза после первойоступени ЗИА составляет 650 С, послевторой - 325 оС в начале пробега узла пиролиза.В течение 10 сут. гидравлическоесопротивление второй ступени ЗИАвозрастает с 0,3 до 0,7 кг/смфи соответственно возрастает давлениена выходе из трубчатой печи с 1,1до 1,5 кг/см и узел пиролиэа прекра,.,щает работу. Состав пирогаза изменяется иэ-за протекания вторичных реакций пиролиза в зоне охлаждения ивозросшего гидравлического сопротивления во второй ступени ехлаждения.Продолжение табл, 6 с температУрой, при которой не происходит загрязнения поверхности тепСодержание компонентов,лообмена продуктами конденсации ивесА полимериэации. Компоненты "-"-" . - з Изобретение позволяет увеличитьВ начале После 10 сут, пробег лиролизной установки в 2-4р боты работы раза и эфФективно использовать тепра оты.ло пирогаза при пиролизе углеводо- % 4С Н родного сырья с различными характе 1 О Ристиками .при широких параметрах ведения процесса ееавевевее 21,50 4,60 3 1 е 60 13,40 15,10 формулаизобретения 0,40 0,50 8,00 9,30 ИПИ Заказ 7144/ Подписн Тира ал ППП "Патент".,Проектная, 4 ор Как,видно из данных табл. 6, происходит снижение концентрации целе.вых олефинов до 10 отн,Выработка пара в среднем за пробег составляет 3,4 т/ч, температура пирогаза на выходе из второй стуо ;пени охлаждения достигает 560 С.Предлагаеиюй способ полученияолефинов обеспечивает увеличении выхода целевых продуктов в среднем до 10 в результате сведения к минимуму их потерь из-эа предотвращения протекания вторичных реакций. Оу овременно способ обеспечивает повышение .выработки пара на 35-40 за счет вывода аппарата второй ступени охлаж Способ получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатой печи с последующим двухступенчатым охлаждением полученного в пирогаза путем теплообмена в аппаратах, заполненных хладагентом, под давлением 25-130 атм, о т л и .ч аю щ и й с я тем, что, с целью сокращения потерь целевых продуктов и повыся щения эффективности утилизации тепла, охлаждение пирогаэа на второй ступени ведут в вертикальном аппарате при заполнении аппарата хладагентом на уровне 30-803 от его высоты. ЗФ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ М 1229068, кл. 120, 19/01, опублик. 1978.2, Патент Японии У 53-33561, ЗЗкл. 16 В 120,11, опублик 1 Ю 8 (про