Способ получения пропилена из пропана
Номер патента: 13346
Опубликовано: 30.04.2010
Авторы: Шиндлер Гетц-Петер, Кроне Свен, Маххаммер Отто
Формула / Реферат
1. Способ получения пропилена из пропана, включающий следующие стадии, на которых:
A) готовят поток исходного газа а, содержащего пропан;
B) поток исходного газа а, содержащего пропан, и содержащий кислород газовый поток подают в зону дегидрирования, где пропан подвергается неокислительному каталитическому автотермическому дегидрированию в пропилен, причем получают газовый поток продукта b, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен, С4+-углеводороды, окись углерода, двуокись углерода, водяной пар и водород;
C) охлаждают газовый поток продукта b и отделяют водяной пар путем конденсации, причем получают газовый поток продукта с, обедненный водяным паром;
D) отделяют двуокись углерода абсорбционной очисткой, причем получают газовый поток продукта d, обедненный двуокисью углерода;
E) охлаждают газовый поток продукта d и отделяют путем конденсации жидкий углеводородный поток e1, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен и С4+-углеводороды, причем остается поток остаточных газов е2, содержащий метан, водород и окись углерода;
F) подают жидкий углеводородный поток e1 в первую зону дистилляции и разделяют перегонкой на поток f1, содержащий пропан, пропилен и С4+-углеводороды, и поток f2, содержащий этан и этилен;
G) подают поток f1 во вторую зону дистилляции и перегонкой разделяют на поток продукта g1, содержащий пропилен, и поток g2, содержащий пропан и С4+-углеводороды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют стадию (Н), на которой поток g2 и исходный пропан подают в третью зону дистилляции и в третьей зоне дистилляции разделяют перегонкой на исходный газовый поток а и поток, содержащий С4+-углеводороды.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадии С) газовый поток продукта b охлаждают до температуры в диапазоне от 30 до 80°С.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что перед выполнением стадии D) газовый поток продукта с сжимают до давления от 5 до 25 бар.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что перед выполнением стадии Е) газовый поток продукта сжимают до давления от 5 до 25 бар.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что при выполнении стадии Е) газовый поток продукта d охлаждают до температуры в диапазоне от -10 до -120°С.
7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что перед выполнением стадии Е) газовый поток продукта d высушивают путем пропускания через молекулярное сито.
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что подаваемый на стадии В) кислородсодержащий газовый поток имеет содержание кислорода не менее 90 об.%.
Текст
013346 Изобретение касается способа получения полипропилена из пропана. В промышленных масштабах пропилен получают дегидрированием пропана. В способе дегидрирования пропана в пропилен, известном как процесс UOP-Oleflex, поток исходного газа, содержащего пропан, предварительно нагревается до температуры 600-700 С и обезвоживается в реакторе дегидрирования с подвижным слоем катализатора, содержащего платину на оксиде алюминия, причем получается газовый поток продукта с преимущественным содержанием пропана, пропилена и водорода. Кроме этого, в газовом потоке продукта содержатся образованные в результате крекинга низкокипящие углеводороды (метан, этан, этилен), а также в незначительном количестве высококипящие углеводороды (С 4+-углеводороды). Газовая смесь продукта охлаждается и сжимается в нескольких ступенях. Затем С 2- и C3-углеводороды и высококипящие углеводороды конденсируются в так называемом золотом ящике ("Gold Box") и отделяются от образованного при дегидрировании водорода и метана. Жидкий углеводородный конденсат затем разделяется перегонкой, причем в первой колонне отделяются С 2-углеводороды и остаточный метан, а во второй дистилляционной колонне поток С 3-углеводородов разделяется на фракцию пропилена с высокой степенью чистоты и фракцию пропилена, которая содержит также С 4+-углеводороды. В таком способе невыгодным являются потери С 3-углеводородов вследствие конденсации в золотом ящике. Из-за большого количества водорода, образующегося при дегидрировании, и на основании фазового равновесия вместе с потоком отходящего газа, содержащего водород и метан, выводится также большое количество С 3-углеводородов, если конденсация осуществляется при не очень низких температурах. Таким образом, следует работать при температурах от -20 до -120 С, чтобы ограничить потерюC3-углеводородов, выводимых с потоком отходящего газа из водорода и метана. Целью изобретения является создание усовершенствованного способа дегидрирования пропана в пропилен. Задача решается способом получения пропилена из пропана, включающим следующие стадии:A) подготавливают поток исходного газа а, содержащего пропан;B) подают поток исходного газа а, содержащего пропан, и содержащий кислород газовый поток в зону дегидрирования, где пропан подвергается неокислительному каталитическому автотермическому дегидрированию в пропилен, причем получают газовый поток продукта b, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен, С 4+-углеводороды, окись углерода, двуокись углерода, водяной пар и водород;C) охлаждают газовый поток продукта b и отделяют водяной пар путем конденсации, причем получают газовый поток продукта с, обедненный водяным паром;D) отделяют двуокись углерода абсорбционной очисткой, причем получают газовый поток продукта d, обедненный двуокисью углерода;E) охлаждают газовый поток продукта d и отделяют путем конденсации жидкий углеводородный поток e1, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен и С 4+-углеводороды, причем остается поток остаточных газов е 2, содержащий метан, водород и окись углерода;F) подают жидкий углеводородный поток e1 в первую зону дистилляции и разделяют на поток f1,содержащий пропан, пропилен и С 4+-углеводороды, и поток f2, содержащий этан и этилен;G) подают поток а 1 во вторую зону дистилляции и разделяют на поток продукта g1, содержащий пропилен, и поток g2, содержащий пропан и С 4+-углеводороды. На стадии А) способа подготавливается поток исходного газа, содержащий пропан. В общем случае он содержит не менее 80 об.% пропана, предпочтительно 90 об.% пропана. Кроме того, поток содержащего пропан исходного газа а в общем случае включает еще бутаны (н-бутан, изобутан). Типичные составы потока исходного газа, содержащего пропан, опубликованы в DE-A 10246119 и DE-A 10245585. Обычным образом поток содержащего пропан исходного газа получают из летучего петролейного газа(ЛПГ). На стадии В) способа поток исходного газа, содержащего пропан, подается в зону дегидрирования и подвергается неокислительному каталитическому дегидрированию. При этом пропан в реакторе дегидрирования частично дегидрируется в пропилен на активном к дегидрированию катализаторе. Наряду с этим образуется водород и в небольших количествах метан, этан, этилен и С 4+-углеводороды (н-бутан,изобутан, бутилены, бутадиен). Кроме того, в газовой смеси продукта неокислительного каталитического автотермического дегидрирования получаются оксиды углерода (СО, СО 2), в особенности CO2, вода и в небольших количествах инертные газы. Инертные газы (азот) вносятся с потоком кислорода, применяемого при автотермическом дегидрировании, если не используется чистый кислород. В газовой смеси продукта присутствует также непреобразованный пропан. Процесс неокислительного каталитического дегидрирования проводится в автотермическом режиме. Для этого к смеси химически активных газов дегидрирования пропана как минимум в одной реакционной зоне дополнительно подмешивается кислород; содержащийся в смеси химически активных газов водород и/или углеводород, по меньшей мере, частично сгорает, вследствие чего по меньшей мере часть нужной для дегидрирования теплоты генерируется но меньшей мере в одной реакционной зоне непосредственно в смеси химически активных газов. Особенностью неокислительного метода по сравнению с окислительным является, по меньшей ме-1 013346 ре, промежуточное образование водорода. При окислительном дегидрировании свободный водород не образуется в достаточном количестве. Неокислительное каталитическое дегидрирование пропана в принципе может проводиться в реакторах всех типов, известных из уровня техники. Сравнительно подробное описание пригодных типов реакторов согласно изобретению содержится также в работе "Catalytica Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Processes" (Исследовательский отдел Catalytica, Процессы окислительного и альтернативного дегидрирований) (Study Number 4192 D, 1993, 430 FergusonDrive, Mountain View, California, 94043-5272, USA). Подходящей формой реактора является трубчатый реактор с неподвижным катализатором или кожухотрубный реактор. В нем катализатор (дегидрирующий катализатор и при необходимости катализатор окисления) находится в виде неподвижного слоя в реакционной трубе или в секции реакционных труб. Обычный внутренний диаметр реакционной трубы составляет от 10 до 15 см. Типичный дегидрирующий кожухотрубный реактор имеет от 300 до 1000 реакционных труб. Температура внутри реакционной трубы колеблется обычно в диапазоне от 300 до 1200 С, предпочтительно от 500 до 1000 С. Рабочее давление лежит обычно в пределах между 0,5 и 8 бар, зачастую между 1 и 2 бар при использовании низкого разрежения водяного пара, но может быть также в пределах от 3 до 8 бар при использовании высокого разрежения водяного пара (соответственно так называемому процессу активного преобразования пара (STAR-процесс) или способу Линде) для дегидрирования пропана или бутана компании Филипс Петролеум. Типичные нагрузки на катализатор(GHSV) составляют 500-2000 циклов/ч относительно используемого углеводорода. Катализатор может быть, например, круглой или цилиндрической формы (полой или заполненной). Неокислительное каталитическое автотермическое дегидрирование пропана может также выполняться, в соответствии с процессом Snamprogetti/Yarsintez-FBD, как гетерогенный каталитический процесс в кипящем слое. При этом целесообразно задействовать два соседних кипящих слоя, один из которых, как правило, находится в состоянии регенерации. Рабочее давление составляет обычно 1-2 бара,температура дегидрирования, как правило, лежит в пределах от 550 до 600 С. Необходимая для дегидрирования теплота может при этом доставляться в реакционную систему, в которой дегидрирующий катализатор предварительно нагревается до температуры реакции. Благодаря подмешиванию содержащей кислород подпитки можно отказаться от предварительного нагревания, а необходимая теплота вырабатывается непосредственно в системе реактора благодаря сгоранию водорода и/или углеводородов в присутствии кислорода. При необходимости может быть подмешана подпитка, содержащая водород. Неокислительное каталитическое автотермическое дегидрирование пропана предпочтительно проводится в полочном реакторе. Он содержит один или несколько последовательно расположенных слоев катализатора. Число слоев катализатора может быть от 1 до 20, целесообразно иметь от 1 до 6 слоев,предпочтительно 1-4, а наиболее предпочтительно 1-3 слоя. Реакционный газ обтекает слои катализатора радиально или аксиально. В общем случае такой полочный реактор работает с одним слоем катализатора. В простейшем случае неподвижные слои катализатора в шахтном реакторе расположены аксиально и/или в кольцевых зазорах концентрически установленных цилиндрических колосниковых решеток. Шахтный реактор соответствует решетчатой полке. Проведение дегидрирования в одном отдельном шахтном реакторе соответствует одной форме исполнения. В другой предпочитаемой форме исполнения дегидрирование проводится в полочном реакторе с 3 слоями катализатора. В общем случае количество содержащего кислород газа, добавляемого к газовой реакционной смеси, выбирается таким, чтобы при сгорании имеющегося в газовой реакционной смеси водорода и, в некоторых случаях, присутствующих в реакционной газовой смеси углеводородов и/или присутствующего в виде кокса углерода было выработано достаточное количество теплоты, необходимое для дегидрирования пропана. В общем случае общее количество подводимого кислорода относительно общего количества пропана составляет от 0,001 до 0,5 моль/моль, предпочтительно 0,005-0,25 моль/моль, а наиболее предпочтительно отношение 0,05-0,25 моль/моль. Кислород может подводиться либо в чистом виде, либо как кислородсодержащий газ с наличием инертных газов. Однако для предотвращения больших потерь пропана и пропилена при обработке (см. ниже) существенным условием является то, чтобы содержание кислорода в подаваемом кислородсодержащем газе было высоким и составляло по меньшей мере 50 об.%, предпочтительно не менее 80 об.%, а более предпочтительно не менее 90 об.%. Особенно предпочтительным кислородсодержащим газом является чистый кислород с содержанием О 2 около 99 об.%. Для образования теплоты сжигается водород, образованный при каталитическом дегидрировании пропана, а также, при необходимости, водород, добавленный дополнительно к реакционной газовой смеси как водородсодержащий газ. Предпочтительно должно присутствовать столько водорода, чтобы мольное отношение Н 2/О 2 в смеси реакционных газов после подачи кислорода составляло от 1 до 10,предпочтительно от 2 до 5 моль/моль. Это справедливо в многоступенчатых реакторах для каждой промежуточной подачи кислородсодержащего и водородсодержащего газа. Сжигание водорода осуществляется в присутствии катализатора. Применяемый катализатор дегидрирования в общем случае активизирует также сжигание углеводородов и водорода с кислородом, так что, в принципе, не требуется другой специальный катализатор окисления, отличающийся от него. В од-2 013346 ной конструктивной форме способа работа ведется в присутствии одного или нескольких катализаторов окисления, которые селективно активизируют сжигание водорода с кислородом в присутствии углеводородов. Горение этих углеводородов с кислородом до СО, СО 2 и воды протекает из-за этого только в ограниченных пределах. Предпочтительно располагать катализатор дегидрирования и катализатор окисления в разных реакционных зонах. При многоступенчатом ведении реакции катализатор окисления может быть расположен только в одной реакционной зоне, в нескольких или во всех зонах. Предпочтительно катализатор, который селективно активизирует окисление водорода, располагать в тех местах реактора, в которых парциальное давление кислорода более высокое, чем в других местах, в частности вблизи мест подачи кислородсодержащего газа. Подача кислородсодержащего газа и/или водородсодержащего газа может осуществляться в одном месте или в нескольких местах реактора. В одной форме выполнения способа согласно изобретению промежуточная подача кислородсодержащего газа и водородсодержащего газа осуществляется перед каждой решеткой полочного реактора. В другой форме выполнения способа согласно изобретению промежуточная подача кислородсодержащего газа и водородсодержащего газа осуществляется перед каждой решеткой полочного реактора за исключением первой решетки. В одной форме выполнения за каждым местом подачи имеется слой из специального катализатора окисления, за которым следует слой из дегидрирующего катализатора. В другой форме выполнения нет никакого специального катализатора окисления. Температура дегидрирования составляет в общем случае 400-1100 С, давление в последнем слое катализатора полочного реактора в общем случае равно 0,2-5 бар, предпочтительно от 1 до 3 бар. Нагрузка на катализатор (GHSV) составляет в общем случае от 500 до 2000 ч-1, в режиме большой загрузки может быть также равна до 100000 ч-1,предпочтительно от 4000 до 6000 ч-1. Предпочтительный катализатор, который селективно активизирует сжигание водорода, содержит окиси и/или фосфаты, выбранные из группы, состоящей из окисей и/или фосфатов германия, олова,свинца, мышьяка, сурьмы или висмута. Следующий предпочтительный катализатор, который активизирует горение водорода, содержит благородный металл VIII и/или I подгруппы. Применяемые катализаторы дегидрирования имеют в общем случае носитель и активную массу. Носитель состоит при этом, как правило, из теплостойкой окиси или смеси окислов. Предпочтительно дегидрирующие катализаторы содержат в качестве носителя окись металла, выбранную из группы, состоящей из двуокиси циркония, окиси цинка, окиси алюминия, двуокиси кремния, окиси титана, оксида магния, оксида лантана, оксида церия и других смесей. Предпочтительными носителями являются двуокись циркония и/или двуокись кремния, особенно предпочтительными являются смеси из двуокиси циркония и двуокиси кремния. Активные массы дегидрирующих катализаторов содержат в общем случае один или несколько элементов VIII подгруппы, предпочтительно платину и/или палладий, особенно предпочтительно платину. В добавление к этому дегидрирующие катализаторы могут иметь в общем случае один или несколько элементов I и/или II главной группы, предпочтительно калий и/или цезий. Далее дегидрирующие катализаторы могут содержать один или несколько элементов III подгруппы, включая лантаниды и актиниды,предпочтительно лантан и/или церий. Наконец, дегидрирующие катализаторы могут включать один или несколько элементов III и/или IV главной группы, предпочтительно один или несколько элементов из группы, состоящей из бора, галлия, кремния, германия, олова и свинца, особенно предпочтительно олово. В предпочтительной форме исполнения дегидрирующий катализатор содержит по меньшей мере один элемент VIII подгруппы, по меньшей мере один элемент I и/или II главной группы, по меньшей мере один элемент III и/или IV главной группы и по меньшей мере один элемент III подгруппы, включая лантаниды и актиниды. Например, согласно изобретению могут применяться все дегидрирующие катализаторы, которые опубликованы в WO 99/46039, US 4788371, ЕР-А 705136, WO 99/29420, US 5220091, US 5430220, US 5877369, ЕР 0117146, DE-A 19937106, DE-A 19937105 и DE-A 19937107. Для описанных выше вариантов автотермического дегидрирования пропана особенно предпочтительны катализаторы согласно примерам 1, 2, 3 и 4 патента DE-A 19937107. Автотермическое дегидрирование пропана проводится в присутствии водорода. Подаваемый водяной пар служит носителем теплоты и поддерживает газообразование органических отложений на катализаторах, благодаря чему предотвращается коксование катализаторов и увеличивается их срок службы. При этом органические отложения превращаются в окись углерода, двуокись углерода и, в некоторых случаях, в воду. Дегидрирующий катализатор может регенерироваться любым известным способом. Так, к реакционной газовой смеси может подаваться водяной пар или время от времени подводиться содержащий кислород газ при повышенной температуре через засыпку катализатора и выжигаться осажденный углерод. Из-за разжижения водяным паром нарушается равновесие с продуктами дегидрирования. При известных условиях катализатор восстанавливается после регенерации водородсодержащим газом. При автотермическом дегидрировании пропана получается газовая смесь, которая в общем случае имеет следующий состав: 10-45 об.% пропана, 5-40 об.% пропилена, 0-5 об.% метана, этана, этилена и-3 013346 С 4+-углеводородов, 0-5 об.% двуокиси углерода, 0-20 об.% водяного пара и 0-25 об.% водорода, а также от 0 до 5 об.% инертного газа. Газовый поток продукта b при выходе из зоны дегидрирования поднимается в общем случае при давлении 1-5 бар, предпочтительно 1,5-3 бара и имеет температуру в диапазоне от 400 до 700 С. Газовый поток продукта b может быть разделен на два парциальных потока, причем один поток возвращается в зону дегидрирования, в соответствии со способом рециркуляции газа, описанным в DE-A 10211275 и DE-A 10028582. На стадии С) способа из газового потока продукта прежде всего выделяется вода. Сепарация воды выполняется путем конденсации, охлаждения и, при необходимости, сжатия газового потока продукта b и может выполняться в одну или несколько ступеней охлаждения и, при необходимости, сжатия. В общем случае газовый поток продукта b для этого охлаждается до температуры в пределах от 30 до 80 С,предпочтительно от 40 до 65 С. Дополнительно газовый поток продукта может быть сжат, например, до давления в пределах от 5 до 25 бар. В одной форме выполнения способа согласно изобретению газовым поток продукта b пропускается через каскад теплообменников и сначала охлаждается до температуры от 50 до 200 С, а затем в башне быстрого охлаждения дополнительно охлаждается водой до температуры в пределах от 40 до 80 С, например до 55 С. При этом конденсируется большая часть водяного пара, а также часть содержащихся в газовом потоке продукта b C4+-углеводородов, в особенности С 5+-углеводороды. Получается газовый поток продукта с, обедненный водяным паром. В общем случае в нем еще содержится 0-5 об.% водяного пара. Для практически полного удаления воды из газового потока продукта с может быть предусмотрено высушивание с помощью молекулярного сита. На стадии D) способа из газового потока продукта с выделяется двуокись углерода путем абсорбционной очистки газа, причем получается газовый поток продукта d, обедненный двуокисью углерода. Абсорбционной очистке двуокиси углерода может предшествовать особая ступень сжигания, в которой окись углерода селективно окисляется до двуокиси углерода. Для сепарации СО 2 в общем случае применяется раствор едкого натра, раствор едкого калия или раствор алканоламина в качестве промывочной жидкости, предпочтительно применять активированный раствор N-метилдиэтаноламина. В общем случае перед проведением абсорбционной очистки газовый поток продукта с сжимается в одной ступени или в несколько ступеней компрессии до давления от 5 до 25 бар. Получается обедненный двуокисью углерода газовый поток продукта d с содержанием СО 2 в общем случае 100 ppm, предпочтительно менее 10 ppm. На стадии Е) способа газовый поток продукта d охлаждается и выделяется жидкий поток углеводородов el, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен и С 4+-углеводороды, причем остается поток остаточного газа е 2, содержащий метан, водород и окись углерода. Для этого газовый поток продукта d в общем случае сжимается до давления 5-25 бар и охлаждается до температуры в диапазоне от -10 до 120 С. Сжатие может выполняться в несколько ступеней, например, в три ступени. В форме выполнения способа согласно изобретению перед проведением стадии С) осуществляется одно- или двухступенчатая компрессия газового потока продукта с до давления 5-12 бар и затем одно- или двухступенчатая компрессия газового потока продукта d до давления 10-25 бар. Охлаждение также может осуществляться несколькими ступенями, предпочтительно проводить его в несколько ступеней. Подходящими охлаждающими веществами являются этилен, пропилен и пропан, которые путем сжатия до давления 20 бар и последующего расширения охлаждаются до температур в пределах от -40 до -100 С. В общем случае охлаждение газового потока продукта осуществляется путем теплообмена с охлаждающим веществом в компрессионном холодильном устройстве ("Gold Box"). Охлаждение может быть многоступенчатым с использованием нескольких контуров охлаждения. Охлаждение может осуществляться несколькими ступенями в одной колонне, причем снижающийся газ в колонне отбирается, охлаждается, (частично) конденсируется и возвращается в колонну. В нижней части колонны собирается конденсат, а из верхней части отбирается не сжиженный газ, который не сконденсировался даже в самом последнем контуре охлаждения. Благодаря малому содержанию водорода в газовом потоке продукта d как результат дегидрирования на стадии В), выполненного в режиме автотермического дегидрирования с одновременным сжиганием образованного водорода, С 3-углеводороды выводятся на стадии разделения Е) преимущественно полностью конденсированными и только небольшая часть С 3-углеводородов выходит вместе с отходящим потоком, содержащим водород и метан. Получается жидкий поток углеводородного конденсата d, который в общем случае содержит в молярных долях 20-60% пропана, 20-60% пропилена, 0-5% метана, 0-5% этана и этилена и 0-5% С 4+углеводородов. Перед проведением стадии Е) выполняется этап сушки, в котором газовый поток продукта d высушивается путем пропускания через молекулярное сито. Подходящие молекулярные сита известны специалистам. В общем случае этап сушки выполняется после последней ступени сжатия непосредственно перед стадией конденсации Е). Температура высушиваемого газового потока продукта d составляет в-4 013346 общем случае 0-50 С, предпочтительно 10-30 С. После выполнения этапа сушки содержание воды в газовом потоке d составляет менее 500 ppm,предпочтительно менее 100 ppm. На стадии F) способа жидкий углеводородный поток e1 подается в первую зону дистилляции и перегонкой разделяется на поток f1, содержащий С 3-углеводороды, пропан, пропилен и С 4+-углеводороды,и поток f2, содержащий C2-углеводороды, этан и этилен. Для этого углеводородный поток e1 подается в общем случае в С 2/С 3 ректификационную колонну с 20-60 теоретическими тарелками в типичном случае, например около 30 теоретических тарелок. Они работают при давлении из диапазона от 12 до 30 бар,например при 25 барах. Температура в нижней части колонны составляет в общем случае 40-100 С, например около 60 С, температура в верхней части колонны составляет от -10 до 10 С, например около 10 С. Образованный поток f1 из пропана, пропилена и С 4+-углеводородов уходит из нижней части колонны с содержанием этана/этилена в общем случае всего менее 5000 ppm, предпочтительно менее 1000 ppm, более предпочтительно менее 500 ppm. На стадии способа G) жидкий углеводородный поток f1 подается в первую зону дистилляции и перегонкой разделяется на поток g1, содержащий пропан, и поток g2, содержащий пропан и С 4+углеводороды. Для этого поток углеводородов f1 подается в общем случае в С 3 ректификационную колонну (С 3-сепаратор), как правило, с 80-200 теоретическими тарелками, например со 100 теоретическими тарелками. Они работают при давлении в общем случае от 15 до 30 бар, например при 25 барах. Температура в нижней части колонны составляет в общем случае от 40 до 100 С, например около 68 С,температура в верхней части колонны равна от 30 до 60 С, например около 60 С. Изобретение более подробно иллюстрируется чертежом. На чертеже схематически показана одна из форм выполнения способа согласно изобретению. Исходный пропан 0, который содержит, например, до 98 об.% пропана и, кроме того, 2 об.% С 4+углеводородов (в основном бутана), подается с возвратным потоком из С 3 ректификационной колонны 11, состоящим из пропана и пропилена, в С 3/С 4 ректификационную колонну 12 и перегонкой разделяется на поток 2 а из С 4+-углеводородов, исходящий из нижней части колонны, и поток 2 с содержанием пропана 99 об.%, исходящий из верхней части колонны. Поток пропана 2 предварительно нагревается в устройстве предварительного нагрева, например путем теплообмена с потоком продукта 5, до температуры 450 С и при этой температуре поступает в реактор дегидрирования 14. Реактор дегидрирования 3 конструируется предпочтительно как реактор с радиальным потоком. В него подается дополнительно поток водорода 4 а и поток кислорода 4b из технически чистого кислорода с содержанием кислорода 99 об.%. Газовая смесь продукта 5 выходит из реактора с температурой около 600 С и состоит из пропана, пропилена, метана, этана, этилена, С 4-углеводородов,двуокиси углерода, водяного пара и водорода, а также небольшого количества азота. Газовый поток продукта 3 охлаждается в каскаде холодильников до температуры 55 С. В каскаде холодильников 6 конденсируется большая часть водяного пара и отводится в качестве жидкого конденсата 6 а 1. Поток 6 сжимается до давления от 2 бар до 15 бар в трехступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением. При этом конденсируется большое количество водяного пара и отводится в виде жидкого конденсата 6 а 2 и 6 а 3. Между второй и третьей ступенями компрессии осуществляется отделение двуокиси углерода путем абсорбционной очистки. Для этого сжиженный поток газа направляется в промывную колонну 17 и приводится в контакт с активированным раствором N-метилдиэтаноламином в качестве промывочной жидкости. Из отработанной промывочной жидкости снова выделяется двуокись углерода нагреванием в десорбционной колонне и промывочная жидкости регенерируется. Газовый поток 7, сжатый до давления 15 бар и освобожденный от двуокиси углерода, предварительно охлаждается до температуры 10 С, подводится к ступени сушки 18 и там освобождается от следов воды с помощью молекулярного сита. Для этого используются два параллельных аппарата, оснащенные молекулярными ситами, один из которых постоянно работает в режиме абсорбции, а другой находится в режиме регенерации. Высушенный газовый поток 8, имеющий температуру около 10 С, поступает в "Gold Box", где этан, этилен, пропан, пропилен, С 4+-углеводороды и частично метан конденсируются при -40 С и превращаются в жидкую смесь углеводородов 9. При этом остается поток отходящих газов 9 а, который содержит небольшую часть С 2-углеводородов, присутствовавших в газовом потоке 8,подавляющую часть содержавшегося в газовом потоке 8 метана и практически весь водород, содержавшийся в газовом потоке 8. Жидкая смесь углеводородов 9 разделяется перегонкой в С 2/С 3 ректификационной колонне на поток 10 из пропана, пропилена и C3 углеводородов и поток 10 а из метана, этана и этилена. Поток 10 подводится в С 3 ректификационную колонну 21 и разделяется на поток продукта 11 а из пропилена со степенью чистоты 99,5 вес.% и возвратный поток 11, который преимущественно состоит из пропана и, кроме того, содержит еще C4-углеводороды, а также небольшое количество пропилена (около 1 вес.%). Изобретение более подробно объясняется на приведенных ниже примерах.-5 013346 Примеры Представленный на рисунке вариант способа согласно изобретению смоделирован на компьютере. При этом были приняты следующие технологические параметры. Пример 1. Пропускная способность устройства принята равной 350 kt/a при продолжительности работы 8000 ч, соответственно 43750 кг/ч пропилена. Исходный пропан содержит около 98 вес.% пропана и 2 вес.% бутана. Содержание бутана уменьшается до 0,01 вес.% в С 3/С 4 ректификационной колонне с 10 теоретическими ступенями при рабочем давлении 10 бар и флегмовым числом от 0,41. Поток пропана предварительно нагревается до 450 С, подается в зону дегидрирования и подвергается процессу автотермического дегидрирования. Реакция обмена дегидрирования составляет относительно пропана 50%, селективность образования пропилена составляет 90%. Помимо этого образуется 5% продукта крекинга и 5% СО 2 путем полного сгорания. Концентрация воды в выходящем газе зоны дегидрирования составляет 9 вес.%, содержание остаточного кислорода составляет около 0 вес.%, выходная температура газовой смеси продукта равна около 600 С. Выходящий газ охлаждается при давлении 1,8 бар до температуры 55 С и вода конденсируется до давления насыщенного пара. Затем газовую смесь продукта сжимают в трех ступенях. В первой ступени компрессора смесь сжимается от 1,8 до 4,5 бар, во второй ступени смесь сжимается от 4,5 до 11 бар и в третьей ступени - от 11 до 18 бар. После каждой ступени компрессии газовая смесь охлаждается до температуры 55 С. После второй ступени компрессии СО 2 полностью отделяется из газового потока путем абсорбционной очистки. После третьей ступени компрессии из газовой смеси полностью отделяется остаточная вода. Затем газовый поток при давлении 18 бар охлаждается до температуры -40 С. При этом конденсируются С 2, С 3- и С 4+-углеводороды. Жидкий углеводородный конденсат разделяется в С 2/С 3 ректификационной колонне с 30 теоретическими ступенями при давлении 25 бар и с флегмовым числом 0,74. Температура низа колонны составляет 62 С, температура в верхней части колонны равна 10 С. Содержание остаточного этана в кубовом продукте составляет 0,01 вес.% Продукт из нижней части колонны направляется в пропан/пропилен ректификационную колонну со 100 теоретическими ступенями разделения, действующими при давлении 25 бар с флегмовым числом 30. Температура в нижней части колонны составляет 60 С, в верхней части колонны - 68 С. В верхней секции колонны получается пропилен со степенью чистоты 99,5 вес.%. Сравнительный пример. Вместо автотермического дегидрирования проводится изотермическое дегидрирование пропана. В этом случае поток пропана предварительно нагревается до температуры 450 С, направляется в зону дегидрирования и подвергается процессу изотермического дегидрирования. Содержание воды во входящем газовом потоке составляет 50 вес.%. Реакция обмена дегидрирования относительно пропана составляет 50%, селективность образования пропилена составляет 90%. Наряду с этим образуются крекингпродукты до 8% и CO2 до 2%. Температура выходящих газов составляет 600 С. В табл. 1 (пример 1) и 2 (сравнительный пример) приведены количества (кг/ч) и состав (в массовых долях, Е=1,0) газовых потоков согласно чертежу. Как видно из таблиц, количество С 3-углеводородов(пропан и пропилен), которое выводится вместе с потоком водорода 9 а, намного выше, чем в примере 1. Таблица 1 (пример 1) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения пропилена из пропана, включающий следующие стадии, на которых:A) готовят поток исходного газа а, содержащего пропан;B) поток исходного газа а, содержащего пропан, и содержащий кислород газовый поток подают в зону дегидрирования, где пропан подвергается неокислительному каталитическому автотермическому дегидрированию в пропилен, причем получают газовый поток продукта b, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен, С 4+-углеводороды, окись углерода, двуокись углерода, водяной пар и водород;C) охлаждают газовый поток продукта b и отделяют водяной пар путем конденсации, причем получают газовый поток продукта с, обедненный водяным паром;D) отделяют двуокись углерода абсорбционной очисткой, причем получают газовый поток продукта d, обедненный двуокисью углерода;E) охлаждают газовый поток продукта d и отделяют путем конденсации жидкий углеводородный поток e1, содержащий пропан, пропилен, метан, этан, этилен и С 4+-углеводороды, причем остается поток остаточных газов е 2, содержащий метан, водород и окись углерода;F) подают жидкий углеводородный поток e1 в первую зону дистилляции и разделяют перегонкой на поток f1, содержащий пропан, пропилен и С 4+-углеводороды, и поток f2, содержащий этан и этилен;G) подают поток f1 во вторую зону дистилляции и перегонкой разделяют на поток продукта g1, содержащий пропилен, и поток g2, содержащий пропан и С 4+-углеводороды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют стадию (Н), на которой поток g2 и исходный пропан подают в третью зону дистилляции и в третьей зоне дистилляции разделяют перегонкой на исходный газовый поток а и поток, содержащий С 4+-углеводороды. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадии С) газовый поток продукта b охлаждают до температуры в диапазоне от 30 до 80 С. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что перед выполнением стадии D) газовый поток продукта с сжимают до давления от 5 до 25 бар. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что перед выполнением стадии Е) газовый поток-8 013346 продукта сжимают до давления от 5 до 25 бар. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что при выполнении стадии Е) газовый поток продукта d охлаждают до температуры в диапазоне от -10 до -120 С. 7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что перед выполнением стадии Е) газовый поток продукта d высушивают путем пропускания через молекулярное сито. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что подаваемый на стадии В) кислородсодержащий газовый поток имеет содержание кислорода не менее 90 об.%.
МПК / Метки
МПК: C07C 5/327, C07C 7/11, C07C 11/06
Метки: пропилена, пропана, способ, получения
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-13346-sposob-polucheniya-propilena-iz-propana.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения пропилена из пропана</a>
Предыдущий патент: Устройство для предотвращения взрыва электрического трансформатора
Следующий патент: Высокоразветвленные полимерные материалы в качестве покрытия на утяжелителях
Случайный патент: N-уреидоалкилпиперидины в качестве модуляторов активности рецепторов хемокинов