Лекция 25. Дегидрирование бутана

==========================================================

Дегидрирование парафинов в моноолефины в термодинамическом отношении более благоприятно, чем дегидрирование олефинов и алкилароматических углеводородов. Процесс ведут при Т=600⁰Сбез разбавителей при давлении лишь немного превышающем Р атм.

При дегидрировании парафинов (С₄ и С₅) в основном образу­ется смесь изомерные олефинов, а соответствующие диены образуются в небольших количествам, т.к. условия реакции термодинамически неблагоприятны для их образования. Побочно протекают крекинг, изомеризация и коксообрааование. Так как парафины более способны к расщеплению, чем олефины, образуется значительное количество низших углеводородов (метан, этан, этилен и др., а также водород).

Катализаторы дегидрирования должны быть активны к основной реакции, не должны ускорять побочные процессы (крекинг, изомери­зация, закоксовывание). Наиболее эффективны алюмохромовые катали­заторы на основе оксида А1, содержащие 10-40% оксида Сr и 2-10% оксидов щелочных металлов (натрия, калия, берилия), которые служат для нейтрализации активных центров оксида А1, вызывающих крекинг и изомеризацию. Они чувствительны к влаге, поэтому исходные фрак­ции не должны содержать водяных паров (<1 мг/куб.м.) и нельзя применять разбавление водяным паром. Активны к дегидрнированию н—бутана при 560—590⁰С (530-560⁰С - для изопентана). Повышение температуры ведет к развитию побочных реакций, имеющих более высокую энергию активации.

Селективноть 70—75% (падает при увеличении конверсии, поэтому К=40—45%). Регенерация катализатора проводится выжиганием кокса воздухом при 600—650⁰С.

Технологический процесс дегидрированиясостоит из 3 этапов:

1. Дегидрирование с регенерацией катализатора;

2. Выделение бутан-бутеновой (пентан-пентеновой) фракции из продуктов реакции;

3. Разделение этой фракции с получением бутенов (или изопентенов).

Свежий и рециркулирующий н—бутан в жидком виде поступает в осушитель (оксид А1, цеолиты), и затем в испаритель. Пары подогреваются в трубчатой печи до 540—550⁰С и поступают в реактор с псевдоожиженным катализатором. В верхней части реактора имеется закалочный змеевик, где реакционные газы охлаждаются до 450-500⁰С бутаном, идущим на дегидрирование, предотвращая их дальнейшее разложение. Горячие газы отдают тепло в котлах-утилизаторах, охлаждаются в скруббере до 60-70⁰С циркулирующей через холодильник водой, которая улавливает пыль катализатора. Закоксованный катализатор с нижней части реактора стекает по специальной трубе, где отдувается от углеводородов азотом и потоком газа ( воздух + газы сгорания топлива) подается в регенератор. Регенерированный катализатор при 640-650⁰С транспортирующим газом возвращается в реактор. Газы регенерации проходят циклоны, отдают тепло в котлах-утилизаторах, очищаются в электрофильтре, сбрасываются в атмосферу.

Состав реакционных газов (% масс.):

Таблица 25.1

Графические зависимости, характеризующие процессы дегидрирования до олефинов [1, с.13—14; 3, с.22—24]

Технологическая схема дегидрирования высших парафинов [2,с.36].