способ переработки изопентана

Формула изобретения

Способ переработки изопентана путем дегидрирования с получением контактного газа, его разделения с получением катализата, содержащего ненасыщенные углеводороды C₅, включающий выделение изопентановой фракции, возвращаемой на дегидрирование, и фракции, содержащей ненасыщенные углеводороды С₅, отличающийся тем, что катализат подают на олигомеризацию с получением продукта, содержащего ди- и тримеры ненасыщенных углеводородов С₅, разделением его ректификацией с получением смеси ди- и тримеров ненасыщенных углеводородов и смеси насыщенных и ненасыщенных углеводородов С₅, из которой затем выделяют изопентановую фракцию и фракцию, содержащую ненасыщенные углеводороды С₅, которую делят на два потока, один из которых возвращают на дегидрирование, а второй подают вместе с катализатом на олигомеризацию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения ненасыщенных углеводородов C₅ дегидрированием изопентана и может быть использовано в нефтехимической промышленности для получения ди- и тримеров углеводородов C₅.

Известен способ получения ненасыщенных углеводородов дегидрированием изопентана и последующего из выделения из контактного газа (Огородников С.К. , Идлис Г.С. Производство изопрена, Л.: Химия, 1973, с. 125 - 129).

Недостатком указанного способа является ограниченная область применения получаемых ненасыщенных углеводородов C₅.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ разделения контактного газа дегидрирования изопентана, согласно которому прямой и рецикловый изопентан дегидрируют до изоамиленов, из контактного газа выделяют легкие (H₂, C₁-C₄) и высококипящие углеводороды (C₆ и выше), полученный катализат разделяют экстрактивной ректификацией с получением изопентана-рецикла, направляемого на дегидрирование изопентана и изоамилен-изопреновой фракции, используемой в дальнейшем для получения изопрена (Кирпичников П. А. и др. Альбом технологических схем основных производств промышленности каучуков. М.: Химия, 1976, с. 32 - 35).

Недостатком этого способа является ограниченная область применения полученных ненасыщенных углеводородов C₅ (изоамиленов) - для производства изопрена и неквалифицированное использование других ненасыщенных углеводородов (н-амиленов, циклопентадиена, пиперилена). Так, н-амилены при дальнейшей переработке изоамилен-изопреновой фракции частично превращаются при дегидрировании изоамиленов в легкие и высококипящие углеводороды, в пиперилен. Циклопентадиен при выделении изопрена экстрактивной ректификацией частично превращается в димеры и тримеры, которые выводятся с тяжелыми смолами при регенерации экстрагента (диметилформамида), а часть превращается в фульвены при очистке изопрена от циклопентадиена циклогексаноном.

Цель изобретения - расширение области применения как изоамиленов, так и других ненасыщенных углеводородов C₅, получаемых при дегидрировании изопентана.

Поставленная цель достигается способом переработки изопентана по изобретению путем его дегидрирования с получением понтактного газа, его разделения с получением катализата, содержащего ненасыщенные углеводороды C₅, который подают на олигомеризацию с получением продукта, содержащего ди- и тримеры ненасыщенных углеводородов C₅, и его разделением ректификацией на смесь ди- и тримеров ненасыщенных углеводородов C₅ и смесь насыщенных и ненасыщенных углеводородов C₅, из которой затем выделяют изопентановую фракцию и фракцию, содержащую ненасыщенные углеводороды C₅, которую делят на два потока, один из которых возвращают на дегидрирование, а второй подают вместе с катализатом на олигомеризацию.

Отличием способа по изобретению от известного является использование всех ненасыщенных углеводородов C₅, содержащихся в катализате, для получения ди- и тримеров углеводородов C₅ без предварительного разделения катализата, а соответственно, и расширение области применения ненасыщенных углеводородов C₅, образующихся при дегидрировании изопентана. Получаемые ди- и тримеры после гидрирования ненасыщенных углеводородов и фракционирования могут быть использованы в качестве компонентов моторных топлив (автомобильного бензина и дизельного топлива).

Способ осуществляют согласно схеме, приведенной на чертеже.

Свежий изопентан по линии 1, рецикловый изопентан по линии 2 и рецикловая фракция, содержащая ненасыщенные углеводороды C₅, по линии 3 совместно по линии 4 подают на узел дегидрирования изопентана 5. Контактный газ по линии 6 подают на узел газоразделения 7, откуда по линии 8 выводят легкие углеводороды (H₂, C₁ - C₄), по линии 9 - высококипящие углеводороды (C₆ и выше) и по линии 10 - катализат, содержащий насыщенные и ненасыщенные углеводороды C₅. Катализат и фракцию, содержащую непрореагировавшие ненасыщенные углеводороды C₅, поступающую по линии 11, совместно по линии 12 направляют на узел ди-, тримеризации ненасыщенных углеводородов C₅ - 13, откуда реакционную смесь по линии 14 выводят на колонну ректификации от ди-, тримеров 15. В качестве кубовой жидкости по линии 16 отбирают димеры и тримеры, и направляют на дальнейшую переработку, а в качестве дистиллата по линии 17 - фракцию, содержащую насыщенные и непрореагировавшие ненасыщенные углеводороды C₅, которые далее направляют на колонну ректификации 18. В качестве дистиллата из колонны 18 по линии 2 отбирают изопентан-возврат, а в качестве кубовой жидкости по линии 19 - фракцию, содержащую непрореагировавшие ненасыщенные углеводороды C₅, которую частично по линии 11 направляют в рецикл на узел ди-, тримеризации, а частично в рецикл по линии 3 на узел дегидрирования изопентана.

Пример 1 (на действующем объекте и по известному способу).

Свежий изопентан в количестве 10269,2 кг/ч и рецикловый изопентан в количестве 16130,8 кг/ч подают на дегидрирование изопентана в реакторе с кипящим слоем катализатора ИМ-2201 при 580^oC, давлении 1,3 ата и объемной скорости сырья 120 ч^-1. Контактный газ после дегидрирования направляют на узел газоразделения, включающий конденсацию колонны абсорбции, десорбции несконденсированного газа, колонну ректификации от легких углеводородов и колонну ректификации от высококипящих углеводородов.

Режим работы узла газоразделения следующий (см. табл. 1).

Полученный катализат, содержащий насыщенные и ненасыщенные углеводороды C₅, далее направляют на разделение экстрактивной ректификацией с диметилформамидом при соотношении экстрагент : сырье 5:1, флегмовом числе на колонне экстрактивной ректификации (число тарелок - 110) -1,5 и десорбере (число тарелок - 60) - 2,0.

Режим колонны разделения катализата (см. табл. 2).

Выделение изопентан-рецикл направляют на дегидрирование, а изоамиленовую фракцию на стадию получения изопрена дегидрированием изоамиленов.

Количественный и качественный состав потоков к примеру 1 приведен в табл.3.

Пример 2 (по изобретению).

То же, что и в примере 1. Количество свежего изопентана - 9682 кг/ч. Выделенный катализат направляют совместно с рециклом фракции, содержащей непрореагировавшие ненасыщенные углеводороды C₅ на реактор узла ди-, тримеризации ненасыщенных углеводородов C₅ с использованием в качестве катализатора сульфокатионитов гелеевой или макропористой структуры при температуре - 110-140^oC и объемной скорости сырья - 1 - 3 ч^-1. Конверсия ненасыщенных углеводородов C₅ - 50 - 70%.

Полученную реакционную смесь разделяют на колонне с числом тарелок - 30 при флегмовом числе - 0,6. Температура верха колонны - 40-50^oC, температура куба колонны - 190-200^oC, давление куба колонны - 0,12-0,14 МПа. В качестве кубовой жидкости отбирают ди-, тримеры углеводородов C₅, которые направляют на гидрирование и фракционирование с получением компонентов моторных топлив (автобензина и дизтоплива):

1. Изопарафиновая фракция (компонент автобензина): - фракционный состав, ^oC:

начало кипения, не ниже - 50

10% перегоняется при температуре, не менее - 120

50% перегоняется при температуре, не менее - 150

90% перегоняется при температуре, не менее - 170

конец кипения, не выше - 200

иодное число, г J/100 г - 4,0

содержание смол, мг/100 мл - 1,7

октановое число (моторный метод), не менее - 90

индукционный период, мин. - 900

давление насыщенных паров, мм рт.ст.

плотность, г/см³ - 0,78

кислотность мг KOH/100 мл - 2,0

2) Изопарафиновая фракция C₁₅ (компонент дизтоплива): - фракционный состав, ^oC:

начало кипения - 188

10% перегоняется при температуре - 208

50% перегоняется при температуре - 235

90% перегоняется при температуре - 266

96% перегоняется при температуре - 292

температура застывания, ^oC - (-60)

массовая доля серы, % - 0,0094

массовая доля меркаптановой серы, % - 0,0003

испытание на медную пластину - выдерж.

иодное число, г J/100 г - 3,5

содержание фактических смол, мг/100 см³ - 1,7

коксуемость 10% остатка, % - отс.

цетановое число - 38

коэффициент фильтруемости - 3,69

зольность, % - 0,0023

плотность при 20^oC, кг/м³ - 0,817

вязкость кинематическая при 20^oC, ост. - 4,6

температура вспышки, ^oC - 74

кислотность, мгк KOH/100см³ - 2,42

Дистиллат колонны, содержащий насыщенные и ненасыщенные непрореагировавшие углеводороды C₅ направляют на выделение изопентана-рецикла, возвращаемого на узел дегидрирования изопентана и фракции, содержащей непрореагировавшие ненасыщенные углеводороды C₅. Число тарелок в колонне - 100, флегмовое число - 9,5, температура верха колонны - 40-45^oC, температура куба колонны - 70^oC, давление куба колонны - 0,18 МПа. Фракцию непрореагировавших ненасыщенных углеводородов C₅ направляют в основной массе в виде рецикла на узел ди-, тримеризации ненасыщенных углеводородов C₅ и частично, в виде рецикла, на узел дегидрирования изопентана. Весовое соотношение между рециклами на узел ди-, тримеризации и на узел дегидрирования составляет 1:0,05 - 0,15 и зависит от концентрации н-пентана. Оптимальное соотношение 1:0,107.

Количественный и качественный состав к примеру 2 приведен в табл. 4.

Сопоставление способов проведено в табл. 5.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет расширить область применения ненасыщенных углеводородов C₅, получаемых дегидрированием изопентана.