способ полимеризации
Классы МПК: | C08F2/34 полимеризация в газовой фазе C08F12/12 содержащие алифатический ненасыщенный радикал с разветвленной цепью или алкильный радикал, присоединенный к кольцу |
Автор(ы): | Куликов Д.В., Кузеев И.Р., Куликов И.В. |
Патентообладатель(и): | Уфимский государственный нефтяной технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-09-01 публикация патента:
20.06.2002 |
Использование - нефтепереработка. Сущность: полимеризацию проводят в две стадии в различных реакционных условиях в присутствии катализатора. В качестве ароматического сырья используют смесь ароматических углеводородов - ароматическую фракцию С10, являющуюся побочным продуктом производства ароматических углеводородов. Процесс проводят в неподвижном слое гранулированного катализатора дегидрирования-полимеризации на основе хлорида меди и окиси железа III при температуре 260-300oС в первой полимеризационной зоне и при температуре 310-350oС во второй полимеризационной зоне трубчатого реактора с последующим разделением продукта на высококипящую, среднекипящую и низкокипящую фракции. Среднекипящую фракцию возвращают в качестве рециркулята в первую полимеризационную зону трубчатого реактора. Технический результат - утилизация побочных продуктов, решение экологических проблем, расширение сырьевой базы процессов получения высококачественных нефтяных коксов. 2 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ полимеризации смеси ароматических углеводородов в две стадии в трубчатом реакторе, в различных реакционных условиях, отличающийся тем, что в качестве смеси ароматических углеводородов используют ароматическую фракцию С10, являющуюся побочным продуктом производства ароматических углеводородов, процесс проводят в неподвижном слое гранулированного катализатора дегидрирования-полимеризации на основе хлорида меди и окиси железа III при температуре 260-300oС в первой полимеризационной зоне и при температуре 310-350oС во второй полимеризационной зоне трубчатого реактора с последующим разделением продукта на высококипящую, среднекипящую и низкокипящую фракции, среднекипящую фракцию возвращают в качестве рециркулята в первую полимеризационную зону трубчатого реактора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам термокаталитической обработки углеводородного сырья нефтяного происхождения, а именно: к способам непрерывной газофазной полимеризации смесей ароматических углеводородов, преимущественно ароматической фракции С10, и может быть использовано в нефтепереработке для производства игольчатого кокса. Фракция С10 является побочным продуктом производства ароматических углеводородов и состоит преимущественно из алкилбензолов (см. таблицу 1). Она практически не имеет внешних рынков сбыта и используется, в основном, в качестве компонента топлива, что неблагоприятно сказывается на экологической обстановке. Высокая степень ароматичности, короткие алифатические фрагменты, отсутствие примесей серы и нерастворимых компонентов, малое содержание прочих гетероэлементов позволяют использовать ароматическую фракцию С10 как ценное сырье для получения игольчатых коксов, для чего ароматическую фракцию С10 необходимо подвергать термокаталитической обработке с целью повышения температурных пределов выкипания и степени коксуемости путем полимеризации содержащихся в ней ароматических мономеров. Известен способ непрерывной газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое олефинового мономера, выбранного из (а) этилен, (б) пропилена, (в) смесей этилена с пропиленом и (г) смесей (а), (б) или (в) с одним или несколькими другими альфа-олефинами в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии полимеризационного катализатора при реакционных условиях [Патент РФ 2144042, С 08 F 1/02, 1/06, Бюл. 1, 2000]. Недостатком известного способа является невозможность полимеризации смесей ароматических углеводородов, преимущественно фракции С10. Наиболее близким к заявленному изобретению является способ полимеризации смеси ароматических углеводородов в массе, проводимый в трубчатом реакторе с использованием нескольких стадий полимеризации (US 4275177 А, 23.06.1981). Задачей изобретения является утилизация побочных продуктов производства ароматических углеводородов, в частности ароматической фракции С10, решение экологических проблем, расширение сырьевой базы процессов получения высококачественного нефтяного кокса. Указанная задача решается описываемым способом полимеризации смеси ароматических углеводородов в две стадии в трубчатом реакторе, в различных реакционных условиях, в котором согласно изобретению в качестве смеси ароматических углеводородов используют ароматическую фракцию С10, являющуюся побочным продуктом производства ароматических углеводородов, процесс проводят в неподвижном слое гранулированного катализатора дегидрирования-полимеризации на основе хлорида меди и окиси железа III при температуре 260-300oС в первой полимеризационной зоне и при температуре 310-350oС во второй полимеризационной зоне трубчатого реактора с последующим разделением продукта на высококипящую, среднекипящую и низкокипящую фракции, среднекипящую фракцию возвращают в качестве рециркулята в первую полимеризационную зону трубчатого реактора. Способ осуществляют следующим образом (см. фиг.1): сырьевой поток 1, представляющий собой смесь ароматических углеводородов, преимущественно фракции С10, пропускают через теплообменники 1 и 2 и нагревают до температуры 260-300oС, переводя ее в газообразное состояние, причем на этапе вывода реактора на рабочий режим сырье в теплообменниках 1 и 2 нагревают за счет подвода тепла от внешних источников, а в рабочем режиме - частично за счет подвода тепла от внешних источников и частично - за счет утилизации тепла продуктов реакции. Нагретый сырьевой поток 1 направляют через верхнее распределительное устройство 3 трубчатого реактора 4 в первую полимеризационную зону, в которой за счет нагретого сырьевого потока поддерживают температуру 260-300oС. Первая полимеризационная зона отделена от второй разделительной тарелкой 5, в обеих зонах поддерживают давление, близкое к атмосферному. Сырьевой поток 1 пропускают через неподвижный слой гранулированного катализатора полимеризации 6 с объемной скоростью 2-5 ч-1 в расчете на жидкофазный сырьевой поток. Далее, частично полимеризованный продукт II пропускают через вынесенный за пределы реактора теплообменник 7 и подогревают до температуры 310-350oС. Через нижнее распределительное устройство 8 продукт II направляют во вторую полимеризационную зону трубчатого реактора 4, в которой за счет нагретого сырьевого потока поддерживают температуру 310-350oС, и пропускают через неподвижный слой гранулированного катализатора 9 с объемной скоростью, равной объемной скорости в первой полимеризационной зоне. Для достижения равенства объемных скоростей движения сырьевого потока обеспечивают одинаковый объем катализатора в обеих зонах. Снизу трубчатого реактора отводят полимеризат III, пропускают через холодильник (теплообменник) 7" и охлаждают до температуры 280-320oС для конденсации некоторого количества полимеризата. Охлажденный полимеризат III разделяют в сепараторе 10 на высококипящую жидкую фракцию IV c температурой начала кипения 280-320oС, являющуюся сырьем для производства игольчатого кокса, которую отводят с установки, охлаждая в теплообменнике 2, и газообразную фазу V, охлаждаемую в теплообменнике 1 до температуры 185-205oС и направляемую для разделения в сепаратор 11. С низа сепаратора 11 отводят среднекипящую фракцию IV с температурой начала кипения 185-205oС и концом кипения 280-320oС, представляющую собой непрореагировавший продукт, который смешивают с сырьевым потоком 1 и в виде рециркулята направляют на распределительное устройство 3 первой полимеризационной зоны трубчатого реактора 4. С верха сепаратора 11 отводят газовую фазу VII, которая представляет собой продукты дегидрирования и термодеструкции, и после соответствующей обработки может быть использована в качестве компонента товарных бензинов, либо по другому назначению. Данный способ был осуществлен на лабораторной установке полимеризации, изображенной на фиг.2. Процесс полимеризации на лабораторной установке осуществляют следующим образом: перистальтическим насосом 12 перекачивают сырье из сырьевой емкости 13 через узел ввода сырья 16 в пирексный трубчатый реактор 14, заполненный неподвижным слоем гранулированного катализатора полимеризации 15 на основе хлорида меди и оксида железа III. Путем электрического подогрева 17 в верхней части реактора поддерживают температуру 260-300oС, имитируя условия реакции в первой полимеризационной зоне, а электрическим подогревом 18 в нижней части реактора поддерживают температуру 310-350oС, имитируя реакционные условия во второй полимеризационной зоне. Контроль температуры в первой и второй полимеризационных зонах осуществляют при помощи хромель-копелевых термопар 19 и 19". Для регулировки силы тока для электроподогрева используют лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы) типа РНО-10-250. Внизу трубчатого реактора предусматривают слой крупных осколков пирексного стекла 20, предназначенный для поддержания слоя гранулированного катализатора. Полимеризат, выходящий снизу реактора, направляют в прямой холодильник 21, охлаждают до температуры 280-320oС для конденсации некоторого количества полимеризата и направляют в сепаратор 23 для осуществления однократного испарения продуктов реакции. Высококипящую фракцию снизу сепаратора 23 охлаждают в прямом холодильнике 24 и отбирают в приемную одногорлую колбу 25 в количестве, достаточном для проведения соответствующих анализов. Газообразную фазу сверху сепаратора 23, представляющую собой смесь средне- и легкокипящей фракций, направляют в прямой холодильник 26, охлаждают до температуры 195oС для конденсации части продукта и направляют в сепаратор 27. Контроль температуры продуктов после холодильников 21 и 26 осуществляют при помощи хромель-копелевых термопар 22 и 22" соответственно. Среднекипящую фракцию снизу сепаратора 27 подают насосом 12 на рециркуляцию. Легкокипящую фракцию сверху сепаратора 27 конденсируют в холодильнике 28 и производят ее отбор в приемную двугорлую колбу 24. Для отгона неконденсировавшихся паров используют вакуумный водоструйный насос. Пример 1. В сырьевую емкость 13 лабораторной установки полимеризации (см. фиг.2) загружают 400 мл исходного сырья - ароматической фракции С10, групповой состав которой приведен в таблице 1. В трубчатый реактор 14 длиной 300 мм и внутренним диаметром 15 мм загружают 42 см3 гранулированного катализатора полимеризации на основе хлорида меди и оксида железа III, причем 21 см3 катализатора в верхней части реактора относится к первой полимеризационной зоне, а 21 см3 катализатора в нижней части реактора относится ко второй полимеризационной зоне. При помощи термопар 19, 19" и ЛАТРов в первой зоне полимеризации реактора устанавливают температуру 290oС, а во второй зоне - температуру 350oС. После этого перистальтическим насосом 12 осуществляют равномерную подачу сырья в реактор. Полимеризат отводят снизу реактора, и описанным выше способом разделяют на высоко-, средне- и легкокипящую фракции. Среднекипящую фракцию насосом 12 подают на рециркуляцию. Сырье подают из сырьевой емкости 13 с объемной скоростью 3 ч-1 из расчета на объем жидкого сырья и объем катализатора одной полимеризационной зоны, то есть объемная скорость подачи сырья для данного реактора V=42/2![способ полимеризации, патент № 2183645](/images/patents/287/2183002/8226.gif)
Класс C08F2/34 полимеризация в газовой фазе
Класс C08F12/12 содержащие алифатический ненасыщенный радикал с разветвленной цепью или алкильный радикал, присоединенный к кольцу