способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов

Формула изобретения

Способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов, включающий каталитическую дегидроциклизацию углеводородного сырья в присутствии цинксодержащего цеолитного катализатора, при повышенных температуре и давлении, разделение продуктов дегидроциклизации на продукт А - ароматические углеводороды С₆₊, и продукт В - смесь неароматических углеводородов с водородом, последующее гидродеалкилирование продукта А с получением товарного бензола, и пиролиз продукта В с получением низших олефинов, отличающийся тем, что в качестве сырья дегидроциклизации используют парафины С₂-С₆, процесс проводят под давлением 0,9-1,3 МПа, продукт А, после отделения от него фракции С₁₀₊ , подвергают гидродеалкилированию, из продуктов гидродеалкилирования выделяют товарный бензол, метановую и этановую фракции, этановую фракцию и продукт В, или продукт В, после отделения от него более 50 об.% метановодородной фракции, направляют на пиролиз, из газообразных продуктов пиролиза выделяют товарные этилен и пропилен, жидкие продукты пиролиза - пироконденсат, содержащий ароматические углеводороды, подвергают каталитическим гидрированию и гидрообессериванию, и последующему гидродеалкилированию, с получением товарного бензола, метановой и этановой фракций, последнюю рециклизуют на пиролиз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и более конкретно к способу получения ароматических углеводородов и низших олефинов.

Ароматические углеводороды и низшие олефины - важнейшее сырье для получения различных продуктов органического и нефтехимического синтеза.

Одним из известных способов получения ароматических углеводородов и низших олефинов является термическое разложение (далее пиролиз) углеводородного сырья в присутствии водяного пара (в кн.: Т.Н.Мухина, Л.Н.Барабанов и др. «Пиролиз углеводородного сырья». М.: «Химия», 1987, с.161-163) [1]. В таких процессах газообразными продуктами пиролиза являются этилен, пропилен и бутилены, жидкими - ароматические углеводороды С ₆₊. При использовании бензина в качестве сырья выход бензола составляет ~12%.

В случае пиролиза газообразного сырья выход ароматических углеводородов еще ниже, причем выход товарного бензола составляет 2,0-4,5%.

Известны способы получения ароматических углеводородов в процессе каталитической ароматизации (синонимы: циклизация, дегидроциклизация и дегидроциклодимеризация) углеводородного сырья, так называемый процесс Циклар. Так, например, в патенте США № 4, 036, 902 [2] описан способ получения ароматических углеводородов каталитической циклизацией сырья, содержащего углеводороды С ₄. При этом образуются также низшие олефины в количествах, недостаточных для экономически обоснованного получения товарных низших олефинов. Поэтому образующиеся при ароматизации олефины направляют в рецикл в качестве дополнительного сырья ароматизации.

Известен также способ получения ароматических соединений из углеводородного сырья, содержащего в определенном соотношении парафиновые и олефиновые углеводороды С₄ и С₅ (патент Японии № 08-157399, патент-аналог РФ 2118634) [3].

Процесс проводят в реакторе с неподвижным слоем цинксодержащего цеолитного катализатора. Из полученного при этом продукта дегидроциклизации выделяют фракцию ароматических углеводородов, а также фракции, содержащие водород и углеводороды C₁-С₃ ; C₁-C₅; C₄-C₅. Предусмотрены варианты рециклизации неконвертированных углеводородов C ₁-C₅ либо на стадию дегидроциклизации для получения ароматических углеводородов, или использования в качестве сырья в термическом крекинге (далее пиролизе) для получения низших олефинов, потребляемых в данном процессе в качестве хладагента. Возможна также рециклизация получаемых в пиролизе низших олефинов в качестве компонента легкого сырья дегидроциклизации. Выход составляет, мас.%: ароматических углеводородов ~40, этилена ~6, пропилена ~5.

Способ в соответствии с патентом РФ 2118634 характеризуется невысокими выходами низших олефинов.

Задачей настоящего изобретения, таким образом, является создание более технологичного и экономичного способа, позволяющего, при хорошем выходе ароматических углеводородов, существенно увеличить выход низших олефинов.

Сформулированная задача решается за счет того, что в способе получения ароматических углеводородов и низших олефинов, включающем каталитическую дегидроциклизацию углеводородного сырья в присутствии цинксодержащего цеолитного катализатора, при повышенных температуре и давлении, разделение продуктов дегидроциклизации на продукт А - ароматические углеводороды С₆₊, и продукт В - смесь неароматических углеводородов с водородом, последующее гидродеалкилирование продукта А с получением товарного бензола, и пиролиз продукта В с получением низших олефинов, в качестве сырья дегидроциклизации используют парафины С ₂-С₆, процесс проводят под давлением 0,9-1,3 МПа, продукт А, после отделения от него фракции C₁₀₊ , подвергают гидродеалкилированию, из продуктов гидродеалкилирования выделяют товарный бензол, метановую и этановую фракции, этановую фракцию и продукт В, или продукт В, после отделения от него более 50 об.% метановодородной фракции, направляют на пиролиз, из газообразных продуктов пиролиза выделяют товарные этилен и пропилен, жидкие продукты пиролиза - пироконденсат, содержащий ароматические углеводороды, подвергают каталитическим гидрированию и гидрообессериванию, и последующему гидродеалкилированию с получением товарного бензола, метановой и этановой фракций, последнюю рециклизуют на пиролиз.

Способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов, в соответствии с настоящим изобретением, при достаточно хорошем выходе ароматических углеводородов позволяет в несколько раз увеличить выход низших олефинов по сравнению со способом-прототипом при одновременном упрощении технологического процесса и повышении его экономичности за счет увеличения межрегенерационного пробега катализатора дегидроциклизации.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.

Примеры 1-5

В примерах 2 и 3 способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов осуществляют в соответствии с настоящим изобретением, примеры 1 и 4 - сравнительные, в которых давление дегидроциклизации ниже заявленного (пример 1) и выше заявленного (пример 4). Выходы всех продуктов способа приведены в мас.% на исходное сырье дегидроциклизации.

Пример 1 (сравнительный)

В реактор с фиксированным слоем цинксодержащего цеолитного катализатора вводят предварительно нагретое до 530°С сырье, дегидроциклизацию проводят под давлением с постепенным повышением температуры. Параметры и условия дегидроциклизации приведены в табл.1. Продукты реакции, полученные в результате каталитической дегидроциклизации, разделяют известными приемами, например, газожидкостным сепарированием и фракционированием или другими на: продукт А - фракцию, содержащую ароматические углеводороды С₆₊ и углеводороды С₁₀₊, а также продукт В - смесь неароматических углеводородов C₁ -С₆ с водородом. Продукт А, после отделения от него дистилляцией углеводородов С₁₀₊, подвергают гидродеалкилированию. Выходы продуктов дегидроциклизации приведены в табл.2. Продукты гидродеалкилирования фракционируют на: товарный бензол, метановую и этановую фракции. Этановую фракцию и продукт В, от которого, при необходимости, можно предварительно отделить более 50 об.% метановодородной фракции, направляют на пиролиз. В случае необходимости направляемый на пиролиз продукт В компримируют. Условия и параметры пиролиза приведены в табл.1, выход продуктов пиролиза представлен в табл.3. Из газообразных продуктов пиролиза выделяют целевые низшие олефины - этилен и пропилен, а также фракции бутилен-дивинильную, С₅ и метановодородную. Жидкие продукты пиролиза - пирокондесат - последовательно направляют на каталитическое гидрирование, каталитическое гидрообессеривание и далее на гидродеалкилирование. Из продуктов гидродеалкилирования пироконденсата выделяют бензол, метановую и этановую фракции.

Примеры 2 и 3 осуществляют аналогично примеру 1 за исключением того, что давление дегидроциклизации находится в пределах заявленных значений (см. табл.1).

Пример 4 (сравнительный)

Осуществляют аналогично примеру 1 за исключением того, что давление дегидроциклизации выше заявленного значения (см. табл.1).

Пример 5 (сравнительный)

Способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов осуществляют в соответствии с патентом РФ 2118634.

В реактор с неподвижным слоем цинксодержащего цеолитного катализатора вводят сырье, содержащее парафины С₄ и С₅ и олефины С₄ и С₅ в соотношении, приведенном в табл.1. Реакционный продукт, полученный каталитической дегидроциклизацией вышеуказанного сырья, разделяют газожидкостным сепарированием и дистилляцией на: продукт А - ароматические углеводороды, продукт С - углеводороды С₄-С₅ и продукт D - смесь водорода и C ₁-С₃. Продукт С - углеводороды C₄ -С₅ подвергают пиролизу, условия и параметры которого приведены в табл.1, выход продуктов пиролиза - в табл.3.

Как видно из сравнения примера 1 с примерами 2 и 3 из табл.2, осуществление способа получения ароматических углеводородов, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет увеличить выход ароматических углеводородов в среднем в 1,1 раза. Из сравнения примеров 2 и 3 с примером 4 явствует, что увеличение давления до 1,35 МПа приводит к увеличению выхода нежелательных С ₁₀₊-продуктов дегидроциклизации в ~ 1,8 раза (табл.2). Кроме того, как видно из сравнения примеров 2 и 3 с примером 5, условия осуществления способа дегидроциклизации, в соответствии с настоящим изобретением, позволяют снизить количество образующегося на этой стадии водорода примерно в два раза.

Из сравнения примеров 2 и 3 с примером 5 (табл.3) видно, что при использовании условий проведения пиролиза, в соответствии с настоящим изобретением, выход этилена возрастает в 5 раз, пропилена - в среднем в 1,5 раза, пироконденсата - источника бензола - в 4 раза.

Сравнение примеров 2 и 3 с примером 1 табл.4 показывает, что соблюдение условий и параметров настоящего изобретения позволяет увеличить выход бензола на ~10%. Из этой же таблицы явствует, что увеличение давления свыше 1,22 МПа приводит к увеличению количества тяжелых продуктов С₁₀₊.

Сравнение примеров 2 и 3 с примерами 1 и 4 табл.5 показывает, что соблюдение всех условий и параметров способа, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет не только повысить выходы целевых продуктов процесса, но и увеличить межрегенерационный пробег катализатора дегидроциклизации в среднем в 2,5 раза по сравнению со способом-прототипом (пример 5).

Таким образом, осуществление способа получения ароматических углеводородов и низших олефинов, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет при хороших выходах ароматических углеводородов не только значительно повысить выход низших олефинов, но и существенно увеличить межрегенерационный пробег катализатора дегидроциклизации. При этом существенно упрощается технологический процесс с одновременным улучшением его экономических показателей.

Способ получения ароматических углеводородов и низших олефинов, в соответствии с настоящим изобретением, может быть использован, после соответствующей модернизации производства, на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Таблица 1 Параметры и условия способа получения ароматических углеводородов и низших олефинов Катализатор дегидроциклизации - цинксодержащий цеолит
№ № п/п	Параметры и условия способа получения ароматических углеводородов и низших олефинов
Дегидроциклизация	Пиролиз
Сырье	Соотношение, мас.% парафины С3:С4:С5,	Температура, °С	Давление в реакторе, МПа	Степень разбавления сырья водяным паром	Давление в пирозмеевике, МПа	Температура на выходе из пирозмеевика, °С	Время контакта, с
1*	Парафины С2-С6	42:48:10	530-600	0,5	0,45	0,7 0,22	840	0,66
2	- -	32:48:20	515-580	0,9	- -	- -	- -	- -
3	- -	- -	- -	1,22	- -	- -	- -	- -
4*	- -	- -	- -	1,35	- -	- -	- -	- -
5**	Парафины C4-С5 + олефины С4-С5	парафины С4-С5: олефины С4 -С5 0,86	515-526	0,5	0,35	0,01	825	0,32
*- сравнительные примеры, в которых давление дегидроциклизации: ниже - пример 1 и выше - пример 4 заявленного интервала; **- сравнительный пример осуществления способа по патенту РФ 2118634.

Таблица 2 Выход продуктов дегидроциклизации
№ № п/п	Выход, мас.%
Продукт А	Продукт В
С6-С9 аром	C10+	Н2	C 1-С6
1*	24,46	1,54	1,16	72,84
2	26,26	1,87	0,97	70,90
3	27,93	2,05	0,90	69,12
4*	26,87	2,43	0,93	69,77
5 **	38,8 (С 6-C8)	3,3б)	1,8	55,0 (C 1-C5)
*- сравнительные примеры, в которых давление дегидроциклизации: ниже - пример 1 и выше - пример 4 заявленного интервала;
**- сравнительный пример осуществления способа по патенту РФ 2118634

Таблица 3 Выход продуктов пиролиза
№ № п/п	Выход, мас.%
С2Н4	С3Н6	БДФ	С5	Пирокондесат	Н2+СН 4
1*	30,15	7,30	3,25	0,70	4,80	28,80
2	31,11	8,09	2,01	1,05	4,57	26,02
3	30,80	7,08	2,15	0,90	4,19	26,02
4*	31,54	7,25	2,30	0,93	4,56	25,21
5 **	6,2	4,9	3,4	1,0	1,10	-
*- сравнительные примеры, в которых давление дегидроциклизации: ниже - пример 1, и выше - пример 4 заявленного интервала;
** - сравнительный пример осуществления способа по патенту РФ 2118634

Таблица 4 Выход продуктов гидродеалкилированияв)
№ № п/п	Выход, мас.%
С6Н6	С2Н6	СН4	ВСГ б)	С9+ а)
1*	21,83	1,00	2,94	1,39	3,60
2	23,61	1,08	3,18	1,49	3,34
3	24,53	1,12	3,29	1,55	3,68
4 *	23,78	1,09	3,20	1,53	4,26
5 **	-	-	-	-	-
*- сравнительные примеры, в которых давление дегидроциклизации: ниже - пример 1 и выше - пример 4 заявленного интервала;
**- сравнительный пример осуществления способа по патенту РФ 2118634;
а) - сумма фракций, С10+ из продуктов дегидроциклизации и С9+ из пироконденсата и из продуктов гидродеалкилирования
б) - водородсодержащий газ.
в) - с учетом переработки пироконденсата, полученного при пиролизе потока В, и предварительно выделенной фракции С 10+ из потока А

Таблица 5 Выход конечных продуктов
Выход продуктов, мас.%	№ № п/п
1*.	2.	3.	4*.	5 **.
С6Н6	21,83	23,61	24,53	23,78	-
C2H 4	30,15	31,11	30,80	31,54	-
С3Н6	7,30	8,09	7,08	7,25	-
БДФ	3,29	2,01	2,15	2,30	-
С5	0,70	1,05	0,90	0,93	-
С9+ а)	3,60	3,34	3,68	4,26	-
Н 2+СН4	33,13	30,69	30,86	29,94	-
Пробег кат-ра ***, сутки	10	23	28	27	10
*- сравнительные примеры, в которых давление дегидроциклизации: ниже - пример 1 и выше - пример 4 заявленного интервала;
** - сравнительный пример осуществления способа по патенту РФ 2118634;
***- межрегенерационный пробег катализатора дегидроциклизации;
а)- сумма фракций С10+ из потока А и С 9+ из пироконденсата и продуктов гидродеалкилирования