Диссертация (Получение низших олефинов каталитическим пиролизом хлористого метила), страница 27

Кроме того, предусмотрен штуцер для установки предохранительного клапанаи замера давления. Отходящие реакционные газы выводятся из реактора через систему171циклонов, где задерживается основная масса унесённого катализатора, а газ очищается отпыли.В процессе пиролиза ХМ микросферический катализатор зауглероживается.Зауглероженный катализатор, находящийся в реакционном объёме реактора поз. Р-1,непрерывно по средствам пневмотранспорта отводится на регенерацию в регенератор поз.Р-2. В регенраторе поз.

Р-2 углеродсодержащие отложения, образовавшиеся накатализаторе, выжигаются нагретым воздухом при температуре 540-560 оС и объемнойскорости подачи воздуха 320-350ч-1. Воздух, подаваемый на регенерацию, частичноподогревается в рекуперативном трубчатом теплообменнике поз. Т-5 (до 300-3200С)отходящим воздухом после регенерации. Ввод воздуха для регенерации катализаторапроизводится через барботер, расположенный внизу регенератора в слое катализатора.Тепло регенерации снимается во встроенном теплообменнике поз. Т-4, при этомполучается высокотемпературный пар ( 300оС). Выход регенерационных газовосуществляется из циклонов вверху регенератора. Газ регенерации на выходе изрегенератора представляет собой смесь кислорода (13,99%), азота (79,03%), диоксидауглерода (6,95%) и следовых количеств монооксида углерода и хлористого водорода(менее0,05%).Газырегенерациипоследовательноохлаждаютсявтрубчатыхрекуперативных теплообменниках поз.

Т2 (до 390-410 оС) - поз. Т5 (до 100-140 оС), затемнаправляются на поглатительную колонну (на схеме не указанно), орошаемую 10%раствором NaOH для извлечениямоно- и диоксида углерода, а также хлористоговодорода. Отходящий газ сбрасывается в атмосферу. Полностью отрегенерированныйкатализатор поступает в нижнюю коническую секцию реактора поз. Р-1.

Таким образом,непрерывно циркулирующий в реакторном узле поз. Р-1 – Р-2 катализатор обеспечиваетпостоянную концентрацию УСО в целом по объему катализатора в реакторе пиролиза, чтогарантирует постоянство состава реакционного газа на выходе из реактора и позволяетосуществлять процесс пиролиза ХМ в непрерывном режиме.Реакционный газ конверсии хлористого метила охлаждается последовательно вдвух теплообменниках поз. Т-1 (до 100-1500С) - Т-6 (до 30-4000С), затем компримируетсядо давления 30 ата компрессором поз. Н-1 и направляется в узел разделения реакционныхгазов пиролиза.Разделение реакционной смеси осуществляется методом низкотемпературнойректефикации в системе колонн тарельчатого типа.В колонне поз. К-1 осуществляется разделение на «легкую» фракцию (С1-С2 + HCl)и «тяжелую» фракцию (С3-С5++ CH3Cl фракцию).

Колонна поз. К-1 работаетпри172следующих условиях: давление– 30 атм.; температура низа – 85-95 оС; температура верха– (–10)-(–12) оС.«Легкая» фракция поступает на питание в колонну поз. К-2. Колонна поз. К-2работает при следующих условиях: давление– 30 атм.; температура низа – (–10)-(–12) оС;температура верха – (–95)-(–100) оС. Из верхней части колонны поз.2 отводится метан,содержащий примеси водорода 27,16 %.

Метан предлагается направлять рециклом вкачестве сырья на стадию оксихлорирования метана (на схеме не указанна).Кубовый продукт колонны поз. К-2, представляющий собой смесь С2Н4+ С2Н6 15% и НСl - 85%, подается в качестве питания в этиленовую колонну поз. К-3. Колоннапоз. К-3 работает при следующих условиях: давление– 25 атм.; температура низа – (0)-(–1)оС; температура верха – (–20)-(–21) оС. Сверху этой колонны выделяется этилен в видетоварного продукта чистоты 99,96%. Из кубавыводится – хлористый водород,содержащий около 1% этана, разница в температурах кипения между которымисоставляет  3,5 оС.

Хлористый водород предполагается рециклом возвращать на стадиюоксихлорирования метана (на схеме не указанна).Углеводороды С3-С5 и хлористый метил из куба колонны поз. К-1 подаются вколонну поз. К-4, сверху которой выделяется пропан-пропиленовая фракция, а из куба –углеводороды С4-С5+ вместе с хлористым метилом. Колонна поз. К-4 работает приследующих условиях: давление– 20 атм.; температура низа – 76 - 80 оС; температура верха– 50 - 53 оС.Пропан-пропиленовая фракция из флегмовой емкости колонны поз. К-4 насосомподается в пропиленовую колонну поз. К-6. Колонна поз. К-6 работает при следующихусловиях: давление– 20 атм.; температура низа – 62 - 64 оС; температура верха – 50 оС. Изкуба колонны поз. К-6 выводится пропановая фракция. В качестве дистиллята колонныпоз.

К-6 отбирается пропилен в виде товарного продукта.Кубовый продукт колонны поз. К-4 поступает на питание колонны поз. К-5, гдеосуществляется отделение непрореагировавшего хлористого метила, который затемвозвращается в виде рецикла в реактор поз. Р-1.

Из куба колонны поз. К-5 выводитсяфракция С4-С5+. Колонна поз. К-5 работает при следующих условиях: давление– 15 атм.;температура низа – 95 - 100 оС; температура верха – 60 - 65 оС.Пропановая фракция и фракция С4-С5+ направляются в ресивер поз. Г-1, гдеосуществляется их смешение. Полученная смесь соответсвующего состава: 25,0 %; 75,0 %(в. т.ч. фракция С5+ - 1,25 %)отвечает требованиям ГОСТ Р 52087-2003 «Бутантехнический».

Смесь из ресивера выводится в виде товарного продукта.173Разработанный способ каталитического пиролиза хлористого метила в низшиеолефины, целесообразно интегрировать в технологические циклы на существующихпредприятиях производства поливинилхлорида (ПВХ), где этилен является сырьем. Вэтом случае пропилен и углеводородородная фракция С3-С5+ будут являться побочными.Пропилен может быть использован в качестве сырья на производстве полипропилена.Фракция С3-С5+, соответсвующая требованиям ГОСТ Р 52087-2003 «Бутан технический»,используется для коммунально-бытовых нужд.174Рис.

4.1.1 Принципиальная технологическая схема способа получения низших олефинов каталитическим пиролизом хлористогометила.1754.2 Нормы технологического режима процесса каталитического пиролизахлористого метила в низшие олефины С2=-С3=.Промышленная реализация разработанного способа каталитического пиролизахлористого метила в низшие олефины предполагает осуществление процесса сконверсией хлористого метила не менее 70% и суммарной селективностью по низшимолефинам С2=-С3= порядка 80 - 82 мол.% на катализаторе SAPO-34/Al2O3 - микросфераприсоблюдении норм и технических показателей реакционного узла, приведенныхв таблице 4.2.1Проектируемая мощность производства – по низшим олефинам 432 тыс.тонн/годС2=─С3=, в том числе этилена-200 тыс.тонн/год.Таблица 4.2.1Нормы и технические показатели реакционного узла каталитического пиролизахлористого метила№пп1.2.3.4.5.Наименование стадии,потоков,местаизмерения параметровили отбора пробТрубопровод подачихлористого метила вреактор Р-1Реактор Р-1.Контролируемый параметрМассовый расходДавлениеТемператураОтносительная высота слоякатализатораМассовый расход СН3ClДавлениеТемператураРегенератор Р-2Массовый расход воздухаДавлениеТемператураРеакционныегазы Массовый расходпосле реактора Р-1.ДавлениеТемператураГазы регенерации Р-2.

Массовый расходДавлениеТемператураЕдиницаНормыиизмерения техническиепоказателит/чМПаоС324,0-369,00,1-0,2400 - 425%т/чМПаоСт/чМПаоСт/чМПаоСт/чМПаоС55,0 - 85,0324,0-369,00,1 - 0,2425 - 450251,4- 307,20,1 - 0,2550324,0-369,00,1 - 0,2425 - 450258,7- 316,10,1 - 0,25501764.3 Расходные коэффициенты сырья и вспомогательных материалов, нормыобразования товарного пропилена и прочих побочных органических продуктовпроцесса каталитического пиролиза хлористого метила в низшие олефины С2=-С3=.(на 1 т – низших олефинов С2=─С3=).Определены расходные коэффициенты сырья и вспомогательных материаловпроцесса переработки хлористого метила, в низшие олефины С 2=─С3=.

из расчета на однутонну низших олефинов (табл. 4.3.1) Нормы образования в таблице 4.3.2.Таблица 4.3.1Расходные коэффициентысырья и вспомогательных материалов на 1 тоннунизших олефинов С2=─С3=.№ Наименованиерасходуемых Единицавидов сырья и материаловНорма расходаизмеренияСырье1нм3/тХлористый метил2954,47Вспомогательные материалы1Катализаторхлористогопиролиза кг/тметила0,09SAPO-34/Al2O3– микросфера2нм3/тВоздух3993,20в т.ч. кислород836,60Таблица 4.3.2Нормы образования товарного пропилена и бутана технического (БТ) на 1 ттоварного этилена.1Пропилен2БТт/т1,1600,400в т.ч.

пропановая фракцият/т0,100фракция С4т/т0,295фракция С5+т/т0,0051774.4. Принципиальная блок-схема способа переработки хлористого метила,полученного из природного газа, в низшие олефины для производства ценныхтоварных продуктов, преимущественно полимеров.Результаты проведенных лабораторных исследований и пилотных испытаний,представленныевнастоящейдиссертации,использовалисьдляобоснованияпринципиальных технических решений, а также при разработке исходных данных напроектирование производства этилена из хлористого метила, в рамках Государственногоконтракта от 25 мая 2012 г. № 16.523.11.3018 по теме «Разработка технологиипереработки хлористого метила, полученного из природного газа, в этилен дляпроизводстваценныхтоварныхпродуктов,преимущественнополимеров»поФедеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетнымнаправлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2013годы».Согласно предлагаемой технологии переработка природного газа в низшиеолефины осуществляется через промежуточное образование хлористого метила:природный газ (метан)→хлористый метил→низшие олефины.Согласно блок – схеме (рис.

4.4.1) производство низших олефинов из природногогаза через промежуточный синтез хлористого метила включает две ключевыетехнологические стадии.Рис.4.4.1 Принципиальная блок - схема производства низших олефинов изприродного газа через промежуточный синтез хлористого метила.Перваятехнологическаястадия(ТС-1)-получениехлористогометилакаталитическим окислительным хлорированием (оксихлорированием) метана.ТС-1 состоит из нескольких блоков: очистки природного газа; окислительногохлорирования метана; выделение рецикла соляной кислоты и реакционной воды;178выделение хлорметанов; разделение хлорметанов.

Отдельным от ТС-1блоком идетстадия гидродехларирования.В качестве сырья на ступень окислительного хлорирования метана подаетсяприродный газ, очищенный от соединений серы и гомологов метана, кислород, хлор ирецикловый хлористый водород.- Оксихлорирированиеметанапроходитприследующихусловиях:катализатор - хлориды меди, калия и лантана на пористом твердом носителе, температура- 320-4200С, давление – 10 ата; время контакта - 4с. Реакционный газ состоит в основномиз хлористого метила, метана и хлорорганических побочных продуктов (метиленхлорид,хлороформ и другие хлорорганические соединения в следовых количествах). Послеудалениея из реакционного газа соляной кислоты и реакционной воды он направляется наступень выделения хлорметанов, где осуществляетсяхлорметаны.Метанизблокавыделенияего разделение на метан ихлорметановприсоединяютсякциркуляционному газу, подаваемому на оксихлорирование (на схеме не указанно).Хлорорганические соединения со ступени выделения хлорметанов поступают наразделение хлорметанов: хлористый метил, метиленхлорид, а также хлороформ.