Технологическая схема нового реактора дегидрирования пропана до пропилена

Изобретение относится к способу дегидрирования пропана, включающему: пропускание предварительно нагретого исходного потока пропана в реактор дегидрирования; смешивание и взаимодействие исходного потока пропана с псевдоожиженным неметаллическим катализатором, содержащим оксид циркония, в реакторе дегидрирования, который представляет собой реактор быстрого псевдоожижения с образованием потока продукта, содержащего пропилен, причем катализатор находится в реакторе при среднем времени пребывания от 15 до 45 минут; пропускание отработанного катализатора в блок регенерации катализатора с образованием потока регенерированного катализатора; и пропускание потока регенерированного катализатора в реактор дегидрирования. Использование предлагаемого способа позволяет увеличить пропускную способность системы. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящая заявка на изобретение испрашивает приоритет на основании заявки на патент США №12/728,543, которая была подана 22 марта 2010.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к получению легких олефинов из парафинов. Особенно настоящее изобретение относится к дегидрированию пропана при получении пропилена.

Уровень техники

В нефтехимической промышленности разрабатывают катализатор непрерывной конверсии. Крекинг углеводородов в псевдоожиженном слое с катализатором является важным способом получения легких углеводородов, этилена и пропилена. В способе псевдоожиженного каталитического крекинга постоянно псевдоожиженный катализатор постоянно циркулирует между реактором и регенератором.

Другой вариант получения пропилена может быть осуществлен дегидрированием пропана посредством каталитического дегидрирования. Катализаторы дегидрирования в основном содержат катализаторы из благородных металлов на кислотных подложках, таких как оксид алюминия, алюмосиликат, или цеолитные материалы. Однако настоящая реакция является сильно эндотермической, и ее проведение при достаточной скорости требует высокой температуры. В то же время данные реакции необходимо контролировать для ограничения разложения пропана с образованием метана и этилена, и при этом этилен можно гидрировать водородом, выделившимся посредством дегидрирования пропана. Настоящий способ также ведет к закоксованию катализатора, и дезактивирует его. Следовательно, катализатор необходимо постоянно регенерировать после относительно коротких периодов эксплуатации или пребывания в реакторе дегидрирования.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к способу дегидрирования парафинов. В частности, изобретение относится к способу дегидрирования пропана для получения пропилена. Способ включает пропускание предварительно нагретого исходного потока пропана в реактор дегидрирования. Реактор приводят в действие в условиях смешивания и контакта пропана с псевдоожиженным катализатором для образования потока продукта, содержащего пропилен. В работе реактора предусматривают постоянную подачу и удаление катализатора из реактора дегидрирования при скорости, обеспечивающей время пребывания катализатора в реакторе от 15 до 45 минут. Настоящий реактор представляет собой реактор быстрого псевдоожижения для обеспечения всего реактора хорошо смешанными реагентами и потоком исходных реагентов, а также равномерной температурой. Поток, вытекающий из реактора, разделяют на поток отработанного катализатора и поток продукта, содержащий пропилен. Отработанный катализатор направляют в блок регенерации катализатора, тем самым образуя поток регенерированного катализатора. Катализатор обрабатывают в блоке регенерации при условии ограничения среднего времени пребывания в блоке регенерации до 30 минут или меньше. Регенерированный катализатор направляют в реактор дегидрирования.

Высокая циклическая скорость прохождения катализатора через реактор и регенератор предусматривает увеличение общего потока с помощью реагентов и производительности реактора дегидрирования.

Дополнительные задачи, варианты осуществления и детали настоящего изобретения можно получить из последующих чертежей и детального описания настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

На фигуре представлена схема процесса дегидрирования углеводородов, использующего реактор быстрого псевдоожижения.

Осуществление изобретения

Дегидрирование углеводородов является важным процессом для получения олефинов. Олефины необходимы для различных продуктов, таких как полимерные пластики, или олефины используют при образовании соединений алкиларила. Способ относится к дегидрированию пропана. Настоящий способ включает пропускание предварительно нагретого исходного потока пропана в реактор дегидрирования. Поток исходного реагента приводят во взаимодействие с псевдоожиженным катализатором в реакторе дегидрирования, тем самым образуя поток продукта, содержащий пропилен. Настоящий реактор является реактором быстрого псевдоожижения, при этом реактором управляют в режиме течения до турбулентного смешивания катализатора и потока исходного реагента. Поток катализатора и продукта проходит через реактор, и его разделяют в секции разделения, в результате чего поток продукта, содержащий пропилен, выводят из реактора. Отработанный катализатор направляют в блок регенерации катализатора для регенерации катализатора и возврата его в реактор дегидрирования.

Работой реактора быстрого псевдоожижения управляют при условиях обратного смешивания катализатора и реагентов. Смешивание сдерживает температуру для поддержания ее более равномерной в ходе реакции, тогда как ограничение локальной температуры падает, что неблагоприятно действует на скорость реакции. Условия проведения реакции включают работу реактора при температуре от 600°С до 700°С. Смешивание необходимо для создания более равномерной температуры, и предпочтительно достаточно смешать катализатор и исходный реагент для работы при температуре от 630°С до 650°С.

Условия реакции включают давление на выходе реактора в диапазоне от 108 кПа до 170 кПа (от 1 до 10 фунт/дюйм²). Предпочтительные условия контролирует давление на выходе реактора в диапазоне от 122 кПа до 136 кПа (от 3 до 5 фунт/дюйм). Настоящая реакция проходит в атмосфере, содержащей водород, в дополнение к образовавшемуся водороду. Работа реактора включает мольное отношение водорода к углеводороду на входе в реактор в диапазоне от 0,2 до 1, с предпочтительным мольным отношением водорода к углеводороду 0,6. Поток исходного водорода и углеводорода предварительно нагревают для обеспечения некоторого количества тепла необходимого для эндотермической реакции. Водород, образующийся в ходе способа дегидрирования, извлекают и повторно используют в исходном потоке. Водород используют повторно для поддержания уровня водорода во всех зонах реактора.

В способе используют относительно короткое время пребывания для катализатора, и также быстрое восстановление катализатора. Настоящий способ допускает среднее время пребывания катализатора в реакторе от 15 до 45 минут, с предпочтительным средним временем пребывания от 15 до 30 минут. Время короткого цикла позволяет поддерживать более равномерную температуру в поперечном сечении реактора для достижения лучшей конверсии и селективности. Новые катализаторы, применяемые в настоящем способе, включают неметаллические катализаторы. Термин неметаллические катализаторы относится к катализаторам, которые не содержат металл в его основном состоянии, но подразумевает катализаторы, содержащие оксиды металлов, таких как цирконий и хром.

В определенной степени поток катализатора в ходе процесса регенерации ограничивают средним временем пребывания меньше чем 30 минут. Блоком регенерации предпочтительно является лифт-реактор, который позволяет смешивать катализатор в ходе процесса регенерации. Процесс регенерации обычно проводят при условиях выжигания части углерода, накопившегося на катализаторе. Дополнительное топливо направляют в блок регенерации для горения и нагрева катализатора. Горение дожигает углерод, накопившийся на катализаторе в ходе процесса дегидрирования.

Настоящий способ представлен на фигуре. Поток 10 исходного углеводорода пропускают с потоком 12 водорода для совместного снабжения теплообменника 20, образуя при этом предварительно нагретый смешанный поток 22 исходного продукта. Смешанный поток 22 исходного продукта дополнительно нагревают в нагревателе 30 до состояния потока 32 исходного продукта нагретого до температуры на входе в реактор 40. Настоящий поток 32 исходного продукта проходит через реактор 40 и образует поток 42 продукта, содержащий дегидрированные углеводороды. Поток 42 продукта используют для предварительного нагрева водорода 12 и потока 10 исходного углеводорода. В настоящем изобретении предпочтительным исходным реагентом является пропан, который дегидрируют до образования потока 42 пропилена. Катализатор в реактор протекает вверх через реактор 40, а реактором 40 управляют для обеспечения среднего времени пребывания катализатора от 15 до 45 минут. Катализатор выпускают из реактора 44 в регенератор 50. Топливо 46 добавляют в регенератор 50 для обеспечения энергией для сжигания углерода на катализаторе и для нагрева катализатора. Воздух 48 сжимают и нагревают до смешивания с топливом 46, а затем пропускают в регенератор 50. Регенератор 50 работает для повторного нагрева катализатора и пропускания катализатора через регенератор 50 с усредненным временем пребывания меньше чем 30 минут. Горячий регенерированный катализатор 52 пропускают в реактор 40 дегидрирования.

Катализатор циркулирует по циклу с высокой скоростью между реактором 40 и регенератором 50. Высокая скорость циклизации катализатора обеспечивает нагретый катализатор для постоянного поддержания эндотермической реакции. При быстрой циклизации образуется низкое содержание кокса на катализаторе, и кокс быстро и без труда удаляют в ходе стадии восстановления. Дополнительно избыток тепла, покидающего регенератор в виде топочного газа, может быть возвращен в поток 60 восстановления.

По оценкам настоящая технологическая схема позволит увеличить получение пропилена с более высокой пропускной способностью. Текущее получение пропилена в реакторной системе ограничивают до величины около 500 сотен метрических тонн в год (КМТА). В новой технологической схеме предполагают увеличение скорости потока около 1000 КМТА. Полагают, что для такой системы катализатор циркулирует со скоростью в диапазоне от 10 до 12 млн. кг/час.

Хотя настоящее изобретение описано в виде предпочтительных вариантов осуществления, необходимо понимать, что оно не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, но охватывает различные модификации и эквивалентные осуществления, включенные в объем прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ дегидрирования пропана, включающий:
пропускание предварительно нагретого исходного потока пропана в реактор дегидрирования;
смешивание и взаимодействие исходного потока пропана с псевдоожиженным неметаллическим катализатором, содержащим оксид циркония, в реакторе дегидрирования, который представляет собой реактор быстрого псевдоожижения с образованием потока продукта, содержащего пропилен, причем катализатор находится в реакторе при среднем времени пребывания от 15 до 45 минут;
пропускание отработанного катализатора в блок регенерации катализатора с образованием потока регенерированного катализатора; и
пропускание потока регенерированного катализатора в реактор дегидрирования.

2. Способ по п.1, в котором реактором быстрого псевдоожижения управляют при условиях обратного смешивания катализатора и реагентов.

3. Способ по п.1, в котором условия реакции включают температуру от 600°C до 700°C.

4. Способ по п.1, в котором условия реакции включают давление на выходе реактора в диапазоне от 108 кПа до 170 кПа.

5. Способ по п.1, в котором мольное отношение водорода к углеводороду при подаче составляет от 0,2 до 1.

6. Способ по п.1, в котором блок регенерации представляет собой лифт-реактор и катализатор пропускают через регенератор при среднем времени пребывания меньше чем 30 минут.

7. Способ по п.1, который дополнительно содержит пропускание топлива в блок регенерации для горения и нагревания катализатора.

8. Способ по п.1, который дополнительно содержит пропускание потока продукта в теплообменник объединенного сырья для предварительно нагревания исходных потоков пропана и водорода.