способ полимеризации олефинсодержащего сырья

Формула изобретения

Способ полимеризации олефинсодержащего сырья в последовательно включенных кожухотрубчатых реакторах с неподвижным слоем катализатора ортофосфорной кислоты на носителе путем ввода олефинсодержащего сырья в верхнюю часть реактора и вывода продуктов реакции из нижней части каждого реактора, отличающийся тем, что после повышения давления в кожухотрубчатом реакторе более чем вдвое от рекомендуемой величины 0,09 0,13 кг/см² на 1 м высоты слоя катализатора, подачу сырья в кожухотрубчатый реактор реверсируют снизу вверх.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимическому синтезу, в частности к способу полимеризации олефин-содержащего сырья с получением полимердистиллята сырья для производства присадок.

При переработке нефтепродуктов по известному способу олефин-содержащее сырье подается в верхнюю часть вертикального кожухо-трубчатого реактора (одного или нескольких) с неподвижным слоем ортофосфорного катализатора. Процесс проводится под давлением 3 8 МПа и при температуре 160 - 230^oC. Основной продукт полимердистиллят жидкая фракция, выкипающая в пределах от 60 до 260^oC.

Недостатком этого процесса является неодинаковая отработка катализатора и его уплотнение, приводящие в конечном итоге, к снижению выхода полимердистиллята и к повышенному перепаду давления в реактора, превышающем требования технологии и к остановке аппарата [1]

Наиболее близким техническим решением является способ полимеризации бутан-бутиленовой фракции в последовательно включенных реакторах с неподвижным слоем катализатора ортофосфорная кислота на носителе [2]

Бутан-бутиленовая фракция и в этом известном способе подается в верхнюю часть реактора.

Ввод олефинсодержащего сырья в нижнюю часть не рекомендуется из-за возможного витания гранул катализатора в реакционных трубках реактора и выносу из реактора, забиванию оборудования и т. д. что нежелательно.

Для улучшения известного способа полимеризации бутан-бутиленовой фракции рекомендуется по мере снижения конверсии сырья головной реактор останавливать на перегрузку, а реактор со свежим катализатором подключать в схему последним или число реакторов в схеме уменьшать до двух-трех, что позволяет снизить общий перепад давления в системе реакторов и увеличить продолжительность эксплуатации катализатора.

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Практика, эксплуатации промышленной установки полимеризации бутан-бутиленовой фракций показывает, что появление повышенного перепада давления в слое катализатора указывает лишь на его уплотнение. Отключение такого реактора и взятие катализатора для анализа на определение активности последнего практически всегда показывает, что катализатор имеет достаточную для работы активность, а потому отключать реактор из системы реакторов, если учитывать только этот показатель катализатора, нецелесообразно.

Уменьшение числа реакторов до двух-трех снижает соотношение суммарной длины реакторов к их диаметру и понижает конверсию олефинсодержащего сырья в полимердистиллят.

Технической задачей изобретения является повышение выхода полимердистиллята и лучшее использование катализатора путем изменения места ввода сырья в реактор (или в одну из его секций) после появления в нем некоторого повышенного перепада давления по сравнению с рекомендуемым значением этого показателя по технологии процесса.

Поставленная задача решается тем, что полимеризуя олефинсодержащее сырье подачей его в верхнюю часть последовательно соединенных реакторов, наблюдают за перепадом давления в каждом из них. После повышения перепада давления в реакторе не менее, чем вдвое от рекомендуемого по действующей технологии процесса (0,09 0,13 кг/cм³) подачу олефинсодержащего сырья переводят в нижнюю часть реактора (реверсируют).

Опыт эксплуатации экспериментальной секции реактора показывает, что лишь после повышения перепада давления в ней в два раза выше, чем в первые дни работы (катализатор ортофосфорная кислота эксплуатируется от 40 до 100 сут) геометрическая форма катализатора изменяется, превращаясь, преимущественно, в соединения из гранул. Эти соединения из гранул катализатора, как оказалось, достаточно прочны, они не раздробляются и не перемещаются потоком олефинсодержащего сырья, подача которого с этого момента переводится снизу вверх (реверсируется). В результате этого приема снижаются перепад давления в секции реактора, расход катализатора и повышается выход полимердистиллята. Тем не менее, одиночные гранулы, которые имеются в небольшом количестве (2 4% от общего количества катализатора) удерживаются обычными сетками, которые устанавливаются как в нижней, так и в верхней части секции реактора.

Пример 1 (сравнительный известный способ [2]).

Полимеризацию бутан-бутиленовой фракции с содержанием бутиленов 45 мас. проводят в пятисекционном вертикальном кожухотрубчатом реакторе при усредненных температуре 195^oС, объемной скорости подачи бутан-бутиленовой фракции 1 ч^-1, давлении на входе в первую секцию реактора 6,0 МПа и перепаде давления 0,5 МПа (см. табл. 1, этап 1.1).

При этих условиях выход полимердистиллята составляет 40 мас. на бутан-бутиленовую фракцию.

В ходе эксплуатации (см. табл. 1, этап 1,2) перепад давления в реакторе увеличивается, причем в пятой секции он достигает 0,215 МПа и повышается в 2,87 раза от рекомендуемого значения, а выход полимердистиллята уменьшается до 34,3 мас. Общий перепад давления в реакторе составляет 0,7 МПа. Спустя 50 сут от начала эксплуатации 5-ю секцию реактора отключают для перегрузки катализатора. В пересчете на год выход полимердистиллята составляет 32,6

Пример 2. Полимеризацию бутан-бутиленовой фракции проводят в условиях, указанных в примере 1 (см. табл. 1, этап 2.1). В ходе эксплуатации после 36 сут показатели установки изменяются (см. табл. 1, этап 2.2) перепад давления в пятой секции реактора увеличивается в 2,7 раза от рекомендуемого значения по технологии для установки полимеризации. В связи с этим подача бутан-бутиленовой фракции в пятую секцию реактора реверсируется снизу вверх (схема переобвязки была смонтирована заранее). При этой схеме работы пятой секции реактора (см. табл. 1, этап 2.3) перепад давления после стабилизации режима снижается с 0,205 до 0,12 МПа, а выход полимердистиллята повышается до 37,8 мас. По такой схеме цикл работы 5-й секции реактора удлиняется до 57 сут, а отбор полимердистиллята в конце этого периода составляет 35 мас. (см. табл. 1, этап 2.4). Выгрузка катализатора из реактора проходит легче, чем при работе катализатора по обычной схеме, а длительность ее уменьшается на двое суток. В пересчете на год выход полимердистиллята составляет 34,0 мас.

Пример 3. Полимеризацию бутан-бутиленовой фракции проводят в условиях примера 1 (см. табл. 1, этап 3.1). В входе эксплуатации после 32 сут показатели установки изменяются (см. табл. 1, этап 3.2). Перепад давления в пятой секции реактора увеличивается в 2,05 раза (с 0,09 до 0,154 МПа) от рекомендуемого значения по технологии для установки полимеризации. В связи с этим подача бутан-бутиленовой фракции в пятую секцию реактора реверсируется снизу вверх. При этой схеме работы пятой секции реактора (см. табл. 1 этап 3.3) перепад давления после стабилизации режима снижается с 0,154 до 0,119 МПа, а выход полимердистиллята повышается с 37,7 до 37,9 мас. По такой схеме цикл работы пятой секции реактора удлиняется до 62 сут, а отбор полимердистиллята в конце данного периода составляет 35,1 (см. табл. 1, этап 3.4). Выгрузка катализатора из реактора проходит легче, чем в условиях примера 1, а длительность выгрузки отработанного катализатора равна 5 сут. В пересчете на год выход полимердистиллята составляет 35,2 мас.

Пример 4. Полимеризацию бутан-бутиленовой фракции проводят в условиях примера 1 (см. табл. 1 этап 4.1). В ходе эксплуатации после 26 сут показатели установки изменяются (см. табл. 1, этап 4.2). Перепад давления в пятой секции реактора увеличивается в 1,65 раза (с 0,08 до 0,124 МПа) от рекомендуемого значения по технологии для установки полимеризации. Подачу бутан-бутиленовой фракции реверсируют снизу вверх. При этой схеме работы пятой секции реактора (см. табл. 1, этап 4.3) перепад давления, после стабилизации режима снижается с 0,124 до 0,110 МПа, а выход полимердистиллята остается без изменения, что указывает на незавершенность физико-химических изменений гранул катализатора, высокую активность катализатора и полное использование его поверхности в конверсии бутан-бутиленовой фракции в условиях этапов 4,2 4,3. Продолжающаяся эксплуатация пятой секции реактора (см. табл. 1, этап 4.4) показывает снижение перепада давления в ней практически до первоначального и выхода полимердистиллята к концу цикла эксплуатации 33,6 Вскрытие секции полимеризации после 42 сут работы показывает, что оставшийся катализатор имеет низкую активность и находится частично в раздробленном состоянии. Соединений из гранул мало, а выгрузка катализатора проходит легко. В пересчете на год выход полимердистиллята в данном примере составляет 34,6 и является самым низким значением по сравнению с этим же показателем в примерах 2,3, но выше, чем в известном способе по примеру 1.

Использование данного способа полимеризации олефинсодержащего сырья с реверсируемым вводом в реактор обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: увеличение выхода полимердистиллята, снижение расхода катализатора, облегчение выгрузки катализатора.