SU677669A3 - Ethylene production method - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА(54) METHOD FOR PRODUCING ETHYLENE

Вод т из какого-нибудь подход щего внешнего источника и дополнительно он может быть частично рециклизован из -последующих стадий разделени .Water is derived from some suitable external source and may additionally be partially recycled from the subsequent separation steps.

Водород и загружаемый материал - углеводороды можно вводить в зону гидропиролиза отдельно, или их можно смещивать и вводить в виде смеси. Углеводород можно вводить через распылительное сопло, примен   водород в качестве распыл ющего газа. Углеводород нагревают предпочтительно до температуры, близкой к рабочей температуре зоны гидроииролиза. Например , его можно нагревать от 300 до 550°С.Hydrogen and feed material - hydrocarbons can be introduced into the hydropyrolysis zone separately, or they can be shifted and introduced as a mixture. The hydrocarbon can be introduced through a spray nozzle, using hydrogen as the spraying gas. The hydrocarbon is preferably heated to a temperature close to the operating temperature of the hydro-hydrolysis zone. For example, it can be heated from 300 to 550 ° C.

Выделение углерода в результате побочной реакции в зоне гидроииролиза можно ингибировать тем, что в загружаемом матернале углеводородном масле создают незначительные концентрации соединений серы , например 10 ппм. Это хорошо известно как пассивирование. Добавку соединений серы обычно осуществл ют непрерывно.Carbon release as a result of a side reaction in the hydro-hydrolysis zone can be inhibited by the fact that insignificant concentrations of sulfur compounds, for example, 10 ppm, are created in the loaded hydrocarbon oil. This is well known as passivation. The addition of sulfur compounds is usually carried out continuously.

Вместо соединений серы можно примен ть альтернативно воду или лар, хот  определенное эффективное ингибирование карбонизации требует большего количества воды по сравнению с соединени ми серы. Обычно эффективным  вл етс  приблизительно до 3 моль воды/моль углеводорода, хот  можно примен ть большее количество.Alternatively, water or lar can be used instead of sulfur compounds, although some effective inhibition of carbonization requires more water than sulfur compounds. Up to about 3 mol of water / mol of hydrocarbon is usually effective, although a larger amount can be used.

Гидрорасщепленный продукт быстро нагревают При таких же услови х, какие примен ют на стадии гидропиролнза, и затем сразу расшир ют при давлении 1-3 ати и температуре 750-950°С. Температуру, до которой Гидрорасщепленный продукт должен быстро нагреватьс  перед расщирением , регулируют тем, что просто контролируют температуры расширенного продукта, в зависимости от сохранени  температуры расширенного продукта подвод тепла к гидрорасщепленному продукту перед расширением .увеличиваетс  или уменьшаетс .The hydrosplit product is heated rapidly under the same conditions as used in the hydrolysis stage, and then immediately expanded at a pressure of 1-3 atm and a temperature of 750-950 ° C. The temperature to which the hydrodisintegrated product is to be heated rapidly before expansion is controlled by simply controlling the temperature of the expanded product, depending on the temperature of the expanded product being maintained, the heat supply to the hydrodisintegrated product before expansion increases or decreases.

Нагревание гидрорасщ&пленного продукта можно проводить с помощью внешнего обогревательного устройства, например трубчатой печи. Предпочтительно прежде всего из-за регулировани  нагревание осуществл ть путем введени  контролируемых количеств кислорода в гидрорасщепленный продукт. Благодар  этому часть гидрорасщепленного продукта сгорает, и образуетс  тепло, необходимое дл  -повышени  температуры до желаемой величины. Этот способ нагревани  гидрорасщепленного продукта более интенсивен, чем обогрев извне, и тем самым избегают быстрой реакции этана с водородом нри давлении и температуре выше 800°С с образованием метана. Необходимый нагрев должен происходить в течение времени примерно меньшего 0,1 с предпочтительно меньше 0,01 с.The heating of the hydroelectric captive product can be carried out using an external heating device, such as a tube furnace. Preferably, primarily because of the regulation, the heating is carried out by introducing controlled amounts of oxygen into the hydrosplit product. Due to this, a part of the hydrodisintegrated product burns and the heat necessary to increase the temperature to the desired value is generated. This method of heating the hydrodisintegrated product is more intense than heating from the outside, and thus avoiding the rapid reaction of ethane with hydrogen at pressures and temperatures above 800 ° C to form methane. The required heating should occur within a time of approximately less than 0.1 s, preferably less than 0.01 s.

Если осуществл ют -необходимое нагревание путем парциального сжигани  с применением кислорода, то кислород можно вводить в виде воздуха или из другого источника , который сам в системе инертен. В св зи с тем, что Гидрорасщепленный продукт имеет высокую температуру, введение кислорода обуславливает непосредственное сгорание и образование тепла.If the required heating is carried out by partial combustion with the use of oxygen, oxygen can be introduced in the form of air or from another source that is inert in the system itself. Due to the fact that the Hydro-cleaved product has a high temperature, the introduction of oxygen causes direct combustion and the formation of heat.

Быстрое нагревание и осуществл емое немедленно расширение приводит к дегидрированию гидрорасщепленного продукта, ма-,The rapid heating and immediate expansion leads to the dehydrogenation of the hydrodisintegrated product, ma-,

ксимально способствует превращению этана в этилен.Ximally contributes to the conversion of ethane to ethylene.

Расщирение нагретого гидрорасщепленного продукта обусловливает .понижение парциального давлени  водорода в смеси, иThe widening of the heated hydrodisintegrated product causes a decrease in the partial pressure of hydrogen in the mixture, and

соответственно этому .при превращении равновесие сдвигаетс  .вправо и большее количество этана дегидрируетс  в этилен.accordingly, when converting, the equilibrium is shifted to the right and more ethane is dehydrated into ethylene.

Образуюшийс  расширенный Гидрорасщепленный продукт, который теперь содержит большее количество этилена, дл  предотвращени  образовани  дегт  необходимо сразу же бь1стро охладить. В зоне расширени  Гидрорасщепленный продукт должен оставатьс  менее 1 с, перед тем как егоThe resulting expanded hydrosplit product, which now contains more ethylene, must be quickly cooled to prevent the formation of tar. In the expansion zone, the hydrodisintegrated product must remain less than 1 s before it

быстро охлад т. Быстрое охлаждение должны оставл ть в таком объеме, чтобы температура снижалась до величины приблизительно ниже 500, предпочтительно 250-300°С.quench rapidly. Rapid cooling should be left in such a volume that the temperature drops to a value below approximately 500, preferably 250-300 ° C.

Дл  получени  этилена и других углеводородов быстроохлан денный продукт .в зоне разделени  обрабатывают далее. Дл  этого можно использовать обычные способы . Нрежде всего его охлаждают, чтобыIn order to obtain ethylene and other hydrocarbons, the rapidly cooled product is further processed in the separation zone. To do this, you can use the usual methods. Most of all it is cooled to

сконденсировать воду, затем сушат дл  удалени  другой влаги. После этого продукт с ломощью р да -колонок дл  низкотемпературной фракционной .перегонки охлаждают по известным методам. Преждеcondense the water, then dry to remove other moisture. After that, the product is broken down with a series of columns for low-temperature fractional. The distillation is cooled by known methods. Before

всего отдел ют водород, его можно подход щим образом рециклизовать в стадию гидропиролиза . Затем отдел ют и получают метан, его можно -примен ть в качестве синтетического компонента природного газа.all of the hydrogen is separated, it can be appropriately recycled to the hydropyrolysis step. Methane is then recovered and can be used as a synthetic component of natural gas.

После этого в качестве желаемого продукта отдел ют этилен, его в качестве товарного продукта можно хранить или транспортировать . Этан  вл етс  следующим компонентом , который можно отделить, и чтобы получить максимальный выход в способе получени  этилена, отделенный этан нагревают .надлежащим образом и подвергают давлению и непосредственно перед расщирением рециркулируют в .стадию нагревани  гидрорасщепленного продукта. В зависимости от необходимости можно отдел ть другие высшие углеводороды и дл  применени  их выдел ть. Углеводороды, которые не подлежат выделению, могут быть рециклизованы подход щим образом в стадию гидропиролиза. При данных услови х целесообраз-но эти углеводороды перед рециклизацией гидрировать.Thereafter, ethylene is separated as the desired product, and it can be stored or transported as a commercial product. Ethane is the next component that can be separated, and in order to obtain the maximum yield in the ethylene production process, the separated ethane is heated appropriately and is subjected to pressure and is immediately recycled to the hydrosplit product immediately before expansion. Depending on the need, other higher hydrocarbons can be separated and excreted for use. Hydrocarbons that are not to be separated can be recycled appropriately to the hydropyrolysis step. Under these conditions, it is advisable to hydrogenate these hydrocarbons before recycling.

Вышеописанный криогенный способ разделени  по существу представл ет собойThe above described cryogenic separation method is essentially

селективную, ступенчатзю перегонку, можно проводить селективную, ступенчатую конденсацию.selective, stepwise distillation, it is possible to carry out selective, stepwise condensation.

Вышеописанный способ непрерывного гидропиролиза, быстрого нагревани  и расширени  и немедленного быстрого охлаждени , можно осуш,ествл ть в одном трубчатом реакторе с большой по объему камерой расширени , за которой следует камера быстрого охлаждени . Начальна  или перва  часть трубчатого реактора, котора  представл ет собой зону гидропиролиза, может быть окружена печью, нагреваемой газом. Часть трубчатого реактора, котора  непосредственно предшествует камере расширени , молсет бить снабжена впрыскивающими соплами дл  введени  контролируемого количества -кислорода или газа, содержащего кислород. Устройство, которое необходимо дл  осуществлени  предложенного способа,  вл етс  относительно простым н дешевым по сравнению с устройством, которое примен ют п.ри обычном способе получени  этилена.The above described method of continuous hydropyrolysis, rapid heating and expansion and immediate rapid cooling can be dried in a single tubular reactor with a large expansion chamber followed by a rapid cooling chamber. The initial or first part of the tubular reactor, which is the hydropyrolysis zone, may be surrounded by a gas heated oven. The portion of the tubular reactor that immediately precedes the expansion chamber, the beat set, is equipped with injection nozzles for introducing a controlled amount of α-oxygen or a gas containing oxygen. The device which is necessary for carrying out the proposed method is relatively simple and cheap compared to the device which is used in the usual method for producing ethylene.

Пример. Поток бензина и газообразного водорода подают «асосом в зону гидропиролиза реактора, выполненного из нержавеющей стали со многими зонами. Зона гидропиролиза заполнена керамическими спиральками дл  хорошей теплоотдачи. Зона гидропиролиза имеет свободный объем приблизительно 176 см и поддерживаетс  при темературе около 725°С и общем давлении около 10 ати. При этих услови х реакционна  смесь находитс  в зоне в среднем 10 с. Когда реакционна  смесь локидает зону гидрониролиза, впрыскивают в реакционную смесь 300 мл/мин газообразного кислорода, в результате в этом месте реактора , очень быстро повышаетс  температура (за 0,005 с), обусловленна  теплом сгорани , которое образуетс  благодар  реакции кислорода с реакционной смесью гидропиролиза . Сразу же после этого нагретую таким образом реакционную смесь пропускают через расшир ющий клапан в зону расщирени , в которой поддерживаетс  атмосферное давление и температура в пределах 840-860°С. Температуру в зоне расширени  регулируют с помощью скорости подачи кислорода непосредственно перед зоной расширени . Ра:ботают при времени воздействи  в зоне расширени  0,5 с, а затем расщиренную зону направл ют в зону быстрого охлаждени , где температура быстро понижаетс  до 240-280°С благодар  тонкому распылению воды. Температуры в зоне быстрого охлаждени  регулируют путем установлени  скорости подачи водорода. Затем быстро охлажденную смесь охлаждают далее , дл  того чтобы сконденсировать основное количество воды, после этого дл  удалени  двуокиси углерода н оставшейс  воды Промывают холодным метанолом. Затем оставщуюс  часть реакционной смеси охлаждают дальще с помощью р да теплообменников до температур -в пределах от -100 до -160°С приблизительно при 23 ат, и комцримируют. При этом основное количество метана и высшие углеводороды конденсируютс  в жидкость и отдел ютс  от газообразного водорода. Водород после этого можно рециклизовать в зону гидропиролиза . Оставшиес  сжиженные углеводороды затем фракционно перегон ют дл  получени  съема метана, этилена и других желаемых фракций. Например, можно получить этан, а затем использовать его в качестве загружаемого материала дл  отдельной печи расщеплени . Или он может быть рециклизован в реактор в то место, где кислород вводитс  в продукт реакции гидро-пи.ролиза .Example. A stream of gasoline and hydrogen gas is supplied by “asosomes” to the zone of hydropyrolysis of a reactor made of stainless steel with many zones. The hydropyrolysis zone is filled with ceramic spirals for good heat transfer. The hydropyrolysis zone has a free volume of approximately 176 cm and is maintained at a temperature of about 725 ° C and a total pressure of about 10 atm. Under these conditions, the reaction mixture is in the zone for an average of 10 seconds. When the reaction mixture locks into the hydronirolysis zone, 300 ml / min of gaseous oxygen is injected into the reaction mixture; as a result, the temperature at this place of the reactor increases very quickly (in 0.005 s) due to the heat of combustion that is formed due to the reaction of oxygen with the hydropyrolysis reaction mixture. Immediately thereafter, the reaction mixture thus heated is passed through an expansion valve to a loosening zone, in which the atmospheric pressure and temperature are maintained within 840-860 ° C. The temperature in the expansion zone is controlled by the oxygen feed rate immediately before the expansion zone. Pa: Working with an exposure time in the expansion zone of 0.5 s, and then the spreading zone is directed to the rapid cooling zone, where the temperature quickly drops to 240-280 ° C due to the fine spray of water. The temperatures in the rapid cooling zone are controlled by setting the hydrogen feed rate. The rapidly cooled mixture is then cooled further in order to condense the main amount of water, then to remove carbon dioxide and the remaining water. Washed with cold methanol. Then, the remaining part of the reaction mixture is cooled further with a series of heat exchangers to temperatures ranging from -100 to -160 ° C at approximately 23 atm, and pumped. In this case, the main amount of methane and higher hydrocarbons are condensed into liquid and separated from gaseous hydrogen. After that, hydrogen can be recycled to the hydropyrolysis zone. The remaining liquefied hydrocarbons are then fractionally distilled to obtain methane, ethylene, and other desired fractions. For example, ethane can be obtained, and then used as a feed material for a separate splitting furnace. Or it can be recycled to the reactor where oxygen is introduced into the hydro-pyrolysis reaction product.

Така  рециклизаци  повышает производительность способа в целом. Углеводороды , которые содержат углеводородных атомов больше, чем С2-углеводороды, можно селективно отдел ть и получать в виде продукта , отдельно или вместе рециклизовать в зону гидропиролиза и снова подвергать обработке .Such recycling improves the performance of the process as a whole. Hydrocarbons that contain more hydrocarbon atoms than C2 hydrocarbons can be selectively separated and obtained as a product, separately or recycled together to a hydropyrolysis zone and processed again.

Выход приведен в таблице, там же дл  сравнени  даны данные по известному способу 2. Соотношени  Н2 к бензину равно 4: 1.The output is given in the table, the data for the method 2 are given there for comparison. The ratio of H2 to gasoline is 4: 1.

Claims (2)

1. Способ получени  этилена пиролизом углеводородного сырь  в присутствии водорода с последующим охлаждением полученных продуктов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода целевого продукта, пиролиз осуществл ют при давлении 5-75 атм, продукты пиролиза дополнительно нагревают и подвергают расширению за врем  0,001-0,1 с путем снижени  давлени  до 1-3 атм при достижении температуры продукта 750-950°С, 7 2.Способ по п. I, отл и ч а ющ и и с   тем, что Пиролиз ведут при 600-850°С и времени реакции 0,1-200с. 3.Способ по тт. 1 и 2, отл ич а ющий- 5 с  тем, что охлаждение полученных продуктов ведут до 25-500°С. 8 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 43522, кл. 16В 121, опублик. 1972. 1. A method of producing ethylene by pyrolysis of a hydrocarbon feedstock in the presence of hydrogen, followed by cooling the obtained products, characterized in that, in order to increase the yield of the target product, pyrolysis is carried out at a pressure of 5-75 atm, the pyrolysis products are additionally heated and subjected to expansion during 0.001- 0.1 s by reducing the pressure to 1-3 atm when the temperature of the product reaches 750-950 ° C, 7 2. The method according to claim I, excluding that the Pyrolysis is carried out at 600-850 ° C and reaction time 0,1-200s. 3. Method on tt. 1 and 2, differing from that 5 so that the resulting products are cooled to 25-500 ° C. 8 Sources of information taken into account during the examination 1. Japan patent No. 43522, cl. 16B 121, published. 1972. 2. Нефтепереработки и «ефтехими . Научно-технический сборник. 1971 г., № 8, с. 20-21.2. Refining and refining. Scientific and technical collection. 1971, No. 8, p. 20-21.