Дегидрированием н-бутана

Получение бутадиена-1,3 одностадийным

Процесс одностадийного дегидрирования н -бутана проводят на неподвижном катализаторе с адиабатическим регенерированием циклом (процесс Гудри). При одностадийном процессе протекают последовательные реакции.

–H₂ –H₂

CH₃−CH₂−CH₂−CH₃ ↔ CH₃−CH=CH−CH₃ ↔ CH₂=CH−CH=CH₂

Наряду с бутадиеном-1,3 образуется значительное количество н -бутенов, которые возвращают в процесс. Чтобы увеличить содержание бутадиена-1,3 в продуктах реакции, необходимо проводить процесс в вакууме и при повышенной температуре, но не выше 600 ^оС (температура разложения н -бутана и н -бутенов). Процесс осуществляют в цилиндрических горизонтальных реакторах диаметром 6 мм и длиной 12-14 м, выполненных из углеродистой стали и футерованных огнеупорным кирпичом, на алюмохромовом катализаторе (18-20 % оксида хрома, нанесенного на оксид алюминия), размещенном в реакторе на решетке слоем 0,9-1,2 м. Срок службы катализатора примерно 2 года. Катализатор должен обладать высокой и стабильной активностью, повышенной прочностью, легко регенерироваться.

Процесс проводят циклически в батарее из нескольких (5-8) реакторов. Поскольку процесс дегидрирования является эндотермическим, для восполнения потерь тепла выжигают кокс, отлагающийся на катализаторе (регенеративный принцип). Однако фактически теплоты требуется больше, чем получается при выжигании кокса. Поэтому приходится регулировать температуру сырья, температуру и количество воздуха, подаваемого на регенерацию катализатора.

Выход бутадиена-1,3 существенно зависит от времени цикла. При продолжительности дегидрирования 9 мин температура контактной массы понижается на 30 ^оС, а при 5 мин — всего на 10-15 ^оС. Поэтому чтобы повысить выход бутадиена-1,3, процесс осуществляют короткими циклами. Следовательно, при сокращении продолжительнос­ти цикла уменьшается перепад температуры, и процесс приближается к изо термическому. Продолжительность каждого цикла равна 5-10 мин. Полный цикл работы для батареи из шести реакторов составляет 20 мин и распределяется так: дегидрирование 8 мин, продувка системы воздухом 2 мин, регенерация катализатора 8 мин, продувка системы воздухом 2 мин.

Легкие и тяжелые смолы образуются в производствах бутадиена-1,3 и изопрена ("зеленое масло"). Они не находят квалифицированного использования, и их сжигают как топливо.

Большой проблемой в производствах бутадиена-1,3 и изопрена является квалифицированное использование отработанных катализаторов, поскольку основную их часть направляют на захоронение, что экологически крайне неблагоприятно. Так, отработанный катализатор ИМ-2201 стадии дегидрирования н -бутана и изопрена представляет собой влажный шлам (влажность 40-60 %) серо-зеленого цвета, с запахом углеводородов, содержит 73-75 % мас. оксида алюминия и 12-15 % мас. оксида хрома. Норма образования шлама — 27-30 кг на 1 т мономера.

В НИИМСК разработан процесс гранулирования отработанного катализатора ИМ-2201 для использования в электрометаллургической промышленности с целью получения хромосодержащих ферросплавов и синтетического шлама. Кроме того, отработанный катализатор ИМ-2201 частично используют как сырье в производстве огнеупоров.

Дата добавления: 2014-01-11