Лекции ХТОВ 1 / Получение ТМК / 3.3 Описание технологической схемы производства

Описание технологической схемы производства

Бутилен – изобутиленовая фракция (БИФ) со склада поступает в емкость Е-1.

Процесс гидратации изобутилена в ТМК производится в двух последовательно работающих системах. Первая система состоит из двух, а вторая из трех последовательно расположенных гидрататоров.

Гидратация изобутилена из изобутилен содержащей фракции С₄ проводится в прямоточном экстракционно-реакционном режиме (по первой системе), где экстрагентом является циркулирующий раствор ТМК, процесс проводится на макропористом сульфокатионите.

По второй системе процесс проводится в противоточном экстракционно-реакционном режиме, где экстрагентом является паровой конденсат, который из углеводородов С₄ экстрагирует ТМК, образовавшийся в результате присоединения воды к изобутилену на макропористом сульфокатионите при движении воды против потока углеводородов через батарею реакторов.

БИФ из емкости Е-1 подается в гидрататор Р-1₁ через теплообменник Т-1 , где нагревается до 80 ⁰С, также перед входом в теплообменник Т-1, в линию БИФ подается паровой конденсат в количестве, равном его исчерпыванию на реакцию гидратации. Перед входом в реактор Р-1₁ в линию БИФ подается рециркулирующий раствор ТМК.

После первого слоя катализатора реакционная масса, содержащая в основном ТМК, охлаждается в выносных холодильниках Т-2 и Т-4 соответственно до 80 ⁰С промышленной водой и выходит с низа гидрататора, пройдя второй слой катализатора.

Реакционная масса после гидрататоров Р-1 поступает на дегазацию в колонну Кт-1, где при давлении в 0,5 МПа и температуре 110-115⁰С происходит отгон растворенных углеводородов из раствора ТМК. Обогрев происходит паром 0,5 МПа подаваемого в кипятильник Т-5. Из куба колонны Кт-1, раствор ТМК поступает в емкость Е-2, откуда в постоянном количестве подается в гидрататор Р-1₁ , а избыток откачивается в емкость Е-6.

С верха колонны Кт-1, отогнанные углеводороды, содержащие в основном изобутилен и бутилены конденсируются в дефлегматоре Т-6, после чего поступает в емкость Е-3, откуда по уровню насосом Н-3 подаются на гидратацию в батарею гидрататоров Р-2.

Циркулирующий конденсат из емкости Е-4 насосом Н-5 через регулятор расхода подается в верхнюю часть гидрататора Р-2₁ через теплообменник Т-7, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт-2 до температуры реакции.

Вторая система гидратации работает по следующей схеме циркуляции

конденсата: Е-4 Н-5 Т-7 Р-2₁ Р-2₂ Р-2₃ Т-8 Кт-2

Н-6 Т-8 Т-7 Т-9 Ф-1 Ф-2 Е-4.

Процесс гидратации по второй системе проводится в гидрататорах Р-2 на вышеуказанном катализаторе при температуре 80-90⁰С и давлении1,75 – 2,0 МПа.

Циркулирующий конденсат поступает в верхнюю часть гидрататора Р-2₁, затем проходит гидрататоры Р-2₂, Р-2₃ и выходя из нижней части гидрататора Р-2₃ в виде слабого водного раствора ТМК проходит теплообменник Т-3, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт-1, и поступает на питание этой колонны.

Углеводороды, содержащие изобутилен, после гидрататоров первой системы из емкости Е-3, насосом Н-3 подаются в нижнюю часть гидрататора Р-2₃ и, пройдя слой катализатора, выходят с верху гидрататора, после чего насосом Н-4₁ подаются в нижнюю часть Р-2₂ . Пройдя слой катализатора из верхней части этого гидрататора насосом Н-4₂ подаются в нижнюю часть гидрататора Р-2₁. Пройдя слой катализатора отработанная БИФ из верхней части гидрататора Р-2₁ отводится на переработку.

Слабый водный раствор ТМК из нижней части гидрататора Р-2₃ проходит теплообменник Т-8, где нагревается за счет тепла кубового продукта колонны Кт- 2, и поступает в эту колонну для концентрирования ТМК.

Обогрев колонны Кт-2 производится паром 0,5 МПа, через кипятильники Т-10. Пар в кипятильники подается с коррекцией по температуре на четвертой тарелке.

Циркулирующий конденсат из куба колонны Кт-2 насосом Н-6 по уровню в кубе, через теплообменник Т-8, где отдает часть тепла раствору

ТМК, поступающему на питание этой колонны, откачивается через теплообменник Т-7, где нагревает циркулирующий конденсат, поступающий на гидратацию, и проходит холодильник Т-9.

Отгоняемые с верха колонны Кт-2 пары азеотропа ТМК поступают в

дефлегматор Т-11, охлаждаемый оборотной водой, где конденсируются и сливаются в сборник Е-5.

Азеотроп ТМК из сборника Е-5 насосом Н-7 частично подается на орошение колонны Кт-2 в качестве флегмы, а избыток с коррекцией по уровню в этом сборнике подается в колонну Кт-3 на дегазацию от растворенных углеводородов.

Обогрев колонны Кт-3 производится паром давлением 0,5 МПа через кипятильник Т-12.

Отгоняемые с верха колонны Кт-3 углеводороды и пары ТМК поступают в дефлегматор Т-13, охлаждаемый водой, где при температуре 75-82⁰ С пары ТМК конденсируются и стекают в колонну через буфер О-1 в виде флегмы.

Из куба колонны Кт-3 азеотроп ТМК выводится в сборник Е-6 для последующей подачи его на дегидратацию.

Очистка циркулирующего конденсата от анионов серной кислоты

Фильтра Ф-1 и Ф-2 предназначены для поддержания заданной величины рН циркулирующего конденсата. Работа фильтров включает в себя следующие циклы:

- очистка циркулирующего конденсата;

- взрыхление;

- регенерация;

- промывка.

Циркулирующий конденсат из куба колонны Кт-2 насосом Н-6 проходит теплообменники Т-8, Т-7 и поступает в холодильник Т-9 охлаждаемый оборотной водой. В указанном холодильнике циркулирующий конденсат охлаждается до температуры не выше 80⁰С и поступает в фильтры очистки Ф-1 и Ф-2.

Катионитовые фильтры Ф-1, загруженные отработанным катализато-

ром предназначены для улавливания полимеров, поступающих с сырьем. После загрязнения катализатор из фильтра выгружается и вывозится на шламоотвал, а в фильтр загружается новая партия отработанного катализатора.

Анионитовые фильтры Ф-2 предназначены для очистки циркулирующего

конденсата от анионов серной кислоты, образующихся в результате десульфирования формованного катализатора в гидрататорах Р-2.

Очистка от анионов серной кислоты производится на ионообменной смоле марки АН-31 или Амберлайт JRA-96. Циркулирующий конденсат проходит катионитовый и анионитовый фильтры и поступает в сборник Е-4, откуда насосом Н-5 снова подается в гидрататоры Р-2.

Азеотроп ТМК из куба колонны Кт-3 поступает в емкость Е-6, откуда насосом Н-8 подается в дегидрататоры.

3.4 Описание и обоснование принятых в проекте изменений

Реакция гидратации изобутилена с получением триметилкарбинола протекает в присутствии сульфокислотного катализатора.

В базовом производстве применяется формованный катализатор КУ-2ФПП в виде гранул различной форм, в частности цилиндров, представляющий собой формованную смесь порошкообразного сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом гелевой структуры (КУ –2) и полипропилена.

КУ 2ФПП имеет следующие характеристики:

Полная статическая обменная емкость (количество каталитически активных кислотных групп)	– 3,2 мг-экв на 1 г сухого катализатора
каталитическая активность (степень разложения ТМК)	- 136 кг изобутилена/м^3набухшего катализатора в час

Активность данного катализатора резко падает при увеличении содер-

жания триметилкарбинола до 5% масс.

Предлагается заменить КУ-2ФПП на формованный сульфокатионит (по патенту RU 2258562) в виде гранул различной форм, в частности цилиндров, представляющий собой формованную смесь порошкообразного сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом макропористой (КУ –2) и гелевой структуры при их массовом соотношении 1:1 и термопластичного материала. Данный катализатор обладает макропористой структурой, что позволяет проводить реакцию и внутри пор.

Формованный сульфокатионит (по патенту RU 2258562) имеет следующие характеристики:

Полная статическая обменная емкость (количество каталитически активных кислотных групп)	– 4,0 мг-экв на 1 г сухого катализатора
каталитическая активность	- 197 кг изобутилена/м^3набухшего катализатора в час

Гидратация изобутиленсодержащей фракции на базовом производствепроисходит в двух системах, состоящих из двух и трех последовательно расположенных гидрататоров каждая. Предлагается на первой системе внести следующие изменения. На первом и втором реакторе установить выносные холодильники, которые позволяют охладить реакционную массу (реакция гидратации - экзотермическая) до 80 ⁰С промышленной водой, так как при более высоких температурах протекает процесс гидратации бутиленов с образованием вторичного бутилового спирта. Высокая температура процесса и обезвоживание катализатора может привести к его разрушению, а следовательно к уменьшению конверсии и селективности.

За счет внедрения вышеуказанных новшеств становится возможным увеличение конверсии триметилкарбинола и уменьшение образования побочных продуктов.