РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПРОЦЕССУ ГИДРИРОВАНИЯ БУТАН-БУТИЛЕНОВОЙ ФРАКЦИИ

DEVELOPMENT OF TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE PROCESS OF HYDROGENATION OF BUTANE-BUTYLENE FRACTION

Baimurzina Alsu Sagdatovna

student, specialty of engineering and equipment in oil refining and petrochemistry, Institute of Oil Refining and Petrochemistry - branch of Ufa State Petroleum Technological University in Salavat,

Russia, Salavat

АННОТАЦИЯ

В ходе процесса каталитического крекинга образуется большое количество бутан-бутиленовой фракции. Как один из вариантов использования бутан-бутиленовой фракции, это вовлечение его в качестве сырья для процесса пиролиза.

ABSTRACT

The catalytic cracking process produces a large amount of butane-butylene fraction. One of the options for utilizing the butane-butylene fraction is to use it as a feedstock for the pyrolysis process.

Ключевые слова: реактор, фракция, этилен, бутан, катализатор.

Keywords: reactor, fraction, ethylene, butane, catalyst.

Гидрирование (или гидрогенизация) заключается в превращениях органических соединений под действием молекулярного водорода. В ряде случаев гидрирование приводит к восстановлению кислородсодержащих веществ, а дегидрирование – к их окислению [1, с. 47].

Гидрирование бутан-бутиленовой фракции - химический процесс, в котором смесь бутана (C₄H₁₀) и бутиленов (C₄H₈) реагирует с водородом (H₂) в присутствии катализатора, обычно никеля или палладия, с образованием бутана (C₄H₁₀).

Основная цель гидрирования бутан-бутиленовой фракции - превращение реакционноспособных бутиленов в более стабильный бутан. Это необходимо по следующим причинам:

- повышение стабильности. Бутилены легко полимеризуются, образуя нежелательные смолы и осадки. Гидрирование предотвращает это, делая бутан более стабильным и менее склонным к полимеризации;

 - улучшение качества топлива. Бутилены имеют более высокое октановое число, чем бутан, что делает их более желательными в качестве компонента топлива. Однако бутилены также более летучие, что может привести к проблемам с эмиссией. Гидрирование снижает летучесть смеси, улучшая ее общие свойства в качестве топлива;

- производство изопентана. При гидрировании бутан-бутиленовой фракции также образуется небольшое количество изопентана (C₅H₁₂). Изопентан является ценным сырьем для производства высокооктанового бензина.

Гидрирование бутан-бутиленовой фракции обычно проводится в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Фракцию смешивают с водородом и пропускают через реактор при повышенной температуре и давлении. Катализатор обеспечивает активные центры, на которых происходит реакция гидрирования.

Процесс гидрирования тщательно контролируется для обеспечения оптимального выхода и качества продукта.

Важными параметрами контроля являются:

- температура;

- давление;

- соотношение водород: бутан-бутиленовая фракция;

- время пребывания в реакторе.

Реактор гидрирования бутана с бутиленовой фракцией – это установка, в которой происходит процесс обогащения бутана в бутилен. Бутилен – это один из важных сырьевых материалов для производства различных полимерных продуктов.

В процессе гидрирования бутана с бутиленовой фракцией бутан и бутилен реагируют друг с другом при наличии катализатора, обычно металлического платины или никеля. Реакция происходит при высоких температурах и давлениях, и в результате образуется бутан с более высоким содержанием бутилена.

Этот процесс является важным этапом в производстве полимеров и других химических продуктов, так как бутилен является важным мономером для синтеза полимеров. Реактор гидрирования бутана с бутиленовой фракцией позволяет значительно увеличить выход бутилена и улучшить его качество для дальнейшего использования в производстве.

Гидрирование бутана-бутиленовой фракции после каталитического крекинга и направление продуктов на пиролиз для дополнительной выработки этилена и пропилена является важным процессом в нефтеперерабатывающей промышленности.

После гидрирования бутана-бутиленовой фракции в реакторе, катализатор обеспечивает реакцию обогащения бутана в бутилен. Затем продукты гидрирования направляются на пиролиз, где при высоких температурах и без кислорода происходит разложение органических соединений в этилен и пропилен, с последующим сбором и очисткой этих продуктов.

Такой процесс позволяет эффективно использовать отходы от крекинга и гидрирования для получения дополнительного количества этилена и пропилена – важных продуктов нефтехимической отрасли, которые могут быть использованы для производства пластмасс, синтетических волокон и других продуктов.

Гидрирование может применяться в различных отраслях промышленности, включая нефтехимию, производство пищевых добавок и фармацевтику. Реактор гидрирования обычно используется для эффективного выполнения реакции и контроля условий, таких как давление, температура и скорость подачи реагентов.

Процесс гидрирования бутан-бутиленовой фракции происходит в последующем порядке:

1) Бутан-бутиленовая фракция из емкости Е-1, проходя через насос Н-1, попадает в реактор Р-1. Водород из компрессора ЦК-1 также попадает в реактор. В аппарате на кипящем слое катализатора происходит процесс гидрирования. Полученная смесь углеводородов охлаждается в холодильнике Х-1 и попадает в сепаратор С-1. Оставшаяся часть водорода, проходя  вверх сепаратора, возвращается на рециркуляцию в компрессор ЦК-1. Жидкая бутан-бутиленовая фракция с сепаратора поступает на од-ну из питающих тарелок ректификационной колонны К-1. Колонна имеет 75 тарелок капсульного типа, снабжена кипятильником Т-1, в котором кубовая жидкость подогревается за счет тепла конденсации горячего пропан-пропилена, подаваемого из коллектора нагнетания холодильных турбокомпрессоров.

2) Пары бутана с верха колонны К-1 поступают в конденсатор Х-2, где конденсируются за счет испарения бутана.

3) Бутан в виде газожидкостной смеси из Х-2 поступает в сборник Е-2, далее жидкий бутан насосом Н-2 подается на колонну К-1 в качестве флегмы, а газообразный направляется в коллектор распределения бутана.

4) С общего коллектора бутан поступает в цеха производства полиэтилена, этилена.

5) Кубовая жидкость колонны К-1 (бутан) направляется в конденсатор Х-2. Испаренный этан после конденсатора Х-2 используется в качестве теплоносителя при регенерации осушителей. После осушителей этан направляется на пиролиз.

Технологическая схема установки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Технологическая схема гидрирования бутан-бутиленовой фракции

Повышение эффективности работы установки гидрирования бутан-бутиленовой фракции требует внимательного выбора катализаторов, способных улучшить реакционные процессы и снизить потери ценного сырья. Одна из перспективных разработок в данной области — катализатор РК-012, который показывает значительные улучшения в процессе гидрирования углеводородов. По сравнению с предыдущими поколениями катализаторов, он уменьшает потери бутадиена 1,3 с 1,3 до 1,2-2,4%, что свидетельствует о его высокой активности и селективности [2, с. 4]. Более того, степень гидрирования ацетиленовых углеводородов увеличилась с 45-50% до 70-75%, что также подтверждает эффективность данного катализатора [3].

Катализатор РК-012 представляет собой активный оксид алюминия, который может быть реализован в виде цилиндров или колец и дополнительно содержит оксиды никеля и молибдена. Практика показывает, что он может успешно применяться как верхний катализатор для гидростабилизации сырья с вторичными фракциями, а также как нижний слой для доочистки гидрогенизата [4, с. 16]. Это делает его универсальным решением для текущих потребностей современных технологий обработки углеводородов.

Механические свойства катализатора РК-012, такие как высокая прочность, также играют ключевую роль в максимизации производительности установки. Данные лабораторных испытаний показывают, что его эксплуатационная стабильность сохраняется на уровне в течение 13 000 часов работы [2, с. 4]. Надежность катализатора позволяет системам растягивать периоды замены и снижать затраты на техобслуживание.

Таким образом, пиролиз является важным процессом для дополнительной выработки этилена и пропилена, которые являются важными сырьевыми веществами для производства пластмасс, каучука, синтетических волокон и других продуктов химической промышленности. Таким образом, использование продуктов гидрирования на пиролиз позволяет эффективно использовать ресурсы и получать ценные углеводородные продукты.

Список литературы:

1. Попова Л.М. Технология органических веществ: учебное пособие. Мн.: СПб., 2019. — 65 с.
2. Оценка возможности повышения эффективности процесса... [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://ppt-online.org/855456 (дата обращения 25.01.2025).
3. 3 Катализатор защитного слоя РК-012 / 014 | АО «Электрокерамика» [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://eltehceram.ru/production/sorbenty-katalizatory/katalizatory (дата обращения 25.01.2025).