Zařízení pro střídavou nebo současnou výrobu etanolu a isopropanolu

Číslo patentu: 247732

Dátum: 15.01.1987

Autori: Kubička Rudolf, Kopecký Ivan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

V petrochemickém průmyslu je zavedenia a osvojena výroba syntetického etanolu přímou hydratací etylénu vodní parou na pevně uloženém katalyzáttoru, který obsahuje obvykle jako aktivní složku kyselinu fosfIorečnou. Výrobní instalovaná kapacita výroben syntetickěhyoa etanolu však mení v potsledíních letech využívame a očakáva se, že využití výroben syntetického etíatno-lu se bude dále zmenšovat.e to způsoobeno tím, že upustilo nebo omezilo další využití etanolu na butadien., acetaldehyd a další produkty a dále tím, že se rosíioucí měnou místo syntetickehwoí etanolu uplatňuje kvaszný etanol.Okolnost, že inštalovaná kapacita výroben syntetickéhro etanolu je využívátna jem z části, je nežádoucí a ekonomicky nevýhodná a proto bylo věnována značné úsilí výrobu sýntetickéhío eta-nolu znovu zvýšit.jedna z cest ke zlepšení této situace je podle místních podmínek využití syntetického etanolu k výrobě acetaldehydu a kyseliny octové. Potíže s využitím kapacity instalovaných výroben však zůstávají.lnstalovanou kapacitu jedno-tak přímě hydratace lze plně využívat, jestliže se bude V těchto výrobnách vyrábět vedle syntetickéhío etanolu také ísopnopanaoíl anebo jen isoproxpanol. Isopríopanol lze vyrábět obdobné jako etanol přímou hydratací propylenu, ale zla otllišných podmínek, jak je uvedena v čs. autorském Osvědčení AO 214 495.V úseku přímé hydratace etylénu se pracuje obvykle při tlaku v rozmezí 6 až 8 MPa a při reakční teplotě 230 až 300 °C při přímé hydrataci propylenu se pracuje obvykle při tlaku 2 až 4,5 MPa .a reakční teplote 150 až 240 °C.ako katalyzátor se používá jako nloslč silikagel, bílé saze, křemelina nebo hlinka bohatá kysličníkem křemičitým, například bentomit, anebo jejich směsi na nosič se nanáší jako účimlná složka kyselina fosforečná. Při výrobě etalnoltt je žádlouci udržovat na katalyzátoru přímé hydratace vyšší koncentraci kyseliny ñosforeč-né, obvykle v pozmezí 25 až 45 a při výrobě isopríopanolu obvykle 15 až 30 0/0.Úpravu koncentrace kyseliny fosforečně na plouživaněm katalyzátoru lze provádět bud přímo V reaktoru přímé hydratace, nebo ve zvláštním zařízení, do kterěhjo se kuatalyzátor přeínístí.Nosič či katalyzátor se sytí kyselinou bosfonrečĺnou za atmosférického nebo zvýšeného tlaku. Osvědčilo se dávkowání kyseliny fosforečné tryskou i převrstvením katalyzátoru kyselinou fosforečnou, při kterém se po 1 až 2 hodinách přebytečná kyselina odpustí.Katalyzátor příme hydratace obohacený kyselinou fosforečnou se pak upraví tím, že přes jeho náplň proudí lnertní plyn, například dusík., za atmosférického neho zvýše 4ného tlaku a tak se zvyšuje koncentrace kyseliny fosforečnê na katalyzátoru.Při tomto zakoncentrování se do reaktwolru uvádí inertní plyn, např. dusík, jehož teplota se postupně zvyšuje. Při tom se dbá na to, aby odpařování vody probíhalo plostupně a plynule a aby se většina vody »odrpařila při teplotách do 100 případně do 120 °C.Při této úpravě katalyzátoru určeného pro výrobu etanolu se katalyzator ohřeje až například 200 až 230 °C a při únavě katalyzátoru určeného k výrobě isoprovpanlolu např. na 130 až 160 °C.Rychlost ohřevu se provádí tak, aby rozdíl teplot na vstupu a výstupu z reaktoru nebyl vyšší než asi 10 °C. Pro cirkulaci a vohřev dusíku lze s výhodou použít cirkulačního kompresoru etylenu nebo propylernu, a předehřívací pece pouze s částí zapálených bořáků. Vykondenzovaná voda se odvádí ze spodku priečky cirkulačvního plynu a je žadloucí ji .neutralizovatak bylo zjištěno, lze upravit a doplnit výnobrní zařízení určené půvowdně pno výrobu etanolu bez velkých investic tak, že lze zajistit výrobu etanolu i isopnopanuolu, a to jak na úseku přímé hydratace, tak v úseku rektlfíkace.Zařízení pro střídaviołu nebo současnou výrobu etanolu a isopnopaholu přímou hydra-tací příslušnehky olefinu vodou při teplotě 230 až 300 °C a tlaku 6 až 8 MPa, resp. při tlaku 2 až 4,5 MPa a teplotě 150 až 240 stupňů Celsia, na katalyzátoru obsahujícím kyselinu ĎUSÍDIľBČTTDll V koncentraci 25 až 45 , resp. 15 až 30 hmot. na nosiči, tvořené nejméně dvěma reaktory přímé hydrratace a pevně uloženým katalyzäüorem, z nichž každý je vybaven na vstupu řadou teplovýměnných zařízení a předehřívací pecí a na výs-tupu rektifikačíní řadlou, tvořeoou kolonou extraktivní destílace, rektifikační kolooou případně odéterovací klollolnou a zařízením pro výrobu technického dietyléteru,je podle vynálezu vytvořena tak, že je opatřeno na vstupu na úsek hydratace nástřikovým ldompresotrem s měnitelnými otáčkami v rozmezí 700 až 1 500 ot. za minu tu, nebo cirkulačuním koompresíorem, případně parním ohřívačem a na výstup-u z hydratačního reaktoru 5 na úseku rektifikace je upraveno pno stří-da-vě zapojení bud kolony extraktivní destilace 10, na niž je na výstupu z kollony napojeln zásobník 11 a navspodnim výstupu rektifikuačni kolonu 12 opatřená horním odtahem 13, spodním odtahern 14 a bočním odtahem do zásobníku 11, který je spojen s další reiktifikační klolonlou 15 op~atřernou horním odtahem 16 a spodním odtahem 17, nebo rektifikační kolorny 19, která je na spodu opatřena portrubím 20 a hlavovýrn Iodtahem 21 propojena s -odéterovací koloínou 22, která je naspodu .opatřena odtahem éteru 23 a hlavovým odtahern je spojene se zařízením 24 na výnohu technického dietyléteru 25. Reaktor pro přímouhydratací etylénu je n-upojen na kolonu extraktivní destílace ll a reaktor přímé hydruatace propylenu je napojen na rektitíkačwní kolonu 19. Nebo může být reaktor pr) přímou hydrataci propylenu napojen na kolonu extraktivní destilace 10. Nástřikooý klompresnor slowuží pno střídavou dodávku a cirkulací etylénu a propylenu, kompresor pro církulaci propylenu a pístový kompresor pro nástřik etylenu parní ohřívač pm ohřev směsi propylen - vodní pára. Na výstupu z hydnatačníłro reaktotru na úseku rektifilcace jsou kolony propojeny pro střídavý přívod libovolném) koindeozátu etamolu nebo isopnnopomolu a skladovací prostor je vybaven samostatnými nádržemí pro meziprodukty a produkty isopnopanolu a etanolu.Reaktor pro přímou hydrataci etyléníí může být napojen na kolonu extrakt-ivní destilace v .níž se vyrábí rafiniovaný tzv. velejeníný etanol a llhovodmý kondenzát isoprtaipamolu se uvádí přímo do rektitikační kolony,v níž se vyrábí isopnopaniol. Zařízení může být také uspořádáno tak, že realitou pro přímo-u hydrataci propylenu je napojen na kiolonu extnaktivní destíliace, v níž se vyrábí rafinovaný isopropanol. Přímá hydratace může v tomto zařízení probíhat podle potřeby tak, že »na katalyzátoru onaplnênem V jednom reaktoru se nejprve vyrábí etanol a po úpravě pracovních podmínek isopropanŕl.Při výrobě etainolu a isopropainolu v jeclnom výlrlobním zařízení je pro dobré využití iznstaliovainého zařízení žádiou-cí, aby hodinová pro-aukce etainolu a isopropainiolu byla přibližně stejné. To umožní stejné zatěžování i HŘVIHZDÉ rektífíkační linky.Tomuto důležitému požadavku lze vyhovět poměrně jednoduše tím, že se úsek dávkuovaní čerstvého etylenu a propylenu a úsek recirkulace okružního etylěnu a propylenu vybaví tak, že lze hodínové priotsazení upravowat podle současné aktivity naplneného kiat-alyzát-otru přímé hydratace například V rozmezí 1400 až 1800 1 n 3 propylenu na 1 m 3 a 1 500 až 2 200 má etyleníí na 1 m 3 katalyzáiaoiru za hodinu.Vlastní postup výroby etanolu a isoproipuannolu je dále uveden pro instalovane zařízení, které má 4 reaktory přímé hydratace. Každý reaktor lze .naplnit 13 m 5 kiatalyzátoru. Každý reaktor má svou teplovýměnnou řadu a předehřívací pec. Vzvniklý líhxovoadní kondenzát je dávkovânn na dvě destilační kolony, které umožní získat cca 92 etanol technické kvality. Dále je k dispozici koho 11 a extrak-tivní destilace, oděterovací kolona technického. etaniolu, hydrolgenační zařízení na výrobu hydronafimovaněhlo etanuolu a dietylêteru a zařízení na výrobu technického dietyléteru. Součástí výrobný je také reaktor p~římé hydrautace, který lze maplnit až 45 m 5 katalyzátoiru.Technologické schéma výrobníhol zařízení přímé hydratace etylénu nebo propylenu je znázorněnlo na obrázku 1.Etylém neba propylen 1 vstupuje přes sonstavu tepelných výměníků 2 a přídavku vody 3 do předehřívací pece 4 .a z lllĺ do hydľvâĺâčnĺhĺí reaktoru 5, odkud spodem vystupuje reakční produkt, prochází sovustavon tepelných výměníků 2, neutralizuje se v neutralízátoru 6 a vstupuje do pračky 7, kde se zkrrápí vodou 3 a z níž soudem vystupuje líhoveodný kondenzát 8.Při úpravách instalovaněho zařízení pro zajštění střídavé nebo současné výroby etanolu a ísopnopansoilu jsou nutná zejména tato opatřeníV úseku přímé hydratace je nutné lIDOiVĚ zajistit dávkování čerstvého propylenu a recirkulaci prlopylenu. ak bylo zjlštěnvo, je výhodné instalovat kompresor, který by střídavě cirkulloval etylén a propylen.Při výrobě 50 000 t/r etanolu a 25 000 t/r isoproptamolu je církulaění tuirbokoxmjíresxor vybaven znáhonem umožüujícím měnit otáčky a má např. tyto parametrysací tlak 5,9 MPa tlak na výstupu 9 MPa teplota na sání 50 C teplota na výstupu 84 C otáčky 880 za minutuprosazení 105 000 kg/ h sací tlak 3 MPa tlak na výstupu 4,5 MPa tepvluoma na Sáiľlĺ 100 °C teplota .na výstupu 128 °CUpravené zařízení může ale také být vybaveno jeun kompresorem pro církulaci propylenu a cirkulaci etylénu mohou jako dosud zajišťovat instalované pístově krompresory.Druhou zmenou v úseku přímé hydratace může být začlenění pairních ohřívačů směsi propylen ~ vodní pâría. V tomto případě by se instalovaná předebřívací pec využívalo jen pno ohřev směsi etylén - vodní páry. Instalace parních ohřívačů pro ohřev směsi propylen ~ vodní pára ine-ní nezbytná ínstalosvaná předehřívací pec může ohřívat i směs propylen - vodní pána.Uspořädánĺ rektifikační části při současné výrobě etaanořlu a isopropanzolu je na obrázku 2, kde část I znázorňuje přípravu isvoiparoipa-nolu, část Il přípravu etaunolu.Podle schématu I na obr. 2 vstupuje lihowvodní kondenzát isopropanolu 9 do kolony extraktivní destilace 10, odtud vystupuje hlavový produkt do zásobníku 11 a patový produkt do rektííiloační kolony 12, z níž se norem odebírá rafinovaný isoprlopanol 13,spodem owdchází odpadní voda 14 a bočníodtah se zavádí do zásobníku 11, odkud se kondenzát uvádí do další rektifikačrní kiolony 15, v níž se získává norem technický isopropanol 16 a spodeni odchází odpvadní v 0 da 17.Podle schémattt II na obrázku 2 vstupuje lihovodní kondenzát etanrolu 18 do rektífíkační koloany 19, z níž spondem odchází ~o«dpadní voda 20 a hlavový produkt vodchází jako techíiřcký etanol 21, z něho-ž se část uvádí dno rozléterovací kol-ony 22, kde se z »něj vyrábí technický etanol bez éteru 23, který ovdchází spodem odétenovací kolonny z hlavoivý produkt tétso kolony se uvádí do zařízení na výrobu díetyléteru 24, kde se vyrábí technický dietyléter 25.Úsek rektifiírace je žád-oucí pcxtrubně propojit tak, aby bylo možné podle potřeby podnobrvat oxtraktívní destiLaci střídavě etanoíový vodný noztok a isopnopanolový vodný roztok. Úpravy V úseku rektítikací se omezují na instalaci dalšího skl-adjouvuacíxbo prostoru pro Inezíprrorrlukty a produkty, tedy pro nově znvsíděiíott výrobu isoprnoxpanr» lu.Na obr. 2 ju znázorněna výroba technického etanolu, technického etanolu bez éteru,technľíttlšéhď) ndíełylétertl a rafínouvanéhio ísoprowptanolu, který se odebírá jako azeotnopícká snaěe obsahující coa 87,7 ~°/o hmot. isopropanolu. Vedlejším produktem je tech 8Lihovodní kondenzát isopropanorlu »není nutné pro některé .aplikace poxdr-obovat extraktívní destilaci. Pak lze kol-nou extraktivní destilace využívat i při současné výrjobě etanolu a isuopnopemolu jen pro ratinací lihovodního koindenzátu etanolu a Vyrábět rafínovajný syntetický etanol tzv. velejemný.Popsaně výrobní zařízení na výrobu syntetíckého etanlolu v souěasném období se využívá k výrobě syntetíckého etanolu z cca 50 až 60 0/0.Podle předkládałněhfł nového drnpnoąručeííí lze po provedení úprav zajistit pbné využití instalované kapacity a vyrábět technický etanol, čistý etanol a islopropanuol jako azeotnop s vovLt-0 u. Dalšími produkty budou dietylétet- a odpadní isopropanol. Príklad této výroby v instalovaných 4 linkách přímé hydratace je v tabulce 1.V případě Inenšího zájmu o etanol lze ZVýŠĺt podle potřeb odbytu Výľtiľlbll ísopir-opanolu.Při výrobě etanolu lze počitat nan pr-oduktivitonu 160 g/l katalyzátoíru za hodinu a při výrobě isjoxprtopanolu 150 až 180 g/l katalyzátoíru za howdítnu. Výhbodou predložeIného uspořádání jsou významné ekonomické přínoey nejsou požadavky na nové pracovní síly provozu či údržby. Také investiční požadavky potřebné pro úpravu jsounický istopropamolu jako azeotnopická menší než při rozdelené výrobě etanolu a směs . isopropanłolu. T a b u 1 k a 1Členěiíí výroby etanolu a isopnopanolu během jednjohowkalendäřního roku Provozní linka A B C D přímé hydratace Hydratace etylénu hodín 1 300 l 300 1 770 1 410 Oprava běžná nebo střednítllddin - ~ 300 300 Hydrtatace pnopylenu hodín 1 300 1 150 - . Oprava hodin 170 170 - Hydratace etylénu hodín 1 140 1 300 2 600 2 500 Oprava hodin - - 170 170 Hydnatace propyleníu hodím 1 460 1 300 - Oprava hodixn 300 170 - Hydratace etylénu htodín 900 1 270 2 600 2 600 Oprava hodín ~ - 17 0 170 I-Iydratace propylenu hodin 1 600 1 230 ~ Oprava hodítn 170 300 - Hydratace etylenu hodín 170 360 1 100 1 300 Počet pnoduktivních prxovvozních hodín 7 870 7 910 8 070 7 910Při střídavé výrobě etanolu a ísoprłopanolu je výhodné zahajovat provozní cyklus naplněného katalyzáboru přímé hydratace výronbou etanjolu. Čerstvý naplměiíý katalyzátlor přímé hyclltatnace obsahuje např. 4 D 0/0 hmo-t. kyseliny fosforečné únos kyseliny fosforečné s reakčníin pnoduktem jíříníé hydratace se analyticky pravidelně sleduje. Obsah íontů P 043 se určuje v získeném lihovodním kioindenzátu a dále v odkaltt lodebírainém z neutralizáto-ru.Ze zjištěnéhoo únosu kyseliny foísforečzítě se s dobrlou přesností určuje mnpožství ředěné kyseliny fosfvorečné, která se ríastřlku je do prloudu vstupující směsi etylenu a vodní páry. Množství dávkovane líyselníy fosñorečiié je obvykle 1,2 až 15 kg N 3901 na 1 m 3 kvatalyzátoru za hodinu.Přestorže se dšo reaknorru přímć hydraląjct Iiastřikuje ke krytí ztrát kyselina fiovsfoisečná, dochází k poklesu obsahu kyselmy fosfomečne V ľlaplllěllêlľl wkatalyzátoićtí Jřímé liydratace. Tyo lze s výhodou využít Hapĺ. po 1 500 hlüldĺllácĺl a pak zahájit výrobu l panelu. Po ukłülnčüllĺ periordy výroby etapalu se zamění ve Výľübüĺ lince etyleun za div sík a sníží se nástřik technologické VWI-Lly »m cca 4 až 5 m 3/h. současně se sníží teplo reaktoru přínfié hydrataco na cca 180 až 220stupňů Celsia. Během tét-o záměny se nastř kuje tryskąou do reaktoru zředěná kyselinaTaké V destilačiííní úseku se v tomžI-o časovem úseku provede proglach destilačních kolom vodou.Pak následuje v úseku přímé hydretíace zámena dusíkn za pnüpylexn a zahájí se výroba šsupirnopaíąlylti.Celá úpravva retal-čních piüdľlĺlĺllřłlĺž a prło» plech destilačvních klolon. trvá asi 5 D hodin.Další varianhou současné výroby etanjolu 1-1 isopvaopanąolu je, že se k výnobě ĺäñpllllĺp 3110411 využívá pátý reaktor přímé hydratace, ktesý se neplní xíapř. 25 až 35 m 5 kat-aly toru přĺlllé hydretace. .K ohrevu reaköm snfu propyleníi a Vxüdlíĺ páry se využije jiředelu Iacĺ pet jedine linky příníe hydrata . získaný reakční jmodizlçt se ve(le do jedne nebo dlo dvou te-plolvýměnnýolí řad »nejnoçjetíých na jeden nebo dvě linky příiné hydratece etyleiítí na etanol.íýbotlwon začlenění pátého reektoru je že lsytliiatace prropyleiíu se stále provádí v jetnom maktjtwru rnení nutné pnovádět záíněnu)1 «ElC~LlV.11 ĺCll reíníů přímé hydratace. Další předností tohoto uspořádání je možnost po dle požadavků odbytu zvyšovat výnojbu isopivopanolu.1. Zařízení mno střídavou nebo současnrtlu výrobu etałniolu a isloproparrolu přímo-u hyd~ ratací příslušnéhío olefinu vodou při teple» tě Z 3 D až BDD °C a tlaku 6 až 8 MPa, resp. při teplote 150 až 240 °C .a tlaku 2 až 4,5 MPa na katalyzátorií vobsawhujíeím kyselinul fosforečnou v lnounceniítraci 25 až 45 0/0 resp. 15 až 3 D 0/0 hmtot. na nvojsiči, tvořerné nejmeně dvěma reak-tory přírné hydravtace s pevne uloženým katalyzátorem. z nichž každý je vybaven na vstupu řadłdu teplovýměanýclí zařízení a předehřívací pecí a na výstupu i reaktomů je npraveiía rektifikečlíí řada. tv~ řená kolonou extríaktivxní destilace, rektit r kačný kionlonou případně oldetensvecí š lo» nou a zařízením pro výsobu technického etyléteru vyznačené tím, že je anpuetřento ná vstupu na úsek hydratace nástřikxoxwžm kom presorem s měnitelnými otáčkami nebo na» Střĺkłůvýľł a církulačním kompresoreín, p ~ případě parním owhřívačem a »na výstupu z líydratačníheo reaktoru 5 na úseku relztifikace je upraveno pro střídave napzojoiíí buď z kolony extraktivní destilaoe 10,níž je na výstupu z hlavy kxolloany napojen zásobník 11 a na spodním výstupu rektiÍikační kolona 12 opatřená ho-nním odřw nem 13, spłodním »odtahem 14 a bočním odtahem do zásobníku 11, který je 8903 GT,s další rektitžlcçační ktolonnoíl 15, owpatřelnou horním voudtahem 16 a spvodním odtaheír 17, nebo rektitilí-ačiíí ldoliorny 19, která je naspodíi opatřena potrubím ZD a hlavovým odtahem 21 propojena s odéteruovntx kolormou 22, která je naspodu opsatřeuima odtahení eteru 23 hlavovýin »owdteihem je spojene. se zařízením 24 na výrobu techsíiclçého dietylétełru (25).2. Zeiřízení podle bodu 1 vyznačené tím., reaktor pro přímou hydrotaei etylfaizííí je nepojen na lnoboxnu. GXÍĽBRĽÍVHÍ destřlace 10 .a realktvotr přímé hydmatace propyleiíu je ixapojen 11 a rektífíkačvní koltojnu 193. Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím,že reaktor pro přímłotí hydrateci pwropyleníł je níapojetn na kol-Emu exlroktivní des/tlace 1 D.

MPK / Značky

MPK: C07C 29/04

Značky: střídavou, isopropanolu, zařízení, výrobu, etanolu, současnou

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-247732-zarizeni-pro-stridavou-nebo-soucasnou-vyrobu-etanolu-a-isopropanolu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zařízení pro střídavou nebo současnou výrobu etanolu a isopropanolu</a>

Podobne patenty