[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2596870C1 - Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins - Google Patents

Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins Download PDF

Info

Publication number
RU2596870C1
RU2596870C1 RU2015132502/04A RU2015132502A RU2596870C1 RU 2596870 C1 RU2596870 C1 RU 2596870C1 RU 2015132502/04 A RU2015132502/04 A RU 2015132502/04A RU 2015132502 A RU2015132502 A RU 2015132502A RU 2596870 C1 RU2596870 C1 RU 2596870C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
concentration
catalyst
dehydrogenation
coke
Prior art date
Application number
RU2015132502/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Анатольевич Козлов
Андрей Борисович Андреев
Эмилия Дмитриевна Иванчина
Елена Николаевна Ивашкина
Евгения Владимировна Францина
Вячеслав Владимирович Платонов
Павел Андреевич Глик
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015132502/04A priority Critical patent/RU2596870C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2596870C1 publication Critical patent/RU2596870C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to organic chemistry, specifically, to processes of dehydrogenation with formation of non-aromatic compounds, containing carbon-carbon double bonds, catalytic method, and can be used in production of raw material, used in production of linear alkylbenzenes. Method of controlling activity of a catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins comprises in molar ratio hydrogen/raw material of 6/1, determining change of concentration of coke on surface of catalyst for dehydrogenation of diolefins and aromatic hydrocarbons using formula
Figure 00000038
where
Figure 00000039
is change in concentration of coke on surface of catalyst, mol/(unit volume·unit time); t is process time, s; k1, k2, k3 are constants of rate of coke formation reactions of aromatic hydrocarbons, olefins (alkenes) and diolefins (dienes), (unit time)-1; k4 is constant of rate of coke formation reaction of carbon oxide (II), unit volume (mol·unit time);
Figure 00000040
is concentration of aromatic hydrocarbons, mol/unit volume;
Figure 00000041
is concentration of olefins, mol/unit volume;
Figure 00000042
is concentration of diolefins, mol/unit volume;
Figure 00000043
, CCO is concentration of H2 and CO respectively, mol/unit volume, at initial conditions at t=0:
Figure 00000033
taking into account change in concentration of coke, determining water consumption in reactor for dehydrogenation of raw material based on condition of satisfying next equality, wherein ratio of equilibrium constant when during variation of process temperature (Ti+1) to equilibrium constant at initial temperature (T1) must be equal to 1:
Figure 00000044
where Ki+1, K1 are equilibrium constants at Ti+1 and T1, Pa21;
Figure 00000045
,
Figure 00000046
is initial amount of substance H2O at Ti+1 and T1, mol; n*CO(i+1), n*CO(1) is equilibrium amount of substance CO at Ti+1 and T1, mol;
Figure 00000049
,
Figure 00000050
is equilibrium amount of substance H2 at Ti+1 and T1, mol.
EFFECT: increased output of end target product in molar ratio hydrogen/raw material equal to 6/1, and maintaining service life of catalyst.
1 cl, 2 tbl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к органической химии, а именно к процессам дегидрирования с образованием неароматических соединений, содержащих двойные углерод-углеродные связи, каталитическим способом, и может быть использовано при производстве сырья, используемого в технологии производства линейных алкилбензолов.The invention relates to organic chemistry, in particular to dehydrogenation processes with the formation of non-aromatic compounds containing carbon-carbon double bonds, by a catalytic method, and can be used in the production of raw materials used in the production of linear alkylbenzenes.

Известен способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов при заданном мольном соотношении водород/сырье, равном 7/1 [US 7687676 В1, МПК С07С 5/333, опубл. 30.03.2010], который предусматривает контроль расхода воды в реактор дегидрирования при изменении температуры в реакторе. По мере снижения активности катализатора процесса дегидрирования производят постепенное увеличение температуры в реакторе для сохранения производительности процесса на относительно постоянном уровне, в свою очередь, повышение температуры приводит к увеличению скорости побочных реакций. Для снижения скорости побочных (коксообразующих) реакций при повышении температуры осуществляют контроль подачи воды в реактор.A known method of controlling the activity of the catalyst of the process of dehydrogenation of higher n-paraffins with a given molar ratio of hydrogen / raw material equal to 7/1 [US 7687676 B1, IPC C07C 5/333, publ. March 30, 2010], which provides for control of the flow of water into the dehydrogenation reactor when the temperature in the reactor changes. As the catalyst activity of the dehydrogenation process decreases, a gradual increase in the temperature in the reactor is performed to maintain the process productivity at a relatively constant level, in turn, an increase in temperature leads to an increase in the rate of side reactions. To reduce the rate of side (coke-forming) reactions with increasing temperature, control the flow of water into the reactor.

Этот способ обеспечивает высокую эффективность процесса дегидрирования, однако не позволяет учесть изменение технологических условий: мольного соотношения водород/сырье, давления и состава перерабатываемого сырья.This method provides high efficiency of the dehydrogenation process, however, it does not allow to take into account the change in technological conditions: the molar ratio of hydrogen / raw materials, pressure and composition of the processed raw materials.

Известен способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов [RU 2486168 С1, МПК С07С 5/333 (2006.01), С07С 11/02 (2006.01), опубл. 27.06.2013], выбранный в качестве прототипа, который заключается в регулировании активности катализатора за счет увеличения подачи воды в реактор дегидрирования. Расход воды корректируют в зависимости от типа катализатора, при этом отношение константы равновесия при изменении температуры процесса к константе равновесия при начальной температуре должно быть равно единицеA known method of controlling the activity of a catalyst for the process of dehydrogenation of higher n-paraffins [RU 2486168 C1, IPC С07С 5/333 (2006.01), С07С 11/02 (2006.01), publ. 06.27.2013], selected as a prototype, which consists in regulating the activity of the catalyst by increasing the supply of water to the dehydrogenation reactor. The water flow rate is adjusted depending on the type of catalyst, while the ratio of the equilibrium constant when the process temperature changes to the equilibrium constant at the initial temperature should be equal to unity

Figure 00000001
Figure 00000001

где Ki+1, K1 - константа равновесия при Ti+1 и T1, Па21;where K i + 1 , K 1 is the equilibrium constant at T i + 1 and T 1 , Pa 21 ;

Figure 00000002
,
Figure 00000003
- начальное количество вещества Н2О при Ti+1 и Т1, моль;
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- the initial amount of substance H 2 O at T i + 1 and T 1 , mol;

Figure 00000004
,
Figure 00000005
- равновесное количество вещества СО при Ti+1 и T1, моль;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- the equilibrium amount of substance CO at T i + 1 and T 1 , mol;

Figure 00000006
,
Figure 00000007
- равновесное количество вещества Н2 при Ti+1 и Т1, моль.
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- amount of substance equilibrium H 2 at T i + 1 and T 1 mol.

Активность катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов регулируют путем подачи оптимального количества воды в реактор дегидрирования, зависящего от типа загружаемого катализатора, коксонакопления на его поверхности и состава перерабатываемого сырья. Контроль расхода подаваемой в реактор дегидрирования воды осуществляют при заданном значении мольного соотношения водород/сырье, равном 7/1. Длительность сырьевого цикла работы катализатора составила 310-320 суток при концентрации целевого продукта (олефинов) в продуктовом потоке после реактора дегидрирования 9,3% масс.The catalyst activity of the dehydrogenation process of higher n-paraffins is controlled by feeding the optimal amount of water to the dehydrogenation reactor, depending on the type of catalyst loaded, coke accumulation on its surface and the composition of the processed raw materials. The flow rate of water supplied to the dehydrogenation reactor is controlled at a given value of the molar ratio of hydrogen / feed equal to 7/1. The duration of the feed cycle of the catalyst was 310-320 days at a concentration of the target product (olefins) in the product stream after the dehydrogenation reactor 9.3% of the mass.

Однако этот способ управления активностью катализатора дегидрирования не может быть применим при другом мольном соотношении водород/сырье в системе.However, this method of controlling the activity of a dehydrogenation catalyst cannot be applied with a different molar ratio of hydrogen / feed to the system.

Задачей изобретения является разработка способа управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов, позволяющего увеличить выход целевого продукта при мольном соотношении водород/сырье, равном 6/1, и сохранить срок службы катализатора.The objective of the invention is to develop a method for controlling the activity of the catalyst of the process of dehydrogenation of higher n-paraffins, which allows to increase the yield of the target product with a molar ratio of hydrogen / raw material equal to 6/1, and to preserve the life of the catalyst.

Поставленная задача решена за счет того, что способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов, так же как в прототипе, заключается в управлении активностью катализатора увеличением подачи воды в реактор дегидрирования, согласно следующей реакции взаимодействия кокса с водой:The problem is solved due to the fact that the method of controlling the activity of the catalyst of the process of dehydrogenation of higher n-paraffins, as in the prototype, is to control the activity of the catalyst by increasing the flow of water into the dehydrogenation reactor, according to the following reaction of the interaction of coke with water:

Figure 00000008
Figure 00000008

Расход воды корректируют в зависимости от типа катализатора и условий проведения процесса, при этом отношение константы равновесия при изменении температуры (Ti+1) процесса к константе равновесия при начальной температуре (T1) должно быть равно единице:The water flow rate is adjusted depending on the type of catalyst and the process conditions, while the ratio of the equilibrium constant when the temperature (T i + 1 ) of the process changes to the equilibrium constant at the initial temperature (T 1 ) should be equal to one:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Ki+1, K1 - константа равновесия при Ti+1 и T1, Па21;where K i + 1 , K 1 is the equilibrium constant at T i + 1 and T 1 , Pa 21 ;

Figure 00000010
,
Figure 00000011
- начальное количество вещества Н2О при Ti+1 и T1, моль;
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- the initial amount of substance H 2 O at T i + 1 and T 1 , mol;

Figure 00000012
,
Figure 00000013
- равновесное количество вещества СО при Ti+1 и T1, моль;
Figure 00000012
,
Figure 00000013
- the equilibrium amount of substance CO at T i + 1 and T 1 , mol;

Figure 00000014
,
Figure 00000015
- равновесное количество вещества Н2 при Ti+1 и T1, моль.
Figure 00000014
,
Figure 00000015
- the equilibrium amount of substance H 2 at T i + 1 and T 1 , mol.

Согласно изобретению до увеличения подачи воды в реактор определяют изменение концентрации кокса на поверхности катализатора дегидрирования из диолефинов и ароматических углеводородов по формуле:According to the invention, before increasing the water supply to the reactor, the change in the coke concentration on the surface of the dehydrogenation catalyst from diolefins and aromatic hydrocarbons is determined by the formula:

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- изменение концентрации кокса на поверхности катализатора, моль/(ед. объема·ед. времени);Where
Figure 00000017
- change in the concentration of coke on the surface of the catalyst, mol / (unit volume · unit time);

t - время процесса, с;t is the process time, s;

k1, k2, k3 - константы скорости реакций коксообразования соответственно из ароматических углеводородов, олефинов (алкенов) и диолефинов (диенов), (ед. времени)-1;k 1 , k 2 , k 3 are the rate constants of coke formation reactions, respectively, from aromatic hydrocarbons, olefins (alkenes) and diolefins (dienes), (unit time) -1 ;

k4 - константа скорости реакции коксообразования из оксида углерода (II), ед.объема/(моль·ед.времени);k 4 is the rate constant of the reaction of coke formation from carbon monoxide (II), unit volume / (mol · unit time);

Figure 00000018
- концентрация ароматических углеводородов, моль/ед.объема;
Figure 00000018
- concentration of aromatic hydrocarbons, mol / ed.volume;

Figure 00000019
- концентрация олефинов, моль/ед.объема;
Figure 00000019
- concentration of olefins, mol / ed.volume;

Figure 00000020
- концентрация диолефинов, моль/ед.объема;
Figure 00000020
- concentration of diolefins, mol / ed.volume;

Figure 00000021
, CCO - концентрация Н2 и СО соответственно, моль/ед.объема.
Figure 00000021
, C CO - the concentration of H 2 and CO, respectively, mol / ed.volume.

Начальные условия при t=0:Initial conditions at t = 0:

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Согласно схеме превращений углеводородов в процессе дегидрирования (фиг. 1) при уменьшении парциального давления водорода в системе (мольного соотношения водород/сырье) необходимо компенсировать изменение концентрации кокса на катализаторе дополнительной подачей воды для его окисления по реакции:According to the scheme of hydrocarbon conversions in the process of dehydrogenation (Fig. 1), with a decrease in the partial pressure of hydrogen in the system (molar ratio of hydrogen / feed), it is necessary to compensate for the change in the coke concentration on the catalyst by additional supply of water for its oxidation by the reaction:

Figure 00000024
Figure 00000024

В предложенном способе динамика подачи воды в реактор отличается от прототипа сырьевого цикла работы катализатора, поскольку учтено изменение концентрации кокса при побочных реакциях коксообразования в условиях уменьшения концентрации водорода в реакционной среде.In the proposed method, the dynamics of the water supply to the reactor differs from the prototype of the feed cycle of the catalyst, since the change in coke concentration during side reactions of coke formation is taken into account under conditions of a decrease in the concentration of hydrogen in the reaction medium.

При мольном соотношении водород/сырье 6/1 по сравнению с прототипом увеличивается концентрация диолефинов и ароматических углеводородов в продуктовой смеси реактора дегидрирования, следовательно, увеличивается концентрация кокса на поверхности катализатора дегидрирования. Для компенсации уменьшения активности катализатора дегидрирования при мольном соотношении водород/сырье 6/1 увеличивают расход воды в реактор дегидрирования, что обеспечивает сохранение срока службы катализатора и увеличение выхода олефинов за счет смещения равновесия обратимой реакции дегидрирования высших н-парафинов в сторону образования целевого продукта.When the molar ratio of hydrogen / feed 6/1 in comparison with the prototype increases the concentration of diolefins and aromatic hydrocarbons in the product mixture of the dehydrogenation reactor, therefore, increases the concentration of coke on the surface of the dehydrogenation catalyst. To compensate for the decrease in the activity of the dehydrogenation catalyst at a molar ratio of hydrogen / feedstock 6/1, the water flow to the dehydrogenation reactor is increased, which ensures the maintenance of the catalyst service life and an increase in the olefin yield due to a shift in the equilibrium of the reversible dehydrogenation reaction of higher n-paraffins towards the formation of the target product.

На фиг. 1 представлена схема превращений углеводородов в процессе дегидрирования.In FIG. 1 shows a diagram of the conversion of hydrocarbons in the process of dehydrogenation.

На фиг. 2 изображено активное окно программы для моделирования способа управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов.In FIG. 2 shows the active window of a program for modeling a method for controlling the activity of a catalyst for the process of dehydrogenation of higher n-paraffins.

На фиг. 3 представлена зависимость содержания кокса на катализаторе дегидрирования при проведении процесса при различном мольном соотношении водород/сырье.In FIG. Figure 3 shows the dependence of the coke content on the dehydrogenation catalyst during the process at various molar ratios of hydrogen / feed.

В таблице 1 представлена зависимость расхода воды в реактор от температуры процесса и концентрации кокса на поверхности катализатора для мольного соотношения водород/сырье 6/1 и 7/1.Table 1 shows the dependence of the flow of water into the reactor on the process temperature and the coke concentration on the catalyst surface for a molar ratio of hydrogen / feed 6/1 and 7/1.

В таблице 2 представлена зависимость расхода воды в реактор дегидрирования от концентрации олефинов, диолефинов, ароматических углеводородов и кокса на поверхности катализатора при различном мольном соотношении водород/сырье и температуре процесса.Table 2 presents the dependence of the flow of water into the dehydrogenation reactor on the concentration of olefins, diolefins, aromatic hydrocarbons and coke on the surface of the catalyst at different molar ratios of hydrogen / feed and process temperature.

Предложенный способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов был смоделирован с помощью программы расчета процесса дегидрирования высших н-парафинов (фиг. 2), разработанной на основе математической модели процесса, учитывающей изменение активности катализатора при изменении концентрации кокса на его поверхности, а также воды и водорода в системе. Эта программа позволила осуществить прогноз расхода подаваемой в реактор воды при заданном мольном соотношении водород/сырье, равном 6/1, при варьировании технологических параметров процесса, состава и расхода перерабатываемого сырья. В частности, получена зависимость расхода воды от температуры в реакторе и концентрации кокса на поверхности катализатора (табл. 1), а также зависимость изменения концентрации кокса на поверхности катализатора от мольного соотношения водород/сырье (фиг. 3).The proposed method for controlling the catalyst activity of the process of dehydrogenation of higher n-paraffins was modeled using a program for calculating the process of dehydrogenation of higher n-paraffins (Fig. 2), developed on the basis of a mathematical model of the process that takes into account the change in the activity of the catalyst with a change in the concentration of coke on its surface, as well as water and hydrogen in the system. This program made it possible to forecast the flow rate of water supplied to the reactor at a given molar hydrogen / feed ratio of 6/1, while varying the process parameters, composition and flow rate of the processed feed. In particular, the dependence of water flow on temperature in the reactor and the coke concentration on the catalyst surface was obtained (Table 1), as well as the dependence of the change in coke concentration on the catalyst surface on the molar ratio of hydrogen / feed (Fig. 3).

При проведении процесса при мольном соотношении водород/сырье, равном 6/1, при прочих равных технологических параметрах, достигается наиболее высокая концентрация кокса на поверхности катализатора, по сравнению с работой катализатора при мольном соотношении в диапазоне от 7/1 до 8/1 (фиг. 2). При мольном соотношении 6/1 увеличивают расход воды в реактор дегидрирования для сохранения срока службы катализатора на уровне 310-320 суток и увеличения выхода олефинов за счет смещения равновесия обратимой реакции дегидрирования высших н-парафинов в сторону образования целевого продукта с концентраций 9,5-10,2% масс.When carrying out the process with a molar ratio of hydrogen / raw materials equal to 6/1, ceteris paribus, the highest coke concentration on the catalyst surface is achieved, compared with the operation of the catalyst with a molar ratio in the range from 7/1 to 8/1 (Fig. . 2). At a molar ratio of 6/1, the flow rate of water to the dehydrogenation reactor is increased to maintain the catalyst service life at a level of 310-320 days and increase the yield of olefins by shifting the equilibrium of the reversible dehydrogenation reaction of higher n-paraffins towards the formation of the target product with concentrations of 9.5-10 , 2% of the mass.

Изобретение поясняется примерами.The invention is illustrated by examples.

Пример 1Example 1

Катализатор процесса дегидрирования (содержание Pt 0,92%, носитель - кордиерит с нанесением α-Al2O3) высших н-парафинов (С914) с рабочим температурным интервалом 469-486°С. Процесс дегидрирования осуществляли в условиях различного мольного соотношения водород/сырье - 6/1 и 7/1 при переработке сырья состава (% масс.): C9H2O=0,0-0,01; C10H22=13,5-15,5; С11Н24=28,0-30,0; C12H26=29,5-32,0; C13H28=20,5-23,0; C14H30=0,3-0,4 при давлении 0,19-0,20 МПа.The catalyst for the dehydrogenation process (Pt content of 0.92%, the carrier is cordierite with the application of α-Al 2 O 3 ) higher n-paraffins (C 9 -C 14 ) with a working temperature range of 469-486 ° C. The dehydrogenation process was carried out under conditions of different molar ratios of hydrogen / feed - 6/1 and 7/1 during the processing of feedstock composition (% wt.): C 9 H 2 O = 0,0-0,01; C 10 H 22 = 13.5-15.5; C 11 H 24 = 28.0-30.0; C 12 H 26 = 29.5-32.0; C 13 H 28 = 20.5-23.0; C 14 H 30 = 0.3-0.4 at a pressure of 0.19-0.20 MPa.

Концентрации олефинов, диолефинов, ароматических углеводородов в продуктовой смеси после реактора дегидрирования при мольном соотношении водород/сырье 6/1 и 7/1 представлены в таблице 2.The concentration of olefins, diolefins, aromatic hydrocarbons in the product mixture after the dehydrogenation reactor at a molar ratio of hydrogen / feed 6/1 and 7/1 are presented in table 2.

С помощью программы расчета процесса дегидрирования выполнили моделирование и определили концентрацию кокса на поверхности катализатора дегидрирования высших н-парафинов. Значение концентрации кокса при мольном соотношении водород/сырье, равном 6/1 и 7/1, представлено в таблице 2.Using a program for calculating the dehydrogenation process, a simulation was performed and the coke concentration on the surface of the dehydrogenation catalyst of higher n-paraffins was determined. The value of the coke concentration at a molar ratio of hydrogen / raw materials equal to 6/1 and 7/1 is presented in table 2.

Учитывая изменение концентрации кокса, определили расход воды в реакторе дегидрирования высших н-парафинов, проверив выполнение отношения константы равновесия при изменении температуры процесса к константе равновесия при начальной температуре, которое должно быть равно 1.Given the change in the coke concentration, we determined the water flow in the dehydrogenation reactor of higher n-paraffins, checking that the ratio of the equilibrium constant when the process temperature changes to the equilibrium constant at the initial temperature, which should be equal to 1.

Увеличили расход воды в реактор дегидрирования при мольном соотношении водород/сырье, равном 6/1, до 4,5 л/ч при 470,6°С, до 6,0 л/ч при 471,5°С, до 8,0 л/ч при 473,4°С, до 9,0 л/ч при 474,7°С, до 10,0 л/ч при 476,2°С, до 12,0 л/ч при 479,6°С, до 13,0 л/ч при 481,5°С, до 13,5 л/ч при 483,2°С, до 14,0 л/ч при 486,0°С.The flow rate of water to the dehydrogenation reactor was increased at a hydrogen / feed molar ratio of 6/1 to 4.5 l / h at 470.6 ° C, to 6.0 l / h at 471.5 ° C, to 8.0 l / h at 473.4 ° C, up to 9.0 l / h at 474.7 ° C, up to 10.0 l / h at 476.2 ° C, up to 12.0 l / h at 479.6 ° C, up to 13.0 l / h at 481.5 ° С, up to 13.5 l / h at 483.2 ° С, up to 14.0 l / h at 486.0 ° С.

При увеличенной подаче воды в реактор дегидрирования при мольном соотношении водород/сырье до 6/1 наблюдается увеличение концентрации олефинов в продуктовом потоке по сравнению с проведением процесса при мольном соотношении водород/сырье, равном 7/1, в среднем на 0,32% масс.With an increased supply of water to the dehydrogenation reactor at a molar ratio of hydrogen / feed to 6/1, an increase in the concentration of olefins in the product stream is observed compared to carrying out the process at a molar ratio of hydrogen / feed to 7/1, an average of 0.32% by weight.

Рекомендации, полученные с помощью программы для моделирования процесса дегидрирования высших н-парафинов, были использованы при проведении процесса на промышленной установке получения олефинов в г. Кириши. Предложенный режим по подаче воды от 4 до 9-12 л/ч в зависимости от температуры проведения процесса и состава сырья позволил снизить концентрацию кокса на поверхности катализатора при мольном соотношении водород/сырье 6/1 и увеличить выход олефинов на 3-5%.The recommendations obtained using the program for modeling the process of dehydrogenation of higher n-paraffins were used during the process at an industrial plant for the production of olefins in the city of Kirishi. The proposed mode for water supply from 4 to 9-12 l / h, depending on the temperature of the process and the composition of the feed, allowed to reduce the coke concentration on the catalyst surface with a molar ratio of hydrogen / feed to 6/1 and to increase the yield of olefins by 3-5%.

Сравнение различных режимов подачи воды при различном мольном соотношении водород/сырье показало, что длительность сырьевого цикла работы катализатора дегидрирования сохранилась на уровне 340-360 суток при концентрации олефинов в продуктовом потоке после реактора дегидрирования при мольном соотношении водород/сырье до 6/1, на уровне около 9,5-10,2% масс. вместо 8,8-9,3% масс., при мольном соотношении водород/сырье, равном 7/1. Отношение концентрации олефинов к концентрации диолефинов в продуктовом потоке процесса дегидрирования увеличилось при понижении мольного соотношения водород/сырье с 7/1 (17,9 при 470,5°С) до 6/1 (19,8 при 470,5°), что говорит об увеличении селективности процесса на протяжении сырьевого цикла работы катализатора на 7,0-10,0%.Comparison of different modes of water supply at different molar ratios of hydrogen / feed showed that the duration of the feed cycle of the dehydrogenation catalyst remained at the level of 340-360 days at a concentration of olefins in the product stream after the dehydrogenation reactor at a molar ratio of hydrogen / feed to 6/1, at about 9.5-10.2% of the mass. instead of 8.8-9.3% by weight, with a molar ratio of hydrogen / feed equal to 7/1. The ratio of the concentration of olefins to the concentration of diolefins in the product stream of the dehydrogenation process increased with a decrease in the molar ratio of hydrogen / feed from 7/1 (17.9 at 470.5 ° C) to 6/1 (19.8 at 470.5 °), which indicates an increase in the selectivity of the process over the feed cycle of the catalyst by 7.0-10.0%.

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Claims (1)

Способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов, заключающийся в том, что при мольном соотношении водород/сырье 6/1 определяют изменение концентрации кокса на поверхности катализатора дегидрирования из диолефинов и ароматических углеводородов по формуле:
Figure 00000027

где
Figure 00000028
- изменение концентрации кокса на поверхности катализатора, моль/(ед. объема·ед. времени);
t - время процесса, с;
k1, k2, k3 - константы скорости реакций коксообразования соответственно из ароматических углеводородов, олефинов (алкенов) и диолефинов (диенов), (ед. времени)-1;
k4 - константа скорости реакции коксообразования из оксида углерода (II), ед. объема/(моль·ед. времени);
Figure 00000029
- концентрация ароматических углеводородов, моль/ед. объема;
Figure 00000030
- концентрация олефинов, моль/ед. объема;
Figure 00000031
- концентрация диолефинов, моль/ед. объема;
Figure 00000032
- концентрация Н2 и СО соответственно, моль/ед. объема, при начальных условиях при t=0:
Figure 00000033

учитывая изменение концентрации кокса, определяют расход воды в реакторе дегидрирования, исходя из условия выполнения следующего равенства, при котором отношение константы равновесия при изменении температуры (Ti+1) процесса к константе равновесия при начальной температуре (Т1) равно 1:
Figure 00000034

где Ki+1, K1 - константа равновесия при Ti+1 и T1, Па21;
Figure 00000035
- начальное количество вещества Н2О при Ti+1 и Т1, моль;
Figure 00000036
- равновесное количество вещества СО при Ti+1 и T1, моль;
Figure 00000037
- равновесное количество вещества Н2 при Ti+1 и Т1, моль.
A method for controlling the activity of a catalyst for the process of dehydrogenation of higher n-paraffins, which consists in the fact that when the molar ratio of hydrogen / feedstock is 6/1, the change in the concentration of coke on the surface of the dehydrogenation catalyst from diolefins and aromatic hydrocarbons is determined by the formula:
Figure 00000027

Where
Figure 00000028
- change in the concentration of coke on the surface of the catalyst, mol / (unit volume · unit time);
t is the process time, s;
k 1 , k 2 , k 3 are the rate constants of coke formation reactions, respectively, from aromatic hydrocarbons, olefins (alkenes) and diolefins (dienes), (unit time) -1 ;
k 4 - rate constant of the reaction of coke formation from carbon monoxide (II), units volume / (mol · unit of time);
Figure 00000029
- concentration of aromatic hydrocarbons, mol / unit volume;
Figure 00000030
- concentration of olefins, mol / unit volume;
Figure 00000031
- concentration of diolefins, mol / unit volume;
Figure 00000032
- the concentration of H 2 and CO, respectively, mol / unit. volume, under initial conditions at t = 0:
Figure 00000033

taking into account the change in the coke concentration, the water flow in the dehydrogenation reactor is determined based on the condition for the following equality to be fulfilled, in which the ratio of the equilibrium constant when the temperature (T i + 1 ) of the process changes to the equilibrium constant at the initial temperature (T 1 ) is 1:
Figure 00000034

where K i + 1 , K 1 is the equilibrium constant at T i + 1 and T 1 , Pa 21 ;
Figure 00000035
- the initial amount of substance H 2 O at T i + 1 and T 1 , mol;
Figure 00000036
- the equilibrium amount of substance CO at T i + 1 and T 1 , mol;
Figure 00000037
- the equilibrium amount of substance H 2 at T i + 1 and T 1 , mol.
RU2015132502/04A 2015-08-04 2015-08-04 Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins RU2596870C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132502/04A RU2596870C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132502/04A RU2596870C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2596870C1 true RU2596870C1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56892653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015132502/04A RU2596870C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2596870C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090275792A1 (en) * 2005-02-18 2009-11-05 Vogel Christopher J Dehydrogenation process with water control
RU2486168C1 (en) * 2012-04-23 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090275792A1 (en) * 2005-02-18 2009-11-05 Vogel Christopher J Dehydrogenation process with water control
RU2486168C1 (en) * 2012-04-23 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Р.В. Романовский, Е.Н. Ивашкина и др., Исследование кинетических закономерностей дегидрирования высших парафинов на платиновых катализаторах сочетанием эксперимента и вычислений, Известия Томского политехнического университета, 2011, т.319, номер 3, стр.100-104. *
Францина Евгения Владимировна, Прогнозирование работы промышленного реактора дегидрирования высших алканов с использованием нестационарной кинетической модели, Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2011. Е.Н. Ивашкина, А.В. Кравцов, Э.Д. Иванчина, С.В. Сизов, Разработка формализованного механизма дегидрирования высших парафинов С10-С13 на Pt-катализаторах, Известия Томского политехнического университета, 2006, т.309, номер 5, стр.81-86. *
Францина Евгения Владимировна, Прогнозирование работы промышленного реактора дегидрирования высших алканов с использованием нестационарной кинетической модели, Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2011. Е.Н. Ивашкина, А.В. Кравцов, Э.Д. Иванчина, С.В. Сизов, Разработка формализованного механизма дегидрирования высших парафинов С10-С13 на Pt-катализаторах, Известия Томского политехнического университета, 2006, т.309, номер 5, стр.81-86. Р.В. Романовский, Е.Н. Ивашкина и др., Исследование кинетических закономерностей дегидрирования высших парафинов на платиновых катализаторах сочетанием эксперимента и вычислений, Известия Томского политехнического университета, 2011, т.319, номер 3, стр.100-104. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI648245B (en) Process for converting paraffin to olefin and catalyst for use therein
Zhou et al. Kinetics of the reactions of the light alkenes over SAPO-34
US11060036B2 (en) Process for the conversion of oxygenates to C5+ hydrocarbons boiling in the gasoline boiling range
WO2016049144A1 (en) Oxygen transfer agents for the oxidative dehydrogenation of hydrocarbons and systems and processes using the same
CN1371304A (en) Advances in dehydrogenation catalysis
US20110257452A1 (en) Regenerable Composite Catalysts for Hydrocarbon Aromatization
Zhang et al. Mechanism and kinetics of n-butane dehydrogenation to 1, 3-butadiene catalyzed by isolated Pt sites grafted onto≡ SiOZn–OH nests in dealuminated zeolite Beta
CN105396586A (en) Quaternary platinum-based light-alkane dehydrogenation catalyst and preparation method thereof
Fattahi et al. The effect of oxygenate additives on the performance of Pt–Sn/γ-Al2O3 catalyst in the propane dehydrogenation process
JP2019528170A (en) Catalyst system for oxidative dehydrogenation reaction, reactor for oxidative dehydrogenation including the same, and oxidative dehydrogenation method
JPWO2009013964A1 (en) Method for reactivating metathesis catalyst and method for producing olefins including reactivation step thereof
CN101765576A (en) Regeneration of catalysts for alkane dehydrogenation
US2331427A (en) Control of catalytic reactions
RU2596870C1 (en) Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins
US5324880A (en) Process for dehydrogenation of paraffin
KR101270162B1 (en) Supported catalyst for direct dehydrogenation of n-butane and preparing method of butenes from n-butane using the same
Alves et al. Kinetic study of the liquid-phase selective hydrogenation of 1-butyne in presence of 1-butene over a commercial palladium-based catalyst
Chen et al. Comparison of canola oil conversion over MFI, BEA, and FAU
CN105849071B (en) Method for obtaining alkene by double decomposition
WO2015152159A1 (en) Method for producing unsaturated hydrocarbon
TW201822879A (en) Hydrocarbon conversion catalyst system
KR101440695B1 (en) A catalyst with increased selectivity for n-butene and 1,3-butadiene in dehydrogenation and dehydroisomerization of n-butane and a method for producing a mixture of n-butane, 1,3-butadiene and iso-butene in high yield using the same
TW201311634A (en) Improved process for isomerizing an aromatic C8 cut
KR101485697B1 (en) An alkali-modified catalyst for dehydrogenation and dehydroisomerization of n-butane and a method for producing a mixture of n-butene, 1,3-butadiene and iso-butene with controlled ratio of isobutene to n-butene using the same
RU2486168C1 (en) Method of controlling activity of catalyst for dehydrogenation of higher n-paraffins

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180805