Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Оптимальное время контакта для пропана по Шмидту [57] с выделением кокса в реакторе выражается уравнением:
Ig т0ппрт=-13,8+(Ш. 32)
100 <tO
to
Как следует из рис. 20, некаталитическое превращение пропана в этилен начинается при 650° С. Влияние температуры на состав продуктов пиролиза пропана при оптимальном значении времени контакта показано на рис. 28. Содержание этилена в пирогазе увеличивается с 22% вес. при 650° С и т = 90 сек. до 44% вес. при 900° Сит = 0,04 сек. Маловероятно, что этот выход (44% вес.) можно повысить, использовав более высокие температуры. Как видно из рис. 26, при температуре выше 900° С и времени контакта 0,04 сек. выход этилена из этана, являющегося одним из промежуточных продуктов пиролиза пропана, существенно не увеличивается. В литературе не сообщалось о более высоких выходах.
Выход высших олефинов при 825° С достигает максимума (23,5%), а затем резко снижается. Разложение исходного пропана при 650° С происходит уже с выделением углерода; количество получающегося при этом графито- или сажеобразного продукта при 650° С равно 2% вес. С повышением температуры оно уменьшается вследствие сильного сокращения времени контакта и при 900° С составляет уже 0,1% вес. Аналогичные закономерности характерны для выхода жидких продуктов. Следовательно, оптимальными условиями получения этилена из пропана являются температура 900° С или немного выше и время контакта, которое можно определить из рис. 28.
Этилен можно получать и при температурах ниже 900° С без одновременного выделения при этом углерода путем уменьшения времени контакта, но выход этилена за проход в этом случае будет ниже (рис. 29).
Оптимальное время контакта для случая пиролиза пропана на этилен без образования углерода по Шмидту определяется из соотношения
50
/о
I 5
«о
0,1
C2H,
>
со
-
От
Hn
L_
\
ч
. \%
V
-
C2Ho
Оч
\
8
Кок
С
\
1
0,ч 0,1
600 650 700 750 BOO 850 900 Температура, "С
Рис. 28. Состав продуктов пиролиза пропана при оптимальном времени контакта в зависимости от температуры для случая с выделением углерода.
IgC1= —10,96 +
11038
(111.33)
Было исследовано влияние добавок водяного пара на процесс пиролиза пропана [53]. При температуре 800° С добавление 15— 17% вес. водяного пара дает снижение выхода углерода и смол а заметное увеличение выхода этилена. На рис. 30 показано изменение выхода этилена и углерода (сажи) от добавок водяного пара при 800° С и т = 1 сек. *
Возможно осуществление процессов совместного получения этилена и пропилена, этилена и ацетилена. В этих случаях оптимальными режимами будут такие, при которых получают максимальные выходы по сумме двух целевых компонентов.
BQO 650 700 750 800 850 900 Температура, °С
Рис. 29. Состав продуктов пиролиза пропана при оптимальном времени контакта для случая без выделения углерода.
Совместное получение этилена и пропилена из пропана отличается следующими особенностями. В соответствии с общепринятой схемой механизма пиролиза пропана пропилен получается в результате распада пропильного радикала:
C3H7- <± GjHj+H— (III. 34а)
12______ Пропильный радикал обра-
зуется в результате равновесного процесса:
І0
I
^Ц5 н
Wit
' " t •
•
А
<
x V.
< x
•
Сажа
5Si
"і
*7
0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 Весовое отношение пар:сырье
Рис. 30. Зависимость выхода этилена при пиролизе пропана от добавки водяного пара.
C3H7- т± GH3- +
+C2H4 (III. 346)
При уменьшении давления реакция (III. 34в) Сдвигается в сторону образования этилена. Повышение давления вызовет сдвиг реакции (III. 34в) влево и увеличение концентрации пропильного радикала, а затем и пропилена. Поэтому, если необходимо вести процесс на увеличенные выходы пропилена, то в системе следует повысить давление [35]. Повышение давления от 1 до 3 ата при
температуре около 700° G (при времени контакта 1,7 сек.) по данным Эглоффа [58] увеличивает выход пропилена до 22,5% вес. на пропущенный пропан. При пиролизе пропана пропилен является промежуточным продуктом. Поэтому увеличение времени контакта обусловливает уменьшение выхода пропилена, в то время как выход этилена при небольших значениях времени контакта остается довольно постоянным. Выход этилена быстро снижается при времени контакта, превышающем 2 сек. при 815° С. Пиролизом пропана при 815° С и времени контакта около 0,15 сек. получают 41% вес. этилена и 25% вес. пропилена. При времени контакта более 0,4 сек. и степени превращения пропана 93% выход этилена повысился до 45%, тогда как выход пропилена снизился до 14%.
На тех установках, где пропилеи не используют как целевой продукт, часто практикуется рециркуляция его для дальнейшего разложения на этилен. Пропилен более теплостоек, чем пропан, и при времени контакта 0,5 сек. из него получается 30% вес. этилена лишь при 66%-ном общем превращении.
