Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Следовательно, режиму совместного получения этилена и пропилена соответствуют повышенное давление и сниженное время контакта по сравнению с получением только одного этилена.
Большой интерес представляет процесс совместного получения этилена и ацетилена. Как следует иэ рис. 20, изобарные потенциалы этилена и ацетилена равны между собой при температуре около 1390° К. При этой температуре изобарный потенциал пропана значительно выше, чем этилена и ацетилена, поэтому термодинамически вероятно получение этих двух продуктов. Механизм процесса может быть описан суммарными реакциями:
QH8 т± C2H4 +CH4
C2H4 .і C2H2 + H2
Кроме того, протекают реакции образования тяжелых углеводородов и сажи. Поскольку реакции образования ацетилена являются вторичными, оптимальное время контакта при совместном получении этилена и ацетилена должно быть больше, чем при получении только этилена с выпадением углерода. Показано [59], что максимальный выход ацетилена при 1100° С в зависимости от времени контакта сдвинут вправо как от максимального выхода этилена, так и суммы этилена и ацетилена (рис. 31). Оптимальное время контакта для суммы непредельных С2Н4 + С2Н2 и указанной температуры лежит за пределами шкалы графика и, по-видимому, ближе к 0,01 сек., чем к 0,1 сек.
Иэ рис. 32 видно благоприятное влияние понижения давления на выход ацетилена. Давление является основным фактором, определяющим максимальный выход ацетилена. При атмосферном давлении он равен 28—30% вес; при этом выход этилена составляет у—15%. Общий выход этилена и ацетилена может достигать 45— 4о ^ вес. При работе с большим разбавлением или при пониженном
общем давлении при оптимальном времени контакта суммарный выход ацетилена и этилена при 1050° С достигает 59% вес. и при 1150° С — 51% вес. на разложенный пропан при выходе ацетилена соответственно 18, 27 и 32% вес. [59].
50
45
35 %30
%*5
н ,3
-\
,,C2H1,
C2H2
C2H^
OJ 0,15 O1ZO 0,25 ЦЗО 0,35 QJtO Время контакта, сек.
Рис. 31. Влияние времени контакта на выход ацетилена и этилена при пиролизе пропана (пропан : пар = = 1:2, 1100° С).
50 35
H
25
20
15 10
__Cjh
C2H7
—-
I
І "
1 г 3 U 5 Б Весовое отношение пар:сырье
Рис. 32. Влияние разбавления пропана водяным паром на выход ацетилена и этилена (тг = 0,15 сек., 1100° С).
н-Бутан. н-Бутан часто применяют в качестве сырья в производстве этилена, хотя бутаны в отличие от этана и пропана используют так же, как сырье в процессах изомеризации и алкилирования моторных топлив и масел, в производстве синтетических каучуков и для непосредственного смешения с бензинами. Общие первичные реакции разложения «-бутана:
«-C4H10 ^ CH4 + C3H6- (III. 35а)
«-G4H10 -> C2H6 + G2H4, (III. 356)
«-G4H10 -> H2 + H-C4H8, (III. 35в)
«-C4H10 =¦ H2 + 2G2H4, (III. 35г)
Экстраполируя величины общих выходов к нулевому превращению, можно определить относительную роль этих реакций. Данные, опубликованные различными исследователями, не согласуются, что, вероятно, объясняется различиями экспериментальных и аналитических методов, применявшихся этими исследователями. Очевидно, однако, что реакции (III. 35а) и (III. 356) являются преобладающими. 46
Из н-бутана уже при 550° С можно получить значительные количества этилена, правда с использованием катализатора из меди на пемзе; это один из немногих случаев, когда катализаторы направляют реакцию пиролиза на преимущественное образование этилена. Использование н-бутана может оказаться особенно целесообразным при совместном получении этилена и пропилена; как видно из реакций (III. 35а) — (III. 35г), в продуктах пиролиза бутана отсутствует пропан. В этом случае при получении пропилена высокой степени чистоты удается избежать технологически затруднительного и энергоемкого разделения
1
S 20 §• 10
E= с5
so
2
\
•
\
\
* —г
I
_--->
Сїї
<->
с
ь. і
>
I •>
г-
я?
/5
I
[
пропан-пропиленовои смеси. Лабораторные исследования Стесси и Паддингтона [60] дают наиболее надежное выражение константы скорости реакции:
Ig A04 = 12,7-
_ 12.85°. (Ш 36)
В области высоких степеней превращения это уравнение дает заниженные значения величины кс^. Оптимальное время контакта для пиролиза без выделения углерода может быть определено из того же соотношения, что и для пропана [57].
Выход непредельных при оптимальном времени контакта приведен на рис. 33.
Изобутан. Условия пиролиза изобутана аналогичны условиям пиролиза н-бутана. Однако начальное разложение ограничивается
0,ч 0,2 с§ 0,1
OM
650 750 850 900 Температура^ °С
