Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Реакция теломеризации может протекать не только с этиленом, но и с другими олефинами и их производными. Поэтому для получения тетрахлоралканов определенного состава, являющихся сырьем для получения синтетических волокон, например энанта, необходимо брать исходный этилен достаточно высокой чистоты, не содержащий высших олефинов.
Алкилированием ароматических соединений называют процесс замещения одного или нескольких атомов водорода в ароматическом ядре алкильной группой. В промышленности получило распространение алкилирование бензола этиленом в этилбензол:
C,He+CH2=CHs =* C6H5CH2CH8
с последующим дегидрированием в стирол (СвШСаНз). Так как с повышением давления увеличивается растворимость этилена в бензоле, то для алкилиррвания целесообразно применять газ с высокой концентрацией этилена.
Как видно из приведенного в большинстве процессов химической переработки этилена необходим этилен высокой концентрации. В промышленности применяют также процессы (например, полимеризация этилена в полиэтилен методом высокого давления), для которых требуется этилен чистотой до 99,8—99,9%, с очень малым содержанием некоторых компонентов, например кислорода. Поэтому при получении этилена капиталовложения и эксплуатационные расходы на процессы газоразделения составляют основную долю всех затрат.
Наиболее подробная библиография (376 названий) по вопросам получения этилена опубликована [4].
ГЛАВА II
ФИЗИКО-ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭТИЛЕНА
И ЕГО СМЕСЕЙ
Уравнения состояния. Этилен CH2 = CH2 при температуре окружающей среды и атмосферном давлении — газ, не имеющий запаха, слабо растворимый в воде, с молекулярным весом 28,052.
Наиболее достоверным уравнением состояния для этилена следует считать уравнение Бенедикта-Вебба-Рубина [5]
P = 0,08207 Td + (о,0045699 T - 3,33958 - 0^40 ) d2 + + (0,0007058 T — 0,259000) da + 0,046102 ¦ 10~8 d* +
+ Jl^OfL [(1 _ 0,009230 d*) є"0-00923 d2 ] , (II. 1)
где р — давление в атм; d — удельный объем в молях на і л; T — температура в К°.
Это уравнение с достаточной для технических целей точностью описывает свойства этилена в паровой и жидкой фазах и в критическом состоянии.
Я. Казавчинским и В. Загорученко [6] получены следующие критические параметры этилена: tK = 9,90°, рк= 50,316 am, dK — = 0,211 г/см3. Ими же на основании анализа экспериментальных данных различных исследователей расчетным путем определены термические и калорические параметры этилена в широком интервале давлений (1—2000 ата) и температур (—100 ~ +300°). Результаты расчетов даны в виде диаграммы состояния в координатах і — Ig р (рис. 2).
Масштаб диаграммы, а также диапазон давлений и температур позволяют проводить все расчеты, связанные с компримированием, нагреванием и охлаждением этилена практически для всех технологических процессов получения и переработки этилена.
, На рис. 3 приведены данные по сжимаемости этилена z = pv/RT в интервале низких давлений (1—40 ата). Эти данные, полученные экспериментально в бомбе постоянного объема Р. Уолтерсом с сотрудниками [7], могут быть использованы при расчетах трубопроводов,
диафрагм для измерения расхода, а также процесса сжатия этилена и т. д.
Термодинамические свойства смесей этилена с другими углеводородными газами могут быть определены достаточно точно в широком интервале давлений и температур по уравнению Бенедикта-Вебба-Рубина [5].
W
^0,90
I
I
5 аре
І
I
0,50
N
\v
\
W
\
-18,9°
V 4
-23,3°
X \ N
- ч ^
ц
^37^°
\ V \ -
-17.8°
12,3" \
\ \ \ \
\
\.Ґ0°
\
N.4,4°
W
15 20 25 ЗО Давление, кг/см2
35
чО
Рис. 3. Коэффициенты сжимаемости этилена.
— экспериментальные данные;--величины, экстраполированные ив экспериментальных данных с применением уравнения состояния.
Менее точно, но более быстро, свойства углеводородных смесей могут быть определены по методу псевдокритических параметров с применением закона соответственных состояний. Закон соответственных состояний в общем виде выражается уравнением:
T
Ф
Ркр
кр
0.
(II. 2)
В этом уравнении состояние вещества выражено не через текущие параметры р, v и Т, как в уравнении Клапейрона, а через безразмерные отношения этих величин к критическим константам, т. е. через приведенные параметры:
я =
P
Ркр
б =
"кР
и T
T
Ткр
Для индивидуальных углеводородов одного гомологического ряда или двух соседних рядов, например парафинов CnH2n-f-2 и олефинов CnH2n, либо их смесей, эти зависимости совпадают (на-
диафраї лена и Тер» водород роком Вебба-Й
Men могут
С ПрИ5 СТВЄНН]
в
щие па размер т. е. ч
Дл ряда олефш
кладываются друга на друга) с точностью, достаточной для технических расчетов.
На рис. 4 приведен график коэффициентов сжимаемости углеводородов в приведенных координатах, по которому можно находить с удовлетворительной точностью значение удельного объема любого газа, если известны его критические параметры. Метод соответственных состояний приводит к несколько большим погрешностям при вычислении производных рг;Г-функции, например энтропии, теплосодержания. Пользоваться этим методом для определения свойств смесей несколько затруднительно в связи с тем, чго неизвестны
