Окись этилена - Зимаков П.В.
Скачать (прямая ссылка):
Выделение ацетилена из углеводородных газов с помощью окиси меди в температурном интервале от 200 до 300 0C проводили271 также в присутствии воздуха, который добавляли к очищаемому газу в количестве 25 объемов на 1 объем содержащегося в газе ацетилена. При этом происходило селективное окисление ацетилена.
Медные соединения для извлечения ацетилена из этилена и из других газов могут применяться также в виде растворов, например кислый водный раствор хлористой и полухлористой меди'272» 273.
Требования к качеству сырья для синтеза окиси этилена. К этилену, который потребляется в производстве окиси этилена, предъявляются весьма высокие требования не только по содержанию сернистых соединений и ацетиленовых углеводородов. В нем должно быть минимальное количество других углеводородов, в особенности непредельных, а также водорода и окислов углерода. ;
Допустимое содержание примесей в этилене можно охарактеризовать следующими данными (части на 1 млн., не более):
Ацетилен......
Сернистые соединения
10
(в пересчете на серу) Окись углерода . . .
Водород .......
Кислород......
Двуокись углерода . . Хлориды (в пересчете
10—20 10—20 5—20 50—100
на хлор) .... Пропилен и высшие
непредельные угле-
водороды Метан . . . Этан . . .
Жесткие требования но содержанию водорода и окиси углерода в этилене связаны с тем, что эти примеси могут вредно влиять -на активность катализатора.
Требования по количеству кислорода и двуокиси углерода выдвинуты, вероятно, в связи с общими кормами ыа этилен, большие количества которого расходуются на производство полиэтилена, где примеси O2 и CO2 нежелательны.
Лимитирование количества хлоридов, надо полагать, связано с их ингибирующим действием при окислении этилена.
Что касается ограничения содержания различных углеводородов, то по этому поводу необходимо отметить следующее. Теплота окисления этилена в окись этилена составляет 28 ккал/моль, в то время как теплота полного сгорания, например, пропилена составляет 493 ккал/моль, т. е. почти в 1,5 раза больше теплоты полного сгорания этилена (337 ккал/моль). Таким образом, даже при малом количестве этих углеводородов в этилене, при сгорании их над катализатором будут выделяться ощутимые количества тепла, способные повысить температуру катализатора и нарушить нормальный тепловой баланс контактного аппарата.
Существуют противоречивые мнения о влиянии парафиновых углеводородов. Некоторые исследователи274 утверждают, что примеси парафинов в этилене снижают выход окиси этилена. По другим данным известно, что в присутствии парафиновых углеводородов в этилене выход окиси этилена повышается106' 198- 201' 221> 265. Установлено, например, что малые количества метана и этана оказывают синергетическое действие при использовании дихлорэтана в качестве промотора для повышения селективности процесса окисления этилена в окись этилена276. По-видимому, требуются дополнительные исследования для выяснения предельно допустимого или желательного содержания примесей метана и этана в этилене.
В промышленности для синтеза окиси этилена обычно применяют этилен концентрацией 98—99,5% и даже 99,9%. В то же время в процессах таких известных фирм, как Scientific Design и She!! Development, применяется этилен концентрацией 95%. Конечно, и в этом случае предъявляются высокие требования по содержанию примесей, отравляющих катализатор (ацетиленовые, сернистые и другие соединения), а снижение концентрации этилена допускается только за счет повышения содержания низших предельных углеводородов — метана и этана.
Хотя этилен концентрацией 99—99,9% должен быть несколько дороже, например, 95%-ного этилена, тем не менее предпочтительнее применение высококонцентрированного этилена, поскольку при этом в системе ограничивается количество вредных примесей. Кроме того, следует учесть, что наиболее крупный потребитель чистого этилена — производство полиэтилена — требует применения этилена высокой концентрации и высокой степени чисто-
ты, а обеспечение производств окиси этилена и полиэтилена этиленом одинаковой чистоты создает определенные технологические и экономические преимущества.
Воздух, который подается для окисления этилена в окись этилена, также должен содержать минимальное количество вредных примесей — ацетилена и сернистых соединений. Кроме того, в воздухе не должны содержаться пыль, масла и другие примеси, которые могли бы снизить активность катализатора.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ
ОКИСИ ЭТИЛЕНА
Окисление этилена в неподвижном слое
катализатора
5* Во всех промышленных технологических схемах производства окиси этилена принят процесс в неподвижном слое катализатора с рециркуляцией продуктов реакции. Ниже дается описание некоторых схем, осуществленных в промышленности, а также рассматривается влияние отдельных факторов (давление, температура, концентрация реагирующих веществ и др.) на показатели процесса получения окиси этилена.
На рис. 43 показана одна из схем27* производства окиси-этилена каталитическим окислением этилена. Очищенные от примесей воздух и этилен смешиваются с рециркулирующим газом и поступают в основной реактор / (реактор первой ступени). Выходящие горячие газы, пройдя теплообменник Р,нагревают рецир-кулирующие газы, сжимаются компрессором 8 и поступают в основной абсорбер 2 (абсорбер первой ступени), в котором окись этилена и образующиеся в качестве побочных продуктов незначительные количества ацетальдегида и часть двуокиси углерода поглощаются водой. После абсорбера 2 большая часть газов возвращается в цикл на смешение со свежим этиленом и воздухом, а остальные газы после нагревания в теплообменнике смешиваются с добавочным количеством воздуха и поступают в дополнительный реактор 3 (реактор второй ступени). Добавочное количество воздуха вводится для более полного окисления этилена в реакторе 3. Отвод образующегося тепла из обоих реактеров производится циркулирующим теплоносителем, который, в свою очередь, отдает тепло кипящей воде. Таким образом, теплота реакции используется для получения водяного пара.