ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальные условия производства бутадиена из "Общая химическая технология Издание 2" При выборе оптимальных условий в данном случае нужно учитывать необходимость минимального образования побочных веществ (газообразных, смолистых и твердых). [c.226] Выбор давления. Для смещения равновесия целесообразно проводить реакцию при низком да1влении. Однако создать в реакционной аппаратуре вакуум затруднительно. Можно понизить давление перерабатываемого газа иным путем — разбавить его водяным паром (в реактор подают до 0,6 кг парового конденсата на 1 кг углеводородов). Благодаря этому одновременно уменьшается выход побочных продуктов, особенно твердых (почему ). [c.226] Выбор температуры. При повышении температуры равновесие смещ1ается в нужную сторону и скорость образования этилена растет. Однако следует учитывать влияние этого параметра на пОбочные реакции. Оптимальная температура равна примерно 850°С. [c.226] Вследствие сложности реакции газовая смесь на выходе из реактора содержит много непрореагировавшего этана, поэтому необходимо осуществлять его циркуляцию (аналогично циркуляции азото-водородной смеси в производстве аммиака). Исходный этан (полученный разделением попутного газа или из других источников) смешивают с циркулирующим гаэрм и водяным naipoM и нагревают до оптимальной температуры. [c.226] Пиролиз проводят в трубчатых печах, применяемых для перегонки нефти и термического крекинга нефтепродуктов, но печи изготовляют из более стойких, легированных сталей (почему ). [c.226] Немедленно после выхода из горячей зоны смесь резко охлаждают, чтобы предупредить полимеризацию этилена. [c.227] Предложите метод закалки реакционных газов. [c.227] При дальнейшем охлаждении отделяется смола. Разделить газы на этилен, этан и другие вещества можно различными методами. Наибольшее распространение получил метод, основанный на охлаждении газовой смеси до очень низких температур и ректификации образующихся фракций. Этим способом удается выделить из газовой смеси 98% находящегося в ней этилена и получить продукт, содержащий всего 0,02% примесей. [c.227] Составьте уравнения реакций образования пропилена. Наметьте оптимальные температуры другого процесса — пиролиза пропана, сопоставив их с температурой пиролиза этана. [c.227] Выбор сырья для пиролиза зависит от местных условий. Так, в СССР используют и газообразные и легкие жидкие углеводороды в Японии, где нет своей нефти А попутных нефтяных газов, этилен получают пиролизом низкооктановых бензиновых фракций в США для производства этилена ведут пиролиз нефтяных попутных газов. [c.227] При нагревании бутана и бутиленов в отсутствие катализаторов (при пиролизе) преобладают реакции расщепления по С—С-связи, так как энергия разрыва этой связи (272 кДж/моль) меньше, чем энергия разрыва связи С—Н (369 кДж/моль). Образуются метан, этилен, пропилен, этан, пропан, смолистые вещества и кокс. [c.228] Какие реакции приводят к образованию этих продуктов Составьте уравнения этих реакций. [c.228] Имеется, однако, возможность направить реакции в сторону дегидрирования, применяя катализаторы избирательного действия. [c.228] Равновесие в системе (1) смещается вправо при более низких температурах, чем в системе (2). Полностью исключить побочные реакции не удается, и при повышении температуры они начинают играть все большую роль, т. е. избирательность катализатора падает. [c.228] Катализатором дегидрирования бутана служит оксид хрома СггОз, осажденный на оксиде алюминия. Избирательность и стабильность катализатора повышаются при промотировании его оксидом калия. Он стабильно работает в течение года и дольше, несмотря на то что в ходе процесса покрывается твердыми отложениями, которые периодичесни нужно выжигать. Катализатор отравляется водяным паром. Реакция дегидрирования бутана на этом катализаторе начинается уже при 500 °С и ускоряется при повышении температуры. Однако одновременно понижается избирательность процесса и быстрее образуется кокс, оседающий на катализаторе. [c.228] Таким образом, обе реакции — сложные, обратимые (с неблагоприятным положением равновесия), эндотермические, протекают с увеличением объема газов, гете-рогеннокаталитические, сопровождаются образованием твердых продуктов на поверхности катализатора. [c.229] Пользуясь закономерностями управления сложными обратимыми реакциями с неблагоприятным положением равновесия, можно предположить, что реакции (1) и (2) следует проводить с циркуляцией непрореагировавших исходных веществ в замкнутом цикле. При выборе оптимальных условий решающее значение имеет избирательность катализатора. [c.229] Оптимальной температурой дегидрирования н-бутана в бутилены (реакция 1) является 570 °С. При времени контакта примерно 4 ч и указанной температуре в реакцию вступает около 40% н-бутана. Из этого количества превращается в бутилены только 80%. [c.229] Реакцию (2) дегидрирования н-бутилеиов приходится проводить при пониженном давлении, достигаемом при разбавлении газа водяным паром. Водяной пар играет при этом также роль теплоносителя, необходимого для проведения эндотермической реакции, и препятствует оседанию твердых подуктов на катализаторе. Оптимальная температура при дегидрировании бутиленов 630°С при этом избирательность катализатора равна примерно 85%. Еще выше (94%) избирательность недавно предложенного кальций-никель-фосфатного катализатора. При дегидрировании бутиленов получается газ, содержащий до 25% (масс.) бутадиена-1,3. [c.229] Дегидрирование бутиленов ведут в реакторах с не-подвиж ным слоем катализатора, так как в условиях большого избытка водяного пара катализатор регенерируют редко. [c.230] Вернуться к основной статье