ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовые равновесия в тройных и многокомпонентных системах, содержащих этилен. Дж. А. М. Дипен и М. А. де Зееув из "Этилен" Развитие химической промышленности во второй половине XX в. характеризуется вовлечением в химическую переработку все возрастающих количеств углеводородного сырья и созданием на этой основе мощного производства синтетических материалов. Несмотря на быстрый рост мировой добычи и переработки нефти и природного газа, потребление углеводородного сырья нефтехимической промышленностью ежегодно возрастает не только абсолютно, но и относительно. Если в 1970 г. для целей химической переработки было израсходовано ПО млн. т нефти и природного газа, что составляло 4,2% их общей добычи (2,6 млрд. т), то, по прогнозам американской печати [1], в 1980 г. потребление природных углеводородов составит уже 250 млн. т, или 5,7% от ожидаемой общей добычи (4,4 млрд. т). [c.9] Из индивидуальных углеводородов по объему потребления первое место принадлежит этилену. Значение этого олефина в современной химической промышленности определяется тем, что на его основе вырабатываются наиболее важные синтетические материалы универсального назначения — поливинилхлорид, полиэтилен низкой и высокой плотности, полистирол. Только для производства этих трех полимерных материалов в странах ЕЭС в 1975 г. было израсходовано 8 млн. т этилена, или 70% его общей выработки [2]. [c.9] Этилен является исходным сырьем для получения окиси этилена и всей многообразной гаммы продуктов, получаемых на ее основе — поверхностно-активных веществ, антифризов, растворителей, гликолей, полиэфиров, этаноламинов. В промышленности органического синтеза на основе этилена вырабатываются этанол, уксусная кислота, пропионовая кислота, хлористый этил. Производные этилена используются при производстве важнейшего полиэфирного волокна типа лавсан. В промышленности синтетических каучуков этилен является одним из исходных мономеров в производстве дивинилстирольных каучуков общего назначения и этилен-пропиленовых каучуков. [c.9] Производство этилена в США в 1975 г. составило 11,2 млн. т, в странах Западной Европы 11,1 млн. т [3]. Экономический кризис, охвативший капиталистические страны в конце 1973 г., замедлил развитие нефтехимической промышленности и, в частности, задержал строительство новых мощных установок по производству этилена. Однако, по прогнозам американских специалистов, в течениб 1976—1980 гг. потребление этилена в США будет возрастать на 7,5% в год и достигнет в 1980 г. 20 млн. т, в Западной Европе 18 млн. т [4]. Производство этилена в Японии возрастет от 3 млн. т в 1970 г. до 8 млн. т в 1980 г. [c.10] Основным современным промышленным методом получения этилена остается пиролиз нефтяных углеводородов в трубчатых печах в среде водяного пара при давлении, близком к атмосферному. Многократные попытки различных фирм проводить процесс пиролиза в среде перегретого газового теплоносителя или в псевдоожи-женном слое твердого теплоносителя не привели к положительным результатам вследствие увеличения эксплуатационных затрат, связанных со значительным усложнением системы выделения целевых продуктов при пиролизе в перегретом газе, либо истиранием твердого теплоносителя при пиролизе в псевдоожиженном слое, что приводит к частым эксплуатационным неполадкам. [c.10] Принципиальная схема получения этилена для всех действующих установок в основном одна. Пиролиз исходного сырья проводят в печах высокой теплонапряженности с вертикальным расположением труб при температуре 830—950 °С, продолжительность пребывания сырья от 0,5 до 0,01 с, в зависимости от конструкции печи и исходного сырья. Газы пиролиза охлаждаются в закально-испарительных аппаратах с одновременной генерацией пара высокого давления (до 120 кгс/см ). Далее газ компримируется до 35— 38 кгс/см в многоступенчатых центробежных компрессорах с промежуточным охлаждением и отбором конденсатов. После осушки газы пиролиза разделяются на отдельные фракции в последовательно расположенных дистилляционных колоннах с использованием 6—7-ступенчатой каскадной системы охлаждения и замкнутыми циклами этиленового и пропиленового холода. [c.10] До начала 70-х годов в нефтехимической промышленности США этилен производился главным образом пиролизом этана и пропана, выделяемых из природного газа. В Западной Европе и Японии в качестве исходного сырья применяли прямогонные бензины — фракции типа нафты, выкипающей до 200 °С. В настоящее время этих ресурсов стало недостаточно и в качестве пиролизного сырья начинают использовать более тяжелые нефтяные фракции — атмосферные и даже вакуумные газойли— фракции, кипящие в пределах 180—320 °С и до 370 °С. Выход этилена в пересчете на израсходованное сырье при пиролизе газойлей снижается, а удельные капитальные затраты несколько возрастают, однако применение для пиролиза не только легких, но и тяжелых нефтяных фракций может снизить общую потребность в сырой нефти в 2—3 раза [8]. [c.11] Применение тяжелого пиролизного сырья диктует необходимость полного использования сопутствующих продуктов, образующихся одновременно с этиленом в процессе пиролиза. Если при пиролизе этана количество образующегося пропилена составляет всего 2,5% от выработки этилена, то при использовании в качестве пиролизного сырья прямоговных бензинов образуется уже 457о пропилена, а при пиролизе атмосферного газойля выход пропилена повышается до 56%. При этом количество образующегося дивинила возрастает примерно в 2 раза, а ароматических углеводородов в 5—7 раз [8]. Таким образом, современное производство этилена создается в составе крупных нефтехимических комплексов с выделением всех сопутствующих продуктов для переработки их а месте или транспортирования на смежные предприятия. [c.11] Однако собранный и систематизированный в этой книге обширный справочный материал по физико-химическим свойствам этилена несомненно представляет интерес для исследователей и проектировщиков, связанных с разработкой технологии производства этилена и его многочисленных производных. Некоторые дополнительные данные можно найти в более поздней литературе [13—16]. [c.12] Первые известные измерения сжимаемости этилена при давлении до 36 атм были выполнены Амага [1]. Затем проводились я другие измерения [2] в широком интервале температур и давлений, но их точность не всегда отвечала необходимым требованиям. [c.13] С очень высокой точностью (до 1/10 000) выполнили эти измерения при температурах от О до 150 °С и давлениях до 3000 атм Мичелз и др. [3, 4]. На основании их данных были вычислены [5] величины удельных объемов этилена, представленные в табл. 1, где в качестве единицы давления использован бар. Те же величины графически представлены на рис. 1 в виде зависимостей PV относительно давления в логарифмической шкале [6]. [c.13] Из данных табл. 1 посредством интерполяции были найдены величины плотности этилена при различных давлениях, выраженных в атм они представлены в табл. 2. [c.13] Фактор сжимаемости был измерен также [12] в интервале температур от —7 до 38 °С и интервале давлений от 3 до 40 атм было выведено уравнение состояния, позволяющее экстраполировать результаты до температуры —29°С. Измерения, выполненные с точностью 0,25%, представлены в таблицах 5 я 6. [c.19] Для приведенных температур в интервале 1,0—15,0 и приведенных давлений в интервале О—40,0 были составлены [13] универсальные диаграммы факторов сжимаемости. Авторы [13] нашли, что для этилена среднее отклонение при пользовании этими диаграммами составляет 1%, а максимальное 10%. [c.19] Величины удельной теплоемкости при постоянном давлении, Ср, приведенные к нулевому давлению, были определены на основе калориметрических измерений для температур от —91 до 18 °С [14], от 2 до 67°С [15], от —95 до 191 °С [16] и от —3 до 48°С [17]. На основе спектроскопических данных величины Ср были найдены для интервалов от О до 3000 °С [18], от —100 до 300 °С [17] и от О до 1500 К [19]. [c.19] Поскольку данные, основанные на калориметрических измерениях, в общем более надежны. Дик и Хедли [5] взяли их за основу при составлении кубического уравнения, описывающего температурный интервал от —91 до 1 °С (использованы также спектроскопические данные Бика [18]). [c.19] Энтропия идеального газа при температуре 0°С и давлении 1 атм составляет по использованной здесь шкале —0,00389 Дж/(г-К). Подобным методом Дик и Хедли получили также величины энтальпии этилена (табл. 8). [c.19] Вернуться к основной статье