Производство этилена и пропилена

Низшие алкены: этилен и пропилен, представляют собой газы с характерным запахом, вызывающим наркотическое опьянение, образуют с воздухом взрывоопасные смеси, способны растворяться в полярных жидкостях, что позволяет выделять их методами экстрактивной ректификации и абсорбции.

Синтезы на основе алкенов можно охарактеризовать следующей схемой:

Основными источниками низших алкенов являются процессы дегидрирования, а также крекинг и пиролиз углеводородов.

При высоких температурах (500-900^оС) появляется термодинамическая возможность получения алкенов и других непредельных соединений из алканов. В результате реакций расщепления и дегидрирования получается смесь газообразных и жидких насыщенных и ненасыщенных углеводородов. Все эти процессы в отсутствии катализаторов протекают через образование свободных радикалов и имеют цепной характер. Кроме того, во всех процессах получаются также твердые вещества – сажа и кокс.

Относительный выход жидких продуктов, газообразных и твердого остатка зависит от трех основных факторов: вида сырья, температуры и времени контакта.

1. Разные виды сырья различаются по соотношению в их молекулах Н : С. Очевидно, что относительно легкое сырье (низшие алканы) дадут при расщеплении больше газа и мало кокса и наоборот.

Данную зависимость подтверждает схема

2. Температура. Общая закономерность состоит в том, что при прочих равных условиях с повышением Т возрастает выход газа и кокса и снижается выход жидких продуктов. Таким образом, синтетический бензин лучше получать при t=500-550 ^oC, а газообразный продукт при 700-850 ^оС.

3. Результаты термического расщепления сильно зависят от глубины его превращения, определяемой временем контакта. Поскольку реакции газо- и коксовыделения являются вторичными по отношению к первичному расщеплению исходного сырья, поэтому при повышении глубины превращения (конверсии) увеличивается выход газа и кокса.

Таким образом, для производства этилена наиболее высокий выход дает использование этана и пропана, а для производства пропилена – пропана и бутана, т.е. выгодно перерабатывать углеводородные газы или легкие нефтяные фракции.

Процессы крекинга и пиролиза являются эндотермическими и требуют большого расхода тепла. Существуют схемы непрерывно действующих установок. Различаются только способы подвода тепла.

1) Внешний обогрев через стенку топочными газами

2) Адиабатический обогрев водяным паром (900–950^оС). Пар получают в регенеративных печах с насадкой.

3) Автотермический способ (окислительный). Тепло получают при сжигании части исходного сырья.

Во избежание полимеризации алкенов необходимо проводить быструю "закалку" продуктов (обычно проводят водой).

Газы, получаемые в процессе расщепления углеводородов, представляют собой в основном смеси целевых продуктов, а также различные примеси. В качестве примесей присутствуют H₂S, H₂O, CO₂, C₂H₂. Очистка от H₂S и CO₂ производится либо промывкой газов этаноламинами, либо щелочами, и основаны на образовании солей. Очистка от воды осуществляется путём обработки гигроскопическими жидкостями (диэтиленгликоль) и дальнейшей осушки NaOH_тверд и адсорбентами. Для очистки от ацетилена и его гомологов используют экстракцию ДМФА, либо селективное гидрирование. Разделение на индивидуальные алкены проводят путем низкотемпературной ректификации под давлением (30–40 атм., –100^оС). Для тонкой очистки проводят дополнительную ректификацию.