Продукты и сырье основного органического синтеза

Основным углеводородным сырьем для нефтехимических синтезов являются смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов.

Природные газысостоят в основном из метана и других насыщенных углеводородов; в них также присутствуют инертные газы (азот, диоксид углерода) и редкие газы (аргон, ксенон). Природные газы добывают при разработке газовых и конденсатных месторождений.

Попутные нефтяные газы получают как побочный продукт при добыче нефти. Эти газы растворены в пластовой нефти и при ее добыче выделяются вследствие снижения давления. Попутный нефтяной газ состоит из насыщенных углеводородов от метана до пентанов и обычно содержит некоторое количество инертных газов; попутные газы некоторых месторождений содержат также свободный сероводород. Как правило, попутные нефтяные газы содержат значительные количества углеводородных компонентов – этана, пропана и бутанов, являющихся ценным сырьем для нефтехимии.

Газы нефтепереработки образуются в процессах крекинга, коксования, риформинга; их также отбирают на установках стабилизации и прямой перегонки нефти. В зависимости от характера этих процессов состав получаемых газов меняется в широких пределах. Например, газы каталитического риформинга содержит до 60% водорода; остальное – насыщенные углеводороды. Газы крекинга и коксования состоят из насыщенных и ненасыщенных углеводородов.

Газы стабилизации нефти отличаются высоким содержанием пропана, бутана, пентана и изопентана, что делает их ценным сырьем для получения бутадиена и изопрена.

Газовые бензинывыкипают в интервале 30-120⁰С; они содержат бутан, пентан, изопентан, а также углеводороды С₆ и С₇ нормального строения и изостроения.

Газовые конденсаты выкипают в интервале 40-360⁰ С. В них содержится 15-30% ароматических углеводородов; 25-40% нафтенов и 20-60% парафинов (в зависимости от месторождения).

Жидкие дистилляты и нефтепродукты, образующиеся при различных процессах переработки нефти, тоже используют как исходное сырье в нефтехимических процессах, точнее как источник для выделения тех или иных групп углеводородов. Так, из продуктов каталитического риформинга выделяют ароматические углеводороды, из продуктов термического и каталитического крекинга - олефины, из продуктов депарафинизации дизельного топлива – парафины.

Углеводороды, выделяемые из углеводородного сырья, имеют большое практическое значение. Например, метан природного газа используют как топливо и сырье для получения водорода, ацетилена, аммиака и метанола. Этан служит сырьем для процессов пиролиза с целью получения этилена; газовые конденсаты – сырьем для получения бутадиена, изопрена, ароматических углеводородов.

v Требования к углеводородному сырью

К углеводородному сырью для нефтехимических процессов обычно предъявляют значительно более жесткие требования, чем к сырью для процессов переработки нефти.

Реакции, используемые в нефтехимическом синтезе, большей частью каталитические или радикально-цепные, причем для получения требуемых продуктов необходима высокая селективность катализатора, совершенно недопустимы побочные реакции и т.д. Поэтому требуется высокая степень чистоты сырья. Так, для производства этилового спирта прямой гидратацией этилена требуется 97-98%-ный этилен, практически свободный от сероводорода (до 0,002 % Н₂S). Для производства полиэтилена высокого давления требуется 99,99%-ный этилен, совершенно свободный от ацетилена.

Тщательная очистка от сероводорода этилена при получении этилового спирта необходима потому, что ректификационная аппаратура для выделения получаемого спирта из реакционной смеси быстро корродирует и выходит из строя. По этой же причине этилен не должен содержать ацетилена.

При содержании более 0,1% пропилена в этилене, идущем на гидратацию, нельзя получить этиловый спирт требуемого качества.

При окислении жидких и твердых парафинов до спиртов и кислот необходимо, чтобы в исходном сырье содержалось минимальное количество (до 0,5%) нафтеновых и ароматических углеводородов, тормозящих окисление. Не менее важно отсутствие фенолов, азотистых и сернистых соединений, обрывающих цепь окисления. В связи с этим требования по содержанию серы в ароматических углеводородах являются жесткими (не более 0,02%) и допустимое ее содержание постоянно понижается.

В ряде случаев необходима очистка углеводородного сырья от изомеров и гомологов той же химической природы. Так, если в парафинах имеются углеводороды изостроения, продукты последующего окисления содержат повышенное количество низкомолекулярных кислот, а также изокислот с крайне неприятным запахом.

Примесь диенов в олефинах приводит к развитию смолообразования при изомеризации и алкилировании.

Для углеводородного сырья должны быть ограничения по содержанию оксидов углерода, аммиака и по влажности.

Все выше сказанное говорит о необходимости тщательной подготовки углеводородного сырья.

v Значение предварительной подготовки углеводородного сырья к переработке

Углеводородное сырье должно отвечать высоким требованиям, определяемым спецификой дальнейших химических превращений углеводородов. Одно из основных требований к углеводородному сырью – минимальное содержание или полное отсутствие веществ иной химической природы. Тщательная подготовка углеводородного сырья к переработке необходима для того, чтобы не было коррозии технологического оборудования; увеличивался срок службы катализаторов; исключалась забивка трубопроводов и их пропускная способность; уменьшалось количество побочных продуктов, увеличивался выход целевого продукта и повышалось его качество.