Химические свойства алканов. Альтернативные способы получения пропилена При термическом крекинге пропана образуются
Этилен прочно занимает первое место по общему объему производства среди всех других продуктов нефтехимического синтеза. Мировое производство этилена в 1990 году превышало 50 млн. тонн в год, из них в США - 17,5 млн. тонн, а в Великобритании 1,5 млн. тонн. Этилен получают в результате термического крекинга этана, пропана, а также фракций нафты и газойля. В странах, богатых природным газом или импортирующим его в большом количестве, для крекинга предпочитают использовать в качестве сырья этан, пропан и в меньшей степени нафту. Такая технология производства получила развитие в СССР и США. В странах Западной Европы и в Японии этилен и пропилен получают, главным образом, в результате крекинга фракции нафты.
Принципиальная схема термического крекинга очень проста: смесь нагретых газообразных углеводородов и перегретого водяного пара пропускают через стальной трубчатый реактор с большим количеством стальных труб, нагретых до 750-900 о С с такой скоростью, чтобы время контакта паров с нагретой поверхностью было в диапазоне 0,2-0,8 сек. Далее продукты крекинга резко охлаждают для того, чтобы избежать дальнейшей деструкции. Охлаждение газообразных продуктов крекинга достигается пропусканием газовой струи через трубы, орошаемые водой. Это позволяет сократить энергетические затраты для получения перегретого водяного пара. В таблице 28.3 приведено распределение продуктов промышленного термического крекинга этана, пропана, а также фракций нафты и газойля.
Таблица 28.3
Типовое распределение продуктов (в %) термического крекинга этана, пропана, нафты и газойля
|
Продукты крекинга | |||||
|
CH 3 CH 2 CH=CH 2 и | |||||
|
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 | |||||
|
топливная нефть | |||||
В основе термического крекинга лежат цепные радикальные реакции. При нагревании до 600° и выше углерод-углеродная связь в этане расщепляется с образованием двух метильных радикалов.
В алкильных радикалах связь С-Н, расположенная в b-положении по отношению к неспаренному электрону, является наиболее слабой, и для свободных алкильных радикалов наиболее типичными являются реакции b-распада, в результате которых всегда получаются алкен и более короткий свободный радикал. b-Распад этил-радикала приводит к этилену и атому водорода.
Атом водорода вновь отщепляет водород от этана.
Стадии (1) и (2) представляют собой типичные реакции роста цепи в цепном радикальном процессе крекинга этана. Любая рекомбинация радикалов приводит к обрыву цепи.
Продукты крекинга этана, содержащие более двух атомов углерода, получаются только из продуктов обрыва цепи.
Крекинг пропана осуществляется по принципиально аналогичной схеме.
Развитие цепи происходит в результате отщепления атома водорода от пропана при взаимодействии с метильным радикалом или атомом водорода. В отличие от этана из пропана при этом получаются два радикала: н -пропил СН 3 СН 2 СН 2 . и вторичный изо -пропил-радикал (СН 3) 2 СН . . Изопропил-радикал стабилизируется в результате отщепления атома водорода, который далее принимает участие в росте цепи.
Первичный н -пропил-радикал подвергается b-распаду с образованием этилена и метил-радикала, который продолжает цепной процесс крекинга пропана.
Термический крекинг нафты и газойля принципиально ничем не отличается от расщепления пропана, различие заключается лишь в том, что процесс-b-распада с расщеплением углерод-углеродной связи происходит многократно, например:
Рост цепи в этом случае связан не с гомолизом С-С связи в алкане, а с отщеплением атома водорода от алкана с помощью радикалов . CH 3 , . CH 2 CH 3 и в редких случаях под действием атома водорода. Отщепление атома водорода от алкана с длинной цепью атомов углерода обычно приводит к вторичному радикалу, например:
Расщепление углерод-углеродной связи в таком радикале при b-распаде приводит к алкену и более короткому первичному радикалу.
Атом водорода или небольшие радикалы, такие как СН 3 . и СН 3 СН 2 . , участвуют в дальнейшем развитии цепного крекинга алканов.
Количество этилена, образующегося при крекинге разветвленных алканов, должно быть значительно ниже, чем при расщеплении н -алканов. Это легко проследить на примере термического крекинга 4-этил-гептана, одного из изомерных нонанов. Наибольший выход этилена при термическом крекинге н -алканов достигается при максимально повторяющихся процессах b-распада. Но с реакциями b-распада конкурируют процессы обрыва цепи и переноса цепи, когда радикал отщепляет атом водорода от исходного алкана. Так как оба конкурирующих процесса, обрыва и переноса цепи, бимолекулярны, их скорость относительно мономолекулярного b-распада можно понизить, если уменьшить давление, при котором осуществляется крекинг. Технологически это легче всего достигается проведением крекинга в присутствии перегретого водяного пара., что позволяет снизить парциальное давление самих алканов. Энергия активации для b-распада значительно выше, чем для процессов обрыва и переноса цепи. Для того, чтобы b-распад стал доминирующим процессом разложения свободных радикалов, термический крекинг следует проводить при возможно более высокой температуре порядка 750-900 о С. Это способствует возрастанию доли этилена и пропилена в продуктах крекинга.
Выход этилена из циклоалканов гораздо ниже, чем из этана, пропана и н -алканов. Это становится ясно из следующих реакций b-распада при термическом крекинге циклогексана как модельного соединения.
Разумеется, здесь были перечислены только основные типы реакций, протекающих при термическом крекинге. В результате вторичных процессов деструкции выход алкенов снижается, и в продуктах крекинга появляется ацетилен, диены и кокс. Для того, чтобы избежать вторичных реакций, крекинг проводят на глубину не более 50%, а непрореагировавшие алканы повторно подвергают крекингу.
- Химические свойства любого соединения определяются его строением, т.е. природой входящих в его состав атомов и характером связей между ними .
Во-первых, предельная насыщенность алканов не допускает реакций присоединения, но не препятствует реакциям разложения, изомеризации и замещения .
Во-вторых, симметричность неполярных С–С и слабополярных С–Н ковалентных связей предполагает их гомолитический (симметричный) разрыв на свободные радикалы.
Следовательно, для реакций алканов характерен радикальный механизм .
Поскольку гетеролитический разрыв связей С–С и С–Н в обычных условиях не происходит, то в ионные реакции алканы практически не вступают. Это проявляется в их устойчивости к действию полярных реагентов (кислот, щелочей, окислителей ионного типа: КMnO 4 , К 2 Сr 2 O 7 и т.п.). Такая инертность алканов в ионных реакциях и послужила ранее основанием считать их неактивными веществами и назвать парафинами.
Видео YouTube
2. Изомеризация алканов
Алканы нормального строения под влиянием катализаторов и при нагревании способны превращаться в разветвленные алканы без изменения состава молекул, т.е. вступать в реакции изомеpизации. В этих pеакциях участвуют алканы, молекулы которых содержат не менее 4-х углеродных атомов.
Например, изомеризация н-пентана в изопентан (2-метилбутан) происходит при 100°С в присутствии катализатора хлорида алюминия:
Исходное вещество и продукт реакции изомеризации имеют одинаковые молекулярные формулы и являются структурными изомерами (изомерия углеродного скелета).
3. Дегидрирование алканов
При нагревании алканов в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni, Fe, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , ZnO) происходит их каталитическое дегидрирование – отщепления атомов водорода за счет разрыва связей С-Н.
Строение продуктов дегидрирования зависит от условий реакции и длины основной цепи в молекуле исходного алкана.
1. Низшие алканы, содержащие в цепи от 2-х до 4-х атомов углерода, при нагревании над Ni-катализатором отщепляют водород отсоседних углеродных атомов и превращаются в алкены :
- Наряду с бутеном-2
в этой реакции образуется бутен-1
CH 2 =CH-CH 2 -CH 3 .
В присутствии катализатора Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 при 450-650 °С из н -бутана получают также бутадиен-1,3 CH 2 =CH-CH=CH 2 .
2. Алканы, содержащие в основной цепи больше 4-х атомов углерода, используются для получения циклических соединений. При этом происходит дегидроциклизация – реакция дегидрирования, которая приводит к замыканию цепи в устойчивый цикл.
3. При 1500 °С происходит межмолекулярное дегидрирование метана по схеме:
4. Реакции окисления алканов
В органической химии реакции окисления и восстановления рассматриваются как реакции, связанные с потерей и приобретением органическим соединением атомов водорода и кислорода . Эти процессы, естественно, сопровождаются изменением степеней окисления атомов.
Окисление органического вещества - введение в его состав кислорода и (или) отщепление водорода. Восстановление - обратный процесс (введение водорода и отщепление кислорода). Учитывая состав алканов (С n H 2n+2), можно сделать вывод о их неспособности вступать в реакции восстановления, но возможности участвовать в реакциях окисления.
Алканы - соединения с низкими степенями окисления углерода, и в зависимости от условий реакции они могут окисляться с образованием различных соединений.
При обычной температуре алканы не вступают в реакции даже с сильными окислителями (Н 2 Cr 2 O 7 , KMnO 4 и т.п.). При внесении в открытое пламя алканы горят. При этом в избытке кислорода происходит их полное окисление до СО 2 , где углерод имеет высшую степень окисления +4, и воды. Горение углеводородов приводит к разрыву всех связей С-С и С-Н и сопровождается выделением большого количества тепла (экзотермическая реакция).
Примеры:
Низшие (газообразные) гомологи – метан, этан, пропан, бутан – легко воспламеняются и образуют с воздухом взрывоопасные смеси, что необходимо учитывать при их использовании. С увеличением молекулярной массы алканы загораются труднее.
Процесс горения углеводородов широко используется для получения энергии (в двигателях внутреннего сгорания, в тепловых электростанциях и т.п.).
Уравнение реакции горения алканов в общем виде:
Из этого уравнения следует, что с увеличением числа углеродных атомов (n ) в алкане увеличивается количество кислорода, необходимого для его полного окисления. При горении высших алканов (n >>1) кислорода, содержащегося в воздухе, может оказаться недостаточно для их полного окисления до СО 2 . Тогда образуются продукты частичного окисления :
- угарный газ СО (степень окисления углерода +2),
- сажа (мелкодисперсный углерод, нулевая степень окисления).
Поэтому высшие алканы горят на воздухе коптящим пламенем , а выделяющийся попутно токсичный угарный газ (без запаха и цвета) представляет опасность для человека.
Горение метана при недостатке кислорода происходит по уравнениям:
Последняя реакция используется в промышленности для получения сажи из природного газа, содержащего 80-97% метана.
Частичное окисление алканов при относительно невысокой температуре и с применением катализаторов сопровождается разрывом только части связей С-С и С-Н и используется для получения ценных продуктов: карбоновых кислот, кетонов, альдегидов, спиртов. Например, при неполном окислении бутана (разрыв связи С 2 -С 3) получают уксусную кислоту:
В ысшие алканы (n>25) под действием кислорода воздуха в жидкой фазе в присутствии солей марганца превращаются в смесь карбоновых кислот со средней длиной цепи С 12 -С 18 , которые используются для получения моющих средств и поверхностно-активных веществ.
Важное значение имеет реакция взаимодействия метана с водяным паром, в результате которой образуется смесь оксида углерода (II) с водородом - "синтез-газ":
Эта реакция используется для получения водорода. Синтез-газ служит сырьем для получения различных углеводородов.
5. Реакции замещения
В молекулах алканов связи C-Н пространственно более доступны для атаки другими частицами, чем менее прочные связи C-C. В определенных условиях происходит разрыв именно С-Н-связей и осуществляется замена атомов водорода на другие атомы или группы атомов.
1. Галогенирование
Галогенирование алканов – реакция замещения одного или более атомов водорода в молекуле алкана на галоген. Продукты реакции называют галогеналканами или галогенопроизводными алканов. Реакция алканов с хлором и бромом идет на свету или при нагревании.
Хлорирование метана :
(Документ)
n1.doc
1. Привести механизм термического крекинга пропана.Для крекинга парафинов характерен их распад на более низкомолекулярные углеводороды. Продукты распада состоят из парафиновых и олефиновых углеводородов и водорода.
Термическая стабильность низших, газообразных парафинов очень велика. Так, метан ниже 700-800 0 С практически не разлагается. Значительная стабильность метана объясняется тем, что в его молекуле отсутствуют связи С-С, энергия диссоциации которых меньше, чем для связей С-Н. При умеренной глубине разложения метана основными продуктами его крекинга являются этан и водород.
Этан и пропан склонны к реакциям дегидрогенизации с образованием соответствующих олефинов, но для пропана уже при 600К вероятность разложения на метан и этилен в 1,5 раза больше, чем вероятность дегидрирования до пропилена.
Ф.Райс предложил цепной механизм распада парафиновых углеводородов при крекинге. Поскольку энергия связи С-С меньше, чем энергия связи С-Н, то первичный распад молекулы происходит по этой связи и дает радикал, обладающий неспаренным электроном: . СН 3 , . С 2 Н 5 , . С 3 Н 7 , и т.д. Продолжительность существования радикалов, более сложных чем . С 3 Н 7 при температурах крекинга ничтожно мала. Они мгновенно распадаются на более простые, которые могут вступать в реакции с молекулами водородов, отнимая у них водород и превращаясь в насыщенный углеводород.
С 3 Н 8 + R . ? . С 3 Н 7 + RH
Образовавшийся радикал вступает в реакцию с новыми молекулами углеводородов. Если этот радикал имеет сложное строение, он мгновенно распадается на более простой радикал и непредельный углеводород.
Радикалы, существующие достаточно продолжительное время, чтобы при данной температуре вступить во взаимодействие с углеводородом (к ним относятся Н . , . СН 3 , . С 2 Н 5 ), называются свободными.
По Райсу:
Первичный распад молекулы на радикалы.
СН 3 -СН 2 - СН 3 ? . С 2 Н 5 + . СН 3
Развитие цепи.
СН 3 -СН 2 - СН 2 . + С 2 Н 6
СН 3 -СН 2 - СН 3 + . С 2 Н 5 СН 3 -СН. -СН 3 + С 2 Н 6
СН 3 -СН 2 - СН 2 . + СН 4
СН 3 -СН 2 - СН 3 + .СН 3
СН 3 -СН. -СН 3 + СН 4
Рейс определяет вероятность места отрыва водорода, присоединяющегося к свободному радикалу, исходя из следующих соображений:
А) число одинаковых групп, содержащих водород (в данном случае две крайних . СН 3 и одна средняя . СН 2 . );
Б) число атомов водорода в группе (три и два для С 3 Н 8 );
В) относительная скорость взаимодействия радикалов с атомами водорода при первичном (. СН 3 и вторичном . СН 2 . атомах углерода при данной температуре). Водород при третичном атоме углерода наиболее активен.
Относительная скорость взаимодействия радикалов с атомами водорода по Райсу такова:
| 0 С | . СН 3 | . СН 2 . | : СН. |
| 300 | 1 | 3 | 33 |
| 600 | 1 | 2 | 10 |
| 1000 | 1 | 1,6 | 5 |
Из этих данных видно, что при 600 0 С скорость взаимодействия водорода при группе : СН 2 вдвое больше, чем при группе . СН 3 .
Р аспад пропана будет протекать по двум вариантам. Первый такой:
СН 3 -СН 2 - СН 3 + R . ? СН 3 -СН 2 -СН 2 . + RH
Но радикал . С 3 Н 7 нестабилен и распадается по связи, отстоящей, по крайней мере, через одну от группы с неспаренным электроном, так как смежная с этой группой связь наиболее прочна:
СН 3 - ¦ -СН 2 -СН 2 . + RH ? СН 4 + С 2 Н 4 + R .
Второй вариант такой:
СН 3 -СН 2 - СН 3 + R . ? СН 3 -СН. - СН 3 + RH
СН 3 - . СН- ¦ -СН 3 + RH ? С 3 Н 6 + R .
В итоге первая реакция дает этилен и метан, а вторая пропилен.
3. Образующиеся радикалы вновь вступают во взаимодействие с молекулами исходного углеводорода, концентрация радикалов возрастает, и возникает значительная вероятность столкновения двух радикалов с образованием парафиновых углеводородов или молекулы водорода:
R . + R ./ ? R - R /
R . + H . ? RH обрыв цепи
H . + H . ? H 2
Возможность протекания крекинга определяют исходя из изменения энергии Гиббса (изобарно-изотермический потенциал) ?G. Чем ниже?G, тем больше стабильность углеводорода.
Приближенно изменение?G при любой температуре определяют по уравнению:
G т = ?Н 0 298 – Т?S 0 298
Изменение энергии Гиббса связано с константой равновесия реакции:
Ln K p = - ?G 0 /RT или?G 0 = - 19,124 Т lg K p
Константа равновесия равна:
Kр = k 1 /k 2
Где к 1 и к 2 – константы скорости прямой и обратной реакции.
Изменение энергии Гиббса при крекинге позволяет установить относительные границы термической стабильности.
Для любой реакции?G 0 =0 при некоторой температуре t.
По этим данным легко определить границы возможного протекания реакции и одновременно сделать вывод о преобладающем значении реакции расщепления.
Используя значения энергии Гиббса, можно вывести ее зависимость от температуры при данной реакции, а также найти константы равновесия при любой температуре:
1) Т = 298 0 К
А) С 3 Н 8 ? С 2 Н 4 + СН 4
G 298 = 68,14 + (- 50,85) – (- 23,53) = +40,82 кДж/моль
Б) С 3 Н 8 ? С 3 Н 6 + Н 2
G 298 = 62,70 + 0,0 – (-23,53) = + 86,23 кДж/моль
Реакции при данной температуре не идут.
Для других температур:
G т = ?Н 0 298 – Т?S 0 298
Т= 400 0 К
S 0 298 = 219,45 + 186,27 – 269,91 = 135,81 Дж/моль*К
G 400 = 81,3 – 400 *0,13581 = + 29,98 кДж/моль
Б) ?Н 0 298 = 20,41 +0 – (-103,85) = 124,26 кДж/моль
S 0 298 = 266,94 + 130,52 – 269,91 = 127,55 Дж/моль*К
G 400 = 124,26 – 400*0,12755 = +73,24 кДж/моль
Т=500 0 К
Б)?G 500 = 124,26 – 500*0,12755 = +60,5 кДж/моль
А)?G6 00 = 81,3 – 600*0,13581 = -0,186 кДж/моль
Б)?G6 00 = 124,26 – 600*0,12755 = +47,73 кДж/моль
5. Т= 700
А)?G 700 = 81,3 – 700*0,13581 = - 13,77 кДж/моль
Б)?G 700 = 124,26 – 700*0,12755 = + 34,96 кДж/моль
А)?G 800 = 81,3 – 800*0,13581 = - 27,35 кДж/моль
Б)?G 800 = 124,26 – 800*0,12755 = + 22,22 кДж/моль
А)?G 1000 = 81,3 – 1000*0,13581 = - 54,51 кДж/моль
Б)?G 1000 = 124,26 – 1000*0,12755 = - 3,29 кДж/моль
Данные расчеты показывают, что предпочтительнее реакция:
С 3 Н 8 ?С 2 Н 4 + СН 4
Поскольку зависимость изменения энергии Гиббса от температуры носит линейный характер?G т = А + ВТ, можно определить по двум значениям?G т коэффициенты А и В этого уравнения:
40,82 = А + В* 298 ; - 13,77 = А + В* 700
Откуда А = 81,29; В= - 0,1358
Уравнение для данной реакции будет иметь вид:
G т = 81,29 – 0,1358 Т
Отсюда: ?G т = 0 при 598,6 0 К
Для второй реакции:
86,23 = А + В* 298; + 34,96 = А + В* 700
А = 124,236 ; В = - 0,12754; ?G т = 124,236 – 0,12754 Т
Отсюда?G т = 0 при 974,1 0 К
На основании формулы рассчитываем константу равновесия:
G 0 = - 19,124 Т lg K p
| Т 0 К | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 1000 |
| А) ?G 0 | + 29,98 | + 13,4 | -0,186 | - 13,77 | - 27,35 | - 54,51 |
| Б) ?G 0 | +73,24 | +60,5 | +47,73 4,16 | + 34,96 | + 22,22 1,45 | - 3,29 |
Рис. Графики зависимости констант скоростей от температуры
Анализ реакций, типичных для деструктивных процессов, показывает, что термодинамическая вероятность их протекания возрастает с повышением температуры для реакций разложения и, напротив, с понижением температуры – для реакций синтеза.
Кинетика первичных реакций термического крекинга при относительно небольшой его глубине приближенно подчиняется уравнению мономолекулярного превращения:
K = 1/? * ln a / (a - x)
Динцес и Фрост показали, что при углублении процесса константа скорости реакции уменьшается. Это явление они объяснили тормозящим влиянием продуктов разложения на основную реакцию (такое самоторможение происходит вследствие обрыва реакционной цепи образующимися продуктами). Они предложили для крекинга другое уравнение:
K = 1/? *{a ln - ?х}
? – постоянная, характеризующая степень торможения
Относительная константа скорости k i
K i = k* PV/?RT
По закону Вант-Гоффа, скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза при повышении температуры на каждые 10 градусов. Этот закон применим для крекинга только в ограниченных температурах.
Число градусов, на которое необходимо повысить температуру, чтобы удвоить скорость реакции, называют температурным градиентом скорости.
Если продолжительность крекинга при температуре t 0 равна? 0 , то для той же глубины разложения (степени конверсии) продолжительность крекинга при t 1 равна? 1 = ? 0 /2
K 2 /k 1 = ? 1 / ? 2 отсюда для реакции:
С 3 Н 8 ?С 2 Н 4 + СН 4 (1)
| Т 0 К | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 1000 |
| lg K p | -3,9 | -1,4 | 0,0162 | 1,03 | 1,8 | 2,85 |
| K p | 1,26*10 -4 | 4*10 -2 | 1,04 | 10,7 | 63,1 | 708 |
| ? | 7936,5 | 25 | 0,96 | 0,0935 | 0,0158 | 0,0014 |
317,46 26 ,04 10,27 5,92
Для реакции:
С
3
Н
8
?
С
3
Н
6
+ Н
2
(2)
| Т 0 К | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 1000 |
| lg K p | - 9,6 | -6,33 | - 4,16 | -2,6 | - 1,45 | 0,172 |
| K p | 2,52*10 -10 | 4,68*10 -7 | 6,92*10 -5 | 2,52*10 -3 | 3,55*10 -2 | 1,49 |
| ? | 4*10 9 | 2*10 6 | 1,5*10 4 | 2*10 2 | 28,17 | 0,67 |
2000 133 75 7 42
Кинетические кривые будут иметь вид:
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Т, К
Получаемая на установках каталитического крекинга пропан-пропиленовая фракция частично используется в процессах алкилирования для получения алкилбензинов. Алкилирование изобутана пропиленом и получение диметилпентанов из пропилена проводят с целью повышения выработки алкилбензина как целевого продукта крекинга. При этом, качество алкилбензина, полученного с использованием пропан-пропиленовой фракции уступает по качеству алкилбензину, получаемому из бутиленового сырья.
Выход пропилена на установках каталитического крекинга зависит от следующих факторов:
Тип реактора
- тип сырья
- тип катализатора
- уровень загрузки мощностей
- объемы производства газойля
- объемы использования пропилена в других процессах производства топлива (алкилировании).
Наибольшие выходы пропилена дает новый вариант каталитического крекинга - глубокий каталитический крекинг (до 16%).
Дегидрирование пропана.
Процесс дегидрирования ранее осуществлялся преимущественно для получения изобутилена из изобутана. Дегидрирование пропана как промышленный способ получения пропилена используется с 1990 года. В процессе дегидрирования практически отсутствуют побочные продукты.
В соответствии с данной технологией пропан (и небольшое количество водорода для снижения коксообразования) подают в реактор с неподвижным либо движущимся слоем катализатора при температуре 510-700 ºС при атмосферном давлении. Катализатором служит платина, нанесенная на активированный оксид алюминия, содержащий 20% хрома. При любой конструкции реактора необходима постоянная регенерация катализатора для сохранения его активности.
Выходящий из реактора поток поступает в стандартные колонны для разделения. Непрореагировавший пропан и некоторое количество водорода возвращаются в процесс, смешиваясь со свежей порцией сырья. Оставшийся продукт содержит примерно 85% пропилена, 4% водорода, а также легкие и тяжелые отходящие газы.
Применение данной технологии оправдано при высоком спросе на пропилен, превышающем спрос на этилен. Отсутствие побочных продуктов избавляет от дополнительных усилий по их реализации. Одним из ключевых моментов для производства пропилена дегидрированием пропана является разница цен пропилена и пропана. Если разница будет недостаточной, то может оказаться, что производимый пропилен будет стоить дороже, чем по рыночным расценкам. Однако нельзя сказать, что процесс дегидрирования используется лишь при наличии источника достаточно дешевого пропана. Фактически, большинство заводов по дегидрированию пропана расположено в местах, где существует особая потребность в пропилене, а не там, где есть дешевый пропан. В то время как большая часть пропилена производится при переработке нефти и её продуктов, получение пропилена из пропана позволяет получать сырьё, которое не связано напрямую с ценами на нефть. Построение завода по дегидрированию требует относительно меньших затрат по сравнению с альтернативными вариантами, при равном количестве получаемого пропилена на выходе.
Метатезис олефинов.
Еще одним способом получения пропилена как целевого продукта является мететезис - химическая реакция, в которую вступают два вещества, при этом происходит замещение групп с образованием двух новых соединений. В данном случае этилен и смесь изомерных бутенов реагируют с образованием пропилена и бутена-1.
Согласно технологии, смесь изомерных бутенов и этилена подают в нижнюю часть реактора. В верхнюю часть реактора вводят катализатор метатезиса в виде суспензии и катализатор изомеризации бутена-1 в бутен-2. Поднимаясь вверх по реактору, этилен и бутен-2 взаимодействуют с образованием пропена. По мере расходования бутена-2 его количество постоянно пополняется за счет изомеризации бутена-1.
Поток, выходящий из реактора, подвергается фракционированию, при этом чистый пропилен отделяется от этилена и бутена. Последние возвращаются в процесс. Селективность образования пропилена выше 98%, нежелательных побочных продуктов практически нет.
Предыдущая статья: Что делать, когда плохо на душе и хочется плакать Следующая статья: Служебный роман закончился: Как работать с бывшим парнем?