Окислительное дегидрирование изопентана

******************************************************

проводят в одну стадию в присутствии свободного иода при 500-575⁰С.

Катализатор: (Fе₃ О₄ + LiОН) или бромиды (КВR на оксидах кремния или алюминия) .

Реакционную массу разбавляют большим количеством водяного пара.

изо-С₅ Н₁₂ +2I₂ ——® С₅ Н₈ + 4 HI

4 НI + О₂ ——® 2 I + 2 Н₂ О

Условия процесса: Т=500-520⁰С; об.скорость=220-410 1/ч; мольное отношение: иод = 0,1 моль/моль, кислород = 1,0;

вода = 7,8 -8,0 моль/моль.

Конверсия 48—50%, выход (на пропуш.)=38—49%; селективность

(на разлож.)=78-82%.

Реакция идет с выделением тепла, (3350—6700 кДж/кг) поэтому процесс нужно проводить с отводом тепла при небольшой продолжительности (1,5—3 сек.). Процесс проводят в реакторе со стационарным слоем катализатора или в псевдоожиженном слое.

В первом случае затруднен отвод тепла, в втором — сложность улавливания иода.

Графические зависимости [1, с.17—18].

Лекция 30. Дегидрирование ароматических углеводородов

============================================================

Процесс дегидрирования ароматических углеводородов имеет основное практическое значение при получении стирола и —метил— стирола из этилбензола и нзоопропилбензола. Для дегидрирования применяют реакторы адиабатическкого типа по принципу действия сходные с реакторами дегидрирования бутиленов в бутадиен и изоамиленов в изопрен. Реактор представляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем, футерованый изнутри огнеупорным кирпичом. Недостатком является резкий перепад температуры по высоте слоя катализатора (до 50⁰С), что не позволяет достигнуть высокой степени конверсии и заставляет использовать большой избыток водяного пара. Разработана конструкция двухступенчатого реактора с секционированным введением водяного пара перед каждой полкой, что приближает условия работы к изотермическому режиму.

Технология процесса. Этилбензольная шихта (этилбензол-ректификат + возвратный этилбензол) подогревается в теплообменнике до 80⁰С, поступает в испаритель < 210⁰С), затем в предварительный перегреватель (перегрев продуктами дегидрирования из реактора до 550⁰С), затем — в смесительную камеру реактора, где смешиваются с с перегретым в трубчатой печи до 630⁰С водяным паром.

Соотношение этилбензола и водяного пара на входе в реактор 1:3 по массе. Смесь паров на входе в реактор имеет температуру 600⁰С.

Контактный газ из 1 ступени реактора с Т=565⁰С подогревается в межступеньчатом перегревателе вновь до 630⁰С и подается на 2 ступень реактора. Продукты реакции охлаждаются в котле-утилизаторе до 180⁰С и поступают на 3-ступеньчатую конденсацию (воздушные—до 60⁰С; водяные—до 40⁰С и рассольные конденсаторы) и разделяются в отстойниках на углеводородный и водный конденсат.

Выделение стирола из катализата (печного масла) осложнено его полимеризацией при Т>90⁰С и наличием дивинилбензола, активирующего этот процесс. Поэтому стирол выделяют вакуумной ректификацией (Р=1,3—2 кПа) с введением ингибиторов полимериза­ции фенольного типа. Установка состоит из 3-4 ректификационных колонн. На 1 выделяют бензол—толуол—ксилольная фракция, на 2— этилбензол, на 3 и 4 — стирол (с 3 колонны стирол направляют в рецикл). Вакуум создается пароэжекционными установками. КОРС используют для получения лакокрасочных материала.

Выделение a—метилстирола проводится аналогично, но с меньшими трудностями, т.к. он менее подвержен полимеризации.

Показатели процесса дегидрирования этилбензола при 600⁰С на калий- железоокисном катализаторе К-24 при разбавлении 18 моль/моль (m-масса катализатора, F—мольная скорость подачи сырья):

Показатели процесса дегидрирования этилбензола

Таблица 30.1

Приложение 1

Объем производства продуктов отрасли в мире [5]

Приложение 2.

Балансы разложения газообразных и жидких видов пиролизного сырья

(%. масс.) [6].

* Э — этан; П — пропан; н—Б — бутан; БПГ — бензин прямой гонки

(40-180⁰С); БР - бензин рафинад (50-150⁰С); АГ - атмосферный газойль (230-260⁰ С); ВГ - вакуумный газойль (370-470⁰С).

Состав углеводородных газов различных процессов переработки нефти

(%. масс.) [6].

ТКм-термокрекинг мазута под давлением; Коксование: а-замедленное,

кс—в кипящем слое; Каталит. Крекинг: б—бензиновый режим, г—газовый режим; Кат.риформинг: ор—обычный режим, жр—жесткий режим;

ГКтг — гидокрекинг тяжелого газойля; ГОдф - гидроочистка дизельных фракций; Пиролиз— бензинового сырья при 750⁰С.

Приложение 3

Примеры и задачи по темам

=========================================================

Разделы : Литература

=========================================================

1. Тема I. Показатели химико—технологическим процессов

— расчет состава и концентрации (8) с.9;

— расчет плоотности газовой смеси (8) с.14;

— расчет параметров состояния газа (8) с.10—14;

— расчет расходных коэффициентов (7) с.11;

— расчет степени конверсии (12) с.16;

— расчет выхода продуктов реакции (8) пр.3, с.8;

— расчет объема реактора по Кск. и т (8) пр.1, с.22;

— расчет поверхности трубч. реактора (8) пр.1-3, с.47-50;

— расчет объема контактной массы (8) пр.1, с.54;

(одностад, дегидрир. бутана)*

— расчет длины труб реактора (8), пр.3, с.50;

(дегидрирование пропана)*

— расчет поверхности труб реактора (8), пр.1-2, с.47;

(дегидрирование этана)*

— определение равновесной степени

превращения (этана в этилен)* (12), пр.2, с.20

===========================================================

2. Производство парафинов

2.1 — вымораживание п-ксилола (9), с.3—7;

— вымораживание парафина (10), с.11;

— извлечение на цеолите (10), с.7-10;

2.2 — расчет состава бензиновой (8), с.34;

фракции

2.3 - изомеризация пентана

(высота реактора) (8), с.75;

============================================================

3. Термическое расщепление углеводородов

— пиролиз и крекинг (7), пр.2.1-2.9,с.116;

пр.2.12, с.117;

============================================================

4. Производство олефинов

— пиролизом и крекингом (7), пр. 1.7-1.10, с.13;

(7), пр. 2.10-2.14, с-117;

(7), пр. 3.1-3.2, с.153.

============================================================

5. Производство аренов

— объем катализатора в реакторе (8), пр.3, с.35;

установки платформинга

— расчет установки кат. риформинга (9), с.17—21;

— выход ароматических углеводородов (10), с.8;

в кат.реформинге

— дегидрирование этилбензола в стирол

(равновесная степень конверсии) (13), пр.6, с-5;

(диаметр реактора и их число) (8),

— дегидрирование диэтилбензола

(нагрузка по пару) (8),

— дегидрирование ИПБ (8), с.63;

— изомеризация (нагрузка растворов) (8),

============================================================

6. Производство ацетилена

— из карбида кальция (8), с.40

(11), с.12

— термоокислительным

пиролизом, крекингом (8), с.44

(9), с.4;

— электрокрекингом (11), с.95 ( 8), с.42

(9), с.4, 15;

(11), с.18;

============================================================

7. Дегидрирование углеводородов

7.1 — бутана в бутилен;

— мат. баланс 1 стадии (7), пр.1.14, с.14;

— тепловой эффект пр.3.3, с.153;

— объемная скорость подачи сырья пр.3.6, с.153;

— выход, селективность пр. 2.16, с.117;

— определение конверсии по Q (10), пр.6, с.10;

7.2 — бутенов;

— мат. баланс реактора 2 стадии (7), пр.1.15, с.15;

— тепловой эффект пр.3.4, с.153;

— выход, селективность пр.2.17, с.118;

— расчет реактора пр.3.16—3.18

7.3 - окислительное дегидрирование (7), пр.1.16, с.с15;

— выход, состав пр.2.19, с.118;

7.4 — одностадийное дегидрирование (7), пр.1.17, с.16;

— выход, состав пр.2.18, с.118;

— расчет реактора пр.3.7 —3.16.

— расчет объема конт. массы * (8), пр.1, с.54;

— расчет конверсии (13), пр.19,с.12;

7.5 — дегидрирование изобутана (8), пр.2, с.54

в псевдоожиженном слое

7.6 — дегидрирование пропана (8), пр. 3, с.50;

(расчет длины труб реактора)*

7.7 - определение равновесной (12), пр.2, с.20;

степени превращения этана

в этилен *

Литература:

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза,- М.:Химия, 1988.- 592с.

2. Справочник нефтехимика / Под.ред. С.К. Огородникова.— Л.:Химия, 1978.- т.1.

3. Кирпичников П.А. и др. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков.— Л.:Химия, 1981.

4. Адельсон С.В., Белов П.С. Примеры и задачи по технологии нефтехимического синтеза,- М.;Химия, 1987.- 192с.

5. Гутник С.П., Кадоркина Г.Л., Сосонко В.Е- Примеры и задачи по технологии органического синтеза.— М.:Химия, 1984.—192 с.

6. Сборник задач по химической технологии/ И. И. Беляева и др.— М.:Просвещение, 1982.- 143 с.

7. В.С. Тимофеев, Л.А. Серафимов – Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие для вузов – М.: Высш.шк., 2003г.

Содержание:

стр.

Общие указания к изучению курса 3

Тема 1. Введение. Технико-экономические показатели

1. Значение органического синтеза и его перспективы 5

2. Основные группы продуктов отрасли 7

3. Основные показатели химико-технологических процессов 9

Тема 2. Производство парафинов

4. процессы переработки нефти 11

5. Выделение низших парафинов 13

6. Депарафинизация (выделение высших парафинов) 14

7. Изомеризация парафинов 16

8. Теоретические основы термического расщепления 18

9. Технология процессов пиролиза и крекинга 21

10. Каталитический крекинг 23

Тема 3. Производство олефинов

11. Свойства и применение олефинов 24

12. Выделение олефинов из газов пиролиза и крекинга 25

13. Разделение и концентрирование фракций олефинов 27

14. Олигомеризация олефинов 28

15. Алюмоорганический синтез 29

16. Диспропорционирование олефинов (метатезис) 31

Тема 4. Производство аренов

17. Свойства и области применения аренов 32

18. Ароматизация нефтепродуктов 33

19. Производство аренов из каменноугольного сырья 35

20. Выделение ароматических углеводородов 36

21. Изомеризация ароматических углеводородов 37

Тема 5. Производство ацетилена

22. Свойства и применение ацетилена 38

23. Производство ацетилена из карбида кальция 39

24. Производство ацетилена из углеводородов 41

Тема 6. Процессы дегидрирования

25. дегидрирование бутана 43

26. Дегидрирование бутиленов 44

27. Окислительное дегидрирование бутиленов 45

28. Одностадийное дегидрирование бутана 46

29. Дегидрирование изопентана 47

30. Дегидрирование ароматических углеводородов 49

Приложения 50

Литература 54

Содержание