- •Isbn 5-02-006396-7
- •Глава 1. Процессы переработки нефти ...................................................... 26
- •Глава 2. Процессы переработки угля и газа ............................................ 60
- •Глава 3. Олефиновые мономеры ................................................................ 81
- •Глава 4. Диеновые мономеры .................................................................... 118
- •Глава 5. Галогенсодержащие мономеры ................................................. 171
- •Глава 6. Виниловые мономеры с ароматическими и гетероцикли- ческими заместителями .............................................................. 212
- •Глава 7. Акриловые мономеры ................................................................ 241
- •Глава 8. Спирты и виниловые эфиры ...................................................... 283
- •Глава 9. Мономеры для простых полиэфиров ....................................... 313
- •Глава 10. Мономеры для сложных полиэфиров .................................... 346
- •Глава 11. Мономеры для полиамидов....................................................... 399
- •Глава 12. Мономеры для полиимидов...................................................... 470
- •Глава 13. Мономеры для полиуретанов................................................... 496
- •Глава 14. Мономеры для поликарбонатов…………………… 531
- •Глава 15. Мономеры для феноло- и амино-альдегидных полимеров 569
- •Глава 16. Кремнийорганические мономеры ........................................ 596
- •Глава 17. Другие металлсодержащие и неорганические мономеры 642 17.1. Мономеры для серосодержащих полимеров ...................................... 642
- •Глава 1
- •1.1. Термодеструктивные процессы
- •1.1.1. Атмосферно-вакуумная перегонка нефти
- •1.1.2. Висбрекинг
- •1.1.3. Термический крекинг
- •1.1.4. Термоконтактный крекинг
- •1.1.5. Пиролиз нефтяного сырья
- •1.1.6. Коксование
- •1.2. Каталитические процессы
- •1.2.1. Каталитический крекинг
- •1.2.2. Каталитический риформинг
- •1.2.3. Гидрокрекинг
- •1.2.4. Алкилирование
- •1.2.5. Изомеризация алканов
- •1.3. Структура современного
- •Глава 2
- •2.1 . Газификация угля
- •2.1.1. Автотермические процессы
- •2.1.2. Газификация в "кипящем слое"
- •2.1.3. Гидрогенизация угля
- •2.2. Переработка природных и попутных газов и
- •2.2.1. Переработка природных газов
- •2.2.2. Переработка газового конденсата
- •2.3. Химические основы производства водорода
- •2.3.1. Каталитическая конверсия углеводородов
- •2.3.2. Каталитическая конверсия оксида углерода
- •2.3.3. Общие сведения о технологии получения водорода
- •Глава 3
- •3.1. Низшие олефины
- •3.1.1. Сырье для производства низших олефинов
- •3.1.2. Получение этилена
- •3.1.3. Получение пропилена
- •3.1.4. Получение бутена-1
- •3.1.5. Получение изобутилена
- •3.2. Высшие олефины
- •3.2.1. Получение высших олефинов димеризацией и
- •3.2.2. Диспропорционирование олефинов
- •3.2.3. Димеризация и диспропорционирование
- •3.2.4. Получение высших олефинов из синтез-газа
- •3.2.5. Получение циклоолефинов
- •Глава 4
- •4.1. Бутадиен-1,3
- •4.1.1. Способ с.В. Лебедева
- •4.1.2. Способ и.И. Остромысленского
- •4.1.3. Получение бутадиена из ацетилена
- •4.1.4. Промышленные способы получения бутадиена
- •4.2. Изопрен
- •4.2.1. Двухстадийное получение изопрена из
- •4.2.2. Получение изопрена из изобутилена и формальдегида
- •4.2.3. Получение изопрена из изобутилена и метилаля
- •4.2.4. Получение изопрена дегидрированием углеводородов с
- •4.2.5. Получение изопрена из пропилена
- •4.2.6. Получение изопрена из ацетилена и ацетона
- •4.2.7. Получение изопрена жидкофазным окислением углеводородов
- •4.2.8. Получение изопрена из бутенов-2 и синтез-газа
- •4.3. Диеновые мономеры для получения
- •4.3.2. Получение производных норборнена
- •Глава 5
- •5.1. Хлоросодержащие мономеры
- •5.1.1. Теоретические основы процессов хлорирования углеводородов
- •5.1.2. Окислительное хлорирование
- •5.1.3.Гидрохлорирование
- •5.1.4. Дегидрохлорирование
- •5.1.5. Производство хлорорганических продуктов
- •5.1.6. Получение винилхлорида
- •5.1.7.Получение винилиденхлорида
- •5.1.8. Получение хлоропрена
- •5.1.9. Получение эпихлоргидрина
- •5.2. Фторсодержащие мономеры
- •5.2.1. Теоретические основы процессов фторирования
- •5.2.2. Механизм реакций фторирования
- •5.2.3. Способы фторирования алканов
- •5.2.4. Фторирующие агенты
- •5.2.5. Получение винилфторида
- •5.2.6. Получение винилиденфторида
- •5.2.7. Получение перфторпроизводных углеводородов
- •5.2.8. Получение других фторпроизводных углеводородов
- •5.2.9. Получение хладонов (фреонов)
- •Глава 6 виниловые мономеры с ароматическими и гетероциклическими заместителями
- •6.1. Стирол и его производные
- •6.1.1. Получение стирола Препаративные методы синтеза стирола
- •Промышленные методы синтеза стирола
- •6.1.2. Получение -метилстирола
- •6.2. Винилпиридины
- •6.2.1. Общая характеристика основных способов получения винилпиридинов
- •6.2.2. Промышленные методы получения винилпиридинов Синтез 5-винил-2-метилпиридина
- •Синтез 2- и 4-винилпиридинов и 2-винил-5-этилпиридина
- •6.3.1. Прямое винилирование -пирролидона ацетиленом
- •6.3.2 Косвенное винилирование -пирролидона
- •6.4.1. Получение n-винилкарбазола по реакции винилирования ацетиленом
- •6.4.2. Получение n-винилкарбазола по реакции винилового обмена
- •6.4.3. Получение 9-винилкарбазолов многостадийными методами
- •Разложение n-(2-гидроксиэтил)карбазола
- •Разложение 1-замещенных n-этилкарбазолов
- •6.5. Другие виниловые мономеры
- •6.5.1. Получение этилиденнорборнена
- •6.5.2. Получение винилтолуола
- •6.5.3. Получение винилкетонов
- •Синтез винилметилкетона
- •Синтез изопропенилметилкетона
- •Синтез винилфенилкетона
- •Синтез виниленкарбоната
- •Глава 7
- •7. 1. Акрилонитрил
- •7.1.1.Получение акрилонитрила через этиленоксид и этиленциангидрин
- •7.1.2.Окислительный аммонолиз пропилена
- •7.1.3.Получение акрилонитрила из ацетилена и синильной кислоты
- •7.1.4.Получение акрилонитрила через ацетальдегид и гидроксинитрил
- •7.2.1. Препаративные методы получения акриламида
- •7.2.2. Промышленные методы получения акриламида
- •7.3 Акриловая кислота
- •7.3.1.Гидролиз акрилонитрила
- •7.3.2.Гидрокарбоксилирование ацетилена
- •7.3.3. Парофазное окисление пропилена
- •7.3.4. Гидролиз этиленциангидрина
- •7.3.5. Гидролиз -пропиолактона
- •7.3.6. Окислительное карбонилирование этилена
- •7.4. Метакриловая кислота
- •7.4.1. Газофазное окисление изобутилена
- •7.4.2. Окисление метакролеина
- •7.4.3. Газофазное окисление метакролеина
- •7.5. Акрилаты
- •7.5.1. Получение акрилатов этерификацией акриловой метакриловой кислот
- •7.5.2. Получение акрилатов переэтерификацией
- •7.5.3. Получение акрилатов из этиленциангидрина
- •7.5.4. Получение акрилатов из ацетилена по реакции Реппе
- •7.5.5. Получение акрилатов из кетена и формальдегида
- •7.5.6. Получение акрилатов из акрилонитрила
- •7.6. Метакрилаты
- •7.6.1. Получение метилметакрилата из ацетона и циангидрина
- •7.6.2. Получение метилметакрилата из трет-бутилового спирта
- •7.6.3. Получение метилметакрилата из изобутилена
- •7.6.4. Новые методы получения метилметакрилата
- •7.6.5. Получение других алкилметакрилатов
- •7.7.Олигоэфиракрилаты
- •Глава 8
- •8.1. Поливиниловый и аллиловый спирты
- •8.2. Основы процессов винилирования
- •8.3. Простые виниловые эфиры
- •8.3.1. Получение простых виниловых эфиров
- •8.3.2. Другие методы получения простых виниловых эфиров
- •8.4. Сложные виниловые эфиры. Винилацетат
- •8.5. Производные поливилового спирта –
- •Глава 9
- •9.1. Формальдегид
- •9.1.1 Механизм и катализаторы
- •9.1.2. Получение формальдегида
- •9.2. Этиленоксид
- •9.2.1. Получение этиленоксида через этиленхлоргидрин
- •9.2.2. Прямое окисление этилена
- •9.3. Пропиленоксид
- •9.3.1. Получение пропиленоксида
- •9.3.2. Получение пропиленоксида окислением пропилена через пропиленхлоргидрин
- •9.4. Фениленоксид
- •9.5. Аллилглицидиловый эфир
- •9.6. Эпихлоргидрин
- •9.6.1. Получение эпихлоргидрина из глицерина
- •9.6.2. Получение эпихлоргидрина из аллилхлорида
- •9.7. Сульфоны
- •Глава 10 мономеры для сложных полиэфиров
- •10.1. Терефталевая кислота и диметилтерефталат
- •10.1.1. Процесс фирмы "Дюпон"
- •10.1.2. Процесс фирмы "Виттен"
- •10.1.3. Процесс фирмы "Aмoкo"
- •Промежуточные и побочные продукты окисления п-ксилола до терефталевой кислоты
- •Технология получения терефталевой кислоты
- •10.1.4. Одностадийный процесс внипим
- •10.1.5. Получение ароматических и гетероциклических карбоновых кислот путем термического превращения их щелочных солей
- •Превращения щелочных солей
- •10.1.6 Процесс фирмы "Мицубиси"
- •10.1.7. Получение терефталевой кислоты из угля
- •10.2. Малеиновый ангидрид
- •10.2.1 . Получение малеинового ангидрида окислением бензола в газовой фазе
- •10.2.2 . Получение малеинового ангидрида окислением бутана
- •10.2.3. Получение малеинового ангидрида окислением н-бутенов
- •10.2.4. Выделение малеинового ангидрида как побочного продукта в производстве фталевого ангидрида
- •10.3. Фталевый ангидрид
- •10.3.1. Парофазное окисление о-ксилола или нафталина
- •10.3.2. Жидкофазное окисление о-ксилола или нафталина
- •10.3.3. Процесс внииос
- •10.4. Фумаровая кислота
- •10.5. Дихлормалеиновая и дихлормуровая кислоты
- •10.5.1. Получение дихлормалеиновой кислоты и ее ангидрида
- •10.5.2. Получение дихлорфумаровой кислоты и ее ангидрида
- •10. 6. Нафталин-2,6-дикарбоновая кислота
- •10.7. Тиофен-2,5-дикарбоновая кислота
- •10.8. Азелаиновая кислота
- •10.9. Диолы
- •10.9.1. Получение этиленгликоля
- •10.9.2. Получение пропандиола-1,2
- •10.9.3. Получение бутандиола-1,4
- •Синтез бутандиола-1,4 на основе возобновляемого сырья (процесс фирмы "Квакер Оатс")
- •10.9.4. Получение 1,4-дигидроксиметилциклогексана
- •Глава 11
- •11.1. Мономеры для полиамидов, получаемых полимеризацией
- •11.1.1. Получение капролактама Методы синтеза капролактама
- •Капролактоновый процесс фирмы "Юнион Карбайд"
- •Нитроциклогексановый процесс фирмы "Дюпон"
- •Процесс фирмы «Байер»
- •Процесс фирмы "сниа Вискоза".
- •Основные стадии синтеза капролактама
- •Синтез капролактама из толуола
- •Фотохимический синтез капролактама
- •11.1.2. Получение валеролактама
- •11.1.3. Получение 7-аминогептановой кислоты
- •11.1.4. Получение каприлолактама
- •11.1.5. Получение 9-аминононановой кислоты
- •11.1.6. Получение 11-аминоундекановой кислоты
- •11.1.7. Получение лауролактама
- •Тримеризация бутадиена
- •Процесс фирмы "Хемише Халс"
- •Процесс фирмы "Убе"
- •11.1.8. Получение α-пирролидона
- •Восстановительное аминирование малеинового ангидрида
- •11.2. Мономеры для полиамидов, получаемых поликонденсацией дикарбоновых кислот и диаминов
- •11.2.1. Получение адипиновой кислоты
- •Синтез адипиновой кислоты из циклогексана
- •Синтез адипиновой кислоты из тетрагидрофурана
- •Синтез адипиновой кислоты из фенола
- •Другие промышленные методы синтезы адипиновой кислоты
- •11.2.2. Получение адиподинитрила
- •Синтез адиподинитрила из адипиновой кислоты
- •Синтез адиподинитрила из бутадиена
- •Синтез адиподинитрила из акрилонитрила электрохимическим методом
- •Каталитическая димеризация акрилонитрила
- •11.2.3. Получение гексаметилендиамина
- •Синтез гексаметилендиамина из адипиновой кислоты
- •Синтез гексаметилендиамина через гександиол-1,6
- •Синтез гексаметилендиамина из бутадиена
- •Димеризация акрилонитрила
- •11.2.4. Получение других мономеров для синтеза полиамидов
- •11.2.5. Получение м-ксилилендиамина
- •Бромирование м-ксилола
- •Окислительный аммонолиз
- •11.3.2. Получение волокнообразующих полиамидов на основе декандикарбоновой кислоты и 4,4-диаминодициклогексилметана
- •Синтез декандикарбоновой кислоты
- •11.4. Мономеры для полностью ароматических полиамидов
- •11.4.1. Получение хлорангидридов ароматических кислот
- •Синтез хлорангидриродов из ксилолов
- •Тионильный метод
- •11.4.2. Получение мономеров для волоконообразующих полиамидов поликонденсацией 4,4-диаминодифенилсульфона
- •11.4.3. Получение 2,5-бис(n-аминофенил)-1,3,4-оксадиазола
- •11.4.4. Получение 5,5'-Бис(м-аминофенил)-2,2'-бис(1,3,4-оксадиазолил)
- •11.4.5. Получение 4,4'-бис(п-аминофенил)-2,2-битиазола
- •11.4.6. Получение бис(м-аминофенил)тиазоло(5,4-d)тиазола
- •11.4.7. Получение мономеров для полиамидов на основе пиперазина и двухосновных кислот Синтез пиперазина
- •Глава 12
- •12.1. Пиромеллитовый диангидрид
- •12.1.1. Получение дурола
- •12.1.2.Получение пиромеллитового диангидрида
- •12.2. Диангидриды дифенилтетракарбоновых кислот
- •12.2.1. Получение диангидрида дифенил-2,2',3,3'-тетракарбоновой кислоты
- •12.2.2. Получение диангидрида дифенил-2,3,5,6-тетракарбоновой
- •12.2.3. Получение
- •12.2.4. Получение
- •12.3. Диангидриды нафталинтетракарбоновых кислот
- •12.3.1. Получение
- •12.3.2. Получение диангидрида нафталин-2,3,6,7-тетракарбоновой
- •12.4. Диангидриды бензофенон- и
- •12.4.1. Получение
- •12.4.2. Получение диангидрида перилен-3,4,9,10-тетракарбоновой кислоты
- •12.5. Ароматические диамины
- •12.5.1. Получение о- и м-фенилендиаминов
- •12.5.2. Получение n-фенилендиамина
- •12.5.3. Получение бензидина
- •12.6. Производные анилина
- •12.6.1 Получение анилинфталеина
- •12.6.2. Получение анилинфлуорена
- •12.6.3. Получение анилинантрона
- •Глава 13
- •13.1. Диамины
- •13.1.1. Получение диаминов восстановлением динитрилов
- •13.1.2. Получение диаминов
- •13.2. Диизоцианаты и изоцианаты
- •13.2.1. Фосгенирование аминов
- •13.2.2. Перегруппировки Курциуса, Гофмана и Лоссена
- •13.2.3. Получение толуилендиизоцианатов
- •13.2.5. Получение других диизоцианатов
- •13.2.6. Получение изоцианатов
- •13.3. Полиолы и простые полиэфиры
- •13.3.1. Получение β-диолов
- •13.3.2 Получение глицерина
- •13.3.3. Получение арилалифатические диолов
- •13.3.4. Получение мономеров для полиэфирполиолов
- •Глава 14
- •14.1. Бисфенолы
- •14.1.1. Получение бисфенола а
- •14.1.2. Получение галогензамещенных бисфенолов
- •14.2. Дифенилкарбонат
- •14.2.1. Получение дифенилкарбоната
- •14.2.2. Получение дифенилкарбоната
- •14.3. Бисфенол s
- •14.4. Резорцин
- •14.5. Циклокарбонаты
- •14.5.2. Получение циклокарбонатов
- •14.5.3. Получение циклокарбонатов на основе диолов
- •14.5.4. Получение полифункциональных циклокарбонатов
- •Глава 15
- •15.1. Мономеры для феноло-альдегидных полимеров
- •15.1.2. Получение бромфенолов и их производных – антипиренов
- •15.2. Мономеры для карбамидо-альдегидных
- •15.2.1. Получение карбамида
- •15.2.2. Получение меламина
- •Глава 16
- •16.1. Методы получения
- •16.1.1. Магнийорганический синтез
- •16.1.2. Прямой синтез
- •16.1.3. Дегидроконденсация кремнийгидридов
- •16.1.4. Конденсация кремнийгидридов
- •16.1.5 Гидросилилирование
- •16.2. Органохлорсиланы
- •16.2.1. Получение метил- и этилхлорсиланов
- •16.2.2. Получение органохлорсиланов термокаталитическим
- •16.2.3. Получение органохлорсиланов
- •16.2.4. Пиролитические способы получения органохлорсиланов
- •16.2.5. Получение кремнийорганических мономеров химическими
- •16.2.6 Получение тетрахлорсилана
- •16.2.7. Очистка диорганодихлорсиланов
- •16.3. Мономеры для силоксановых каучуков
- •16.3.1. Получение силоксановых каучуков
- •16.3.2. Получение силоксановых мономеров
- •16.3.3. Другие способы получения
- •16.4. Мономеры
- •16.4.1. Получение гексаорганоциклотрисилоксанов
- •16.4.2. Получение кремнийорганических уретанов
- •16.5. Мономеры для поликремнийуглеводородов -
- •Глава 17
- •17.1. Мономеры для серосодержащих полимеров
- •17.1.1. Получение сульфида и полисульфидов натрия
- •17.1.2. Получение 1,2-дихлорэтана
- •17.1.3. Получение n-дихлорбензола
- •17.2. Фосфазены (фосфонитрилы)
- •17.3. Борсодержащие мономеры
- •17.4. Азотсодержащие мономеры
- •17.4.1. Получение мономеров с азольными циклами
- •17.4.2. Получение ди- и тетракарбоновых кислот
- •17.4.3. Получение бензимидазолов
- •17.4.4. Получение бензоксазолов
- •17.4.5. Получение бисмалеимидов
- •17.5. Металлсодержащие мономеры и полимеры на их
- •17.5.1. Получение металлсодержащих мономеров, включающих кова-
- •17.5.2. Получение металлсодержащих мономеров ионного типа
- •17.5.3. Получение металлсодержащих мономеров,
- •17.5.4. Получение металлсодержащих мономеров π-типа
- •In the synthesis of monomers
1.1.6. Коксование
Основная цель процесса коксования – получение светлых нефтепро-дуктов и кокса из гудрона и тяжелых нефтяных остатков. В зависимости от вида сырья и условий процесса можно получить топливный, анодный или игольчатый кокс. На рис. 1.2 показана принципиальная схема установки за-медленного коксования фирмы "АББ Луммус Крест".
|
35 |
|
|
Рис. 1.2. Принципиальная технологическая схема установки замедленного
коксования фирмы "АББ Луммус Крест"
1 - ректификационная колонна; 2- нагревательная печь; 3- камеры
коксования; 4 - сепаратор; 5 - блок разделения бензина и газов.
Потоки: I – сырье; II – пар; III - топливный газ; IV– углеводороды
С3-С4; V – бензин; VI - легкий газойль; VII – тяжелый газойль
Сырье после нагревания подают в ректификационную колонну 1 для извлечения легких нефтяных фракций, содержащихся в сырье, и извлечения тяжелых фракций – рециркулята – из паро-продуктовой смеси, поступоющей из камер коксования 3.Рециркулят смешивают с сырьем, затем он поступает из нижней части колонны в нагревательную печь 2, где сырьевая смесь на-гревается до температуры 753-783 К. После печи она направляется в необог-реваемые камеры 3. Газо-продуктовая смесь выходит из верхней части камер коксования и поступает в ректификационную колонну 1, где разделяется на газ, бензин, легкий и тяжелый газойли. Газ и бензин выходят сверху из ко-лонны, проходят сепаратор 4 и в колонне 5 разделяются на топливный газ, пропан-пропиленовую, бутан-бутиленовую фракции, легкий и тяжелый бен-зин. Кокс из камеры 3 удаляется водой под высоким давлением.
Выбор технологии коксования определяется тем, какие именно нефте-продукты являются целевыми. Замедленное коксование проводится для уве-личения выхода нефтяного кокса, коксование в кипящем слое – для увеличе-ния выработки светлых продуктов.
1.2. Каталитические процессы
Основными процессами углубленной переработки нефти являются ка-талитические процессы: гидрокрекинг и каталитический крекинг. Из дест-руктивных процессов переработки нефти наиболее широко используется ка-талитический крекинг. Большинство процессов каталитического крекинга в мире проводится в "кипящем слое" катализатора.
1.2.1. Каталитический крекинг
Из каталитических процессов наиболее важным является процесс ката-литического крекинга нефтяного сырья с получением продуктов меньшей молекулярной массы: компонентов высокооктановых бензинов, легкого га-зойля, углеводородных газов С-С и др. Приблизительно около одной трети
34
всей добываемой нефти перерабатывается на установках каталитического крекинга.
Процесс каталитического крекинга впервые был осуществлен в про-мышленном масштабе в 1936 г. для переработки керосино-газойлевых фрак-ций с целью получения бензина. Процесс проводили в стационарном слое ка-тализатора, в качестве которого использовали кислые природные глины - монтмориллониты. В 1940 г. использование в качестве катализатора алюмо-
|
36 |
|
|
силиката позволило повысить выход бензиновых фракций. В 1941 г. процесс крекинга стали проводить в "кипящем слое" на микросферическом катализа-торе, а в 1942 г. - в движущемся слое гранулированного шарикового катали-затора.
Значительное улучшение процесса каталитического крекинга связано с открытием каталитической активности цеолитов и цеолитсодержащих ката-лизаторов на их основе. Впервые цеолиты применили в промышленном мас-штабе в 1962 г. Их использование позволило осуществить крекинг в лифт-реакторе.
При проведении каталитического крекинга протекает ряд последова-тельно-параллельных реакций, в которых участвуют как молекулы исходных веществ, так и вещества, образующиеся в ходе реакции:
- крекинг насыщенных углеводородов с образованием алифатических уг-леводородов меньшей молекулярной массы;
- крекинг циклических углеводородов с образованием алкенов ( олефи-
нов);
- деалкилирование алкилароматических углеводородов;
- расщепление боковых цепей алкилароматических углеводородов;
- крекинг олефинов с образованием олефинов меньшей молекулярной
массы;
- изомеризация;
- диспропорционирование олефинов с низкой молекулярной массой;
- перераспределение водорода;
- полимеризация, конденсация и коксообразование.
При каталитическом крекинге насыщенных углеводородов образуются менее высокомолекулярные алканы и олефины, так как чем больше молеку-лярная масса углеводорода, тем легче идет расщепление. Крекинг алканов нормального строения сопровождается вторичными реакциями, приводящи-ми к образованию ароматических углеводородов и кокса. Нафтеновые угле-водороды с длинными алкильными цепями превращаются в алкилнафтено-вые или алкилароматические углеводороды со сравнительно короткими бо-ковыми цепями. Крекинг ароматических углеводородов, преимущественно алкилароматических, сопровождается их деалкилированием и переалкилиро-ванием, а также конденсацией. При деалкилировании образуются алканы, олефины и алкилароматические соединения меньшей молекулярной массы. Конденсация ароматических углеводородов друг с другом или с непредель-ными соединениями приводит к образованию полициклических углеводоро-дов, что способствует отложению кокса на поверхности катализатора. Этот кокс состоит из агломератов с псевдографитовой структурой и многоядерных ароматических углеводородов. С повышением глубины конверсии сырья, температуры реакции и длительности контакта катализатора с сырьем увели-чивается соотношение углерод:водород в коксе.
|
37 |
|
|
Расщепление связей С—С протекает по ионному (гетеролитическому) механизму. Катализаторами гетеролитического расщепления связей С—С являются алюмосиликаты. Катализатор в этом процессе - донор протонов Н+ Н+-
, которыйможноусловнообозначитьА. Ион водорода при присоедине-нии к олефину образует ион СН+, что является начальной стадией ионной цепной реакции распада. Обычно разрыв связи С—С происходит по -правилу: разрывается связь, находящаяся в -положении по отношению к положительно заряженному атому углерода. Такое расщепление приводит к образованию третичного карбкатиона. Например, диизобутилен подвергает-ся следующим превращениям: происходят следующие превращения:
CH CH
33
К
CHCCHC=CH + H+A- CHCCHCCH + A- ;
322323
-
CH CH
CH
CH
33
3
3
CH
3
+
+
CHCCHCCH
CHCCH +
CH=CCH
323
33
23 ;
-
CH
CH
CH
CH
3
3
3
3
|
CH |
CH |
|
3 |
3 |
+ |
|
+ |
СHCCH |
+ CHCCHC=CH |
CHCCHCCH + СН=CCH |
33 |
322 |
32323 |
C CH |
CHСH |
CHCHCH; |
3 |
3 3 |
3 3 3 |
-
CH
3
+
+
CHCCHCCH
CHCCH + CH=CCH и т.д.
323
3323
CH CHCH CH
33 33
Обрыв цепи происходит в результате соединения иона карбкатиона с анионом катализатора:
+ -=C + H+-
C(CH) + A CHCHA
3323
CH
3
От образующегося третичного карбкатиона отщепляется в данном слу-чае молекула олефина с четырьмя атомами углерода – изобутилен:
CH
3
+ +
CHCCHCCH CHCCH + CH=CCH
3233323
CH CHCH CH
33 33
От вторичного карбкатиона отщепляется молекула олефина с тремя уг-леродными атомами, например пропилен:
+
=CHCHCHСH + H+A--
СHCHCH CHCHCHCHCHCHСH + A
222223322223
+ +
CHCHCHCHCHCHСH CH=CHCH + CHCHCHСH
322223 232223
|
38 |
|
|
Насыщенные углеводороды непосредственно не образуют ионов кар-бкатионов. По-видимому, сначала они претерпевают термическое превраще-ние в алкан и олефин, например:
CHCHCHCH CHCH + CH=CH
32233322
Образующийся олефин с большой скоростью превращается в ион кар-бкатиона, который начинает реакционную цепь.
Деструкция циклоалканов протекает аналогично деструкции насыщен-ных ациклических углеводородов, при этом расщеплению подвергается как цикл, так и боковые цепи. Циклоалканы могут расщепляться по нескольким схемам:
Алкилциклоалкан
↓
Алкан+циклоолефин
Олефин +олефин ↓
↓
Олефин+циклоалкан
Бензол и замещенные бензолы при каталитическом процессе не расще-пляются. В замещенных бензолах первичное расщепление происходит по месту присоединения заместителя к кольцу:
CH-CH-CH
22 3
+ CHCH=CH
32
Тепловые эффекты реакций каталитического крекинга различаются по величине и знаку. Реакции разрыва С—С-связей протекают с поглощением тепла, а реакции изомеризации, циклизации, полимеризации олефинов, алки-лирования, гидрирования и некоторые другие - с выделением тепла. Преоб-ладающими являются эндотермические реакции.
Количество продуктов крекинга и их состав зависят от характера сы-рья, природы катализатора и технологических параметров процесса. Темпе-ратура процесса определяется характеристиками катализатора и сырья, вре-менем их контакта, назначением процесса, конструкцией реакторного блока. Реальный температурный интервал процесса каталитического крекинга 723-803 К. С повышением температуры возрастает степень конверсии, увеличи-вается выход сухого газа и бутан-бутиленовой фракции, уменьшается выход бензина, усиливается коксообразование, увеличивается степень ароматиза-ции продуктов крекинга, что приводит к повышению октанового числа бен-зина крекинга и снижению цетанового числа компонентов дизельной фрак-ции. В бензиновых фракциях с повышением температуры снижается содер-жание насыщенных углеводородов и увеличивается содержание олефинов.
Первоначально каталитический крекинг проводили при давлении в ре-акторе и регенераторе не более 0,07 МПа. В дальнейшем для интенсифика-ции выжига кокса с поверхности катализатора давление увеличили до 0,4 МПа. Поскольку с повышением давления интенсивность коксообразования
|
39 |
|
|
значительно возрастает, то для уменьшения выхода кокса сырье разбавляют водяным паром. Это особенно важно при переработке тяжелого сырья.
Степень превращения сырья и выход продуктов в значительной степе-ни определяются временем контакта сырья с катализатором. Чем меньше продолжительность пребывания сырья в реакционной зоне, тем ниже степень его конверсии. Уменьшение времени контакта может быть скомпенсировано более высокой активностью катализатора и повышением температуры.
Сырье и целевые продукты
В качестве сырья в процессах каталитического крекинга используют керосиногазойлевыефракции (473-623 ) вакуумныегазойли (623-773 К).
- Ки
Присутствие в сырье металлов, коксообразующих веществ, азотистых и сернистых соединений отрицательно влияет на эффективность каталитиче-ского крекинга.
Металлы (никель, ванадий, медь, железо и другие содержатся в высо-кокипящих фракциях в основном в виде порфириновых комплексов. Для уст-ранения их дезактивирующего действия на катализатор крекинга обычно ис-пользуют два приема:
- выделение металлов из сырья каталитического крекинга - деметаллиза-ция;
- пассивация металлов, отложившихся на катализаторе.
Суммарное содержание никеля, ванадия и натрия в сырье не должно превышать 1 мас. ч. на 1млн.
Один из самых рациональных способов подготовки нефтяных фракций для каталитического крекинга - гидроочистка, позволяющая значительно по-высить степень превращения сырья и выход бензина, а также понизить кок-сообразование и содержание серы в продуктах крекинга.
Катализаторы процесса крекинга
Первые установки каталитического крекинга с неподвижным слоем ка-тализатора, в качестве которого использовали кислые природные глины, поя-вились в 1940-х годах. В 1950-х годах вместо катализаторов на основе при-родных глин стали применять аморфные синтетические алюмосиликаты. Эти катализаторы значительно активнее, чем катализаторы на основе глин; обла-дают большей стабильностью и механической прочностью. В середине 1960-х годов появились аморфные алюмосиликатные катализаторы с высоким со-держанием АlО.
23
Одновременно были разработаны цеолитные катализаторы крекинга, которые оказались на несколько порядков активнее аморфных алюмосили-катных катализаторов и позволяли значительно увеличить выход бензина.
|
40 |
|
|
Создание цеолитных катализаторов крекинга поистине совершило переворот в нефтепереработке, прежде всего в процессах каталитического крекинга.
Цеолиты представляют собой алюмосиликаты каркасной структуры с полостями, занятыми большими ионами и молекулами воды, которые харак-теризуются значительной подвижностью. Это обеспечивает возможность ионного обмена и обратимой дегидратации.
Совершенствование цеолитных катализаторов привело к созданию но-вой технологии каталитического крекинга – к процессу крекинга с подвиж-ным потоком пылевидного катализатора, это так называемый крекинг в лифт-реакторе. Технология была реализована в начале 1980-х годов, и в настоящее время крекинг в лифт-реакторе является главным в нефтепереработке.
Одними из наиболее распространенных установок каталитического крекинга являются установки фирмы "Келлог". На рис. 1.3 представлен реак-торно- регенераторный блок процесса крекинга фирмы "Келлог". Установка позволяет перерабатывать вакуумные газойли и мазуты в высококачествен-ные продукты.
Рис. 1.3. Реакторно-регенеративный блок установки каталитического крекин-
га по лицензии фирмы "Келлог"
1 - боковой отвод; 2 - расширительная муфта; 3 - вертикальный лифт-
реактор; 4 - отвод с правым поворотом; 5 - система закрытых циклонов;
6 - двухступенчатый десорбер; 7 - регенератор; 8 - внешний коллектор
|
41 |
|
|
дымовых газов; 9, 10 - пробковые краны для катализатора; 11 - охлади-
тель катализатора в плотной фазе
Регенерированный катализатор через подводящий трубопровод 1 сме-шивается с сырьем, которое поступает из бункера через распылитель сырья 2. В реакторе 3 осуществляются реакции каталитического крекинга. Газопро-дуктовая смесь проходит через соединительный трубопровод 4 и систему циклонов 5, а затем поступает в ректификационную колонну на разделение. От закоксованного катализатора в двухступенчатом десорбере 6 выделяют жидкие нефтепродукты, после чего катализатор регенерируют в регенерато-ре 7. Газы регенерации отделяются в циклонах от каталитической пыли и через камеру 8 выходят в атмосферу. Подача свежего катализатора осущест-вляется через краны 9 и 10. Для оптимизации температуры регенератора при работе на тяжелом сырье применяется охлаждение катализатора в плотной фазе.