Лапидус и др. Газы 2 части
.pdf3. Химическая переработка углеводородных газов. |
-441- |
R -C H -C H j
S02+R— сн— сн,«*=*
R-С Н —СН;3
(II)
R—СН—СН,
R-СН —СН, + R-С Н —СН,-
(Ш)OSO,H
(I)
Образование простого эфира (III) возможно также путем взаимодействия (II) с водой:
(II) + Н20 : (III) + H2S04
Гидролиз проводят при давлении 0,4-0,5 МПа и температу ре 92-95°С. Для уменьшения выхода эфира (III) гидролиз ведут по возможности быстро и образовавшийся спирт быстро отго няют от смеси, чтобы его концентрация в растворе была не большой. Можно также реакционную смесь разбавлять водой. Серная кислота и алкилсульфаты переходят в раствор, а диал килсульфат выделяется в виде нижнего слоя. Выход спиртов 96-97%, простого эфира образуется 1-2%.
Выход этилового спирта составляет 85%, диэтилового эфи ра образуется до 7%; выход изопропилового спирта при серно кислотной гидратации выше - до 94% от стехиометрического, диизопропилового эфира образуется до 5%. Кроме того, получа ется небольшое количество полимеров.
Недостатками метода сернокислотной гидратации является участие в процессе больших объемов серной кислоты, ее раз бавление, и поэтому необходимость ее упаривания, перекачка больших объемов, коррозия аппаратуры, а также большие капи тальные затраты.
Следует отметить, что процесс сернокислотной гидратации олефинов позволяет проводить реакцию не с концентрирован
-442- |
.АЛ. Лапидус, И.А. Голубева, Ф.Г. Жагфаров. ГАЗОХИМИЯ |
ными олефинами (95-98% степени чистоты), как это имеет ме сто при прямой гидратации, а с фракциями олефинов, где со держание олефинов 30-50%. Это основное преимущество мето да сернокислотной гидратации.
По капиталовложениям и себестоимости продукции методы сернокислотной и прямой гидратации олефинов примерно оди наковы. Технологическая схема метода сернокислотной гидра тации пропилена представлена на рис. 78.
вода
»+ ■
Отходящиес
Спирт и$Фир
норохтифилгацию
HiSOtt
Рис. 78. Принципиальная технологическая схема производства изопропилового спирта сернокислотной гидратацией пропилена. 1 - абсорбер; 2 - насос; 3 - дроссельный вентиль; 4 - скруббер; 5 - смеситель-гидролизер; 6 - гидролизноотпарная колонна; 7 - ней трализатор; 8 - холодильник-конденсатор; 9 - промыватель; 10 - сепаратор; 11 - сборник.
Серную кислоту требуемой концентрации подают на верх нюю тарелку абсорбера 1, в нижнюю часть которого направляют олефины, предварительно сжатые до заданного давления. В аб сорбере образуются алкилсульфаты и идёт их частичный гидро лиз. Часть жидкости со средних тарелок колонны насосом 2 пере дают на верхнюю тарелку. Газ, выходящий из абсорбера 1, со держит брызги кислоты, пары спирта и эфира, поэтому его после снижения давления в дроссельном вентиле 3 промывают в скруб бере 4 водой, которая используется затем на стадии гидролиза. Реакционная масса с низа абсорбера 1 проходит редукционный
3. Химическая переработка углеводородных газов. |
-4 4 3 - |
вентиль 3, где ее давление снижается до 0,15 МПа и поступает в смеситель-гидролизер 5, куда подают воду из скруббера 4.
Разбавленная масса попадает затем в гидролизно-отпарную колонну 6, где завершается гидролиз алкилсульфатов и отделя ются спирт, эфир и полимеры. Пары воды, спирта и полимеров из гидролизера 6 содержат примеси кислотного характера, по этому их направляют в нейтрализатор 7 тарельчатого типа, в который вводят 5%-ный раствор NaOH. Подачей в нейтрализа тор острого пара предотвращается конденсация продуктов реак ции. Они конденсируются затем в холодильнике-конденсаторе 8. Полученный конденсат представляет собой водный раствор спирта и эфира, содержащий эмульсию полимеров. Для их отде ления конденсат направляют в сепаратор 10, в котором вследст вие дополнительного разбавления водой из промывателя 9 и от стаивания полимеры полностью отделяются. В промывателе 9 водой извлекают спирт и эфир, захваченные полимерами, при чем промывная вода используется в сепараторе 10 для разбавле ния конденсата и более полного отделения полимеров. Водный раствор спирта (обычно около 25%) и эфира (3 - 5%) собирают в сборнике 11, откуда направляют на ректификацию. По анало гичной схеме получают этиловый спирт.
Основные аппараты:
1) Абсорбер (аппарат 1).
Аппарат колонного типа с 20 - 25 колпачковыми тарелками. На каждой тарелке в слое жидкости помещен трубчатый холо дильник, через который циркулирует холодная вода, обеспечи вающая отвод тепла реакции. На верхнюю тарелку колонны по дается свежая серная кислота. Этилен или пропилен подается снизу. В верхней части колонны имеется насадка, играющая роль брызгоулавливателя.
2) Гидролизно-отпарная колонна 6.
Аппарат выполнен из стали, но внутри футерован диабазо выми плитками во избежание коррозии. В нем имеются тарелки, по которым сверху вниз перетекает реакционная жидкость.
Области применения спиртов
Основными потребителями этанола за рубежом до послед него времени был ацетальдегид, однако это применение этанола
-4 4 4 - |
.АЛ. Лапидус, И.А. Голубева, Ф.Г. Жагфаров. ГАЗОХИМИЯ |
сокращается в связи с переходом на производство ацетальдегида прямым окислением этилена. Этанол используют как раствори тель, в производстве дивинила (мономера при производстве синтетических каучуков), в пищевой промышленности, косме тике, медицине и т. д. Изопропиловый, втор- и трет-бутиловые спирты также являются многотоннажными продуктами и при меняются в качестве растворителей и экстрагентов, для произ водства пластификаторов, моющих средств, синтетических по лимеров.
Заключение по третьей части
Представленный материал свидетельствует о том, что раз витие газохимических производств позволяет получить разно образную химическую продукцию, находящую широкое приме нение в ряде отраслей промышленности. Это машиностроение и автомобилестроение, строительство, электроника, а также меди цина, сельскохозяйственные комплексы, производство многих бытовых товаров.
Газохимическ'ая промышленность характеризуется высокой рентабельностью и способна стать определяющей в развитии экономики, экологических и социальных преобразований в масштабе всей нашей страны, может стать приоритетным на правлением развития России - самой богатой в мире по запасам природных газов,привести к её процветанию.
В настоящее время состояние химичекой переработки при родных газов в России не соответсвует мировому уровню. Это перспективная и экономически выгодная отрасль промышлен ности развивается в нашей страны очень медленными темпами, в реультате чего углубляется значительное отставание не только от промышленно развитых стран - США, Канады, западноевро пейских, но и некоторых развивающихся стран.
Для преодоления этого отставания, для того, чтобы занять достойное место среди мировых производителей газохимиче ской продукции в России необходимо в первую очередь:
-считать газохимическую промышленность приоритетным направлением на долгосрочную перспективу;
-определить наиболее значимые направления химической переработки природных газов с оптимальными технико экономическими показателями процессов;
3. Химическая переработка углеводородных газов. |
- 445- |
-провести анализ состояния загрузки и эксплуатации действующих мощностей нефтехимических комбинатов, оценить про блемы транспортировки газового сырья на эти предприятия с незагруженными мощностями.
Литература к третьей части
1.Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1985. - 608 с.
2.Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического
инефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1988. - 592 с.
3.Арутюнов B.C., Крылов О.В. Окислительные превращения метана. - М.: Наука, 1998. - 361 с.
4.Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа. - М.: Химия, 1987. - 248 с.
5.Брагинский О.Б. Нефтегазовый комплекс мира. - М.: Нефть
игаз, 2006. - 636 с.
6.Проблемы и перспективы развития газохимии. Труды Мос ковского семинара по газохимии 2004-2005 г. Выпуск 3/ Под ред А.. Владимирова, А.Л.Лапидуса, - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006. - 226 с.
7.Русакова В.В., Лапидус А.Л., Крылов И.Ф., Емельянов В.Е. Углеводородные и альтернативные топлива на основе при родных газов - М.: РГУ нефти и газа, 2006. - 188 с.
8.Гюльмисарян Т.Г. Технология производства технического уг лерода (сажи). - МИНХ и ГП им. Губкина И.М: 1979. - 86 с.
9.Современные тенденции в развитии газохимии. Труды Мос ковского семинара по газохимии 2006 - 2007 г.г. Под ред. А.И. Владимирова и А.Л. Лавидуса. Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. - 316 с.