Из этилена этанол



Источник: www.chem21.info



Этилен СН2=СН2, пропилен СН2=С=СН2, бутилен СН3-СН2-СН=СН2, бутадиен (дивинил) СН2=СН-СН-СН2 будучи очень реакционно способными соединениями, играют важную роль в промышленности органического синтеза. Из многочисленных реакций, в которые вступают олефины, наибольшее практическое значение имеют процессы полимеризации (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, и др.), гидратации (спирты), хлорирования (дихлорэтан, хлористый аллил и т. п.), окисления (окись этилена), оксосинтеза и некоторые другие реакции.


Широкое распространение получили процессы гидратации олефиновых углеводородов. Таким способом получаются этиловый, изопропиловый, и другие спирты. Этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт) С2Н5ОН, мол.в. 46,07 — важнейший представитель предельных одноатомных спиртов. Этиловый спирт — бесцветная, легко подвижная жидкость со жгучим вкусом и характерным запахом;т. кип. 78,3° С; т. затв. —112°С; плотность 0,789 г/см3; границы взрывоопасных концентраций этилового спирта в воздухе 3,28–18,95 об. %; предельно допустимая концентрация паров этилового спирта в воздухе 1000 мг/м. Этиловый спирт смешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфиром, глицерином, бензином и др. Органическими растворителями, горит бесцветным пламенем.

Этиловый спирт по объему производства занимает первое место среди всех других органических продуктов. Он широко применяется как растворитель и как исходное соединение для различных синтезов. Особенно большие количества этилового спирта расходуются в производстве синтетического каучука.

Этиловый спирт используется также как исходный продукт для производства этилацетата, диэтилового эфира и многих других продуктов органического синтеза. Этиловый спирт может быть получен одним из следующих методов: брожением пищевого сырья (зерна, картофеля и др.), а также отходов сахарного производства — мелассы; гидролизом растительных материалов, переработкой сульфитного щелока, гидратацией этилена [4].


Наибольшее значение имеют получение этилового спирта гидратацией этилена и сбраживанием сельскохозяйственного сырья и продуктов его переработки. Сущность спиртового брожения состоит в том, что виноградный сахар (глюкоза) С6Н1206 в присутствии вещества, вызывающего брожение, через ряд стадий превращается в этиловый спирт и двуокись углерода:

Из этилена этанол

В промышленности для получения спирта пользуются не природным виноградным сахаром, а крахмалом картофеля, хлебных злаков, отходами сахарных заводов. Крахмал предварительно осахаривают под действием особого энзима — диастаза, находящегося в солоде (проросших зернах ячменя или ржи). Осахаривание идет с присоединением воды к крахмалу; при этом образуется дисахарид — мальтоза С12Н22О11:

Из этилена этанол

В процессе брожения под влиянием энзима мальтоза гидролизуется в глюкозу:

Из этилена этанол

Глюкозу потом подвергают спиртовому брожению. Мальтоза, как и зимаза, вырабатывается быстроразмножающимися дрожжевыми грибками.


Основными видами пищевого сырья для получения этилового спирта являются картофель и зерновые культуры. Пищевое сырье вначале очищают от пыли, грязи и механических примесей, оболочку толстокожурного зерна разрушают на вальцах, жерновах или других приспособлениях, после чего очищенный материал разваривают острым паром под давлением в течение 45–110 мин (в зависимости от вида сырья); при этом к зерну прибавляют воду. После разваривания массу выпускают через выдувное отверстие разваривающего аппарата; при этом происходит перепад давления от 4–5 ат до 0,2–0,5 ат (избыточных), вследствие чего оболочки клеток разрываются и сырье превращается в однородную жидкую массу, поступающую в заторный чан. В этот же чан для осахаривания крахмала вводят ферментативный препарат — солод, который получают из проращенного в особых условиях зерна (ячменя, ржи, проса). После добавления солода массу выдерживают 10–15 мин при 61 для ее стерилизации, а также растворения и осахаривания крахмала. По окончании осахаривания массу охлаждают до 30, после чего в нее вводят дрожжи. Полученную массу охлаждают до 22–26 град. (двухсуточное брожение) или 15–18 град. (трехсуточное брожение) и перекачивают в бродильные чаны. Кроме этилового спирта при брожении образуются: глицерин, янтарная кислота, метиловый спирт, сивушные масла, сложные эфиры и др.

Длительность брожения при непрерывном методе составляет 60–65 часов, содержание э. с. в зрелой бражке 8–10об. %. Бражка поступает в брагоперегонный аппарат, из которого отгоняют этиловый спирт и летучие примеси. Остающийся в аппарате твердый продукт — барда (4,5–7,4 %), используется на корм скоту. Крепость получаемого при перегонке спирта-сырца должна быть не менее 88 % (объемн.) Из спирта-сырца очисткой его от примесей получают спирт-ректификат (95,5 %). На рис.1 приведена схема производства этилового спирта из пищевого сырья, включающая процессы разваривания и осахаривания крахмала [4].

Из этилена этанол

Рис. 1. Схема отделения прямой гидратации этилена: 1 — буфер; 2 — компрессор свежего этилена; 3 — компрессор циркулирующего газа; 4 — паровой подогреватель; 5, 10, 14 — теплообменники; 6, 15 — холодильники; 7,8 — котлы-утилизаторы, 9 — реактор; 11 — сепаратор; 12(1), 12(11) — газоотделители; 13 — скруббер; 16, 20 — ёмкости; 17, 18, 21 — насосы; 19 — сборник; ФВ — фузельная вода

Разработан новый способ получения этанола — прямая гидратация этилена, сделав его тем самым более экономичным. Более того, прямая гидратация позволяет получить более высокий выход продукта и отличается высокой экологичностью.

При производстве синтетического этилового спирта сырьем служит этилен, который получается при пиролизе газового сырья или нефтяных дистилляторов. Для получения этилового спирта этилен подвергается сернокислотной или прямой гидратации на твердых фосфорнокислых катализаторах. Трудовые затраты при производстве этилового спирта из пищевых продуктов или древесных опилок очень велики, поэтому значительно выгоднее исходить из дешевого углеводородного сырья и получать спирт гидратацией этилена [2].

Прямая гидратация этилена имеет ряд преимуществ перед сернокислотным методом: исключение расхода серной кислоты и минимальные потребности в других реагентах, кроме этилена и водяного пара, одностадийность процесса, более высокий выход спирта. Недостатками прямой гидратации является частая замена катализатора и использование более дорогих концентрированных этиленовых фракций. Процесс синтеза этилового спирта прямой гидратацией этилена технически более прогрессивен, чем сернокислотной гидратацией, поэтому он получил значительно большее распространение в промышленности. Характерной особенностью процесса прямой гидратацией этилена является низкая конверсия исходного сырья — порядка 5 % за один проход. Таким образом, для полного использования этилена он должен быть пропущен через систему 18–20 раз.

Присоединение воды к олефинам всегда происходит по правилу Марковникова. Поэтому первичный спирт можно получить только из этилена; из других олефинов получаются вторичные или третичные спирты [3].

Прямой гидратацией этилена называется обратимый экзотермический процесс непосредственного (без образования промежуточных продуктов) присоединения воды к этилену в присутствии катализатора с образованием этилового спирта:

Степень превращения этилена за один проход через реактор составляет 3,5–4,8 %. Непрореагировавший этилен возвращается в реактор (рециркулирует), пары воды и спирта конденсируются в системе теплообменников и холодильников, а циркулирующий газ при этом охлаждается. Водно-спиртовый конденсат отделяют от циркулирующего газа в сепараторах и направляют на ректификацию. Из всего количества этилена, вступившего в реакцию, только 95–98,5 % превращается в спирт, а остальное — в диэтиловый эфир, ацетальдегид, полимеры. С целью повышения степени превращения этилена в спирт поддерживают высокую концентрацию этилена в циркулирующем газе (90 % масс, и более). При этом необходимо, чтобы концентрация этилена в свежей этиленовой фракции, поступающей с газоразделительной установки, была равна 99 % (масс) [1].

При ректификации водно-спиртового конденсата из него получают 93–94 %-ный спирт. Из выделенного концентрированного спирта удаляют небольшие количества ацетилена.

Заключение

Производство этилового спирта в нашей стране играет важную роль в народном хозяйстве.

Гидратация этилена — наиболее эффективный способ производства этилового спирта, позволяющий экономить по сравнению с его получением из пищевого сырья на 1т этилового спирта около 4 т зерна или до 12 т картофеля.

На получение 1 т этилового спирта из пищевого сырья затрачивается от 160 чел.-час (из зерна) до 280 чел.-час. (из картофеля), из нефтехимического сырья — 10 чел.-час.; значительно меньше капитальных затрат потребуется на строительство заводов синтетического этилового спирта по сравнению с заводами пищевого этилового спирта.

Метод получения этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена в настоящее время несколько устарел, кроме того он является небезопасным. Опасность данного метода обуславливается прежде всего использованием концентрированной серной кислоты и жёсткими технологическими параметрами процесса. Использование того или иного способа производства во многом обуславливается качеством сырья, а именно — содержанием этилена в исходной фракции.

Прямая гидратация этилена имеет ряд преимуществ перед сернокислотным методом: исключение расхода серной кислоты и минимальные потребности в других реагентах, кроме этилена и водяного пара. Кроме того, процесс прямой гидратации этилена протекает в одну стадию, что обуславливает более высокий выход спирта.

Литература:

  1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 3-е, перераб. М., Химия, 1981 г.
  2. Справочник. Расчёты химико-технологических процессов. Под общей редакцией проф. И. П. Мухлёнова. Л., «Химия», 1976 г.
  3. Юкельсон И. Ю. Технология основного органического синтеза. М.,Химия, 1968 г.
  4. Исмоилова Х. Д. «Органическая химия» Изд. Илм зиё 2007 г.

Источник: moluch.ru

Завод по производству моющих средств

Этиленгликоль, полученный дегидратацией этилового спирта: С 1990 года мировой спрос на рынке полиэфирной продукции резко возрос, и это привело к быстрому росту и развитию производства этиленгликоля в мире. В 1996 году, производственные мощности гликоля в мире составляет 11,2 млн. тонн в год. В течение 1996 и 2004 года темпы роста производственных мощностей гликоля в мире составляют 5%, а ежегодные темпы роста производства этиленгликоля составляет 5,8%. В 2004 году, производственные мощности в мире по этиленгликолю составили 16,98 млн. т / год, продукциями 14.96 млн. тонн, средний уровень операционных составляет 92%.

 

В структуре потребления этиленгликоля производенного в мире,

 

  • 80,4% используется в производстве полиэфиров,
  • 12% используется в производстве антифриза,
  • 7,6% используется в производстве антиобледенительной жидкости,
  • нанесения покрытий и др.
  • Ожидается, что в 2010 году, гликоль производственных мощностей в мире будет около 22,4 млн. тонн / год, в 2015 году составит около 22 млн т / год.

     

    Рост в основном в Азии и на Ближнем Востоке; рост Западной Европы и Северной Америки становится сравнительно меньше. Спрос на гликоль в мире составляет около 19,2 млн. тонн в 2010 году, из которых средний ежегодный рост спроса на 4,4% и 1,1% в Северной Америке и Западной Европе, соответственно, и ожидается, что спрос на потребление гликоля в мире в 2015 г. достигнет 23.36 млн. тонн, а среднегодовые темпы роста спроса составят примерно на 4 процента.

     

    Китай является крупным потребителем гликоля, около 80% гликоля используется в полиэфирных производствах и 8% для антифриза и 12% для других производств. В настоящее время отечественные китайские заводы, включая Яньшань нефтехимическую корпорацию, Шанхайскую нефтехимическую компанию «, ООО Sinopec Янцзы нефтехимической Ко, Лтд, Кыргызская компания, Maoming нефтехимическая компания, чья общая мощность производства 1,28 млн. тонн, а общий объем производства 1.2564 млн. тонн в 2006.

     

    Одновременно, фактическое китайское потребление составило 5.3177 млн. тонн с годовым объемом импорта 4.0613 млн. тонн, эти цифры показали, что спрос на гликоль в промышленности сильно вырос. Из-за ограниченности ресурсов гликоля, в период 2006-2010 годов, гликолевый производственный потенциал основном концентрируется в China Petrochemical Corporation, дочерних предприятий и китайско-иностранных совместные предприятиях, соответственно — 60% и 23%.

     

    К 2010 году в Китае ожидается, что производственные мощности по гликолю будут увеличены на 1,92 млн. т / год , и как ожидается, достигнет 3,1 млн. тонн / год в 2010 году. В соответствии с внутренним производством полиэфиров 19 млн. тонн в 2010 году прогноз потребления гликоля составит 6,4 млн. тонн и возникнет разрыв на рынке на 3,3 млн. тонн полиэфирного сырья по самых низким оценкам.

     

    Кто закроет разрыв в производстве этиленгликоля ?

     

    Отщепление воды от спиртов (реакция дегидратации).

     

       При действии на одноатомные спирты (метиловый спирт CH3OH, этиловый спирт С2H5OH, пропиловый спирт С3H7OH, бутиловый спирт С4H9OH, амиловый спирт С5H11OH и т.д.) различных водоотнимающих средств происходит отщепление молекул воды. При этом атом водорода отщепляется от углеводородного атома, соседнего с тем, при котором находится гидроксильная группа спирта. Это приводит к образованию непредельного углеводорода

    формула превращения этиловый спирт в этилен

    В этой реакции также проявляется правило Зайцева: если есть выбор, водород отщепляется преимущественно от того соседнего углеродного атома, который содержит меньшее число атомов водорода.

     

    Дегидратация спиртов происходит, например, при пропускании паров спирта над нагретой при 350 – 500 градусов Цельсия окисью алюминия.

     

    Старый же лабораторный метод заключается в нагревании спиртов с концентрированной серной кислотой; обычно так получают по приведенной выше реакции этилен из этилового спирта.

     

    При смешивании концентрированной серной кислоты со спиртом вначале образуется сложный эфир – алкисернистая кислота.

     

    В этом случае, при избытке спирта, дегидратация протекает межмолекулярно, т.е. путем выделения молекулы воды за счет гидроксильных групп двух молекул спирта; при этом образуются так называемые простые эфиры

    Например:

    Этиловый спирт + серная кислота = этилсерная кислота + вода

     

    При дальнейшем нагревании алкисернистая кислота разлагается с образованием непредельного углеводорода этилена и серной кислоты

    Этилсерная кислота при нагревании разлагается на этилен и серную кислоту

     

    Из этилена легко получить окись этилена. В промышленности ее получают прямым окислением этилена кислородом воздуха в присутствии катализатора (серебро) при температуре до 350 градусов Цельсия

    Этилен + кислород = окись этилена

     

    Окись этилена — бесцветная, легко летучая жидкость с температурой кипения 10,7 градусов Цельсия; d = 0,897, окись этилена хорошо растворима в воде. Окись этилена очень активное в реакциях соединение. Трехчленное кольцо окиси этилена легко раскрывается, и она присоединяет различные реагенты; на этом основано применение окиси этилена для многих синтезов.

     

    Присоединяя молекулу воды окись этилена образует этиленгликоль. Этиленгликоль именно так и получают в промышленности :

    Присоединяя молекулу воды окись этилена образует этиленгликоль

     

    Таким образом, реакция получения этиленгликоля из этилового спирта может быть записана следующими формулами:

    Этиловый спирт + катализатор = Этилен

    Этилен + Кислород над катализатором = Окись этилена

    Окись этилена + Вода = Этиленгликоль

     

    Этиленгликоль может быть получен также щелочным гидролизом 1,2-дихлорэтана, а 1,2-дихлорэтан — хлорированием этилена

    Этиленгликоль может быть получен щелочным гидролизом

    Этиленгликоль из этилена может быть получен и путем окисления в водном растворе / По такой же реакции получают пропиленгликоль — антиобледенительная жидкость для Авиакомпаний — авиационный антифриз

    Этиленгликоль из этилена может быть получен и путем окисления в водном растворе

    При взаимодействии окиси этилена с этиленгликолем получаются полигликоли

    Этиленгликоль + Окись этилена = Диэтиленгликоль

    Диэтиленгликоль + Окись этилена = Триэтиленгликоль

    Синтетические моющие средства — ценные заменители мыл. Производство мыл требует большого расхода растительных и животных жиров. Синтетические моющие средства — это различные композиции основой которых являются изготовляемые путем синтеза разнообразные поверностно-активные вещества ПАВ. 131

    Диоксан — это соединение иначе называют диэтиленовым эфиром, так как в нем через кислород соединены два этиленовых радикала. Диоксан образуется из двух молекул этиленгликоля с выделением двух молекул воды; для этого этиленгликоль достаточно нагревать с небольшим количеством серной кислоты. Диоксан — бесцветная жидкость, температура кипения 101 градус Цельсия, температура плавления 11,8 гр Цельсия d=1,0338. Диоксан смешивается с водой. По химическим свойствам диокан подобен простым эфирам. Диоксан применяется как очень хороший растворитель высокомолекулярных соединений, жиров, масел. 131

    К неионогенным моющим веществам относятся соедиенния с различными относительно высокими молекулярными массами, содержащие гидроксильные и эфирные группы, придающие им растворимость в воде и поверхностно-активные свойства. Примером могут служить продукты взаимодействия высших спиртов с окисью этилена по схеме

    Высший спирт + Окись этилена = Эфир этиленгликоля

    Соединения этого типа предствавляют собой эфиры полигликолей. Радикал R может содержать, например, 18 углеродных атомов. В зависимости от числа молекул окиси этилена, введенных в реакцию (величина n=6-8, 10-15 или 20-30) получают поверхностно-активные вещества различных назначений (моющие средства для шерсти, искусственного шелка, хлопка, эмульгаторы масел и т.п.)

    Эфир этиленгликоля + Окись этилена = Эфир полиэтиленгликоля

     

    Литература: Завод по производству моющих средств в Китае

    Литература: пропиленгликоль для Аэрофлота — антиобледенительная жидкость — авиационный антифриз

    Литература: Извлечение глицерина из барды

    Литература: Производство этилового спирта в США.

    Литература: Этанол

    Литература: Производство бутилового спирта из этилового спирта через уксусный альдегид.

    Литература: Производство и использование этилового спирта

    Литература: Этиленгликоль является исходным сырьем для производства тосола, антифриза, теплоносителя, стеклоомывающих жидкостей, авто шампуней. Антифриз автомобильный представляет собой этиленгликоль (ГОСТ 19710-83) с пакетом антикоррозионных присадок (Ингибиторов коррозии) по карбоксилатной технологии

     

    Вернуться на главную страницу

     

    Источник: www.sergey-osetrov.narod.ru

    Ф. Ш. Вильданов (к.т.н., в.н.с.)1, Ф. Н. Латыпова (к.х.н., доц.)1, Р. Р. Чанышев (д.т.н.)1 С. В. Николаева (к.х.н., доц., зав.каф., проректор по общим вопросам)2 ,

    Получение этилена из биоэтанола — альтернативный путь производства углеводородного сырья для нефтехимических процессов

    НИИ малотоннажных химических продуктов и реактивов Уфимского государственного нефтяного технического университета 450029, г. Уфа, ул. Ульяновых, 75; тел. (347) 2431712, е-mail: reaktiv2003@mail.ru 2Уфимская государственная академия экономики и сервиса, кафедра окружающей среды и рационального использования природных ресурсов 450077, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (347) 2536262

    F. Sh. Vildanov1, F. N. Latypova1, R. R. Chanyshev1, S. V. Nikolaeva2

    Reception of ethylene from bioethanol as an alternative way of manufacture of hydrocarbonic raw materials for petrochemical processes

    1 Scientific-Research Institute of Low-Tonnage Chemical Products and Reagents of Ufa State Petroleum Technological University 75, Uljanovykh Str., 450029, Ufa, Russia; ph. (347) 2431712, e-mail: reaktiv2003@mail.ru 2Ufa State Academy of Economy and Service 145, Chernyshevskogo Str, 450077, Ufa, Russia; ph. (347) 2536262

    Представлены сведения об основных технологиях получения этилена дегидратацией этилового спирта, получивших применение в промышленных условиях, а также о пилотных разработках, имеющих широкие перспективы для дальнейшего внедрения. Приводятся некоторые технологические аспекты достижений различных фирм в области получения этилена из этанола, а также данные о внедрении крупнотоннажных промышленных производств биоэтилена и продуктов на его основе.

    Ключевые слова: возобновляемое сырье; дегидратация; пилотная установка; промышленное внедрение; этанол; этилен.

    Data on the basic technologies of reception of ethylene by dehydration of the ethyl alcohol received application in industrial and also about the pilot workings out having wide prospects for the further introduction are presented. Some technological aspects of achievements of various firms in the field of reception of ethylene from ethanol and also the data about introduction of large-capacity industrial productions of bioethylene and products on its basis are resulted.

    Key words: renewed raw materials; dehydration; industrial introduction; pilot installation; ethanol; ethylene.

    Этилен является одним из главных видов нефтехимического сырья, однако в последние годы на мировом нефтехимическом рынке наблюдается быстрый рост объемов потребления этилена, что в сочетании со значительным запаздыванием темпов наращивания его производства приводит к простаиванию важнейших производственных мощностей на нефтехимических и химических предприятиях и, как следствие, к общей напряженности на мировом рынке химических продуктов. Такое положение является следствием множества причин:

    снижения степени интеграции нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей; роста топливной доли в переработке нефти; изменения геополитической обстановки в регионах, богатых нефтью и т.д.

    Одним из возможных путей выхода из сложившейся ситуации является поиск альтернативного нефтяному сырья для производства этилена. Наиболее перспективным направлением в этой области является получение этилена из этилового спирта, полученного из биомассы, путем дегидратации:

    Дата поступления 07.08.11

    кат.

    C2H5OH———► С2Н4 + H2O

    Процесс получения этилена из этанола широко применялся в США и Западной Европе в первой половине XX в. вплоть до распространения технологий его промышленного производства из нефтяного сырья. В 19501960-е гг. на территории Индии и Бразилии были созданы первые небольшие производства этилена из этанола мощностью 20—30 тыс. т/год. Очередной всплеск интереса к этой технологии произошел с началом энергетического кризиса 1973 г. До конца 1980-х гг. было проведено несколько сравнительных исследований, показавших некоторые экономические преимущества «био»-технологии получения этилена перед нефтехимическими методами — высокую селективность процесса, меньшие капитальные затраты на организацию производства и др. В 1980-е гг. были широко изучены возможности повышения эффективности дегидратации этанола с применением различных катализаторов. Наиболее перспективными для промышленной реализации процесса были признаны катализаторы на основе активированного оксида алюминия или фосфорной кислоты на подходящей подложке '.

    К настоящему времени для проведения процесса получения этилена дегидратацией этанола в промышленных условиях применяются реакторы с неподвижным реакционным слоем. Технологическая система может работать в изотермических или адиабатических условиях. В зависимости от типа реактора теоретический выход этилена может составлять 94— 96 %. Побочные продукты процесса — альдегиды, кислоты, высшие углеводороды, углекислый газ и вода. Успешные технологические разработки в этом направлении имеют компании Lummus (США), Halcon/SD (США), NIKKI/ JGC (Япония), Petrobras (Бразилия), Sinopec Group (Китай) и др. 1

    Коммерческая технология фирмы Lummus, включающая реактор с неподвижным реакционным слоем, работает в изотермических условиях, выход этилена — 94—96 %. Промышленная установка фирмы Lummus запущена в Индии. Еще одна исключительно перспективная разработка специалистов фирмы — реактор с кипящим слоем (схема 1), позволяющий улучшить контроль за температурой процесса и предотвратить излишние потери этилена. Выход этилена при применении изотермического реактора с кипящим слоем — до 99%.

    В настоящее время данный реактор проходит

    длительные испытания в составе пилотной ус-2

    тановки .

    5

    Схема 1. Пилотного реактора дегидратации этанола в кипящем слое катализатора фирмы Lummus:

    1 — линия подачи паров этанола; 2, 4 — кипящий слой катализатора; 3 — отработанный катализатор; 5 — продукты сгорания; 6 — линия подачи свежего катализатора.

    Компания Halcon/SD, построившая первое производство этилена из этилового спирта для компании Electro Cloro/Solvay Group в Бразилии в 1960 г., также имеет промышленную технологию (схема 2) с использованием реактора с неподвижным слоем катализатора. Кроме того, фирма представляет собственный катализатор дегидратации этанола — Syndol. Селективность процесса с использованием предлагаемого катализатора — 97—99 %. Специалисты Halcon/SD утверждают, что катализатор Syndol может оставаться в процессе непрерывно в течение восьми месяцев без необходимости регенерации. Катализатор может использоваться как в изотермическом, так и в адиабатическим режимах. В ходе испытаний на опытной установке, включающей два адиабатических реактора, специалисты Halcon/SD сообщают о достижении 99.8%-й конверсии этанола в этилен при использовании катализатора Syndol 1. В настоящее время поставщиком промышленной технологии получения этилена из этанола фирмы Halcon/SD является компания Chematur International AB 3.

    Процесс NIKKI/JGC внедрен на опытном заводе в Бразилии в сотрудничестве с Instituto

    Схема 2. Технология получения этилена из этанола фирмы Halcon/SD

    de Pesquisas Technologicas (Сан-Пауло, Бразилия). Катализатор, разработанный специалистами NIKKI, может проявлять высокую активность в течение года непрерывной эксплуатации и позволяет достичь выхода этилена до 97% 4.

    Компания Petrobras (Бразилия) разработала технологию получения этилена из этанола с использованием нескольких параллельно установленных адиабатических реакторов с неподвижным слоем катализатора. Компания заявляет, что представленный процесс позволяет снизить образование нежелательных побочных продуктов и увеличить срок службы катализатора. После успешных испытаний демонстрационной установки мощностью 60 т/год было организовано производство этилена мощностью 60000 т/год в г. Масейо (Бразилия). Процесс позволяет достичь степени конверсии 98% по сравнению с 93% при использовании аналогичного изотермического процесса. Процесс фирмы Petrobras отличается экономичностью за счет сравнительно низкой стоимости оборудования и технического обслуживания 5.

    В настоящее время ведущие мировые химические и инжиниринговые компании осуществляют строительство и пуск крупнотоннажных производств этилена из этанола, на базе которых планируется организовать автономное сырьевое обеспечение ряда заводов по выпуску полимеров на основе этилена (полиэтилен, ПВХ, ПЭТ и др.).

    Первое крупнотоннажное производство этилена из этанола организовано в сентябре 2010 г. компанией Braskem в составе действующего производственного комплекса в г. Триун-фо (Бразилия) для обеспечения сырьем про-

    изводства полиэтилена. Стоимость проекта — 278 млн долл., проектная мощность по полиэтилену — 200 тыс. т/год, потребление этанола — 462 млн л/год. Получаемый полиэтилен по своим характеристикам полностью идентичен продукту, получаемому из нефтехимического сырья.

    Среди первых потребителей «био»-поли-этилена — Tetra Pak, Toyota Tsusho, Shiseido, Natura, Acinplas, Johnson & Johnson, Procter & Gamble и Petropack 6,7.

    В 2007 г. Компания Solvay инвестировала 135 млн долл. в организацию производства ви-нилхлорида-мономера и ПВХ в г. Санта-Андре (Бразилия). Мощности строящегося завода — 360 тыс. т/год ПВХ, 360 тыс. т/год ВХ-мо-номера, 235 тыс. т/год каустической соды и 60 тыс. т/год биоэтилена. Биоэтилен будет частично покрывать потребность в сырье производств ВХ-мономера и ПВХ 8.

    Компания Dow Chemical (США) совместно с Mitsui (Япония) в 2010 г. приступила к строительству в Бразилии предприятия по производству полиэтилена на основе этанола. При этом в состав предприятия будет входить и комплекс по получению 240 млн л/год этанола из сахарного тростника. Сумма совместных инвестиций — 200 млн долл. Планы компаний — пуск в 2012 г. производства «био»-полиэтилена мощностью 350 тыс. т/год 9.

    Таким образом, процесс получения этилена из биоэтанола в ближайшие годы может стать реальной перспективой в области поиска замены нефтяного сырья для огромного количества нефтехимических процессов. Реализация крупномасштабных проектов получения

    биоэтилена ведущими мировыми химическими гигантами является красноречивым свидетельством высокой экономической эффективности и конкурентоспособности процесса дегидратации этилового спирта в этилен в промышленных условиях.

    Литература

    1. Avais F. Green Technologies: From Ethanol to Ethylene // Semi-annual Newsletter «The 7. Beacon».— IOPWE — International Organization

    of Pakistani Women Engineers.— Winter 2010.—

    P.21.

    2. Патент США №4134926. Tsao U., Zasloff H.B. 8. Production of ethylene from ethanol. 1979 // http: / / worldwide.espacenet.com/ publicationDetails/original Document CC= US&NR = 4134926A&KC = A& FT = D&date=19790116&DB=EP0D0C&locale=ru_ru.

    3. Plastics from Bacteria: Natural Functions and Applications / Edited by G.-Q. Chen.— Springer, 2009.- P. 401.

    4. Rothman H., Greenshields R., Calk F. R. Energy from alcohol: the Brazilian experience.- USA: University Press of Kentucky, 1983.- P. 79.

    5. Патент США №4232179. Valladares Barrocas et al. Process for preparing ethane. 1980 // http:// worldwide.espacenet.com/publication Details/ original Document CC=US&NR=4232179A&KC =A&FT= D&date=19801104&DB = EPODOC& locale = ru_ru.

    6. Arvidsson, M., Lundin, B. Process integration study of a biorefinery producing ethylene from lignocellulosic feedstock for a chemical cluster.-Gоteborg, Sweden: Chalmers University Of Technology, 2011.- P. 16.

    Schill S. R. Braskem starts up ethanol-to-ethylene plant // http://www.ethanolproducer. com/articles/7022/braskem-starts-up-ethanol-to ethylene-plant/.

    Tardy M. Solvay Indupa will produce bioethanol-based vinyl in Brasil & Conciders State-of-the-Art power generation in Argentina. Polyvinylchloride (PVC) Derived From Sugar Cane and Salt. Press Release. Dec. 14, 2007 // http://www.solvay. com/EN/NewsPress/Documents/2007/ 20071214_ColomboII_EN.pdf.

    9. Participation in Production of sugarcane derived chemicals in Brazil with The Dow Chemical Company. News Release, Jul. 20, 2011 // http: //www.mitsui.com/jp/en/release/2011/ 1194650 1803.html.

    Источник: cyberleninka.ru

    Этиловый спирт и война — вещи практически неразделимые. Я вообще осмелюсь утверждать, что без этилового спирта воевать никак не можно, именно этому и посвящена эта статья. Ода этиловому спирту!

    Многое дает и еще многое может дать этиловый спирт, если к нему найти правильный подход. Дело ведь не только в наркомовских 100 граммах, которые известны всем и каждому. Из этилового спирта получается целый список химических продуктов, часть из которых прямо, и другая часть косвенно связана с военным делом. К примеру, применение большинства типов взрывчатки, таких, как тротил или аммонал, невозможно или очень затруднительно без детонаторов — промежуточных зарядов мощной и достаточно чувствительной взрывчатки.

    Один из типов такой взрывчатки, этиленгликольдинитрат (ЭГДН), может быть произведен из этилового спирта. Спирт превращается в этилен, этилен далее в окись этилена, которая гидратируется в этиленгликоль, который в свою очередь, подвергается нитрированию. ЭГДН может детонировать при очень маленьком диаметре заряда, всего 2 мм, что делает его очень важным для производства детонаторов к широкому списку боеприпасов. Другой тип взрывчатки для снаряжения детонаторов — пентаэритриттетранитрат (более известный как ТЭН), также требует применения одного из производных этилового спирта — ацетальдегида. Итак, два весьма распространенных типа взрывчатки для снаряжения детонаторов в своем производстве зависят от этилового спирта. Уже этого достаточно, чтобы объявить спирт «военно-значимым материалом», ибо без детонаторов снаряды, мины и гранаты не взорвутся.

    Но обо всем по порядку. Отвергнем завет Венички Ерофеева «и немедленно выпил» и посмотрим, что еще военно-значимого можно из этилового спирта произвести.

    Технологические цепочки

    Химических продуктов, которые производятся из этилового спирта, а также с применением его самого или каких-либо производных от него веществ, довольно много. Продукты эти самые разнообразные, от горючих газов до резины и твердых пластмасс. Если сделать обзор цепочек превращения этилового спирта в различные продукты, то получится древо с несколькими основными ветвями.

    Тут надо подчеркнуть, что речь идет о возможных и когда-либо применявшихся реакциях, но в современной промышленности далеко не все перечисляемые ниже продукты получаются непременно из этилового спирта. Он считается дорогим сырьем, и потому часто заменяется нефтью или природным газом. Однако, ввиду того, что нефти и газа в войне вполне можно лишиться, то имеет смысл рассматривать альтернативы, в том числе и варианты с использованием этилового спирта.

    Я бы выделил четыре основные технологические ветки переработки этилового спирта в военно-значимые материалы.

    Первая: непосредственная переработка этилового спирта. В этой веточке такие важные для военного хозяйства продукты: бутадиен, этилнитрат и диэтиловый эфир.

    Бутадиен — важнейший полупродукт для получения синтетического каучука. Этот процесс был разработан в СССР С.В. Лебедевым в 1927 году в условиях, приближенных в военным, когда крупнейшие производители натурального каучука Великобритания и Франция резко сократили поставки этого важного сырья в Советский Союз. Это обстоятельство поставило вопрос о создании собственного производства резины ребром и Лебедев сумел эту проблему разрешить. Бутадиеновый каучук надолго стал основным видом синтетического каучука, применяемого для производства автомобильных шин, обуви, а также промышленных резино-технических изделий (вроде транспортерных лент) и изоляции кабелей.

    Этилнитрат — жидкая взрывчатка, аналогичная нитроглицерину. Взрывается от удара, трения, огня, а также от контакта с щелочными металлами (например, металлическим натрием). В основном применялся в качестве нитрирующего агента, а также в качестве добавки к дизтопливу, но может применяться в качестве взрывчатки, особенно в смеси с аммиачной селитрой.

    Диэтиловый эфир — получается очень просто, перегонкой смести этилового спирта и серной кислоты. Военно-значимое применение его в трех сферах: как средство наркоза в хирургии, как растворитель нитратов целлюлозы в производстве порохов, а также как компонент моторного топлива и средство для пуска бензинового двигателя (пусковая жидкость «Арктика» или ее современные аэрозольные аналоги).

    Вторая: продукты переработки этилена, получаемого из этилового спирта. Получить этилен из спирта сравнительно нетрудно (но в современной промышленности этилен получают пиролизом нефти или природного газа), можно непосредственной дегидратацией на катализаторе, с получением воды и этилена, можно нагреванием смеси этилового спирта и концентрированной серной кислоты.

    Этилен — в смеси с кислородом сам по себе применялся в качестве средства наркоза в медицине. Далее, полимеризация этилена дает столь распространенный и важный материал, как полиэтилен, имеющий очень широкое применение. Полиэтилен имеет и военное значение, в частности, как упаковочный материал для продовольствия и боеприпасов.

    Хлорэтан — получается с участием соляной кислоты и применяется как средство наркоза в медицине. Также служит полупродуктом для получения этилбензола (также служит компонентом высокооктанового бензина), который перерабатывается в стирол.

    Стирол — полимеризацией превращается в один из важнейших видов пластиков, в полистирол, а также применяется как компонент для производства напалма. Прекрасный, густой и липкий напалм можно получить как добавлением в бензин растворенного полистрола, так и стирола.

    Напалм — хорошая штука

    Также, поскольку иногда стирол полимеризуется со взрывом, вероятно возможно создать взрыво-зажигательный боеприпас на основе этого эффекта. Это было бы интересно с военно-хозяйственной точки зрения, поскольку в этом случае не используется ценная азотная кислота.

    Кроме того, все эти вещества в газообразном состоянии создают взрывоопасные смеси с воздухом, что позволяет использовать их в боеприпасах объемного взрыва. К примеру, пары стирола создают взрывоопасную концентрацию при 1,1% к объему воздуха, и к тому же стирол весьма токсичен и вызывает сильное раздражение легких.

    Третья: окись этилена, получаемая из этилена. Сама по себе окись этилена чрезвычайно горючая и взрывоопасная, особенно в смеси с воздухом, в силу чего использовалась в боеприпасах объемного взрыва. Сжиженной окисью этилена снаряжали авиационную бомбовую кассету CBU-55, с тремя бомбами BLU-73 по 32,6 кг окиси этилена в каждой. Такая бомба имела зону поражения с диаметром в 100 метров и уничтожала густую растительность на площадке диаметром в 30 метров. В СССР была аналогичная авиабомба, снаряженная окисью этилена — ОДАБ-500.

    ОДАБ-500

    Акрилонитрил — с участием синильной кислоты из окиси этилена образуется полупродукт для получения полимера, применяемого в производстве синтетического каучука, а также для получения искусственного волокна — нитрона (он же акрил), широко используемого текстильного волокна. Кроме того, сам по себе акрилонитрил (он же цианистый винил) может быть использован в качестве зажигательно-отравляющего вещества: разлитая жидкость образует горючие и взрывоопасные пары. Пары акрилонитрила токсичны, имеют удушающее и раздражающее воздействие, а при сгорании он выделяет синильную кислоту.

    В мае 2013 года в Бельгии, на железнодорожной станции недалеко от Гента, несколько вагонов с акрилонитрилом опрокинулись, загорелись и взорвались

    Четвертая: этиленгликоль, получаемый гидратацией окиси этилена. Сам по себе он используется как компонент антифризов, тормозной жидкости, а также есть сведения об использовании его в качестве смазочного масла.

    При нитровании этиленгликоль дает уже упомянутую выше взрывчатку ЭГДН. Она еще до Второй мировой войны стала более дешевым заменителем нитроглицерина (глицерин производят из животных жиров) в производстве динамита и нитроцеллюлозных порохов. Нитрование этиленгликоля производится так же, и на том же оборудовании, что и нитрование глицерина.

    Есть и полимерная форма этиленгликоля — полиэтиленгликоль, вязкая жидкость, гель или твердое вещество. Используется очень широко в качестве компонента твердых ракетных топлив, смазочных материалов, парфюмерной продукции.

    Различные сорта полиэтиленгликоля

    Интересно также и то, что полиэтиленгликоль используется в качестве связующего материала при изготовлении твердых сплавов (карбида вольфрама, кобальта, титана, тантала), применяемых в металлорежущих инструментах и для изготовления сердечников бронебойных снарядов.

    Также из этиленгликоля можно получить столь важный и распространный пластик как полиэтилентерефталат, более известный как ПЭТ, используемый для изготовления пластиковых бутылок, а также для получения полиэфирных волокон, доминирующих в современной текстильной промышленности.

    Как видим, продуктов, которые можно получить из этилового спирта, очень много, и они покрывают почти весь спектр неметаллических военно-значимых материалов. Но этим значение этилового спирта не ограничивается.

    Спиртовое топливо

    Уже в своем исходном виде этиловый спирт имеет для военного хозяйства большое значение как моторное и ракетное топливо. В качестве моторного топлива может использоваться этанол в чистом виде (96%-ной крепости или абсолютный), так и в качестве присадки к бензину. Без модификации двигателя можно использовать присадки этилового спирта до 30% к объему топлива. Несмотря на то, что биоэтанол в качестве топлива стал модным сравнительно недавно, уже в 2000-е годы, тем не менее, до начала Второй мировой войны по этой дороге сходила Италия. Страна, практически лишенная запасов топлива (очень мало угля, очень мало нефти — годовая добыча около 4-5 тысяч тонн; Италия представляет собой один из наиболее ярких образчиков военной экономики, в которой почти отсутствовала нефть), вынуждена была искать замену. Наряду с другими вариантами, в ход пошел винный спирт, получаемый из винограда, который крестьян заставляли продавать государству.

    В Германии этанол использовался в качестве ракетного топлива (B-Stoff — 75%-ный водный раствор этилового спирта) для баллистической ракеты Aggregat-4 (более известной, как V-2; однако так ее в немецких документах не называли).

    В этом качестве этиловый спирт представляет собой важный заменитель нефтяного топлива, причем как моторного, так и реактивного. В условиях потери нефти переход на топливный этиловый спирт — самое разумное решение.

    Лес — источник обороноспособности

    Мой интерес к этиловому спирту как военно-значимому материалу вызван еще и тем, что его можно производить в больших количествах из древесины. Это далеко не единственный способ, для производства этилового спирта используется также зерно или картофель — пищевое сырье, этиловый спирт также получают из этилена, получаемого пиролизом нефти или природного газа. Но в военных условиях древесина — это самый доступный вид сырья.

    В СССР, в частности, для военно-промышленных нужд была разработана и доведена до совершенства технология получается гидролизного спирта, в котором исходным сырьем выступали отходы древесины. Обычно это были обрезки роспуска бревен на пиломатериал, иногда дровяной лес. В принципе, годится любое растительное сырье с содержанием целлюлозы. На 10 литров спирта в гидролизном производстве расходовалось 56 кг сухой (или порядка 80-85 кг свежей) древесины, 4,5 кг серной кислоты, 4,3 кг негашеной извести, 3,6 кубометра воды и 4,18 квтч электроэнергии. Из тонны сухой древесной массы могло получиться 170 литров спирта, но некоторые заводы получали даже больше — 200-220 литров.

    Большинство советских гидролизных заводов ликвидировано. На фото руины Архангельского гидролизного завода, который был запущен в 1941 году

    Как видим, технология гидролизного спирта весьма экономичная и эффективная, к тому же у нее есть ряд ценных побочных продуктов (таких как фурфурол, уксусная кислота, метиловый спирт, гипс, остатки древесины, пригодные на топливо или пиролиз, дрожжевой белок, пригодный на корм животным).

    Запасы леса, а также вообще всякого вида деревьев, кустарников и многолетних трав с высоким содержанием целлюлозы (таких, как лен, конопля, борщевик Сосновского и другие), позволяют довольно быстро наладить производство этилового спирта, даже в том случае, если оно будет производиться полукустарными методами. К немаловажным достоинствам гидролизного производства спирта относится также возможность его рассредоточения по огромной территории, что сделает спиртовую промышленность малоуязвимой к ударам противника.

    Описание продукции, которую можно получить из этилового спирта, необходимо для понимания важного военно-хозяйственного момента — лес почти полностью обеспечивает потребности в военно-значимых материалах. Из древесины можно получить целлюлозу для производства порохов, а спектр продукции из этилового спирта покрывает потребности во взрывчатке, моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке, искусственных волокнах. То есть лес позволяет одеть, обуть, вооружить и оснастить армию, даже в том случае, если нефтегазовая промышленность полностью потеряна.

    Водка

    Ну и, конечно, водка. Трудно привести хотя бы одну войну, отгремевшую в ХХ веке, на которой бы противоборствующие войска совершенно обошлись бы без спиртного в том или ином его виде. Во Второй мировой войне дело доходило до массовой выдачи водки.

    Скажем, в Красной Армии ежедневная выдача 100 граммов водки солдатам и офицерам действующей армии была официально введена с 1 сентября 1941 года. В это время армия в месяц потребляла от 43 до 46 цистерн водки (каждая по 25 кубометров, то есть 1075-1150 кубометров водки, то есть около 1,1 млн. литров). Однако с 15 мая 1942 года порядок выдачи изменился, водку стали выдавать только бойцам передовой линии, в подразделениях, ведущих наступательные операции. Выдача выросла до 200 граммов в день, но есть сведения, что было положено выдавать не всем, а только наиболее отличившимся. Остальным 100 граммов водки было положено только в праздники (10 государственных праздничных дней и день формирования части). С 25 ноября 1942 года 100 граммов водки стали выдавать снова всем бойцам передовой линии, а тыловым частям и раненым полагалось по 50 граммов в день. В силу того, что армия выросла в численности, потребление водки также увеличилось. Скажем, план снабжения Наркомата обороны на октябрь 1942 года предусматривал поставку 2,2 млн. литров водки. С 3 мая 1943 года снова было принято решение, что водка положена только солдатам и офицерам частей, ведущих наступление, остальным же водка снова полагалась только в праздники.

    Выдача наркомовских 100 г

    Немцы тоже не отставали в выпивке

    К слову сказать, армия потребляла сравнительно немного водки и лишь небольшое количество производимого в стране спирта. В 1940 году в СССР производилось 85,7 млн. декалитров спирта-сырца (857 млн. литров), после потери части территории и производства, выпуск спирта в 1942 году сократился до 286 млн. литров, а к 1944 году упал до 112 млн. литров. Поскольку спирт-сырец имеет крепость, близкую к водочной, то армия в 1942 году выпила 0,7% всего производства спирта-сырца. Основная же часть произведенного спирта пошла на технологические нужды.

    Употребление водки на фронте в целом, по оценке воевавших (причем как с советской, так и с немецкой стороны: в Вермахте тоже практиковалась выдача шнапса, причем наибольшая именно в 1941 году) имело негативные результаты. Выдача водки перед атакой неизменно вела к огромным потерям, в таких «пьяных» атаках часто гибли целые подразделения. Опытные фронтовики от водки обычно воздерживались; так было больше шансов выжить. Однако надо отметить, что столь массовая выдача водки имела свои веские причины, отчасти перевешивавшие негативные эффекты. Водка — наиболее массовый и доступный антидепрессант, повышающий устойчивость войск к стрессовым условиям войны.

    Вот такая получилась ода спирту. Надеюсь, что после этого понятно, что воевать без этилового спирта никак не можно.

    Источник: topwar.ru


    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.