Реакция получения из этилена этанола

Задания. 1. Получите этилен из этилового спирта.

2. Проведите характерные реакции для этилена как представителя непредельных углеводородов.

Оборудование. Прибор для получения этилена, штатив с пробирками, стеклянные трубки с оттянутым концом, лучинка, фарфоровая пластинка или чашечка, чашка с песком, лабораторный штатив, горелка, спички, мензурка, свернутая спирально медная проволока, которая должна быть вложена в газоотводную трубку.

Вещества. Этиловый спирт, серная кислота (конц.), раствор бромной воды и розовый раствор подкисленного перманганата калия, промытый и прокаленный речной песок.

Выполнение работы

1. Получение этилена. Соберите прибор для получения этилена (рис. 22.6) и проверьте его на герметичность.

Для получения этилена в пробирку поместите 1,5 мл этилового спирта, затем осторожно прилейте 4 мл концентрированной серной кислоты и добавьте в смесь немного прокаленного песка. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепите прибор в штативе.

2. В две пробирки прилейте по 2 мл растворов бромной воды и перманганата калия. Нагрейте в приборе для получения этилена смесь до кипения и, не переставая нагревать, но не перегревая, опустите конец газоотводной трубки сначала в

пробирку с бромной водой, а затем в пробирку с раствором перманганата калия.


Реакция получения из этилена этанола

Что вы наблюдаете? Составьте уравнения химических реакций: а) получения этилена из этилового спирта; б) взаимодействия этилена с бромной водой.

Направьте конец газоотводной трубки прибора вверх и подожгите лучиной выделяющийся этилен. Отметьте характер пламени. Внесите в пламя этилена на несколько секунд фарфоровую пластинку или чашу. Что вы наблюдаете?

Вдувайте воздух через стеклянную трубку с оттянутым концом в среднюю часть пламени этилена. Как изменяется яркость пламени? Почему? Составьте уравнение реакции горения этилена.

Получение этилена.

Концентрированная серная кислота обладает свойством отбирать воду у других веществ. Это свойство использовано для получения этилена.

Реакция получения из этилена этанола

Вода частично конденсируется на стенках пробирки и скатывается обратно в раствор. Этилен уходит по газообразной трубке. Свойства этилена:

При пробулькивании этилена через раствор бромной воды и перманганата происходит обесцвечивание.


Реакция получения из этилена этанола

Этилен горит желтым пламенем, при внесении фарфоровой чашки она чернеет, из-за неполного сгорания этилена образуется свободный углерод — сажа черного цвета. При вдувании воздуха в пламя этилена происходит полное сгорание этилена, и пламя из желтого становится синим.

Реакция получения из этилена этанола

Источник: 5terka.com

Источник: www.chem21.info


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

    Этиловый спирт

    Этиловый спирт один из самых популярных продуктов, которые используется в алкогольном производстве. Его легко спутать с другими терминами, поскольку существует также этилен. Этилен – это бесцветный газ, который разяще отличается от привычной для нас жидкости со всем знакомым запахом. Также существует этан, который также является газообразным веществом. Поэтому не стоит путать все эти понятия, поскольку они все разные как по формулировке, так и по свойствам.


    Реакция получения из этилена этанолаДолгое время люди не могут различить два вида спирта:

    • Метиловый.
    • Этиловый.

    Именно по этой причине, участились случаи отравлений и все больше людей попадают в больницу с крайней степенью тяжести. Очень тяжело отличить эти два вещества в домашних условиях без определенного оборудования и знаний. Также стоит отметить, что подпольные цеха по производству алкоголя не придерживаются определенных технических условий и этим самым также повышают риск отравления человека, но уже этиловым спиртом.

    Сложность в том, что метиловый и этиловый спирты – это полностью одинаковые жидкости, а отличить их может, только квалифицированный специалист. Еще одной проблемой для здоровья человека является то, что смертоносная доза метила составляет всего лишь 30-50 грамм, когда этиловый же даже в тройной дозе не принесет вреда человеческому организму. Именно по этой причине, если вы не уверены в происхождении алкоголя, не стоит его употреблять. А самое интересное, что веществом антидотом при отравлении техническим спиртом, является именно метанол. Именно ним в медицинских учреждениях лечат тяжелые случаи отравления. Причем его используют как для капельниц, так и для перорального употребления. Сложность возникает в том, что специалисты должны четко знать, отравление метанолом или это обычное алкогольное отравление. Цена неверного диагноза – смерть.

    Свойства

    Реакция получения из этилена этанола

    Этиловый спирт, как и все другие вещества этой категории, обладает общими характеристиками. Химические и физические свойства выглядят следующим образом:

    • Бесцветный газ;
    • Характерный вкус и запах;
    • Жидкая форма (твердая форма обретается при воздействии температуры -114);
    • Плотность 0,79;
    • Легко смешиваемый с другими жидкостями;
    • Имеет свойство летучести (поэтому хранится в плотно закрываемых емкостях);
    • Является растворителем;
    • Имеет антисептический эффект;
    • Опасен для организма в любом виде (как в жидком, так и в газообразном);
    • Психоактивное и наркотическое вещество;
    • Входит в разряд ядов;

    Ввиду всех вышеперечисленных свойств он очень токсичен. Для взрослого человека смертельная доза всего лишь 450 миллилитров при условии 96 % чистого раствора, для детей она равняется 35. Несмотря на все это, этиловый спирт широко распространен во многих производствах, что делает его свойства универсальными.

    Как было сказано выше, существует метиловый и этиловый спирт , второй, в свою очередь, также делиться на несколько видов. В зависимости от его разновидности, он используется в различных целях.

    Часто можно увидеть такую надпись, как «Этиловый спирт ректификованный», это значит, что жидкость прошла очистку от вредных примесей. Но, полностью извлечь из него их невозможно, но такая процедура минимизирует их присутствие. Также встречается денатурированный вид. Такой вид характеризуется примесями, которые полностью исключают возможность приема перорально, но не отрицают его основное использование – денатурат.

    Реакция получения из этилена этанолаВ зависимости от использования его различают:

    • Пищевого применения.
    • Технического применения.
    • Медицинского применения.

    Для каждого из них существуют свои стандарты и технологии производства. Также на упаковке указывается процентное содержание этила в жидкости.

    Источник: telzakaz.ru

     

    Изобретение относится к способу проведения каталитических процессов, протекающих с поглощением тепла, т.е. со значительными эндотермическими эффектами, и может использоваться в химической, нефтехимической промышленности, предпочтительно для получения этилена путем каталитической дегидратации этанола.

    В промышленности этилен получают пиролизом жидкого сырья (нафты, газойля) и газообразного сырья (этана, пропана, сжиженных нефтяных газов). Пиролизные процессы протекают при высоких температурах, что требует значительного расхода энергоресурсов и приводит также к загрязнению атмосферы.

    В последнее время получили распространение процессы получения этилена из возобновляемого сырья, в частности из биоспиртов, которые являются продуктами переработки как пищевого, так и непищевого растительного сырья. Экономическая целесообразность получения этилена из биоэтанола продемонстрирована на примере сравнения инвестиций в процесс дегидратации биоэтанола, получаемого из древесины, и в процесс термического крекинга углеводородов [Technoeconomic assessment of potential processes for bioethylene production. Fuel Process Technol. — 2013, v. 114, p. 35-48. China Surfact. Deterg. Cosmet. — 1988, v. 5, p. 23-28]. Для процессов дегидратации этанола в этилен известны катализаторы: высокотемпературные алюмооксидные, среднетемпературные цеолитсодержащие и низкотемпературные на основе гетерополикислот.

    Процесс дегидратации этанола в этилен эндотермический, для поддержания температуры эндотермического процесса требуется постоянный подвод тепла.

    Существующие процессы получения этилена из этанола осуществляются в каталитических реакторах, предпочтительно со стационарным слоем катализатора, а необходимое для проведения эндотермической реакции тепло вводится сторонним теплоносителем, причем затраты на нагрев реакционного пространства составляют основную статью эксплуатационных расходов. Поэтому контроль температурного режима в реакторе является одной из важных проблем процесса дегидратации этанола. Эту проблему решают циркуляцией жидкого теплоносителя в межтрубном пространстве трубчатых реакторов, подогревом реакционной смеси между слоями в многослойных адиабатических реакторах, распределением подачи исходного этанола в различные зоны реактора, добавлением пара в реакционную смесь в качестве теплоносителя или, в случае псевдоожиженного слоя, вводом подогретого катализатора в реакционную зону. Несмотря на известные конструктивные и технологические решения проблема эффективного подвода тепла в зону реакции для осуществления каталитического процесса дегидратации этанола, в частности для относительно небольших производств мощностью по этилену 5…30 тн/год, остается открытой.

    Известен процесс дегидратации разбавленного этанола в этилен с низкими энергетическими затратами [US 20130090510, С07С 1/24, 11.04.2013], в котором необходимое тепло для испарения этанола получается во внешнем теплообменнике, обогреваемом газами после каталитического реактора. Однако этот процесс предполагает переработку водно-спиртовых смесей с низким содержанием этанола 2-55 мас. %, предпочтительно 2-35 мас. %, что требует значительно больших затрат энергии на испарение, чем при использовании высококонцентрированных смесей, и связан с необходимостью использования дополнительного теплообменника. Кроме того, не решается проблема использования отходов процесса.

    Известны процесс и аппарат для производства олефинов (этилена и пропилена) [US 20140114104, С07С 1/24, 24.04.2014], согласно которым тепло для процесса дегидратации спирта получают в результате совмещения данного процесса с процессом термического крекинга углеводородного сырья. Недостатком этого способа является сложность технологической схемы, которую ввиду высоких энергозатрат целесообразно применять только для крупнотоннажных производств этилена.

    Известен реактор и процесс для дегидратации этанола в этилен [US 20130178674, С07С 1/24, B01J 7/00, 11.07.2013], который реализуется в реакторном узле, состоящем из единого многослойного корпуса или из нескольких отдельных каталитических слоев, причем каждый корпус и/или слой имеет различную длину, внутренний диаметр и объем. Такой реакторный узел очень сложен в изготовлении, он также представляет большие трудности для осуществления контроля и регулирования технологического процесса, поскольку тепло вводится только между отдельными слоями и не решается проблема равномерного подвода тепла в зону реакции.

    Известен способ получения этилена из содержащего этанол исходного материала [US 8426664, С07С 1/02, 23.03.2013]. Применение этого изобретения позволяет усовершенствовать отделение побочных продуктов процесса дегидратации этанола путем использования многочисленных стадий сепарации, конденсации реакционных смесей, однако данное изобретение не решает проблему утилизации и полезного использования побочных продуктов.

    Наиболее близким к предлагаемому изобретению, выбранным нами в качестве прототипа, является способ получения этилена путем дегидратации этанола согласно патенту [CN 101941879, С07С 1/24, B01J 8/06, 12.01.2011]. Способ решает проблему низкой производительности трубчатых реакторов получения этилена из этанола за счет применения режима внешней циркуляции солевого расплава для ввода тепла в реактор. Солевые расплавы эвтектических смесей нитрита натрия и нитратов натрия и калия являются распространенным теплоносителем для проведения эндотермических процессов, в частности для получения этилена дегидратацией этанола. Такие смеси, в отличие от высокотемпературных органических теплоносителей типа Даутерм, обладают необходимой термической стабильностью в целевом для данного процесса в температурном интервале 150-550°C. В то же время расплавы солей характеризуются очень высокой окислительной способностью, и их использование требует применения специальных мер защиты от контакта с водой и влажным воздухом. Высокая плотность и вязкость расплава солей приводят к значительному расходу электроэнергии на циркуляцию расплава между реакционным объемом и печью для нагрева солей. Кроме того, при таком способе подвода тепла не решается проблема использования отходов производства.

    Изобретение решает задачу эффективного подвода тепла для проведения эндотермического процесса дегидратации этанола в этилен в реакторе с множеством параллельно работающих труб с катализатором, одновременно оно решает задачу полезного использования побочных продуктов реакции и не вступивших в реакцию исходных реагентов.

    Задача решается способом получения этилена путем каталитической дегидратации этанола, который осуществляют в реакторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, образующихся при ее каталитическом сжигании, трубок, заполненных инертным материалом, предпочтительно из фарфоровой плотно спеченной массы, и гранулированным катализатором, предпочтительно на основе алюмооксидных систем, для проведения эндотермической реакции дегидратации этанола, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором, предпочтительно на основе оксидов меди, марганца, хрома и алюминия, для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси, в качестве топливно-воздушной смеси используют смесь побочных продуктов эндотермической реакции дегидратации этанола с воздухом и/или смесь этих продуктов с любыми горючими углеводородами и воздухом; топливно-воздушную смесь используют для псевдоожижения частиц мелкодисперсного катализатора, а в качестве теплоносителя используют псевдоожиженный слой катализатора. Массовую долю этанола в исходном сырье поддерживают в интервале 93-96%. Температуру в пространстве между трубками поддерживают в интервале 350-450°C, предпочтительно в интервале 390-420°C, а регулирование этой температуры проводят путем изменения расхода топливно-воздушной смеси и/или ее входной температуры. Массовую нагрузку по исходному сырью поддерживают в интервале 0,8-4,5 ч-1, предпочтительно в интервале 1,1-2,5 ч-1. Градиент температуры в пространстве между катализаторными трубками находится в интервале 0,5-2°C.

    Общий вид реактора для получения этилена путем каталитической дегидратации этанола показан на Фиг. 1: Фиг. 1а — вид реактора сверху; Фиг. 1б — сечение реактора по A-A; Фиг. 1в — вид в сечении B-B на трубную решетку с входными и выходными концами трубок; Фиг. 1г — вид в сечении C-C на распределительную решетку для подачи топливно-воздушной смеси; Фиг. 1д — вид D с указанием на входной участок трубок с инертным материалом и выходной участок с катализатором.

    Реактор для осуществления процесса получения этилена путем каталитической дегидратации этанола состоит из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных инертным материалом и гранулированным катализатором, для проведения эндотермической реакции дегидратации этанола, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси, трубки с катализатором имеют U-образную форму, входной и выходной торцы трубок закреплены в находящейся в верхней части корпуса реактора трубной решетке.

    Способ получения этилена путем каталитической дегидратации этанола осуществляют в реакторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками для подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками для подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных гранулированным катализатором для проведения эндотермической реакции дегидратации этанола, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси; при этом процесс проводят последовательно во входном участке трубок, заполненном инертным керамическим материалом, где происходит испарение жидкого исходного сырья — этанола, а затем в выходном участке трубок, заполненном гранулированным катализатором, где протекает эндотермический процесс дегидратации этанола, сопровождающийся образованием целевого продукта — этилена, а также побочных продуктов; необходимое тепло для испарения этанола и дегидратации этанола в этилен получают путем экзотермической каталитической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси в псевдоожиженном слое мелкодисперсного катализатора, который является теплоносителем.

    Способ получения этилена путем дегидратации этанола в реакторе, показанном на Фиг. 1, осуществляют следующим образом.

    Реактор состоит из вертикального корпуса 1 с патрубками подвода исходного сырья 2 и патрубками отвода продуктов реакции 3, патрубками подвода топливно-воздушной смеси 4 и патрубками отвода дымовых газов 5, множества трубок U-образной формы 6, входной и выходной торцы которых закреплены в находящейся в верхней части реактора трубной решетке 7. Трубки заполняют химически инертным керамическим материалом 8, предпочтительно из фарфоровой плотно спеченной массы [ГОСТ 17612-89], и гранулированным катализатором 9, предпочтительно на основе алюмооксидных систем [Катализ в промышленности, Т. 16, №1 2016 г., с. 57-73; Журнал прикладной химии, Т. 89, Вып. 5, 2016 г., с. 545-552], для проведения эндотермической реакции дегидратации этанола; пространство между трубками заполняют находящимся в псевдоожиженном состоянии слоем 10 мелкодисперсного катализатора, предпочтительно, на основе оксидов меди, магния, хрома и алюминия [Катализ в промышленности, №4, 2013 г., с. 68-76], для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси. В верхней части реактора имеется обечайка 11, диаметр которой больше, чем диаметр корпуса 1, а также кольцевой коллектор 12 для сбора дымовых газов и направления их в патрубки 5. Через патрубки 2 в трубки 6 подают водно-спиртовую смесь, содержащую 93-96% этанола, которая испаряется во входном участке U-образных трубок, заполненном инертным материалом 8, а затем поступает в выходной участок U-образных трубок, заполненный катализатором 9. В выходном участке трубок протекает эндотермический процесс дегидратации этанола, сопровождающийся образованием целевого продукта — этилена, а также побочных продуктов — ацетальдегида, диэтилового эфира, бутиленов, монооксида углерода, воды и других. Из продуктов реакции выделяют этилен, а побочные продукты и остаточный этанол подвергают полезному использованию в качестве компонентов топливно-воздушной смеси. Нагретую топливно-воздушную смесь подают через патрубок 4 в межтрубное пространство корпуса реактора 1 и используют для псевдоожижения слоя 10 мелкодисперсного катализатора. Необходимое тепло для испарения этанола и дегидратации этанола в этилен получают путем проведения экзотермической каталитической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси в псевдоожиженном слое мелкодисперсного катализатора в интервале температур 350-450°C, предпочтительно в интервале 390-420°C, а регулирование этой температуры производят путем изменения расхода топливно-воздушной смеси, и/или ее состава, и/или ее входной температуры.

    За счет интенсивного теплообмена между псевдоожиженным слоем и поверхностью трубок с катализатором обеспечивают равномерное распределение температур в межтрубном пространстве — перепад температур по высоте трубок составляет всего 0,5-2°C. В качестве компонентов топливно-воздушной смеси, помимо побочных продуктов реакции и этанола, используют любые углеводороды с числом углеродных атомов от 1 до 15, предпочтительно метан, пропан-бутановую смесь, дизельное топливо.

    Способ осуществляют при давлении 1-1,5 бар так, что массовая нагрузка по исходному сырью, в частности по этанолу, находится в интервале 0,8-4,5 ч-1, предпочтительно в интервале 1,1-2,5 ч-1.

    Технический результат по сравнению с прототипом состоит, во-первых, в повышении интенсивности и равномерности передачи тепла от теплоносителя к трубкам с катализатором за счет применения теплоносителя в виде псевдоожиженного слоя мелкодисперсного катализатора, что обеспечивает более однородное поле температур в пространстве между трубками и в совокупности с другими технических приемами по изобретению способствует получению этилена с выходом 93-98 мол. %; во-вторых, греющая среда (теплоноситель) для эндотермического процесса получения этилена образуется непосредственно внутри корпуса реактора за счет экзотермических реакций каталитического сжигания топливно-воздушной смеси; в-третьих, положительным эффектом является использование побочных продуктов реакции и остаточного сырья в качестве компонентов топливной смеси, чем одновременно решается задача полной утилизации выбросов и генерации полезного тепла для проведения эндотермического процесса; в-четвертых, дополнительным положительным эффектом является осуществление процесса получения этилена в реакторе с катализаторными трубками U-образной формы, что способствует более равномерному подводу тепла и повышает надежность и безопасность процесса.

    Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и Фиг. 1.

    Пример 1

    Эндотермический процесс дегидратации этанола в этилен осуществляют в каталитическом реакторе с U-образными трубками, во входном участке которых загружены керамические кольца, а в выходном участке — гранулированный катализатор на основе гамма-оксида алюминия. Массовая нагрузка составляет 1,1 ч-1 по сырью с содержанием 93 мас. % этанола, температура теплоносителя 398°C, градиент температур в межтрубном пространстве 1°C; при этом выход этилена составляет 97,5 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора на основе оксидов меди, магния, хрома и алюминия топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола.

    Пример 2

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 2,0 ч-1 по сырью с содержанием 93,8 мас. % этанола, температуре теплоносителя 420°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 2°C; при этом выход этилена составляет 96,6 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола с добавлением топлива C1.

    Пример 3

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 1,2 ч-1 по сырью с содержанием 95,5 мас. % этанола, температуре теплоносителя 400°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 0,5°C; при этом выход этилена составляет 97,6 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола с добавлением топлива C4.

    Пример 4

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 2,4 ч-1 по сырью с содержанием 92,5 мас. % этанола, температуре теплоносителя 410°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 1,5°C; при этом выход этилена составляет 94,6 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола с добавлением топлива C10.

    Пример 5

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 1,3 ч-1 по сырью с содержанием 96,0 мас. % этанола, температуре теплоносителя 405°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 0,8°C; при этом выход этилена составляет 97,6 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора на основе оксидов меди, хрома и алюминия топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола с добавлением топлива C4.

    Пример 6

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 2,2 ч-1 по сырью с содержанием 94,2 мас. % этанола, температуре теплоносителя 388°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 1,1°C; при этом выход этилена составляет 93,3 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора на основе оксидов меди, хрома и алюминия топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола с добавлением топлива C3/C4.

    Пример 7

    Аналогичен примеру 1, за исключением того, что процесс дегидратации этанола в этилен ведут при массовой нагрузке 3,4 ч-1 по сырью с содержанием 94,2 мас. % этанола, температуре теплоносителя 385°C, градиенте температур в межтрубном пространстве 1,1°C; при этом выход этилена составляет 86,7 мол. %, а температуру теплоносителя в межтрубном пространстве обеспечивают за счет каталитического сжигания в псевдоожиженном слое катализатора на основе оксидов меди, хрома и алюминия топливно-воздушной смеси, содержащей побочные продукты дегидратации этанола.

    Пример 8. (Прототип)

    Эндотермический процесс дегидратации этанола в этилен ведут в каталитическом реакторе с прямолинейными трубками, в пространстве между трубками циркулирует греющий теплоноситель — расплав солей, температуру которого обеспечивают за счет нагрева солей во внешней электропечи. Трубки реактора загружены гранулированным катализатором на основе гамма-оксида алюминия, массовая нагрузка составляет 4,4 ч-1 по сырью с содержанием 93 мас. % этанола, температура теплоносителя 400°C, при этом градиент температур в межтрубном пространстве по высоте труб с катализатором составляет 12°C и обеспечивается за счет циркуляции теплоносителя между реактором и печью. Выход этилена составляет 80,9 мол. %, побочные продукты реакции не утилизируются.

    1. Способ получения этилена путем каталитической дегидратации этанола в реакторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных инертным материалом, предпочтительно из фарфоровой плотно спеченной массы, и гранулированным катализатором, предпочтительно на основе алюмооксидных систем, для проведения эндотермической реакции, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором, предпочтительно на основе оксидов меди, марганца, хрома и алюминия для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси, отличающийся тем, что в качестве топливно-воздушной смеси используют смесь побочных продуктов реакции дегидратации этанола с воздухом и/или смесь этих продуктов с любыми горючими углеводородами с числом углеродных атомов от 1 до 15 и воздухом, а в качестве теплоносителя используют псевдоожиженный слой катализатора.

    2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовая доля этанола в исходном сырье составляет 93-96%.

    3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру в пространстве между трубками поддерживают в интервале 350-450°С, предпочтительно в интервале 390-420°С, а регулирование этой температуры проводят путем изменения расхода топливно-воздушной смеси и/или ее входной температуры.

    4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовая нагрузка по исходному сырью находится в интервале 0,8-4,5 ч-1, предпочтительно в интервале 1,1-2,5 ч-1.

    5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что градиент температуры в пространстве между катализаторными трубками находится в интервале 0,5-2°С.

    6. Реактор для осуществления процесса получения этилена путем каталитической дегидратации этанола, характеризующийся тем, что он состоит из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных инертным материалом и гранулированным катализатором для проведения эндотермической реакции, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором, для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси, трубки с катализатором имеют U-образную форму, входной и выходной концы трубок закреплены в находящейся в верхней части корпуса реактора трубной решетке.

    Источник: findpatent.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.

    Adblock
    detector