Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Олефиндердің тура гидратациясы, этанол өндірісі. Прямая гидратация олефинов



Прямая гидратация олефинов. Отмеченные выше недостатки сернокислотного способа привели к разработке методов пря­мой гидратации олефинов, состоящей в непосредственном при­соединении воды по двойной связи в присутствии кислотных катализаторов. Их преимущества состоят в одностадийности процесса, отсутствии расхода серной кислоты или установок по ее регенерации, более высоком выходе спирта («95%), меньшей коррозии аппаратуры.

Наиболее распространенным катализатором для этого про­цесса является фосфорная кислота на твердом носителе (широ­копористый силикагель, алюмосиликат). Выбор параметров процесса наряду с отмеченными ранее факторами обусловлен экономическими соображениями, особенно снижением энерге­тических затрат на получение пара и рециркуляцию непревращенных веществ. Температура противоположным образом влияет на равновесие и на скорость; кроме того, ее повышение ведет к усиленной полимеризации олефина и уносу фосфорной кислоты с носителя. Поэтому гидратацию этилена ведут при 260—300°С, когда для поддержания нужной концентрации Н3РО4 в поверхностной пленке катализатора требуется высокое парциальное давление водяного пара (2,5—3,0 МПа). Чтобы повысить степень конверсии водяного пара, получить не слишком разбавленный спирт и этим снизить расход энергии, работают при некотором избытке этилена [(1,4—1,6) :1]. Это предопре­деляет выбор общего давления 7—8 МПа, когда равновесная степень конверсии этилена равна 8—10%- Однако фактическую степень конверсии поддерживают на уровне 4 %, что позволяет работать при достаточно высоких объемной скорости (2000 ч-1) и удельной производительности катализатора по спирту [180— 220 кг/(м3-ч)], получая после конденсации 15%-й этанол.

Разбавление олефина инертными примесями неблагоприятно сказывается на равновесии и скорости реакции. Поэтому, в от­личие, от сернокислотной гидратации, исходный олефин должен быть достаточно концентрированным (97—99%)- При 'его ре­циркуляции инертные примеси постепенно накапливаются, при­чем предельно допустимой считается 85%-я концентрация оле­фина в рециркулирующем газе. Для ее поддержания необходимо отдувать часть рециркулирующего газа.

Реакция проводится в аппарате непрерывного действия, ко­торый называют гидрататором. Он представляет собой полую стальную колонну диаметром 1,5 и высотой 10 м. Во избежание коррозии под действием фосфорной кислоты выкладывают кор­пус и днище листами красной меди. Катализатор насыпают в реактор высоким слоем на опорный перфорированный конус. Смесь олефина и паров воды, предварительно нагретая до тем­пературы реакции, поступает сверху, проходит слой катализа­тора и выводится из нижней части гидрататора. Ввиду малой степени конверсии и небольшой теплоты реакции не нужно иметь в аппарате специальные устройства для охлаждения.



В процессе гидратации происходит постепенный унос фосфор­ной кислоты с поверхности носителя, и через 400—500 ч катали­затор теряет активность. Для удлинения этого срока рекомен­довано в процессе синтеза подпитывать катализатор фосфорной кислотой. Однако и в этом случае катализатор со временем тре­буется заменять, так как на его поверхности появляются смоли­стые отложения, а носитель становится чрезмерно хрупким. Све­жий катализатор готовят пропиткой носителя 60—65 %-й фосфорной кислотой с последующей сушкой при 100°С. Он со­держит 35 % свободной фосфорной кислоты.

Производство этанола. Из-за малой степени конверсии реа­гентов и высоких температуры и давления при прямой гидрата­ции этилена важнейшее значение имеют вопросы рециркуляции веществ и экономии энергии. Существующие схемы процессов заметно различаются, в особенности происхождением водяного пара, требуемого для синтеза, и степенью очистки целевого про­дукта. Водяной пар соответствующих параметров нередко бе­рут со стороны (как принято в СССР) или получают на этой же установке в трубчатой печи. В последнем случае можно организовать водооборот технологической воды. Схема такого процесса изображена на рис. 62.

Свежий и рециркулирующий этилен сжимают до 8 МПа в компрессоре 1 и циркуляционном компрессоре 2, смешивают с рециркулирующим водным конденсатом и нагревают в теплооб­меннике 4 горячими реакционными газами. Затем смесь допол­нительно нагревают до 280—330 °С в трубчатой печи 3 и подают в реактор 5. Реакционные газы содержат пары фосфорной кис­лоты, и их прежде всего нейтрализуют, впрыскивая водный рас­твор NаОН. Образующиеся фосфаты отделяют в солеотделителе 6. Тепло газов утилизируют в теплообменнике 4 и после дополнительного охлаждения в водяном холодильнике 7 разделяют жидкую и газовую фазы в сепараторе 8 высокого давления.



Газы еще содержат пары спирта, которые улавливают водой в абсорбере 9. Освобожденный от спирта газ рециркулируют с помощью компрессора 2, но часть его сбрасывают в линию топливного газа, чтобы избежать чрезмерного накопления инертных примесей. Водный конденсат после сепаратора 8 и жидкость из абсорбера 9 дросселируют и в сепараторе 10 низкого давле­ния отделяют от растворенных газов, которые используют как топливо. Из сепаратора 10 вытекает 15 %-й водный раствор эта­нола, содержащий диэтиловый эфир, ацетальдегид и низкомоле­кулярные полимеры этилена. Этот раствор подвергают ректи­фикации в колоннах 11 и 12. В первой отгоняют наиболее лету­чие диэтиловый эфир и ацетальдегид, а во второй — этанол (в виде азеотропной смеси, содержащей 95 % спирта и 5 % воды), причем обогрев осуществляют острым паром. В кубе колонны 12 остается вода, которую очищают на ионообменной установке 13 от солей и возвращают на смешение с этиленом и гидратацию, организуя замкнутый водооборот технологической воды.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!