Получение 2-метилпропена дегидратацией 2,2-диметилэтанола-1
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
утные газы нефтедобычи, этан, пропан, бутаны, прямогонные и газовые бензины, в отдельных случаях рафинаты каталитического риформинга (после извлечения ароматических углеводородов), газойлевые фракции, нефть и нефтяные остатки; 2) термический крекинг высокомолекулярных парафинов, полученных при переработке нефти; Эти два метода сопровождаются побочными нежелательными реакциями деструкции образовавшихся олефинов, их гидрирование и дегидрирование. 3) селективную полимеризацию или деполимеризацию полимеров олефинов; 4) каталитическое дегидрирование парафинов (бутаны, пентаны, нормальные парафины); 5) дегидратацию спиртов; 6) реакции изомеризации и т.д.[1].
Рассмотрим более подробно некоторые из этих методов.
1.1.1 Получение изобутилена дегидрированием изобутана (И)
Данный процесс протекает по реакции:
(CH3 )3 -CH (CH3 )2C=СH2 + H2
Для протекания реакции дегидрирования оптимальна температура 550- 600 С [2]. Повышение температуры вызывает нежелательные реакции крекинга. С повышением давления глубина дегидрирования изобутана в изобутилен заметно уменьшается. Наиболее подходящими катализаторами являются алюмохромовые соединения. В промышленности выход изобутилена в реакторах секционного типа с псевдоожиженным слоем катализатора составляют не менее 42 масс.% на пропущенный и 82 масс.% на разложенный изобутан [1]. Запатентован метод дегидратации изобутана в присутствии азота [3].
1.1.2 Дегидрирование бутановой фракции с последующей изомеризацией в изобутилен
Процесс протекает по следующей схеме
CH3- CH2 -CH=CH2 бутилен
н CH3- CH2 -CH2-CH3 CH3- CH=CH-CH3 транс-бутилен
CH3- CH=CH-CH3 цис-бутиле
Примерный состав продуктов реакции дегидрирования н-бутилена следующий: 34 масс.% н-бутилена, 38 масс% транс-изомера и 28 масс.% цис-изомера [2].
В качестве катализатора используют оксид хрома на оксиде алюминия. Температура процесса 497-502 0С [2]. Изомеризация a,b-бутиленов в изобутилен проходит при 302-542 0С. В качестве катализатора применяют Н3РО4 на силикагеле, кремнеземе или шамоте; А12О3 и другие [4].
Изучением этой реакции занимались Херд, Голберт, Тропш, Перриш и Этлор [4]. Тропш пришел к выводу, что изомеризация требует затраты энергии в количестве 58102 кДж. Это подтвердилось работами Форста, Ридковского и Серябряковского [4].
Токиямо Йосихиро [5] изучил процесс дегидрирования бутана и последующей изомеризацию a-бутена в изобутилен при 5000С; в качестве катализатора применялась платина нанесенная на силикаты железа. Бекхет [6] изучил изомеризацию н-бутена в изобутилен на кремнийалюминиевых катализаторах.
Чен Хонг-во [7] установил, что селективность изомеризации возрастает при введении ZSM-23, в качестве катализатора к ферритному углеводороду на микропористой структуре. Для увеличения селективности Пеллет Ригис [8] использовал в качестве катализатора цеолиты при температуре 360-650 0С.
В промышленности Хорев и Морозов [9] запатентовали метод изомеризации н-бутана при температуре 160-200 0С на катализаторах состава: Cu2O3 40-50 масс%, Ni2O3 25-40 масс.%, Fe2O3 0.2 масс.%, остальное SiO2.
По данным Саматкина и Киямовой [10] в декабре 1995 года в России в ОАО НИХХ введено в эксплуатацию производство изобутилена изомеризацией н-бутиленов. В качестве катализатора используется А12О3 при температуре не выше 5400С. Производительность установки 8-16 т/ч.
При изомеризации углеводородов фракции С4 с последующим дегидрированием в изобутилен, изомеризация бутановой фракции проводится на катализаторах А1Сl3, А1Вг3, ВР3, НС1 и т.п. Дегидрирование изобутана на хромалюминийоксидных катализаторах проводится по непрерывной схеме при температуре 537-6020С [2].
Выход изобутилена при 50% конверсии достигает 42% при селективности 82% (в переiете на изобутилен) [1].
Мирзабекова и Мамедов [11] заявили метод конверсии изобутилена при 610-6800С в присутствии СО2 на катализаторах, содержащих: 2-6 масс.% Сr, 2-6 масс.% Mn закрепленных на А12О3.
В результате реакции дегидратации получают бутан-изобутиленовую фракцию углеводородов из которой сначала извлекают бутадиен, а потом изобутилен.
1.1.3 Метод извлечения изобутилена из фракции С4.
Гютенборг [12] выделял два основных метода извлечения: а) физический, включающий в себя абсорбцию, экстракционную и азеотропную дистилляцию, а также ректификацию; б) химический основанный на взаимодействии изобутилена с различными органическими веществами. В качестве физических методов большинство фирм используют метод жидкой абсорбции. Абсорбентом может быть керосиновая фракция. При этом исходный газ может содержать: 21,2% СН4, 12,1% С3Н8, 47,5% н-С4Н10 и 19,1% изобутилена. Абсорбент движется частично противотоком, частично прямотоком по отношению к газу. Изобутилен абсорбируется практически нацело [4].
Поскольку компоненты фракции С4. имеют весьма близкие температуры кипения, то добавление соответствующих агентов, уменьшает упругость паров различных углеводородов и увеличивает их летучесть, улучшает фракционную разгонку смеси. Если добавленный агент находится в остатке, то такой процесс называется экстрактивной дистилляцией. Если же агент уходит с дистиллятным паром, то это азеотропная дистилляция. Ректификация обычно служит для предварительной очистки изобутилен-изобутановой фракции.
В химических методах извлечения изобутилена из фракции С4 наиболее часто применяются:
а) сернокислый метод. Этот метод основан на исследованиях А.М. Бутлерова, который еще в 1873 году показал, что в результате взаимодействия ра