Как получают этилен в промышленности в лаборатории

ru.knowledgr.com Этилен (название ИЮПАК: этен ) - гидрокарбон, имеющий формулу или H2C = CH2. Представляет собой бесцветный легковоспламеняющийся газ с обморочным "сладким и мускусным" запахом

Как получают этилен в промышленности в лаборатории

ru.knowledgr.com

Этилен (название ИЮПАК: этен) — гидрокарбон, имеющий формулу или H2C = CH2. Представляет собой бесцветный легковоспламеняющийся газ с обморочным «сладким и мускусным» запахом в чистом виде. Является самым алкеном (гидрокарбон с углерод-углеродными двойными связками).

Этилен широко используется в химической промышленности, и его мировое производство (более 150 миллионов тонн в 2016 году) — это производство любого другого органического соединения. Большая часть этого производства относится к полиэтилену, широко используемому пластику, содержащему полимерные цепи этиленовых звеньев различной длины. Этилен также является важным природным растительным гормоном и используется в сельском хозяйстве для форсирования созревания плодов. Гидратом этилена является этанол.

Структура и свойства

Орбитальное описание связывания между этиленом и переходным металлом. Этот гидрокарбон имеет четыре гидроатома, которые связаны двойной связью. Все шесть атомов, которые этилен, являются копланарными. Угол H-C-H равен 117,4 °, близкий к 120 ° для идеального sp ² дифицированного углерода. Молекула также является относительно слабой: вращение вокруг связи C-C — это очень низкоэнергетический процесс, который требует разрыва δ-связи подавлением тепла при 50 ° C.

δ-связь в этиленовой молекуле отвечает за ее полезную реакционноспособность. Двойная связь представляет собой область с высокой плотностью элекрона, таким образом, она может быть атакована элекрофилами. Многие реакции этилена катализируются переходными металлами, которые временно связываются с этиленом с помощью как δ, так и δ * орбиталов.

Будучи простой молекулой, этилен является спектроскопически простым. Его УФ-спектр до сих пор используется в качестве теста этических методов.

Виды использования

Основные промышленные реакции этилена включают в порядке масштаба: 1) полимеризацию, 2) окисление, 3) галогенирование и гидрогалогенирование, 4) алкилирование, 5) гидрацию, 6) олигомеризацию и 7) гидроформилирование. В Соединенных Штатах и Европе приблизительно 90% этилена используется для получения этиленоксида, этилендихлорида, этилбензола и полиэтилена. Большая часть реакций с этиленом представляет собой добавление с помощью электрофилика.

Основные виды промышленного применения этилена. В верхнем правом углу: его превращение в этиленоксид, предшествующий этиленгликолю, в этилбензол, предшествующий стиролу, в различные виды полиэтилена, в этилендихлорид, предшествующий винилхлорид.

Полимеризация

Полиэтилен потребляет более половины мирового предложения этилена. Полиэтилен, также называемый полиэфином и полиеном, является наиболее широко используемым в мире пластиком. В первую очередь используется для изготовления пленок в упаковке, мешках-каретках и облицовках траша. Линейные альфа-олефины, полученные олигомеризацией (образованием коротких полимеров), используются в качестве предшественников, моющих средств, пластификаторов, синтетических любрикантов, добавок, а также в качестве со-мономеров в производстве полиэтиловых.

Окисление

Этилен окисляется с получением этиленоксида, ключевого сырья для производства реагентов и моющих средств путем этоксилирования. Этиленоксид также подвергают гидролизу с получением этиленгликоля, широко используемого в качестве автомобильного антифриза, а также гликолей с более высокой молекулярной массой, простых гликолевых эфиров и полиэтилентерефталата.

Этилен подавляет окисление пальдием с получением ацетальдегида. Эта конверсия остается основным промышленным процессом (10 М кг/год). Способ осуществляют путем первоначального прессования этилена в центр Pd (II).

Галогенирование и гидрогалогенирование

Основные интермедии галогенирования и гидрогалогенирования этилена включают этилендихлорид, этилхлорид и этилендибромид. Добавление хлорина влечет за собой «оксихлорирование», т.е. сам хлор не используется. Некоторые продукты, из этой группы, представляют собой поливинилхлорид, трихлорэтилен, перхлороэтилен, метилхлороформ, поливинилиденхлорид и сополимеры и этилбромид.

Алкилирование

Основными химическими интермедиатами алкилирования с этиленом являются этилбензол, предшествующий стиролу. Стирол используется, главным образом, в полистироле для упаковки и изоляции, а также в стирол-бутадиеновом каучуке для шин и обуви. В меньшем масштабе этилтолуол, этиланилины, 1,4-гексадиен и алюминиевые алкилы. Продукты этих интермедиатов включают полистирол, несвязанные сложные полиэфиры и этиленпропиленовые терполимеры.

Реакция Оксо

Гидроформилирование (оксореакция) этилена приводит к пропионалдиду, предшественнику пропионовой кислоты и н-пропилового спирта.

Гидрация

Этилен долгое время представлял собой основной неферментативный предшественник этанола. Первоначальный способ предполагает его превращение в диэтилсульфат с последующим гидролизом. Основным методом, применяемым с середины 1990-х годов, является прямое гидрирование этилена, катализируемого твердокислотными катализаторами:

C2H4 + H2O CH3CH2OH

Димеризация до бута

Этилен димеризируется путем гидровинилирования с получением н-бутена с использованием процессов, лицензированных Lum or IFP. Процесс Lum производит смешанный н-бутан (в первую очередь 2-бутен), в то время как процесс IFP производит 1-бутен. 1-бутен используется в качестве сомономера в производстве некоторых видов полиэтилена.

Фрукты и цветение

Этилен — это гормон, который влияет на созревание и цветение многих планет.

Ниче использует

Примером использования ниша является анестетик (в соотношении 85% этилен/15% кислород). Другое применение — в качестве сварочного газа.

Производство

Мировое производство этилена составило 107 млн. т в 2005 году, 109 млн. т в 2006 году, 138 млн. т в 2010 году и 141 млн. т в 2011 году. К 2013 году этилен производили не менее 117 компаний в 32 странах. Для удовлетворения постоянно растущего спроса на этилен в глобальном масштабе, особенно в Мидясте и Китае, наблюдается резкое увеличение производственных мощностей.

Промышленный процесс

Этилен получают несколькими способами в нефтехимической промышленности. Основным методом является обработка паром (SC), где гидрокарбоны и пар нагреваются до 750-950 ° С.

Этот процесс превращает крупные гидрокарбонаты в более мелкие и вводит ненасыщенность. Когда этан является сырьем, этилен является продуктом. Этилен отделяют от полученной смеси повторным сжатием и дистилированием. В Европе и Азии этилен получают преимущественно из кра нафта, газойля и конденсатов с сопроизводством пропилена, С4-олефинов и ароматиков (пиролизного бензина). Другие технологии, используемые для получения этилена, включают окислительное связывание метана, А-Тропсинтез, метанол-олефины (МТО) и каталитическое дегидрогенирование.

Лабораторный синтез

Хотя этилен имеет большое промышленное значение, он редко синтезируется в лаборатории и обычно закупается. Его можно получить дегидратированием этанола сульфуровой кислотой или в газовой фазе оксидом алюминия.

Биосинтез

Этилен получают из метионина в натуре.

Лиганд

Хлорбис (этилен) родиевый димер является хорошо изученным комплексом этилена. Одним из первых органометических соединений является соль Се — комплекс этилена. Полезные реагенты, содержащие этилен, включают Pt (PPh3) 2 (C2H4) и Rh2Cl2 (C2H4) 4. Rh-катализированное гидроформилирование этилена проводят в промышленном масштабе для получения пропионалдегида.

История

Некоторые геологи и учёные считают, что знаменитая гречанка Орацле в Дельфах (Пии) перешла в своё трансовидное состояние как эффект подъёма этилена от разломов земли.

Этилен, по-видимому, был обнаружен ХХим Бехером, который получил его нагреванием этанола с сульфуровой кислотой; он упомянул газ в своей Physica Subterranea (1669). Джозеф Пристли также упоминает о газе в своих Экспериментах и наблюдениях, относящихся к различным ветвям натурфилософии: с продолжением наблюдений в воздухе (1779), где он сообщает, что Ян Хёш видел этилен, синтезированный таким же образом Mr. Энин в 1777 году и тот хоуш впоследствии добывал газ сам. Свойства этилена были изучены в 1795 году четырьмя голландскими химиками, Рудольфом Диманном, en Paets van Troostwy, Anth Lauwer и Николя Бондтом, которые обнаружили, что он отличается от газообразного водорода и что он содержит как углерод, так и водород. Эта группа также обнаружила, что этилен может быть объединён с хлорином для получения масла голландских химиков, 1,2-дихлорэтана; это открытие дало этилену используемое для него в то время название, олефиантный газ (нефтедобывающий газ.) термин олефиантный газ является в свою очередь этимологическим происхождением современного слова «олефин», класса гидрокарбонов, в котором этилен является первым членом.

В середине XIX века суффикс -ен (древнегреческий корень, добавленный к концу женских имён, означающий «дочь&quot); широко использовался для обозначения молекулы или ее части, которая содержала один атомы фёгидрогенов, чем модифицируемая молекула. Таким образом, этилен был «дочерью этила» . Название этилен использовалось в этом смысле ещё в 1852 году.

В 1866 году немецкий химик Август фон манн предложил систему номенклатуры гидрокарбонов, в которой для обозначения гидрокарбонов с 0, 2, 4, 6 и 8 ф гидро использовались суффиксы -ан, -ин, -он и -, чем их родительские алкане. В этой системе этилен становится этеном. Система Оманна со временем стала основой для номенклатуры Генева, утвержденной Международным конгрессом химиков в 1892 году, которая остаётся в основе номенклатуры ИЮПАК. Однако к тому времени название этилен глубоко укоренилось, и он остаётся в широком употреблении и сегодня, особенно в химической промышленности.

Читайте также  Как улучшить свет на ваз 2107

После экспериментов, проведенных Lu h, Cro и Carter в Чикагском университете, этилен использовали в качестве анестетика. Он оставался в употреблении вплоть до 1940-х годов, даже несмотря на постепенный отказ от использования хлороформа. Его запах и взрывная природа ограничивают его использование сегодня.

Номенклатура

Правила номенклатуры IUPAC 1979 года сделали исключение для сохранения не- c названия этилен, однако это решение было пересмотрено в правилах 1993 года, и оно остается неизменным в новых рекомендациях 2013 года, поэтому название IUPAC теперь является этеном. Следует отметить, что в системе IUPAC название этилен зарезервировано для дивалентной группы -CH2CH2-. Поэтому названия, такие как этиленоксид и этилендибромид, допустимы, но использование названия этилена для двухуглеродного алкена не допускается. Тем не менее, использование названия этилен для H2C = CH2 все еще является преобладающим среди химиков в Северной Америке.

Безопасность

Как и все гидрокарбоны, этилен является горючим асписантом. Он указан как карциноген IARC класса 3, поскольку в настоящее время нет доказательств того, что он вызывает рак у людей.

Как получают этилен в промышленности и в лаборатории?

В лаборатории этилен получают из этилового спирта (этанола) либо нагреванием его в концентрированной серной кислоте, либо пропусканием паров этанола над нагретой до 400 градусов Цельсия окисью алюминия.

В промышленности этилен получают в основном пиролизом (нагреванием без доступа кислорода до температур 700-1200 градусов Цельсия) легких газообразных отходов нефтепереработки. Если «под рукой» таких отходов нет, то пиролизу подвергают низкосортные бензины (в принципе пиролизу можно подвергнуть любой нефтепродукт). При пиролизе получается смесь нескольких десятков, если не сотен различных веществ, но преобладающими являются этилен и пропилен. Их выделяют, очищают до степени «три девятки», т.е. 99,9 % или даже до «пяти девяток», т.е. 99,999 % и используют в самых различных химических производствах.

В восьмом классе только начинают знакомиться с химией, химическими явлениями, законами, поэтому здесь всё важно. Нужно знать язык химии,знаки химических элементов,атомно- молекулярное учение, химические формулы,валентность химических элементов, составление химических формул по валентности,знать Периодический закон Менделеева, ориентироваться по таблице Менделеева,химические связи знать: ковалентная,ионная; строение атома,строение вещества, закон Авогадро,умение решать экспериментальные задачи.

На школьном уровне не раскладываются на ионы слабодиссоциирующие (H2O), газообразные (NH3, CO2, H2, CO, C2H2) или нерастворимые вещества (AgCl, AgBr, AgI, BaSO4, CuI, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cu(OH)2, Ag2O, HgO).

Протрите пятна спиртовым раствором йода, затем тиосульфатом натрия. После этого вымойте руки и в дальнейшем работайте с нитратом серебра в перчатках. Иначе школе придется ставить вас на баланс, как оборудование, содержащее драгоценные металлы.

За несколько лет обучения, я понял, что тем детям, которым химия не нравится и они не хотят ее понимать, то не поймут ее уже никогда! Любовь к химии должна развиться с самого начала изучения основ общей химии, то есть в классе 7-8. Если ребенок на первых стадиях не понимает, то просто заставляйте его разбираться в ней и зубрить все, что только можно, не поймет сразу то уже вся химия пойдет под откос! А если Вы находитесь на стадии 9-10 классов и ничего не понимаете по химии, то учите все с самого начала, подходите к учителю, и если есть возможность, записывайтесь на занятия к репетитору! Запомните, химия- это 80 % зубрешки! Учите!

Земная кора в основном представлена силикатными породами – соединениями кремния с кислородом и другими элементами. А значительную часть природных силикатов представляют алюмосиликаты (имеющие в составе оксид алюминия). Этим и объясняется высокое содержание в земной коре кислорода (49,13%), кремния (26,0%) и алюминия (7,45%).

Помимо оксидов алюминия в состав природных силикатных пород входят оксиды других распространенных металлов (железа (4,2%), кальция(3,25%), натрия (2,4%), калия (2,35%), магния (2,35%), титана (0,61%), марганца (0,1%)) и соединения различных неметаллов (водорода (1,00%), углерода (0,35%), хлора (0,2%), фосфора (0,125%), серы (0,1%) и фтора (0,08%)).

На всю оставшуюся таблицу Менделеева в земной коре приходится около 0,2%.

Введение

Гормональная система регуляции является одной из важнейших систем у растений и включает в себя фитогормоны. Фитогормоны это соединения, с помощью которых осуществляется взаимодействие клеток, тканей и органов и которые в малых количествах необходимы для запуска и регуляции физиологических и морфогенетических программ. Гормоны растений сравнительно низкомолекулярные органические вещества. Они образуются в различных тканях и органах и действуют в очень низких концентрациях порядка 10 -13 -10 -5 моль/л.

Все фитогормоны делятся на стимуляторы и ингибиторы. Ингибиторы (от лат. «Inhibeo» — останавливаю, сдерживаю) в биологии, природные и синтетические вещества, угнетающие активность ферментов (как в организме, так и в бесклеточных системах); различаются по характеру действия, специфичности и др. свойствам. К ингибиторам роста относится этилен. Ряд соединений оказывает на растение сходное влияние, но уступают ему в эффективности. Этилен единственный газообразный регулятор роста растений (Петушкова,1986).

Газ этилен (С2Н4) справедливо относят к гормонам растений, так как он синтезируется в растениях и в крайне низких концентрациях регулирует их рост, активирует созревание плодов, вызывает старение листьев и цветков, опадение листьев и плодов, участвует в ответе растений на различные стрессовые факторы и в регуляции многих других важных событий в жизни растения (Кулаева, 1995). Этилен, точнее, этиленпродуценты — соединения, разрушение которых сопровождается выделением этилена, имеют широкое применение в практике сельского хозяйства. Все это определяет большое внимание биохимиков, физиологов, генетиков, молекулярных биологов и практиков к изучению этилена.

В последние годы большие успехи достигнуты в получении и изучении мутантных растений, нечувствительных к этилену. Эти мутанты обеспечили прогресс в выделении генов, отвечающих за восприятие и передачу этиленового сигнала в растениях, и помогли частично расшифровать молекулярные пути, по которым сигнал проходит, вызывая включение или подавление определенных физиологических программ. Этот успех и побудил автора написать статью об этилене. Ее целью является рассмотрение регуляторной роли этилена в растениях, его практического применения, особенностей его биосинтеза, а также новейших данных о механизме действия этого фитогормона.

История открытия этилена

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т. е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Трусвик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»), (Прохоров,1978).

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины XIX века. Начало практического использования этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно создания Бутлеровым теории химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структуру этилена.

В 1901 году Дмитрий Николаевич Нелюбов выращивал горох в лаборатории, В Санкт-Петербурге, но семена давали искривленные, укороченные проростки, у которых верхушка была согнута крючком и не сгибалась. В теплице и на свежем воздухе проростки были ровные, рослые, и верхушка на свету быстро распрямляла крючок. Нелюбов предложил, что фактор, вызывающий физиологический эффект, находится в воздухе лаборатории.

В то время помещения освещали газом. В уличных фонарях горел тот же газ, и давно было замечено, что при аварии в газопроводе стоящие рядом с местом утечки газа деревья преждевременно желтеют и сбрасывают листья.

Осветительный газ содержал разнообразные органические вещества. Чтобы удалить примесь газа, Нелюбов пропускал его через разогретую трубку с оксидом меди. В «очищенном» воздухе проростки гороха развивались нормально. Для того чтобы выяснить, какое именно вещество вызывает ответ проростков, Нелюбов добавлял различные компоненты светильного газа по очереди, и обнаружил, что добавка этилена вызывает:

Читайте также  Как снять заднее стекло ваз 2114

1) замедление роста в длину и утолщение проростка,

2) «не разгибающуюся» апикальную петельку,

3) Изменение ориентации проростка в пространстве.

Эта физиологическая реакция проростков была названа тройным ответом на этилен. Горох оказался настолько чувствительным к этилену, что его стали использовать в биотестах для определения низких концентрациях этого газа. Вскоре было обнаружено, что этилен вызывает и другие эффекты: листопад, созревание плодов и т.д. Оказалось, что этилен способны синтезировать сами растения, т.е. этилен является фитогормоном (Петушкова,1986).

Промышленные способы получения этилена

В настоящее время этилен является важным техническим сырьем не только как исходный продукт для производства полимеров, обладающих рядом ценных свойств, благодаря которым эти полимеры во все большем и большем количестве применяются в электротехнике и других областях промышленности, но этилен является также основным сырьем для производства стирола, окиси этилена и других соединений.

Кроме газов крекинга, которые получаются только лишь в местах переработки нефти, за последние годы стало широко развиваться планомерное производство этилена и из других видов сырья. Сырьем для производства этилена является этиловый спирт, природный газ или выделенная из него этановая фракция, а в последнее время — ацетилен.

Дегидратация этилового спирта с помощью серной кислоты была уже давно отвергнута промышленностью и заменена каталитической дегидратацией. В качестве катализатора дегидратации этилового спирта обычно применяется окись алюминия, рабочая температура реакции находится в пределах 250—400°. Процесс проводится в реакторе, снабженном рубашкой для обогрева. Обогрев производится парами ртути. Газ, выходящий из реактора, охлаждается, компримируется, сушится и подвергается низкотемпературной ректификации. В результате получается весьма чистый этилен. При дегидратации спирта в производстве бутадиена по Лебедеву этилен получается в качестве побочного продукта с выходом около 5—8%. Этот этилен, так же как и этилен, полученный предыдущим способом, вполне пригоден для полимеризации, поскольку он не содержит прерывающих ее примесей. Необходимо только этилен, получающийся в производстве бутадиена по способу Лебедева, очистить вымораживанием от содержащегося в нем ацетальдегида, поскольку последний препятствует полимеризации.

Из ацетилена этилен получается путем частичного гидрирования при атмосферном или слегка повышенном давлении. Исходный ацетилен не должен содержать примеси, отравляющие катализатор. Перед переработкой ацетилен подвергается очистке на промывных установках, орошаемых хлорной водой, затем промывается разбавленным раствором щелочи и сушится. Водород также не должен содержать контактных ядов. Реакторы гидрирования, соединенные в батареи, имеют внутри решетки, на которых размещается катализатор, палладий на двуокиси кремния. Сначала смесь ацетилена и водорода нагревают до 200°; в процессе гидрирования температура в реакторах поддерживается в пределах 180— 230° за счет тепла реакции и регулируется орошением катализатора водой. С постепенным старением катализатора реактор по мере надобности нагревают дымовыми газами. Выходящий из реактора газ имеет следующий состав: 80 объем. % паров и 20 объем. % газа, содержащего 50—60% этилена, 3% этана, 3% азота, 0,8% ацетилена и около 30% водорода. После охлаждения и отделения воды сырой этилен сжижают в разделителе Линде и подвергают низкотемпературной фракционированной дистилляции. Очищенный продукт содержит 94—96% этилена, 3—4% этана, приблизительно 1% азота и около 0,5% ацетилена. Этилен, получаемый из ацетилена, для полимеризации не годится. Он применяется для производства стирола.

При производстве этилена из этан-пропановой фракции смесь обоих углеводородов, к которой прибавляют небольшое количество водяного пара, подвергают кратковременному действию температуры 750—800°. Реакционную смесь быстро охлаждают, газы компримируют, отделяют от воды и подвергают низкотемпературной ректификации. На аналогичном принципе основано производство этилена путем высокотемпературного дегидрирования этана (температура около 900°). Этот процесс проводится при давлении 0,5 атм; этан подается на дегидрирование в смеси с азотом. Процесс проводится в реакторе из специальной хромистой стали (20—30% хрома) с содержанием никеля менее 0,2%, так как последний способствует побочным реакциям и образованию углерода. Примесь кремния оказывает противоположное действие. Газ, выходящий из реактора, содержит около 33% этилена, небольшое количество ароматических углеводородов и около 0,3% ацетилена, который получается в результате дальнейшего дегидрирования этилена. Путем охлаждения ацетилен освобождают от примесей смолистых веществ и подвергают гидрированию при температуре 180—230°, превращая его практически количественно в этилен. Катализатором этого процесса служит металлический никель (5%) на окиси хрома (95%). Сырой этилен пропускают через абсорберы, заполненные активированным углем, в которых задерживаются ароматические углеводороды. Окончательная очистка этилена заключается в абсорбции его раствором хлорида меди (I) при 15 атм. Содержащиеся в газе олефины отделяются постепенным снижением давления до 3—1,4; 1—0,35; 0,1 атм. Газы, отделенные в результате первого и второго снижения давления, содержат гомологи этилена, и их возвращают на абсорбцию. Этим способом получается не менее 96% этилена с выходом не менее 79—80% от теоретического, считая на этан.

Другим способом производства этилена является частичное окисление этана воздухом или кислородом при температуре 800—850°. Оба газа прежде всего нагревают: этан до 650°, кислород до 550°, а затем смешивают в отношении 3:1 в небольшой камере смешения, откуда с большой скоростью подают в основной аппарат — камеру сжигания. Камера сжигания заполнена кольцами Рашига, чтобы смешение газов было наилучшим. Благодаря короткому времени контактирования снижается образование углерода и формальдегида. Отходящий из камеры сжигания газ, который содержит примерно 33 объем. % этилена, 26,3% водорода, 14,1% этана, 11,5% окиси углерода, 7,6% метана, 4,2% азота, 1,1% пропана, 0,7% углекислого газа и 0,6% кислорода, охлаждают водой, сушат и после сжижения подвергают с целью очистки низкотемпературной дистилляции на разделителе Линде. Регенерированный этан вновь возвращают на переработку. Выход этилена по этому методу составляет 80% от теоретического.

Этилен для производства полиэтилена должен быть исключительно чистым: в нем не должны находиться его гомологи и ацетилен, которые отрицательно влияют на свойства полимера. Для отделения этилена от остальных углеводородов и для его очистки был предложен целый ряд физических и химических способов. Все эти способы основаны как на различной растворимости олефинов и других ненасыщенных углеводородов в определенных растворителях, так и на их высокой реакционной способности. Из физических методов рекомендуются следующие: экстракция селективными растворителями, адсорбция веществами, обладающими большой поверхностью, чаще всего активированным углем, и наконец, низкотемпературная фракционированная дистилляция газообразного или сжиженного продукта при повышенном, атмосферном или пониженном давлении. К химическим способам разделения и очистки олефинов относится абсорбция разбавленной серной кислотой, реагирующей с гомологами этилена, диолефинами и ароматическими углеводородами обычно быстрее, нежели с этиленом. К этим способам относится также абсорбция другими химическими реагентами, например, аммиачным раствором хлористой меди, с которой этилен образует комплексное соединение, быстро разлагающееся при повышенной температуре, пониженном давлении или при комбинации обоих условий.

Методы получения этилена

Техническое применение этилена и масштаб его производства

САМАРА 2013

Контрольная работа по дисциплине

Список использованных источников

1. Налоговый кодекс Российской Федерации (часть вторая) от 5 августа 2000 года N 117-ФЗ (ред. от 03.11.2010).

2. Об утверждении унифицированных форм первичной учетной документации по учету труда и его оплаты: Постановление Госкомстата РФ от 05.01.2004 N 1.

3. Вещунова Н.Л., Фомина Л.Ф. Самоучитель по бухгалтерскому и налоговому учету – СПб.: Проспект, 2010. – 560 с.

4. Радченко М.Г. 1С: Предприятие 8.1. Практическое пособие разработчика – СПб.: Питер, 2007. – 512 с.

5. 1С: Предприятие 8.1.Конфигурирование и администрирование. – М.: Фирма «1С», 2008. – 430 с.

«Теория химических процессов органического синтеза»

профессор Нестерова Т.Н.

Задание на контрольную работу

«Теоретический анализ процесса получения этилена»

1. Выполнить обзор литературы по областям технического применения этилена и масштабам его производства.

2. Выполнить обзор литературы по методам получения этилена, способам его выделения из контактного газа и перспективам развития технологий.

3. Выполнить полный теоретический анализ избранного процесса получения этилена:

§ Стехиометрия и материальные расчеты.

§ Термохимический анализ для индивидуального превращения и для процесса в целом.

§ Качественный и количественный термодинамический анализ для индивидуального превращения и для процесса в целом.

Читайте также  Как прогнать воздух из системы охлаждения

§ Качественный и количественный кинетический анализ для индивидуального превращения и для процесса в целом.

4. Дать рекомендации по условиям осуществления избранного процесса получения и выделения этилена . Предложить принципиальные технологические схемы реализации избранного процесса.

Содержание:

1. Обзор литературы …………………………………………. 3

1.1. Техническое применение этилена и масштабы его производства ..…………. 3

2. Методы получения этилена, способы выделения его из реакционных масс и перспективы развития технологий…………………………. 5

3. Полный теоретический анализ процесса получения этилена пиролизом пропана… ………………………………………………………………. 16

3.1. Стехиометрия и материальные расчеты..……………. 16

3.2. Термохимический анализ для индивидуального превращения и для процесса в целом………………………………………16

3.3. Полный термодинамический анализ получения этилена.…23

3.4. Полный кинетический анализ процесса…. ………..………32

4. Выводы и рекомендации….…. ………………………………… ………..37

Этиле́н (по ИЮПАК: этен) — органическое химическое соединение, описываемое формулой С2H4. Является простейшим алкеном (олефином). В природе этилен практически не встречается.При нормальных условиях — бесцветный горючий газ со слабым запахом [1]. Его температура кипения -103,8 ˚С, а температура замерзания -169,5˚С.На воздухе он горит слегка светящимся пламенем [2]. Частично растворим в воде (25,6 мл в 100 мл воды при 0°C), этаноле (359 мл в тех же условиях). Хорошо растворяется в диэтиловом эфире и углеводородах. Содержит двойную связь и поэтому относится к ненасыщенным или непредельным углеводородам [1].

Этилен играет чрезвычайно важную роль в промышленности, а также является фитогормоном.

Этилен-весьма важное сырье для получения ряда синтетических продуктов, особенно этилового спирта, этилен оксида (окиси этилена) этиленгликоля (антифриз) и др. Частично используется в автогенной сварке вместо ацетилена [2].

В Италии в 1957г было получено 100 тыс. т этилена. Производство этилена в Германии до ВОВ базировалось на пищевом сырье и продуктах переработки угля. В Германии в 1943 г выработано около 90 тыс. т этилена. В 1957 г в ФРГ было получено 100 тыс. т этилена. При этом намечалась тенденция перехода на нефтяное сырье. Производство этилена в Англии, составившее в 1957 г. Около 250 тыс. т, базируется на переработки нефтяного сырья. Во Франции в 1957 г. Было получено 32 тыс. т этилена; исходным сырьем являются коксовые газы и тяжелы продукты приработки нефти. В Японии в 1957 г. было выработано из нефтяного сырья около 40 тыс. т этилена [3].

Общее мировое производство этилена в 2005 году составило 107 миллионов тонн и продолжает расти на 4–6% в год. Источником промышленного получения этилена является пиролиз различного углеводородного сырья, например, этана, пропана, бутана, содержащихся в попутных газах нефтедобычи; из жидких углеводородов — низкооктановые фракции прямой перегонки нефти. А так же общее мировое производство этилена в 2008 году составило 113 миллионов тонн и продолжает расти на 2—3 % в год [1].

Таблица 1. Крупнейшие российские компании — производители этилена и пропилена [5].

Компания Мощность по этилену, тыс. т/год Мощность по пропилену, тыс. т/год
ОАО «Нижнекамскнефтехим»
ОАО «Казаньоргсинтез»
ООО «Ставролен»
ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»
ОАО «Ангарский завод полимеров»
ОАО «Сибур-Нефтехим»
ОАО «Томский НХЗ»
ОАО «Уфаоргсинтез»
ЗАО «Нефтехимия» (Самарская обл.)
ЗАО «Сибур-Химпром»
ОАО «Московский НПЗ»
ОАО «Омский каучук»
Всего

В промышленности тяжелого органического синтеза получили наибольшее распространение следующие процессы химической переработки этилена: полимеризация, окисление, оксосинтез, хлорирование, нитрование, гидратация, теломеризация и алкилирование [3].

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»).

В промышленности для получения этилена применяются разнообразные процессы: пиролиз легких и тяжелых парафиновых и нафтеновых углеводородов, гидрирование ацетилена, дегидратация этилового спирта. Кроме того, этилен получают в качестве побочного продукта при термической переработки твердого топлива, термическом и каталитического крекинга нефти и др.

2.1 Пиролиз предельных углеводородов

Основным промышленным методом получения этилена является высокотемпературное термическое расщепление (пиролиз) предельных углеводородов

В зависимости от метода подвода тепла различают следующие процессы: а) пиролиз в трубчатых печах; б) гомогенный пиролиз; в) автотермический пиролиз; г) с применим твердого теплоносителя.

C3H8↔C2H4+CH4 (III.2б)

Принципиальные схемы и режимы различных процессов пиролиза приведены в таблице [4].

2.2 Каталитическое гидрирование ацетилена в этилен

Был разработан в промышленности процесс получения этилена гидрированием ацетилена.

Оптимальная температура процесса 180-320° в зависимости от активности катализатора.

Принципиальная схема установки изображена на рис. 1

Ацетилен, полученный из карбида кальция (чистота 98-99%), сжимается в компрессоре 1 до 1,5-2 атм, охлаждается в холодильнике 2 и очищается твердым адсорбентом (алюмогелем) в адсорбере 3 от паров масла, так как последнее является ядом для катализатора. Водород, полученный из установки газоразделения (чистота 96-98%), сжимается в компрессоре 4, охлаждается в холодильнике 5, осушается и очищается от паров масла в адсорбере 6. Предварительный подогрев водорода и ацетилена осуществляется за счет тепла реакций либо в реакторе 7,либо в выносных теплообменниках. Оптимальная температура в реакторе поддерживается автоматически непрерывной подачей охлаждающей воды в трубчатый теплообменник реактора.

Процесс гидрирования ведут при значительных избытках водорода. Гидрирование ацетилена осуществляется практически полностью. В качестве катализатора используют палладий, нанесенный на силикагель. Содержание палладия в катализаторе не превышает

0,01% вес. Продолжительность непрерывной работы катализатора около одного года [3].

2.3 Дегидратация этилового спирта

Для получения относительно небольших количеств этилена (до 3000-5000 т/год) можно применять способ дегидратации этилового спирта. По этому способу в США в 1955 г. получено около 15000 т этилена [7].

Реакция дегидратации этанола может быть выражена уравнением:

В качестве катализатора используется активированная окись алюминия и алюмокремниевые соединения. Процесс осуществляется при 300-400°.

Технологическая схема установки дегидратации приведена ранее.

Этиловый спирт из емкости 1 насосом 2 через теплообменник 3 подает в реакторе 4. Необходимое тепло подводится через стенку реактора даутермом или дымовыми газами. Продукты реакции, состоящие из этилена, диэтилового эфира, этанола и воды, проходят чрез теплообменник 3 и конденсатор 5, в котором конденсируется вода, этанол и диэтиловый эфир.

В колонне 6 смесь делится на газовую и жидкую фазы; газовая фаза, состоящая в основном из этилена, направляется к потребителю чрез системы осушки и очистки твердыми сорбентами. Жидкость подается в колонну 7 с конденсатором орошения 8, в которой она разделяется на верхний продукт (смесь этанола и диэтилового эфира) и нижний (воду). Верхний продукт подается в реакторе 4, а нижний насосом 9 – в абсорбер 6. При этом достигается практически полное превращение этанола в этилен.

Экспериментально исследован процесс получения этилена дегидратацией этанола под давлением. В опытную установку этанол подавался насосом под давлением 33 атм через реактор, заполненный активированной окисью алюминия. Повышенное давление обусловлено необходимостью увеличения температуры до 425°. Выход этилена достигал 95% при чистоте полученного продукта 99%.[3]

2.4 Получение этилена из нефтезаводских газов

Газы термического и каталического крекинга нефтей содержат 2 – 2,5 % этилена. Количество этилена, получающегося при термическом крекинге, не превышает 0,15% вс. на переработанное сырье и при каталитическом крекинге — 0,45%. Поэтому обычно газоразделительная установка этиленового производства работает на сырье, представляющем смесь крекинг-газа и газов пиролиза некоторых компонентов этого же крекинг-газа (этана, пропана, пропилена, а иногда и бутана). Схема получения этилена из таких газов приведена далее на блок-схеме, б. Нефтезаводские газы проходят систему очистки и направляются на компрессию и предварительную осушку. Перед компрессией к этому потоку присоединяют газы пиролиза, содержащие до 30-35% объемн. Этилена. После компрессии, предварительного выделения тяжелых углеводородов и глубокой осушки смесь направляют на газоразделение. Целевым продуктом газоразделения является этилен, иногда пропилен и бутан-бутиленовые смеси, а предельны углеводороды- этан пропан- возвращают на установку пиролиза.

Одним их основных сырьевых источников получения этилена являются природные газы [3].

Блок-схема процесса получения этилена из природных газов, приведена на схеме-А:

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Оцените статью
Добавить комментарий