Большая техническая энциклопедия
2 3 6
A N P Q R S U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АБ АВ АГ АД АЗ АИ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АФ АХ АЦ АШ АЫ АЭ АЯ

Абсорбция - пропилен

 
Абсорбция пропилена протекает с достаточной скоростью при температуре 65 С и начальном парциальном давлении пропилена 0 5 - 0 6 МПа. Из верхней части абсорбера 2 отводится пропан ( с остаточным содержанием пропилена не более 1 %), который промывается в скруббере 4 слабым раствором щелочи, конденсируется в конденсаторе 5, охлаждаемом водой.
Абсорбция пропилена ( см. рис. 9) серной кислотой производится в полом колонном аппарате.
Абсорбцию пропилена концентрированной серной кислотой осуществляют в таких же абсорберах, какие применяют для абсорбции этилена. При действии серной кислоты на пропилен наряду с образованием изопропилсульфатов происходит полимеризация пропилена. Применением растворителей, инертных к серной кислоте, полимеризацию удается резко затормозить.
Абсорбцию пропилена 92 % - ной серной кислотой осуществляют в таких же абсорберах, какие применяют для абсорбции этилена. При действии кислоты на пропилен наряду с образованием изопропилсульфатов происходит полимеризация пропилена. Применяя растворители, инертные к серной кислоте, удается резко затормозить полимеризацию.
Схема установки для. сернокислотной гид атаЯЩШрИпилена. Абсорбцию пропилена серной кислотой производят в стеклянном цилиндрическом реакторе диаметром 32 - 36 мм и высотой 200 - 250 мм. В низу реактора впаяна пористая пластинка для равномерного распределения газа по всему сечению. Внутри реактор имеет змеевик для отвода тепла реакции.
Стадия абсорбции пропилена серной кислотой - основная и наиболее сложная, и от того, как она выполнена, зависит эффективность всего процесса и его техническое совершенство.
Процесс абсорбции пропилена может быть осуществлен применением 75 - 80 % - ной серной кислоты, но целесообразнее использовать именно 70 % - ную кислоту, так как при этом значительно уменьшается количество образовавшихся полимеров, что либо полностью исключает очистку кислоты от полимеров, либо требует незначительной очистки.
Состав продуктов абсорбции пропилена и бутиленов. Несмотря на то, что процесс абсорбции пропилена и бутиленов серной кислотой изучался длительное время, механизм реакции не совсем выяснен. Как указывалось при описании производства этилового спирта, существовавшее ранее предположение о том, что результатом абсорбции олефинов серной кислотой являются алкилсерные кислоты, не подтвердилось при изучении состава кислотных экстрактов. Помимо моно - и диал кил сульфатов, олефины в кислотных экстрактах могут находиться в виде гидратированного комплекса спирта и эфира.
В стадии абсорбции пропилена величину давления подбирают такой, чтобы пропан-пропиленовая смесь находилась при рабочей температуре в состоянии, близком к точке росы. В этом методе растворитель для пропилена не применяют. Стальная абсорбционная колонна, выложенная изнутри свинцом, орошается снаружи водой.
Можно проводить абсорбцию пропилена и в присутствии растворителя - н-гептана, в этом случае в реактор вместе с кислотой заливают 50 мл гептана, что улучшает поглощение газа.
Можно проводить абсорбцию пропилена и в присутствии растворителя - гептана. Для этого в реактор вместе с кисло той заливают 50 мл гептана, что улучшает поглощение газа.
Позднее Berthelot исследовал скорость абсорбции пропилена серной кислотой и влияние на нее температурь, а также образование продуктов полимеризации во время последующей перегонки в смеси с водой. Он наблюдал, что серная кислота ( моногидрат) - поглощает двести объемов пропилена и что при смешении продукта с водой и перегонке получается спирт с температурой кипения 82 С.
Абсорбция пропилена серной кислотой на полузаводской установке. Уточнены оптимальные параметры процесса абсорбции пропилена серной кислотой и гидролиза продуктов абсорбции.

Как указывалось выше, при абсорбции пропилена или его гомологов, присутствующих в крекинг-газах, серной кислотой удельного веса 1 8 при температуре около 20 весьма нежелательно продолжительное соприкосновение между газом и серной кислотой. Прохождение газа через одну и ту же порцию кислоты в течение 24 - 48 часов дает лишь очень мало спирта, иногда его и вовсе не получается.
Распределение серной кислоты и воды в продуктах абсорбции для 70 % - ной H2SOt. Несмотря на то, что процесс абсорбции пропилена серной кислотой изучался длительное время PI осуществлен в промышленном масштабе, механизм реакции его недостаточно освещен в литературе. Для выявления некоторых закономерностей этой реакции были поставлены опыты по абсорбции пропилена серной кислотой.
Разработана методика расчета колонного аппарата применительно к абсорбции пропилена серной кислотой.
На промышленной установке но синтезу изопропилового спирта для абсорбции пропилена серной кислотой был применен горизонталь ный аппарат периодического действия с интенсивно действующей мешалкой.
При производстве изопропилового спирта с применением крепкой серной кислоты абсорбция пропилена проводится в колонном аппарате при давлении 8 - 10 атм, температуре 20 С с применением 92 % кислоты. Линейные скорости подачи газа составляют 2 4 м / мин. При более высоких линейных скоростях абсорбция также идет полностью, однако при этом затрудняется отвод тепла.
Реактор имеет ту же конструкцию, что и при абсорбции пропилена.
Полученные данные показывают качественные и количественные изменения состава продуктов при абсорбции пропилена серной кислотой, характер их взаимных превращений, а также наличие равновесия в этой сложной системе. Эти результаты внесли определенную ясность в процесс абсорбции и помогли правильно сделать практические выводы при дальнейшем оформлении процесса.
Показаны качественные и количественные изменения состава продуктов реакции в процессе абсорбции пропилена серной кислотой, на основании чего высказаны соображения о возможном механизме реакций.
Шервуд [50] отмечает, что главные реакции, протекающие в процессе абсорбции пропилена серной кислотой, подчиняются равновесию между пропиленом, моноизопропилсульфатом и изопропанолом. Процентное содержание изопропилсульфата резко падает по мере разбавления серной кислоты и составляет 4 % при 35 % - ной концентрации.
Пропилен легко отделяется от потоков, содержащих этилен, так как скорость абсорбции пропилена серной, кислотой в 300 раз выше, чем этилена при концентрации кислоты 80 % и выше. Тем не менее в определенных условиях может абсорбироваться и некоторое количество этилена.
На рис. 7 и 8 приводятся кривые влияния температуры ( в пределах 70, 90) и крепости кислоты ( 40 - 28 %) на скорость гидролиза продуктов абсорбции пропилена 75 % - ной кислотой со степенью насыщения 1 23 моля на моль моногидрата.
Схема производства изопропилового спирта непрерывным методом с использованием слабой серной кислоты. Во избежание коррозии колонны внутри обкладываются свинцом. Абсорбция пропилена из пропан-пропиленовой фракции, содержащей около 20 % пропилена, проводится в двух последовательно работающих колоннах. В этой колонне насыщение доводится до 1 моля СзН6 на 1 моль H2SO4 и смесь отсюда поступает в ректификационную колонну. Выходящий из первой абсорбционной колонны газ с содержанием 5 - 6 % пропилена поступает во вторую, тарельчатую абсорбционную колонну, где в противотоке со свежей 70 % серной кислотой из него практически полностью извлекается пропилен.
Процесс абсорбции пропилена серной кислотой может быть осуществлен в двух вариантах: либо 92 % - ной кислотой без давления при 20 С, либо 80 % - ной кислотой при 60 С под давлением 25 ат. При работе по второму методу в абсорбере одновременно идет и гидролиз изопропилсульфата. Из реакционной смеси во второй колонне отгоняют изопропиловый спирт и диизопропиловый эфир, а серную кислоту возвращают в абсорбер. Регенерация серной кислоты не требуется. Изопропиловый спирт образует с водой азеотропную смесь, содержащую 12 3 вес.

Определение ненасыщенных углеводородов методом абсорбции серной кислотой критически обследовали Davis и Qiriggli 2; некоторые из их замечаний. Скорости абсорбции пропилена и двух неразветвленных бутиленов ( 1 - и 24утены) настолько близки, что их разделение избирательной абсорбцией невозможно.
Количество воды, добавляемой к экстракту, колеблется от 20 до 30 объемов на 100 объемов экстракта. Стадия абсорбции пропилена проводится в обычной барботажной колонне при 60 - 70 С. Отдувка спирта осуществляется при 80 С.
Первой стадией синтеза изопропилового спирта является абсорбция пропилена серной кислотой.
Состав продуктов абсорбции пропилена и бутиленов. Несмотря на то, что процесс абсорбции пропилена и бутиленов серной кислотой изучался длительное время, механизм реакции не совсем выяснен. Как указывалось при описании производства этилового спирта, существовавшее ранее предположение о том, что результатом абсорбции олефинов серной кислотой являются алкилсерные кислоты, не подтвердилось при изучении состава кислотных экстрактов. Помимо моно - и диал кил сульфатов, олефины в кислотных экстрактах могут находиться в виде гидратированного комплекса спирта и эфира.
Разложение растет с увеличением количества реакционной воды. Так, если продукт, полученный при абсорбции пропилена 75 % - ной кислотой в молярном соотношении 1 23: 1 0 разбавляется водой до 40 7 % - ной концентрации, то моноэфир гидролизуется быстро, но неполностью. Спустя 15 мин гидролиз прекращается, и около 9 % мол. Если разбавление идет до 28 7 % - ной концентрации кислоты, гидролиз идет медленнее, но полностью.
Распределение серной кислоты и воды в продуктах абсорбции для 70 % - ной H2SOt. Несмотря на то, что процесс абсорбции пропилена серной кислотой изучался длительное время PI осуществлен в промышленном масштабе, механизм реакции его недостаточно освещен в литературе. Для выявления некоторых закономерностей этой реакции были поставлены опыты по абсорбции пропилена серной кислотой.
СзНв / моль Ш804 для обоих случаев-происходит примерно за 1 3 - 1 4 часа. Кроме того, на участке от 0 6 до-1 25 моля СзНв / моль Ш804 абсорбция пропилена протекает с максимальной скоростью. Поэтому на абсорбцию целесообразно подавать 70 % - ную кислоту, имеющую насыщение 0 6 - 0 7 моля СзШ / моль HaS04, так как при этом; применение 80 % - ной кислоты уже не дает преимуществ во времени контакта. Снижение концентрации кислоты является важным фактором, так как это значительно облегчает процесс упаривания. Кроме того, применение 70 % - ной кислоты значительно снижает образование полимеров, поэтому даже при многократной рециркуляции кислота может подвергаться концентрированию без предварительной очистки.
В начале 60 - х годов Среднезападным исследовательским инст тутом в Канзас-сити ( штат Миссури) для Texaco Development бы, ли выполнены некоторые исследования, но результаты их не опу § ликованы. Эти работы были проведены для подтвержден вышеприведенной информации и для получения некоторых miiij, чественных данных по абсорбции пропилена и бутиленов в р, циркулирующей на установке кислоте, по растворимости диизопро, пил - и диизобутилсульфатов.
Наилучшие результаты достигаются при использовании 85 % - ной серной кислоты. В этом случае увеличение давления до 8 45 кг / см г при 20 значительно повышает скорость абсорбции пропилена.
Для стадии этерификации обычно применяют 85 % - ную серную кислоту. При использовании более крепкой серной кислоты происходит интенсивное смолообразование, обусловленное реакциями полимеризации, при использовании же более слабой кислоты скорость абсорбции пропилена слишком мала.
Наиболее широко используемый процесс получения спиртов из олефи-нов - абсорбция олефина серной кислотой с последующим добавлением воды для гидролиза образующегося сульфата. Ион карбония может атаковать воду с непосредственным образованием спирта. Абсорбция пропилена проходит более легко, чем этилена, а изобутилен абсорбируется еще легче. Концентрация используемой серной кислоты зависит от природы гидрати-руемого олефина. Способ гидратации олефина может быть выбран на основании относительной устойчивости ионов карбония, образующихся при протонировании.
Множество работ было посвящено методам анализа смесей олефинов абсорбцией серной кислотой различной концентрации без добавок или с добавками некоторых солей металлов. С серной кислотой подходящей концентрации несомненно возможно добиться аналитического отделения этилена, наиболее трудно абсорбируемого серной кислотой, от его высших гомологов. Однако скорости абсорбции пропилена и двух бутиленов с прямыми цепями настолько близки друг к другу, что говорить об аналитическом разделении их серной кислотой совершенно не приходится.
Заслуживают внимания некоторые результаты, полученные при опытах с пропиленом. Поглощение пропилена исследовалось достаточно подробно, и результаты показали, что 1 молекула серной кислоты абсорбирует по крайней мере 3 молекулы пропилена и кроме того то количество его, которое затем образует упоминавшиеся выше углеводороды. Так например при абсорбции пропилена 98 % - ной серной кислотой при температурах ниже 25 в течение 17 часов 1 10 моля пропилена ( на 1 моль серной кислоты) были выделены в виде углеводородов и кроме того было поглощено еще 3 78 молей пропилена.

Результаты их опытов по поглощению этилена концентрированной серной кислотой показали, что: а) тонкий слой кислоты, находящийся на стеклянных стенках пипетки, поглощает на единицу поверхности столько же газа, что и поверхность самой кислоты; б) скорость абсорбции значительно не изменяется в случае обновления поверхности или, что то же, в случае перемешивания жидкости, достигаемого с помощью вращения пипетки; в) на скорость поглощения едва заметно влияет даже 9-кратное изменение в объеме кислоты. Вследствие этих результатов вышеупомянутые исследователи пришли к заключению, что реакция этилена с серной кислотой полностью имеет место лишь в очень тонком слое, на поверхности. Эти исследователи показали, что скорость абсорбции пропилена всегда приблизительно в 300 раз превышает скорость абсорбции этилена в случае кислоты с концентрацией 80 % и выше, и это соотношение оставалось в силе, несмотря на то, что абсолютные величины скоростей поглощения изменялись в пределах до 200 раз в ряду применявшихся кислот различной концентрации.
Распределение серной кислоты и воды в продуктах абсорбции для 70 % - ной H2SOt. В частности, Маркосовым и Прокофьевой изучались параметры процесса абсорбции на аппарате колонного типа непрерывного действия. Для проведения опытных работ была сооружена полузаводская установка, работающая по непрерывной схеме. Одновременно с этим проводились лабораторные исследования в области абсорбции пропилена серной кислотой и гидролиза продуктов абсорбции, которые дали возможность сделать некоторые теоретические обобщения, позволяющие внести ряд улучшений в технологию процесса. Сделанные обобщения и результаты экспериментальных работ излагаются ниже.
Показатели процесса алкилировзния при переработке сырья с различной концентрацией пропилена. Продолжительность отстоя до начала образования углеводородного слоя должна быть не менее 8 - 10 мин. Такая эмульсия имеет вид непрерывной кислотной фазы с диспергированной углеводородной, фазой и труднее разделяется, чем эмульсия с меньшим содержанием кислоты, получаемая при слабом переме-щивании. Образование эмульсии типа углеводороды в Кислоте не сказывается иа процессе отрицательно, так на К скорость абсорбции пропилена значительно меньше, чем бутиленов. Снижение концентрации кислоты во времени в этом случае значительно замедляется и становится возможным увеличение пробега установки при работе на одной порции катализатора.
Как уже отмечалось, обе стадии процесса сернокислотной гидратации пропилена протекают при прочих равных условиях значительно интенсивнее, чем гидратация этилена. Это особенно заметно на первой стадии, где реакционная способность пропилена при абсорбции его серной кислотой оценивается в 500 раз выше, чем этилена. Поэтому первая стадия гидратации пропилена отличается более мягкими условиями его поглощения: в этом случае концентрация серной кислоты 80 - 90 %; температура 15 - 35 С; парциальное давление пропилена 0 3 - 0 8 МПа. Абсорбция пропилена может проводиться в полых или насадочных аппаратах колонного типа.
В способе контактирования фаз существует основное отличие между реакциями этерификации и гидролиза. Этерификация протекает между газовой ( пропилен) и жидкой ( серная кислота) фазами, не смешивающимися между собой. Абсорбция пропилена серной кислотой зависит от давления, при котором протекает реакция.
Абсорбцию осуществляют путем барботирования этилена через подаваемую противотоком к нему серную кислоту ( например, в аппарате колонного типа), которая поглощает 99 % этилена. В этих условиях гидроли-зуется диэтилсульфат; гидролиз моноэтилсульфата осуществляют в следующем аппарате при температуре около 100 С. Разбавленную кислоту, содержащую 35 - 65 % ( по весу) HaSO4, концентрируют и возвращают на стадию абсорбции. Абсорбцию пропилена, который химически активнее этилена, проводят в более мягких условиях, используя 85 % - ную серную кислоту и температуру 25 - 30 С. В остальном процессы непрямой гидратации этилена и пропилена аналогичны друг другу.
Кислота, подаваемая в абсорбер, представляет собой отработанную серную кислоту из отстойника секции алкилирования. Обычно ее титруемая кислотность равна примерно 90 % H2SO i, в ней содержится 3 - 5 % воды и 3 - 6 % полимеров. Катализатор не проявляет активности при снижении кислотности примерно до 80 % H2SO4 из-за роста содержания в нем полимеров и алкилсульфатов. Однако он все еще активен в отношении абсорбции пропилена - до тех пор, пока практически вся кислота не превратится в алкилсульфаты.
Недавно Шульце, Моос и Ледвох [51] опубликовали подробное исследование влияния на реакцию пропилена с серной кислотой различных факторов, в первую очередь давления, температуры, концентрации кислоты и продолжительности реакции. Исследования авторов показали следующее. Даже при 8 am и продолжительном времени соприкосновения пропилен поглощается 60 - 75 % - ной серной кислотой в очень незначительной степени. То количество пропилена, которое поглотилось, полностью превращается в изопропилсерную кислоту. В этом случае только 76 % прореагировавшего пропилена превращается в изопропилсерную кислоту, остальная его часть образует диизопропилсульфат и небольшие количества побочных продуктов. Абсорбция пропилена протекает сначала быстро, но затем скорость постепенно падает. В этих условиях абсорбция практически не зависит от давления, да и вообще, фактором, определяющим скорость поглощения, является в первую очередь концентрация кислоты и только потом начинает сказываться влияние давления и температуры.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11