ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение бутадиена-1,3 и изопрена из "Технология органического синтеза" Среди диолефинов важное значение имеют бутадиен и изопрен, которые могут быть получены каталитическим дегидрированием углеводородов С4 и С5. При дегидрировании парафинов С4—С5 существенную роль играют термодинамические ограничения, поэтому получить целевой диеновый углеводород в одну стадию с технически приемлемым выходом в обычных условиях практически невозможно. Применяя специальные методы (проведение процесса в вакууме, сопряженное или окислительное дегидрирование), выход диенов можно довести до необходимого уровня. [c.110] В СССР фундаментальные исследования в этой области проводили С. В. Лебедев, Н. И. Шуйкин, А. А. Баландин, Б. А. Казанский, Ю. Г. Мамедалиев и другие. В настоящее время в СССР эксплуатируется ряд промышленных установок дегидрирования бутана и изопентана по двухстадийной схеме. Полученные на первой стадии бутены и изопентены направляют на вторую стадию. [c.110] Реакция дегидрирования сильноэндотермична. Расчеты показывают, что реакции дегидрирования бутенов термодинамически возможны в интервале температур 695—713 °С. Однако при этих температурах скорости побочных реакций настолько высоки, что процесс получения бутадиена становится неэкономичным. Побочными являются реакции распада бутенов до этилена, который затем конденсируется и дегидрируется с образованием полициклических ароматических углеводородов, кокса и др. Изомеризация н-бутенов протекает незначительно и не оказывает заметного влияния на ход процесса. [c.110] На выход бутадиена большое влияние оказывает давление при понижении давления стабильность бутенов уменьшается, что приводит к увеличению выхода бутадиена. При давлении 0,01 М.Па содержание бутадиена в продуктах реакции достигает максимума при температурах около 700 °С. Но при этой температуре даже при пониженных давлениях скорости разложения бутенов и полимеризации бутадиена очень велики. Поэтому реакцию проводят в присутствии катализаторов при температурах ниже 700°С и времени контакта несколько десятых долей секунды. Для подавления процесса коксообразования дегидрирование проводят в присутствии перегретого водяного пара (соотнощение пар сырье зависит от типа катализатора). [c.110] Изопрен также образуется при дегидрировании всех трех изомеров изопентана. Реакция эндотермична (—ДЯ°298=Ю8— 125 кДж/моль). Полная конверсия изопентенов достигается при температурах выше 800°С, а 50%-ная — при 650°С. Вести процесс при таких температурах невозможно, так как протекают побочные реакции изомеризации, распада и полимеризации образующихся диолефинов. Поэтому процесс дегидрирования изопентенов проводят при температуре ниже 640°С в присутствии катализаторов, больших количеств инертных газов и водяного пара, с относительно высокими объемными скоростями (2—8 л/л катализатора в ч). [c.111] Бутадиен-1,3 (СН2=СН—СН = СН2) является наиболее многотоннажным изомером, используемым для синтеза каучуков. [c.111] При обычных условиях бутадиен-1,3 — бесцветный газ с характерным запахом ( кип = —4,5°С, d ° = 2, 2 Ъ). Бутадиен-1,3 хорошо растворяется в бензоле и диэтиловом эфире, хлороформе, тетрахлориде углерода плохо растворяется в воде, метиловом и этиловом спиртах. [c.111] Существует несколько способов получения бутадиена-1,3. [c.111] Лебедевым, обладает дегидратирующими и дегидрирующими функциями. Его регенерацию ведут при 450—490 °С. [c.111] Кроме бутадиена образуется большое количество побочных веществ — ацетальдегид, этилен, эфиры, кетоны, продукты конденсации и вторичных реакций. После разделения реакционной смеси получают 90—93%-ный бутадиен. [c.112] Выход бутадиена-1,3 составляет 80% от теоретического. Доля бутадиена, получаемого из этилового спирта и ацетилена, составляет менее 10%, и з настоящее время эти способы не представляют промышленного интереса. [c.112] Широкого распространения метод Реппе не получил из-за сложности технологии. [c.113] В настоящее время широкое распространение в промышленности получили следующие способы производства бутадиена двухстадийное дегидрирование к-бутана, одностадийное дегидрирование -бутана в вакууме, окислительное дегидрирование -бутана и выделение бутадиена из пиролизных фракций С4. Технико-экономические показатели перечисленных методов в сравнении с методом Лебедева приведены в табл. 3.2. [c.113] Основной способ производства бутадиена-1,3 — дегидрирование н-бутана, ресурсы которого достаточно велики. Процесс дегидрирования -бутенов имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению с дегидрированием н-бутана, однако его развитие сдерживается недостаточными ресурсами н-бутенов. За последние годы наблюдается также увеличение производства бутадиена выделением из пиролизной фракции С4. [c.113] Получение бутадиена-1,3 дегидрированием к-бутенов. Бута-диен-1,3 образуется при дегидрировании всех изомеров бутенов. Побочными реакциями являются полимеризация бутадиена и крекинг бутадиена и бутенов. [c.113] Кроме того, изменяя соотношение перегретый пар сырье, можно регулировать продолжительность контакта бутенов с катализатором. Одно из требований, предъявляемых к катализаторам,— его инертность к действию водяного пара. В отечественной промышленности нашли применение два типа катализатора хром-железо-цинковые (К-16, К-16У) и кальций-ни-кельфосфатные (ИМ-2204, ИМ-2206). Характеристика основных показателей процесса представлена в табл. 3.3. [c.114] Из приведенных в табл. 3.3 данных видно, что использование катализаторов ИМ-2204 и ИМ-2206 позволяет увеличить выход бутадиена в 1,5—2 раза, а применение коротких циклов дегидрирования и увеличение мольного соотношения сырье водяной пар существенно увеличивает их срок службы. [c.114] Сырье последовательно поступает в испаритель 7 и в перегреватель 2, в которых испаряется и нагревается до 80 °С. Нагретые пары проходят через печь 3, где их температура возрастает до 430—440°С, и поступают в верхнюю часть реактора 4. Из котла-утилизатора 5 в печь 3 поступает также водяной пар и перегревается там до 750—780 °С. Пары сырья смешиваются с перегретым паром в верхней части реактора 4 в специальных смесителях и при 650 °С проходят слой катализатора высотой 1,8—2,2 м. [c.115] Вернуться к основной статье