ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дегидрирование н-бутана с применением пылевидного катализатора в кипящем слое (первая стадия двухстадийного метода получения бутадиена) из "Общая технология синтетических каучуков Издание 4" Перспективным и дешевым методом получения бутадиена является производство его из н-бутана и н-бутиленов нефтяных газов методом каталитического дегидрирования. Таким методом в настоящее время получают около половины мировой выработки этого мономера. [c.98] Наличие бутадиена в продуктах пирогенетического (высокотемпературного) разложения нефти впервые было установлено в 1878 г. ассистентом по химии Петербургского технологического института, а затем сотрудником лаборатории бакинских промыслов А. А. Летним, выполнившим ряд важных исследований по глубокому разложению нефти под действием высоких температур. В дальнейшем, в 1886 г. американские исследователи X, Е. Армстронг и А. К- Миллер обнаружили бутадиен в продуктах крекинга нефтяных масел. В последующем наличие бутадиена было установлено и в других продуктах нефтепереработки. [c.98] Большой интерес к изысканию промышленных способов производства бутадиена для синтеза каучука возник в 1910—1912 гг. в ряде стран (особенно в России, Германии, Англии) в связи с развитием автомобильного транспорта и повышением цен на натуральный каучук. Наряду с разработкой других методов проводились широкие исследования метода получения бутадиена из нефтяных продуктов. Большая часть таких работ принадлежит русским ученым (А. Ф. Д о б-рянскому, С. В. Лебедеву, Б. В. Бызову и др.). [c.98] В 1910—1912 гг. в Англии был предложен способ получения углеводородов с сопряженной системой двойных связей путем дегидрогенизации соответствующих этиленовых углеводородов. [c.98] В 1915 г. Б. В. Бызов запатентовал способ получения бутадиена из газов переработки нефти путем разложения нефтяных фракций на раскаленной платиновой проволоке. В 1916 г. он обобщил этот метод, предложив получать диоле-финовые углеводороды пирогенетическим разложением нефти, ее фракций и нефтяных остатков при обычном или пониженном давлении, разбавлении инертным газом и закалке продуктов реакции. [c.98] При температуре жидкого воздуха (—190° С) бутадиен имеет кристаллическое строение. [c.99] Дегидрирование, или дегидрогенизация, — это отщепление молекулы водорода от молекулы исходного вещества. Дегидрирование является химическим процессом, обратным гидрированию, т. е. присоединению водорода. [c.100] В производстве синтетического каучука главным образом применяется дегидрирование предельных углеводородов нефтяного происхождения, таких, как бутан, изопентан и изобутан, из которых дегидрированием соответственно получают основные мономеры — бутадиен, изопрен и изобутилен. [c.100] При дегидрировании предельных углеводородов образуются непредельные химические соединения, причем степень их ненасы-щенности зависит от степени дегидрирования. [c.100] Для превращения насыщенного углеводорода в непредельное соединение, например н-бутана С4Н10 в н-бутилены С4Н8, применять простой пиролиз, т. е. воздействие высокой температуры без участия катализатора, нецелесообразно. При пиролизе протекает ряд побочных реакций глубокого разложения, сильно снижающих выход целевого продукта. Это происходит потому что для разрыва связи С—С требуется 62,8 ккал/моль, тогда как теплота разрыва связи С—Н составляет 85,6 ккал/моль. [c.100] Меньшая величина тепловой энергии разрыва углеводородных связей приводит к деструкции (распаду) молекул исходного углеводорода. [c.100] При дегидрировании н-бутана в бутадиен процесс проходит последовательно через две стадии. [c.100] Имея одинаковый молекулярный вес—56,10, изомеры н-бутилена отличаются плотностью, температурами кипения и химическими свойствами. [c.101] Указанные особенности реакций дегидрирования определяют условия их практического осуществления в целях достижения максимального выхода целевых продуктов. Все условия реакций (режим процесса) подбираются таким образом, чтобы они содействовали протеканию процессов в направлении образования н-бутиленов и бутадиена, т. е, слева направо. [c.101] Важнейшим условием дегидрирования является также применение катализаторов, смещающих равновесную реакцию в нужном направлении. [c.101] Катализаторами процессов дегидрирования -бутана и н-бутиленов служат смеси окислов металлов. Так, для дегидрирования н-бутана лучшими являются хромоалюминиевые катализаторы, промотированные (активированные) добавками окисей марганца, цинка и других металлов. [c.102] Поскольку в производстве синтетического каучука каталитические процессы имеют исключительное значение, остановимся несколько подробнее на роли катализаторов. [c.102] Катализаторами в химии называются вещества, изменяющие скорость и направление нормального протекания химических реакций, но сами в конечных продуктах не появляющиеся. Будучи посторонним веществом, катализатор участвует в реакции, оставаясь, однако, в конце процесса химически неизменным. Изменение скорости реакции в присутствии катализатора называется катализом (от греч. ка1аиз1з — разложение, разрушение). Если катализатор действует на реакцию ускоряюще, явление называют положительным катализом если замедляюще — отрицательным катализом. [c.102] Катализаторы не доставляют системе никакой энергии и не могут влиять на конечное состояние равновесия — они лишь изменяют скорость течения реакции. [c.102] Одним из наиболее ценных качеств катализаторов является их способность снижать температуру реакций. Теоретически катализатор, оставаясь неизменным, может трансформировать бесконечно большие количества вещества. На практике, однако, это не достигается, потому что катализатор расходуется на побочные реакции, дезактивируется в результате адсорбции ядов и т. д. [c.102] Вернуться к основной статье