Пожароопасные свойства бутадиена и его термополимеров., Окисление бутадиена и взрывоопасность образующихся перекисей. — Поступление и хранение бутадиена

Пожароопасные свойства бутадиена и его термополимеров., Окисление бутадиена и взрывоопасность образующихся перекисей. - Поступление и хранение бутадиена Кислород

Бутадиен -1,3 (1,3-бутадиен) не реагирует с: а) кислородом, в) хлором, с) бромом, д) азотом. подскажите пожалуйста, я вот не знаю. в нэте не нашёл, но догадываюсь, что вроде с кислородом — знания.site

Бутадиен -1,3 (1,3-бутадиен) не реагирует с: А) кислородом, В) хлором, С) бромом, Д) азотом. Подскажите пожалуйста, я вот не знаю. в нэте не нашёл, но догадываюсь, что вроде с кислородом

Бутадиен свойства и применение получение полибутадиенов и

 Бутадиен. Свойства и применение Получение полибутадиенов и их различные марки Бутадие н-1, 3

Бутадиен. Свойства и применение Получение полибутадиенов и их различные марки Бутадие н-1, 3 (дивинил) СН 2=СН—СН=СН 2 — ненасыщенный углеводород, простейший представитель сопряжённых диеновых углеводородов Бутадиен — бесцветный газ с характерным запахом, температура кипения − 4, 5 °C, температура плавления − 108, 9 °C, температура вспышки − 40 °C, предельно допустимая концентрация в воздухе (ПДК) 0, 1 г/м³, плотность 0, 650 г/см³ при − 6 °C. 1 Слабо растворим в воде, хорошо растворим в спирте, 1

. Производство в России и за рубежом Наибольшими мощностями обладают следующие страны (тыс. т/г.

. Производство в России и за рубежом Наибольшими мощностями обладают следующие страны (тыс. т/г. ): США 2592, Япония 1012, Китай 768, Южная Корея 724, Германия – 505 Франция 420. В Европе 1 е место по производству бутадиена занимает крупнейший нефтехимический комплекс в Антверпене, на долю которого приходится 303 тыс. т/г. Крупнейшим заводом бутадиена в мире является предприятие фирмы «Хантсман» в г. Хьюстон (США) 544 тыс. т. в год. В России бутадиен производят в Тобольске на «Тобольском нефтехимическом комбинате» , в Нижнекамске на «Нижнекамскнефтехиме» , на предприятиях «Синтезкаучук» в Тольятти, Стерлитамаке и Омске 2 2

Применение 1. Получение полибутадиенов различных марок: -Натрий-бутадиеновый каучук был первым, созданным в России в

Применение 1. Получение полибутадиенов различных марок: -Натрий-бутадиеновый каучук был первым, созданным в России в 30 х гг. XX века, синтетическим каучуком, полученным по методу акад. С. В. Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, и представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом присоединения звеньев 1, 2 и 1, 4 цис: ( обладают очень высокой эластичностью) 3 3

 • Избирательное или, так называемое стереоспецифическое цис-1, 4 -присоединение звеньев достигается при использовании

• Избирательное или, так называемое стереоспецифическое цис-1, 4 -присоединение звеньев достигается при использовании металл-органических катализаторов (например, бутил-лития C 4 H 9 Li, катализаторов на основе комплексных соединений титана, кобальта или никеля — типа катализаторов Циглера-Натта, соединений редкоземельного элемента – неодима), которые не только инициирует полимеризацию, но и определенным образом координируют в пространстве каждый последующий акт присоединения к растущей цепи полимера мономерного звена. Вследствие стереорегулярной структуры такой каучук обладает высокими показателями механических свойств и не уступает натуральному каучуку. Каучуки типа СКД-Н (производитель – ОАО «Нижнекамскнефтехим) и СКД-НД (ОАО «Воронежситезкаучук» ) – являются полибутадиенами нового поколения, обладающие лучшими экологическими показателями в производстве (меньше вредных стоков) и применении (в них нет олигомеров, и потому – они лишены неприятного запаха), а, кроме того, их высокая стереорегулярность (содержание цис-1, 4 – выше 98%) обеспечивает резинам из их смесей с НК, СКИ-3 или – с БСК более высокие, чем у резин с СКД-2, прочностные и усталостные свойства. Это свойство «неодимовых» марок каучуков СКД обусловливает их применение, в первую очередь, в шинах новых поколений – «зеленых» , безопасных (зимних), или – в топливосберегающих. Однако использование этих каучуков требует прецизионного составления рецептуры и – жесткого соблюдения технологического регламентя, так как переработка смесей СКД-Н и 4 НД с другими каучуками часто затруднительна.

 • БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЕ КАУЧУКИ - (бутадиен акрилонитрильные каучуки, дивинил нитрильные каучуки, БНК, СКН, бреон,

• БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЕ КАУЧУКИ — (бутадиен акрилонитрильные каучуки, дивинил нитрильные каучуки, БНК, СКН, бреон, бутакрил, бутапрен, крайнак, NBR, нипол N, пербунан N, тербан, хайкар, хемигум, тербан), сополимеры бутадиена с акрилонитрилом общей ф лы используют в произве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, напр. уплотнителей, сальников, шлангов, приводных ремней, топливных • баков для автомобильной, авиационной, нефтяной пром сти, полиграфич. офсетных пластин, подошвы маслостойкой обуви и др. Каучуки применяют также как основу адгезивов, в кач ве нелетучих и невымываемых пластификаторов пластмасс, бутадиен нитрильные каучуки нек рых типов для изготовления оболочек электрич. кабелей, эбонита и др. • Бутадиен : стирольные каучуки (СКС) и бутадиен метилстирольные каучуки (СКМС), получаемые совместной полимеризацией бутадиена и стирола (или α метилстирола) в эмульсии. Каучуки СКС и СКМС вырабатываются с различным содержанием стирола (или α метилстирола) 5

 2. Получение некоторых пластмасс (например, АБС пластик); 3. При взаимодействии диенов с олефинами

2. Получение некоторых пластмасс (например, АБС пластик); 3. При взаимодействии диенов с олефинами (диеновый синтез) происходят циклизация углеводородов с прямой цепью и ароматизация образующихся циклоолефинов, а из диенов и цикло олефинов таким путем получают конденсированные ароматические углеводороды, например нафталин: 6

4. Бутандиол 1, 4 можно получать из бутадиена, уксусной кислоты и кислорода с последующими

4. Бутандиол 1, 4 можно получать из бутадиена, уксусной кислоты и кислорода с последующими гидрированием 1, 4 бутендиацетата и гидролизом. 7

5. Получения адиподинитрила — хлорирование бутадиена 1, 3 с замещением атомов хлора на цианогруппы

5. Получения адиподинитрила — хлорирование бутадиена 1, 3 с замещением атомов хлора на цианогруппы и электрогидродимеризация акрилонитрила: Способ реализован в промышленности 8

6. Получение тетраметиленсульфона (сульфолан *) через бута диенсульфон: • Бутадиенсульфон получают при 70° С

6. Получение тетраметиленсульфона (сульфолан *) через бута диенсульфон: • Бутадиенсульфон получают при 70° С и 15 ат. . Восстановление бутадиенсульфона в тетраметилен сульфон проводят в жидкой фазе в среде бензола или сульфолана, В качестве катализаторов применяют никель (смесь никеля с крем невой кислотой, никель Ренея и др. ). Сульфолан является высокоселективным растворителем для экстракции ароматических углеводородов. 9

7. Ароматические углеводороды можно алкилировать , не только олефинами, но, и диенами, например бутадиеном:

7. Ароматические углеводороды можно алкилировать , не только олефинами, но, и диенами, например бутадиеном: Катализаторы алкилироваиия ароматических углеводородов хлористый цинк, алифатические сульфокислоты, фосфорная кислота. 8. Малеиновый ангидрид по реакции Дильса Альдера образует с бутадиеном 1, 3 тетрагидрофталевыий ангидрид Эфиры тетрагидрофталевого ангидрида используют как мягчители каучуков, как поверхностно-активные вещества, как отвердители эпоксидных смол, 1010 используются для производства глифталевых полиэфиров 10

Способы получения бутадиена 1, 3 1. Каталитическое превращение этилового спирта по методу С. В.

Способы получения бутадиена 1, 3 1. Каталитическое превращение этилового спирта по методу С. В. Лебедева и по методу И. И. Остромысленского; 2. Выделение из газов высокотемпературного пиролиза нефтяных дистиллятов; 3. Синтезы на основе ацетилена через ацетальдоль и через бутиндиол); 4. Взаимодействие формальдегида с пропиленом с последующей дегидратацией 4 метил 1, 3 диоксана 5. Каталитическое дегидрирование н бутана и н бутиленов. 11

12

12

Основные способы производства бутадиена в настоящее время: 1. Выделение бутадиена 1, 3 из С

Основные способы производства бутадиена в настоящее время: 1. Выделение бутадиена 1, 3 из С 4 фракции продуктов пиролиза жидких фракций нефти. Он является самым экономичным и в перспективе способен удов летворить до 40— 50 % потребности в этом мономере. 2. Дегидрирование бутеновой, выделенной из продуктов пиролиза или каталитического крекинга после извлечения бутадиена 1, 3 и изобутена: 3. Одно и двухстадийное дегидрирование бутана 4. Метод Лебедева (на основе этилового спирта). Последний метод устарел. 13

Двухстадийное дегидрирование бутана. 1 Стадия: Дегидрирование парафинов в моноолефины в термодинамическом отношении более благоприятно,

Двухстадийное дегидрирование бутана. 1 Стадия: Дегидрирование парафинов в моноолефины в термодинамическом отношении более благоприятно, чем дегидрирование алкилароматических углеводородов и олефинов. Поэтому при допустимой температуре (600°С) не требуется снижать парциальное давление, и процесс ведут без разбавителей при давлении, лишь немного превышающем атмосферное. При дегидрировании парафинов С 4 образуется смесь изомерных олефинов получаются бутен 1, цис- и транс бутен 2: 14

 Кроме того, получаются соответствующие диены, но в небольшом количестве, так как условия реакции

Кроме того, получаются соответствующие диены, но в небольшом количестве, так как условия реакции термодинамически неблагоприятны для их образования. Побочно протекают крекинг, изомеризация и коксообразование. В отношении реакций расщепления парафины более реакционноспособны, чем олефины, поэтому низших углеводородов (СН 4, С 2 Н 6 и др. ) образуется больше. Считается, что изомеризация в основном происходит с олефинами, причем изомерные олефины (изобутен) частично гидрируются. В продуктах реакции находятся поэтому и изомерные парафины (изобутан) образуется значительное количество кокса за счет реакций уплотнения олефинов и диенов и разложения углеводородов на углерод и водород. Схема превращений в этом процессе такова: 15

Требования к катализатору Катализаторы дегидрирования парафинов должны быть активными в отношении основной реакции, но

Требования к катализатору Катализаторы дегидрирования парафинов должны быть активными в отношении основной реакции, но по возможности не ускорять процессы крекинга, изомеризации и закоксовывания. Лучшими являются оксидные алюмохромовые катализаторы на основе А 1203, содержащие 10— 40% Сг 203 и 2— 10% оксидов щелочных металлов (Na 20, K. 2 O, Ве. О); последние служат для нейтрализации кислотных центров А 1203, вызывающих крекинг и изомеризацию. Эти катализаторы очень чувствительны к влаге, поэтому исходная фракция С 4 не должны содержать более 1 мг водяных паров в 1 м 3. Алюмохромовые катализаторы активны к дегидрированию н бутана при 500— 650°С, повышение температуры ведет к усиленному развитию побочных реакций, имеющих более высокую энергию активации. Оптимальной считают температуру 560— 590 °С. Селективность падает при повышении степени конверсии исходного парафина (главным образом из за замедле ния дегидрирования приближении к равновесию). Селективность процесса по н бутену составляет 75% (плюс 6— 7 % по бутадиену 1, 3). В указанных условиях алюмохромовые катализа торы все же довольно быстро закоксовываются, и требуется периодически выжигать с них кокс при 600— 650 °С воздухом. 16

РЕКТОРА ДЕГИДРИРОВАНИЯ 1. Трубчатые реакторы, обогреваемые топочными газами, чередуя периоды дегидрирования парафинов и регенерации

РЕКТОРА ДЕГИДРИРОВАНИЯ 1. Трубчатые реакторы, обогреваемые топочными газами, чередуя периоды дегидрирования парафинов и регенерации катализатора. 2. В настоящее время используют системы с псевдоожиженным микро сферическим катализатором. В них скомбинированы регенеративный принцип использования тепла и непрерывная регенерация катализатора. Катализатор выходит из реактора дезактивированным и поступает в регенератор, где воздухом выжигают кокс. За счет экзотермичности последней реакции катализатор разогревается и снова поступает в реактор, где выполняет дополнительную роль теплоносителя, компенсирующего затраты тепла на эндотермическую реакцию дегидрирования. В реакторах с псевдоожиженным катализатором происходит значительное перемешивание реакционной смеси, а это снижает производительность и селективность. Поэтому реактор и регенератор снабжают горизонтальными тарелками провального типа, что значительно улучшает показатели процесса. 17

Технологическая схема процесса Три основные стадии: 1)дегидрирование парафина с регенерацией катализатора; 2)выделение бутан бутеновой

Технологическая схема процесса Три основные стадии: 1)дегидрирование парафина с регенерацией катализатора; 2)выделение бутан бутеновой фракции из продуктов реакции; 3)разделение этой фракции с получением бутенов 18

19

19

20

20

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА ДЕГИДРИРОВАНИЯ БУТАНА Свежий и рециркулирующий н бутан в жидком виде

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА ДЕГИДРИРОВАНИЯ БУТАНА Свежий и рециркулирующий н бутан в жидком виде поступают в осушитель 1, заполненный адсорбентом (А 1203, цеолиты), а затем в испаритель 2. Образовавшиеся пары подогреваются в трубчатой печи 3, имеющей конвективную и радиантную сек ции, до 540— 550°С и поступают под распределительную ре шетку реактора на 4 дегидрирование. В нем имеется несколько провальных тарелок, которые делят реакционный объем на сек ции, препятствуя смешению и струйному потоку газов. Регенерированный катализатор подают на верхнюю распредели тельную решетку, и, следовательно, псевдоожиженный слой катализатора и реакционные газы движутся противотоком друг к другу, что создает наиболее благоприятный режим процесса (более горячий катализатор контактирует с частично прореаги ровавшей смесью и, наоборот, чем достигается выравнивание скоростей реакций по всему объему). В верхней части реактора имеется «закалочный» змеевик, где реакционные газы охлаж даются н бутаном, идущим на дегидрирование. Благодаря этому температура газов быстро снижается до 450— 500 °С и предотвращается их дальнейшее разложение. В циклонах, установленных наверху реактора, из газов улавливают захваченный ими катализатор, который возвращают по трубе в слой катализатора. Тепло горячих газов, выделяющихся при дегидрировании используют в котле 21

Про кислород:  Доставка пропана цена!

утилизаторе 9 для получения водяного пара. Затем их дополнительно охлаждают в скруббере 10 циркулирующей

утилизаторе 9 для получения водяного пара. Затем их дополнительно охлаждают в скруббере 10 циркулирующей через холодильник // водой, которая улавливает катализаторную пыль, прошедшую через циклоны. Закоксованный катализатор с низа реактора 4 стекает по специальной трубе (десорбер), в которой его отдувают от углеводородов азотом. Затем катализатор подхватывается потоком горячего транспортирующего газа (воздух газы сгорания топлива) и при помощи этого пневмотранспорта поступает на верх регенератора 5. Последний также имеет распределительную и несколько провальных решеток, которые делят его объем на секции. Регенерация осуществляется с псевдоожиженным слоем катализатора при противотоке газа окислителя, поступающего под нижнюю распределительную решетку регенератора. Поскольку необходимо избегать перегревов, ведущих к дезактивированию катализатора, проводят регенерацию смесью воздуха с газами сгорания топлива, содержащей только 2 — 3 % (об. ) кислорода. При этом оксид хрома все же частично окисляется в Сг 03, и при восстановлении последнего в реакторе образуется вода, вредно влияющая на свойства катализатора. Во избежание этого в десорбер регенератора подают топочный газ, восстанав ливающий катализатор, и еще ниже — азот, отдувающий пары воды и газы сгорания. После этого регенерированный катализатор при 640— 650 °С подхватывается транспортирующим газом и возвращается в реактор. 22

Газы регенерации проходят циклоны, расположенные в верхней части регенератора, и их тепло используют в

Газы регенерации проходят циклоны, расположенные в верхней части регенератора, и их тепло используют в котле утилизаторе 6, где получается водяной пар. Затем в электрофильтре 7 улавливают захваченный газами катализатор и сбрасывают ды мовые газы в атмосферу. Этот катализатор вновь возвращают пневмотранспортом в регенератор. Для восполнения катализа тора [его расход 0, 5— 1 % (масс. )] имеется бункер 8, из кото рого свежий катализатор стекает по трубе, подхватывается транспортирующим газом и поступает в реактор дегидриро вания. Реакционные газы после скруббера 10 имеют температуру 60— 70°С. Их сжимают в компрессоре 12 до 1, 3 МПа и охлаждают водой в холодильнике 13; из конденсата отделяют воду в сепара торе 4. Затем газ дополнительно охлаждают в рассольном 1 холодильнике 15. Несконденсировавшийся газ, состоящий из водорода, СО и низших углеводородов, поступает в абсорбер 16, орошаемый фракцией C 5, которая улавливает захваченные газом пары С 4 и частично С 3. Кубовая жидкость этого абсорбера через теплообменник 17 направляется в отпарную колонну 18, в кубе которой собирается фракция С 5, направляемая через теплообменник 17 и холодильник 19 на орошение абсорбера 16. Легкий погон колонны 18, углеводородный слой из сепаратора 14 и конденсат из. холодильника 15 подвергают ректификации в колоннах 20 и 21. В первой отгоняют углеводороды С 3, а во второй бутанбутеновую фракцию от высших углеводородов. 23

Заключительную стадию разделения С 4 или С 5 фракций нельзя осуществить простой ректификацией из

Заключительную стадию разделения С 4 или С 5 фракций нельзя осуществить простой ректификацией из за близости температур кипения компонентов смеси. Для этого используют метод экстрактивной дистилляции с водным ацетоном, фурфуро лом, ацетонитрилом, N метилпирролидоном. Особенно эффективны два последних растворителя, в присутствии которых относительная летучесть парафинов значительно выше, чем олефинов и диенов, и парафины можно отделить в виде головного погона и возвратить их на дегидрирование. Затем от растворителя отгоняют бутены и перерабатывают их совместно с фракцией С 4 второй стадии дегидрирования. 24

2 стадия процессадегидрирование н- бутена Дегидрирование олефинов в термодинамическом отношении столь же неблагоприятно, как

2 стадия процессадегидрирование н- бутена Дегидрирование олефинов в термодинамическом отношении столь же неблагоприятно, как и дегидрирование алкилароматических углеводородов. Поэтому и здесь для повышения равновесной степени конверсии при допустимой температуре (600°С) приходится разбавлять реагирующую смесь водяным паром. н Бутены, поступающие на дегидрирование, независимо от их происхождения (из продуктов пиролиза, крекинга или дегидрирования соответствующих парафинов) представляют собой смесь изомеров, причем непосредственно дегидрируются только а олефины: Для β изомеров необходима предварительная изомеризация с перемещением двойной связи или образованием поверхностного радикала с делокализованными электронами: 25

Побочные реакции при дегидрировании н- бутена: Крекинг, Скелетная изомеризация Коксообразование В результате крекинга из

Побочные реакции при дегидрировании н- бутена: Крекинг, Скелетная изомеризация Коксообразование В результате крекинга из олефинов получаются метан и углеводороды С 2 и С 3. Изомеризация н бутена ведет к образованию изобутена, При дегидрировании олефинов образуются продукты уплотнения и кокс. Считается, что главным их источником являются диены, которые склонны к реакциям конденсации с образованием циклических систем (диеновый синтез с последующей дегидроконденсацией ароматических соединений При дегидрировании олефинов за счет образующегося водорода получается небольшое количество парафинов, которые крекируются легче, чем соответствующие олефины. Часть углеводородов и кокса подвергается также конверсии водяным паром, вследствие чего в газе содержатся оксиды углерода. 26

Cхема превращений при дегидрировании олефинов Имеются параллельные и последовательные пути образования побочных веществ, селективность

Cхема превращений при дегидрировании олефинов Имеются параллельные и последовательные пути образования побочных веществ, селективность растет при снижении двух факторов: — температуры (из за более высокой энергии активации побочных реакций) — степени конверсии; Ввыбор этих величин обусловлен экономическими соображениями. 27

Катализаторы процесса 2 -ой стадии дегидрирования н- бутена ТРЕБОВАНИЯ К КАТАЛИЗАТОРУ 1. Должны ускорять

Катализаторы процесса 2 -ой стадии дегидрирования н- бутена ТРЕБОВАНИЯ К КАТАЛИЗАТОРУ 1. Должны ускорять преимущественно дегидрирование и изомеризацию с перемещением двойной связи 2. Должны быть мало активными в отношении крекинга, скелетной изомеризации и коксообразования. А) Используются кальцийникельфосфатные катализаторы. Состав Ca 8 Ni(P 04)6, содержат промотирующую добавку (2% Сг 203), выпускаются в формованном виде для работы в стационарном слое. Характерная особенность этих контактов — быстрое закоксовывание и потеря активности, вследствие чего требуется часто выжигать кокс. Периоды дегидрирования и регенерации катализатора чередуют каждые 15 мин, предварительно продувая реактор водяным паром. УСЛОВИЯ ПРОЦЕССА разбавление исходной смеси водяным паром в объемном отношении 20: 1 объемная скорость по газообразному углеводороду 150— 200 ч 1 общее давление немного превышающее атмосферное (чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление слоя катализатора) Оптимальная температура при дегидрировании н бутенов 600— 650 °С; степень конверсии при этом 40— 45% , селективность по бутадиену 1, 3 85% 28

железооксидные катализаторы . Они являются саморегенерирующимися и способны работать непрерывно до 24 ч, после

железооксидные катализаторы . Они являются саморегенерирующимися и способны работать непрерывно до 24 ч, после чего регенерируются. На этих катализаторах процесс ведут при разбавлении исходной смеси водяным паром в объемном отношении 10: 1, степень конверсии достигает 17— 20% при селективности 80— 85 %. Б) Применяют РЕАКТОР: Стационарный слоем катализатора, не имеющий поверхностей теплообмена и работающий в адиабатическом режиме. Пар играет роль теплоносителя, не позволяющего смеси чрезмерно охладиться (перепад температур между входом и выхо дом из катализаторного слоя составляет 30— 40 °С). 29

Технологическая схема процесса дегидрирования 30

Технологическая схема процесса дегидрирования 30

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ Бутеновую фракцию и водяной пар, перегретые в трубчатых печах 1 и 2

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ Бутеновую фракцию и водяной пар, перегретые в трубчатых печах 1 и 2 соответственно до 500 и 700 °С, смешивают, устанавливая на входе в реактор нужную температуру. Ввиду быстрой смены периодов дегидрирования и регенерации катализатора реакторы 4 работают попарно: в одном идет дегидрирование олефина, а в другом — регенерация катализа тора смесью воздуха с водяным паром. После каждого из этих периодов аппараты кратковременно продувают водяным паром (все переключения циклов проводят автоматически с помощью управляющей ЭВМ). Тепло газов регенерации и реакционного газа используют для получения пара, после чего газы регенерации сбрасывают в атмосферу, а реакционный газ направляют на разделение. Вначале отделяют низшие и высшие углеводороды (ректификацией при небольшом избыточном давлении). Бутадиен выделяют экстрактивной ректификацией с безводным ацетонитрилом или диметилформамидом. Непревращенные бутен возвращают на дегидрирование. 31

НЕДОСТАТКИ ПРОЦЕССА : цикличность работы катализатора и реакционного узла, сравнительно низкие степень конверсии и

НЕДОСТАТКИ ПРОЦЕССА : цикличность работы катализатора и реакционного узла, сравнительно низкие степень конверсии и селективность, большой расход энергии. 32

Процесс окислительного дегидрирования бутенов Перспективен процесс окислительного дегидрирования олефинов, когда в реакционную смесь вводят

Процесс окислительного дегидрирования бутенов Перспективен процесс окислительного дегидрирования олефинов, когда в реакционную смесь вводят кислород или воздух, связывающий водород в воду: Этим устраняется обратимость реакции дегидрирования и снимаются термодинамические ограничения степени конверсии олефина, процесс из адиабатического превращается в экзотермический, что делает его более удобным для практической реализации. устраняется очень нежелательное явление коксообразования, и катализатор может длительное время служить без регенерации. Катализаторами окислительного дегидрирования олефинов оказались оксидные композиции: Bi Mo, Bi Mo P, Bi f W, Fe Sb и др. Все они активны при 400 — 600 °С. 33

1. Вариант процесса: чтобы не подвергать олефины действию молекулярного кислорода, дегидрирование олефина окисленным катализатором

1. Вариант процесса: чтобы не подвергать олефины действию молекулярного кислорода, дегидрирование олефина окисленным катализатором и окисление восстановленного катализатора воздухом проводят в двух разных реакторах с псевдоожиженным слоем циркулирующего катализатора. 2 Вариант. дегидрирование и окисление совмещены в одном аппарате со стационарным слоем катализатора. Во всех случаях требуется разбавлять олефин водяным паром в объемном отношении от 1 : 5 до 30: 1, причем достигается степень конверсии 70— 80% при селективности по бутадиену 1, 3 90— 95% 34

Технологическая схема окислительного дегидрирования н-бутена 35

Технологическая схема окислительного дегидрирования н-бутена 35

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ Пар и воздух смешивают и перегревают в трубчатой печи 1 до 500

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ Пар и воздух смешивают и перегревают в трубчатой печи 1 до 500 °С. Непосредственно перед реактором 2 в эту смесь вводят бутеновую фракцию. Процесс осуществляют на стационарном катализаторе в адиабатических условиях при 400— 500°С и — 0, 6 МПа. Тепло горячих реакционных газов используют в котле утилизаторе 3 для получения пара Затем газ охлаждают водой в скруббере 4 с холодильником 5 и промывают минеральным маслом в аб сорбере . Там поглощаются 6 углеводороды С 4, а продукты крекинга, азот и остатки кислорода выводят с верха абсорбера и используют в качестве топливного газа в трубчатой печи 1. Насыщенное масло из абсорбера 6 направляют в отпарную ко лонну , где регенерируется поглотительное масло, возвращае мое после 8 охлаждения на абсорбцию. Фракция с верха отпарной колонны 8 содержит 70% бутадиена 1, 3. Из нее уже известными методами выделяют чистый бутадиен 1, 3, а непревращенные н бутены возвращают на окислительное дегидрирование 36

Одностадийное дегидрирование бутана в бутадиен-1, 3 Двухстадийный метод получения бутадиена 1, 3, отличающийся сравнительно

Одностадийное дегидрирование бутана в бутадиен-1, 3 Двухстадийный метод получения бутадиена 1, 3, отличающийся сравнительно высоким выходом (до 65%), имеет ряд недостатков: необходимость разделения газовых смесей после каждой стадии, повышенные энергетические и капитальные затраты. При одностадийном процессе протекают две обратимые последовательные стадии дегидрирования: 37

Равновесныйсостав этой системы зависит от температуры и давления. Как видно из рис. 143, при

Равновесныйсостав этой системы зависит от температуры и давления. Как видно из рис. 143, при повышении температуры равновесная концентрация н бутана резко падает, содержание н бутенов проходит через максимум, а количество бутадиена 1, 3 растет, но не столь значительно, ввиду одновременного образования водорода на обеих стадиях. Для одностадийного процесса следует выбирать более высокую температуру, чем на первой стадии дегидрирования парафинов, и пониженное парциальное давление реагентов. Кроме того, требуется катализатор, который соответствующим образом ускорял бы обе реакции дегидрирования (например, алюмохромовый). При работе с этим катализатором нельзя использовать водяной пар в качестве разбавителя, был разработан процесс, идущий при пониженном давлении (0, 015— 0, 02 МПа) и температуре 580— 600°С (средняя между опти мальными для первой и второй стадии дегидрирования пара финов). Из за применения вакуума реакторы с движущимся катализатором оказались непригодными для одностадийного процесса. Сильное отложение кокса и необходимость частой регенерации контакта обусловили использование регенеративной системы Гудри. Рис. 143. Зависимость состава равновес ной смеси при дегидрировании н бутана в н бутен и бутадиен 1, 3 от температуры: / — н бутан; 2—н бутен; 3 — бутадиен 1, 3 Сплошные линии — при 0, 1, пунктирные линии — при 0, 01 МПа 38

39

39

Реакционный узел при одностадийном процессе (рис. 144) включает ряд блоков, состоящих из 5— 8

Реакционный узел при одностадийном процессе (рис. 144) включает ряд блоков, состоящих из 5— 8 горизонтальных реак торов со стационарным слоем катализатора. Каждый реактор работает периодически, по регенеративному принципу использования тепла. В период выжигания кокса и регенерации ката лизатора последний разогревается до 600 °С. Затем следуют эвакуация газов сгорания при помощи вакуума (1, 5— 2 мин) и дегидрирование, когда тепло насадки используется для проведения эндотермического процесса и она охлаждается до минимально допустимой температуры (580°С). После этого реактор продувают перегретым водяным паром для вытеснения углево дородов (1, 5— 2 мин) и вновь проводят регенерацию катализатора. Чтобы охлаждение в период дегидрирования происходило не слишком быстро, к катализатору добавляют гранулы прокаленного глинозема, играющего роль аккумулятора тепла. Но и в этом случае стадии дегидрирования и регенерации длятся всего по 5— 9 мин с общей длительностью цикла работы реактора 15— 20 мин. Все переключения потоков проводятся автоматически и благодаря наличию в блоке 5 — 8 реакторов создается непрерывный и постоянный поток исходных веществ и получаемых продуктов. Степень конверсии исходного сырья составляет 20— 30 % при селективности « 55%. Контактный газ содержит « 11 % (масс. ) бутадиена 1, 3 и 25— 30% (масс. ) бутенов. Из за проведения обеих стадий дегидрирования не в оптимальных для них условиях селективность меньше, чем при двухстадийном процессе, но это компенсируется снижением капиталовложений и энергетических затрат благодаря 40 сокращению некоторых стадий производства.

Про кислород:  Гипоксия плода. Симптомы, признаки, последствия

Пожароопасные свойства бутадиена и его термополимеров., Окисление бутадиена и взрывоопасность образующихся перекисей. - Поступление и хранение бутадиена

Бутадиен-1,3-ол-2, структурная формула, химические свойства

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Окисление бутадиена и взрывоопасность образующихся перекисей.

В присутствии кислорода бутадиен способен окисляться с образованием взрывоопасных перекисных соединений, при этом для окисления достаточны следы кислорода. С повышением температуры, концентрации бутадиена и кислорода скорость окисления бутадиена увеличивается.

В процессе хранения бутадиена без ингибитора в течение 5 месяцев происходит накапливание перекисных соединений с 0,00002 до 0,001 %, значительное увеличение содержания карбонильных соединений и тяжелого остатка. В присутствии ингибиторов скорость окисления значительно ниже.

В результате окисления бутадиена образуются как циклические перекиси, растворимые в бутадиене, так и полимерные перекиси, представляющие собой сополимеры бутадиена с кислородом.

Полимерная перекись бутадиена представляет собой вязкую, маслянистую жидкость желтого цвета, обладающую большой плотностью, плохо растворимую в бутадиене и способную осаждаться из бутадиена в виде концентрированного слоя.

Реакция разложения полимерной перекиси бутадиена экзотермическая. В концентрированном виде она разлагается со взрывом, может детонировать от вспышки или резкого удара, чувствительна к резким повышениям температуры. Скорость реакции разложения полимерной перекиси бутадиена повышается с температурой.

При температуре ниже 27°С полимерная перекись бутадиена сравнительно устойчива, поэтому может накапливаться до опасных концентраций и, вследствие плохой растворимости в бутадиене, концентрироваться в нижних слоях. При испарении бутадиена, содержащего полимерную перекись, разложение последней с взрывом возможно уже при температуре 49°С.

Поскольку полимерная перекись бутадиена имеет большую плотность, чем бутадиен и плохо растворяется в бутадиене, она может накапливаться на дне емкости, в застойных зонах, концентрироваться в губчатом полимере и поэтому представляет наибольшую опасность при хранении, переработке и транспортировке бутадиена.

Пожароопасные свойства бутадиена и его термополимеров.

Бутадиен является пожароопасным и взрывоопасным продуктом. Температура самовоспламенения паров бутадиена в воздухе составляет 420 °С.

Концентрационные пределы воспламенения в воздухе: нижний — 2 % об., верхний — 11,5 % об.

Минимальная взрывоопасная объемная доля кислорода при разбавлении бутадиен — воздушных смесей азотом составляет 10,8 %, углекислым газом -13,6 %.

Все электрооборудование должно быть выполнено во взрывобезопасном исполнении.

Средства пожаротушения бутадиена: инертный газ (в закрытых сосудах), химическая пена, углекислота, вода в распыленном состоянии, асбестовое одеяло (при небольших розливах), песок.

При горении бутадиена необходимо отключить источник поступления его и подать инертный разбавитель. Минимальная огнегасительная объемная доля углекислого газа равна 35% , азота — 48%.

Термополимеры бутадиена представляют собой продукты самопроизвольной полимеризации с образованием частично или полностью «сшитых» структур. По внешнему виду — это мягкие или жесткие куски, комочки, крошка, шкурка белого, желтоватого, серого, светло-коричневого или темно-коричневого и других цветов, часто с различными темными включениями.

Температура воспламенения различных образцов термополимеров бутадиена колеблется от 185 до 305°С, температура самовоспламенения от 275°С до 435°С. Повышенная пожарная опасность термополимеров диеновых углеводородов заключается в их способности самовозгораться на воздухе при обычных температурах.

Наибольшей склонностью к тепловому самовозгоранию обладают пористые термополимеры с хорошо развитой поверхностью, содержащие в своей структуре большое число непредельных групп, способных относительно легко окисляться кислородом воздуха. Автокаталитический процесс окисления протекает с выделением тепла и приводит к самовозгоранию термополимеров.

Получение алкадиенов

Дегидрирование алканов протекает через стадию образования алкенов, которые при последующем отщеплении водорода превращаются в адкадиены.

  • Дегидратация гликолей в присутствии фосфорной кислоты  в качестве катализатора при температуре ~260–275оС и давлении 7,0 МПа, последующая дегидратация при температуре 270–280 оС и давлении 0,1 МПа (катализатор — NaН2РО4, нанесенный на кокс или графит):
  • Дегидрогалогенирование дигалогеналканов в присутствии водоотнимающего агента – серной кислоты:

Получение бутадиена-1,3

Бутадиен-1,3 может быть получен дегидрированием н-бутана в одну или две стадии. Во втором случае промежуточным продуктом являются н-бутены. Наиболее известной одностадийной технологией является процесс «Хоудри-катадиен» (Houdry-Catadiene). Сырьем для него может служить не только н-бутан, но и его смесь с н-бутенами. Сырье предварительно нагревается в печи и подается в параллельно расположенные реакторы с алюмохромовым катализатором. Температура в реакторе — 550—650 °С, давление — 10—25 кПа. Реактор работает в режиме дегидрирования 5—15 мин, после чего переключается на регенерацию. Подобно тому как это реализовано в процессе «Катофин», тепло, аккумулированное гранулами катализатора и инертной насадкой в ходе регенерации, используется затем для дегидрирования.

Содержание бутадиена в продуктовом газе составляет 15—18 %. После его охлаждения, компримирования, абсорбции тяжелых примесей и отгонки фракции С3 бутадиен выделяют экстрактивной ректификацией. Непрореагировавшие н-бутан и н-бутены возвращают в процесс. Суммарная массовая доля выхода бутадиена из н-бутана составляет около 55 %.

Двухстадийный процесс, разработанный компанией «Филипс петролеум», включает получение н-бутенов на подщелоченном алю- мохромовом катализаторе при температуре 600 °С и атмосферном давлении. Затем н-бутены выделяют из реакционной массы экстрактивной ректификацией с ацетоном, ацетонитрилом или фурфуролом. Далее бутены направляют на вторую стадию дегидрирования. В ней используется катализатор Бе20320-А203, процесс ведут в обогреваемых трубчатых реакторах также при температуре 600 °С и атмосферном давлении. Однако сырье перед подачей в реактор смешивают с перегретым паром, что способствует смещению равновесия вправо и продлевает межрегенерационный пробег катализатора. Железные катализаторы, в отличие от алюмохромовых, не отравляются водой, и, более того, присутствие воды поддерживает железо в необходимой степени окисления. В двухстадийном процессе выход бутадиена выше, около 65 % на бутан.

В технологии компании Dow применяется кальций-никель-фос- фатный катализатор с добавками оксида хрома. Бутены в смеси в перегретым паром подаются в реактор при температуре 600— 675 °С и атмосферном давлении. Конверсия составляет около 50 %, селективность по бутадиену — до 90 %. Катализатор регенерируют после 15 мин работы. Похожий процесс разработан компанией «Шелл» (табл. 10.2).

Таблица 10.2

Процессы дегидрирования н-бутенов в бутадиен различных компаний

Показатели

«Филипс

петролеум»

«Шелл»

«Дау»

Катализатор

Fe203-6oKCHT

Р®2^3

Сг203

Ca/NiP04

Сг203

Пар/бутен (мольные доли)

9—12

8

18—20

Конверсия за проход, %

26—28

27—33

50

Селективность, %

76

70

90

Пробег до регенерации

24 ч

30 мин

Длительность регенерации

1 ч

15 мин

Для получения бутадиена разработаны процессы окислительного дегидрирования бутенов. В сырье в смеси с водяным паром вводят небольшое количество кислорода, благодаря чему наряду с дегидрированием бутенов протекает экзотермическая реакция парциального окисления:

Пожароопасные свойства бутадиена и его термополимеров., Окисление бутадиена и взрывоопасность образующихся перекисей. - Поступление и хранение бутадиена

В результате равновесие бутены — бутадиен смещается вправо, а кислород и водяной пар удаляют кокс с поверхности катализатора, препятствуя его дезактивации.

Первый процесс такого рода «Оксо-ди» (Oxo-D) был внедрен в 1965 г. Сырье (н-бутены) смешивают с водяным паром (в отношении мольных долей вода : бутены = 12 : 1) и воздухом и подают в реактор, заполненный ферритовым катализатором, при температуре около 370 °С и давлении около атмосферного или ниже. На выходе из реактора продуктовая смесь разогревается до 600 °С. Ее охлаждают орошением водой, далее газ сжимают компрессором и направляют на разделение с использованием экстракции селективным растворителем и ректификации (рис. 10.10).

В процессе «Оксо-ди» достигается конверсия бутенов за проход 65 % при 93 % селективности превращения в бутадиен. Регенерации катализатора не требуется. Недостатком технологии является чувствительность к качеству сырья: требуется очистка от примесей изобутилена и любых алканов, включая бутан. Похожий процесс под названием О-X-D эксплуатирует компания «Филипс петролеум».

Конверсия бутенов в нем — 75—80 %, селективность по бутадиену — 88—92 %.

Схема процесса «Оксо-ди» окислительного дегидрирования бутенов

Рис. 10.10.Схема процесса «Оксо-ди» окислительного дегидрирования бутенов:

а — реактор; Ъ — башня орошения; с — компрессор; d — скруббер; е — абсорбер;/— дегазатор; g — отпарная колонна

Применение алкадиенов

Основное применение алкадиены нашли в производстве синтетических каучуков, основная часть которых используется для получения резины, материала бензопроводов и др. Подробно о видах каучуков и областях их применения читайте в разделе Каучук — виды, получение и применение.

Реакции окисления

  • Окисление раствором перманганата калия (KMnO4) является качественной реакцией на непредельные углеводороды. По обесцвечиванию малинового раствора KMnO4 судят о присутствии в исследуемом соединении кратных С-С связей:
  • В нейтральной среде (водный раствор KMnO4):
  • Озонолиз (окисление озоном) протекает с участием обеих двойных связей:

Реакции полимеризации алкадиенов

На основе реакций полимеризации получают синтетические каучуки. Натуральный каучук –это 1,4-цис-полиизопрен. Такой полимер можно получить, используя катализатор Циглера-Натта (Al(C2H5)3∙TiCl4).

Транс-изомер изопрена – это гуттаперча:

При сополимеризации 1,3-бутадиена со стиролом получают бутадиен-стирольный каучук, который широко применяется в производстве шин: бутадиенстирольный каучук

Бутадиен-нитрильный каучук получают путем сополимеризации 1,3-бутадиена и акрилонитрила :

Реакции присоединения

К алленам и алкадиенам с изолированными двойными связями присоединение молекул происходят по обеим двойным связям:

В алкадиенах с сопряженной двойной связью присоединение молекул происходит как по месту одной двойной связи (1,2-присоединение), так и к крайним атомам сопряженной системы (1,4-присоединение). При этом происходит перемещении двойной связи. В результате образуется смесь продуктов 1,2- и 1,4-присоединения:

присоединение к диенам с сопряженными связямиРассмотрим реакции алкадиенов с сопряженными двойными связями на примере 1,3-бутадиена:

  • Диеновый синтез (реакция Дильса – Альдера). Сопряженные алкадиены присоединяют диенофилы (соединения с ненасыщенными С-С связями) по 1,4-положениям. В результате реакции образуются циклические соединения:

Следующая реакция является качественной на соединения, имеющие сопряженные двойные связи:

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий