Получение этилена и его свойств

1.

Получение этилена и его
свойств

2.

Этилен —
это бесцветный горючий газ со слабым сладковатым запахом. Он
легче воздуха и частично растворим в воде (25,6 мл в 100 мл воды при
).
0 °C), этаноле (359 мл в тех же условиях
• Основные промышленные
реакции получения этилена
включают в порядке
масштабирования:
1) полимеризацию, 2) окис
ление, 3) галогенирование
и
гидрогалогенирование, 4)
алкилирование, 5) гидрата
цию, 6) олигомеризацию
и 7) гидроформилировани
е.
• В Соединенных Штатах
и Европе примерно 90%
этилена используется
для производства окиси
этилена, дихлорида
этилена, этилбензола и
полиэтилена.
Большинство реакций с
этиленом являются
электрофильным
присоединением.

3.

Этилен стал широко использоваться в качестве мономера
перед Второй мировой войной в связи с необходимостью
получения высококачественного изоляционного материала,
способного заменить поливинилхлорид. После раз-работки
метода полимеризации этилена под высоким давлением и
изучения ди-электрических свойств получаемого
полиэтилена началось его производство сначала в
Великобритании, позднее и в других странах
.
В настоящее время этилен - важное техническое сырье для
производства полиэтилена высокого и низкого давления, этиленпропиленовых каучуков и сополимеров со стиролом и винилацетатом, а
также для производства стирола, этиленоксида и других продуктов.

4.

Основным промышленным методом получения этилена является пиролиз жидких дистиллятов
нефти или низших насыщенных углеводородов. Реакция проводится в трубчатых печах при
1023-1173 К и давлении 0,3 МПа. При ис-пользовании в качестве сырья прямогонного бензина
выход этилена составляет ~ 30%. Одновременно с этиленом образуется также значительное
количество жидких углеводородов, в том числе ароматических.
• При пиролизе газойля вы-ход
этилена составляет 15-25%.
Наибольший выход этилена до 50% - достига-ется при
использовании в качестве
сырья легких насыщенных
углеводородов: этана,
пропана, бутана. Пиролиз
проводят в присутствии
водяного пара
• Дегидрирование этана
проводят при температуре ~
1173 К ии ~0,05 МПа.
Катализатором процесса
служит металлический никель
(5%) на оксиде хрома (95%):
• С2Н6 С2Н4 + Н2.
• Этан используют в смеси с
азотом. Газ, выходящий из
реактора, содержит ~33%
этилена, небольшое
количество ароматических
углеводородов и 0,3%
ацетилена

5.

Синтез этилена из метана
Сокращение добычи нефти в ближайшие годы и одновременное увеличе-ние выработки
моторного топлива (в перспективе) неизбежно приведет к уменьшению количества нефтяных
фракций, используемых для нужд нефтехи-мической промышленности. Для компенсации
сокращения традиционной сырь-евой базы необходимо искать альтернативные виды сырья.
Одним из таких ис-точников является природный газ.
• Получение этилена из метана может
осуществляться тремя путями: через
синтез-газ, через метанол и прямой
димеризацией метана в этилен.
• Превращение метана в этилен даже при
очень высоких температурах ограничивается установлением
термодинамического равновесия реакции.
Значи-тельные степени конверсии
достигаются только при проведении
реакции с уча-стием окислителей.
Использование окислителя, в свою очередь,
затрудняет подбор катализатора для этой
реакции, так как катализатор, эффективно
акти-вируя метан, должен одновременно
слабо активировать кислород, чтобы предотвратить глубокое окисление метана. Это
обстоятельство не позволяет при-менять
для данной реакции такие эффективные
катализаторы активации угле-водородов,
как, например, металлы платиновой группы.
• Во избежание этой сложности, процесс
проводят в две стадии: на первой - чистый
метан димеризуют с использованием
кислорода катализатора, а на вто-рой катализатор реокисляют
кислородсодержащим газом. Разработаны
двух-стадийный периодический и
одностадийный непрерывный способы
окисли-тельной димеризации метана.
Окислительную димеризацию чистого
метана проводят при температуре 973–1073
К в присутствии катализаторов - твердых
оксидов с нанесенными на них
благородными металлами. Наиболее
активным катализатором оказался диоксид
тория. Степень конверсии метана
составляет ~ 50% при селективности (по
этилену) 8%.

6.

Свойства этилена
• Химические свойства этилена.
Гидрирование при наличии
катализатора никеля.
Галогенирование. Галогенирование
при нагревании до 450˚С.
Алкилирование в присутствии
кислоты Льюиса и соляной кислоты.
Мягкое окисление при охлаждении
до 0˚С (обесцвечивание
перманганата калия). Плотность
• Плотность газообразного этилена
составляет 1,1785 г/л при
стандартной температуре
и давлении (STP), что ниже
плотности воздуха. Это означает,
что газообразный этилен
поднимется в воздух и быстро
рассеется, если его выпустить.
•В
природе этилен играет
роль фитогормона,
который влияет на рост
и развитие проростков,
созревание плодов,
опадение листьев. Его
часто используют
вТемпература
плавления этилена
составляет -169,4 ° C (272,9 ° F), а температура
кипения -103,7 °C (-154,7
°F).

7.

Реактивность
Этилен является высокореактивным газом, который может легко
участвовать в различных химических реакциях. Он легко подвергается
реакциям присоединения, в которых он присоединяется к другим
молекулам с образованием новых соединений. Например, этилен
может добавляться к газообразному хлору с образованием 1,2дихлорэтана.
Воспламеняемость
Этилен также легко воспламеняется и может воспламениться
в присутствии искры или пламени. Он имеет нижний предел
взрывоопасности (LEL) 2,7% и верхний предел взрывоопасности (UEL)
36,0%.

8.

Окисление
Когда этилен подвергается воздействию воздуха или
других окислителей, он может подвергаться реакциям
окисления, в результате которых образуются
различные соединения, включая диоксид углерода,
воду и ацетальдегид.
Полимеризация
Одним из наиболее важных химических свойств этилена является его способность
к полимеризации. Это означает, что несколько молекул этилена могут соединяться
вместе, образуя длинную цепочку, которая является основой для производства многих
пластмасс. Процесс полимеризации этилена обычно осуществляется
с использованием катализатора, такого как титан или хром.