Получение олефинов пиролизом углеводородов

1. Получение олефинов пиролизом углеводородов

Подготовила: Маракова Айзада
ХТОВ 302

2. Пиролиз

• – это процесс разложения углеводородного
сырья, который протекает при высоких
температурах.

3.

• Производство низших олефинов основано на
термическом разложении углеводородного
сырья с последующим низкотемпературным
разделением полученных продуктов. Все
реакции, протекающие при пиролизе, можно
разделить на первичные и вторичные.
• Основная первичная реакция – разложение
исходного углеводорода с образованием
водорода, низших алканов, этилена,
пропилена и других олефинов.

4.

• Первичные реакции при пиролизе могут идти в двух различных
направлениях: разрыв цепи по углеродной связи С-С с
образованием предельного и непредельного углеводородов,
например:
• CH3CH2CH3 → CH2=CH2 + CH4
• и реакция дегидрирования (разрыв связей):
• CH3CH2CH3 → CH3CH=CH2 + H2
• Какие реакции будут преобладающими зависит от
используемого сырья. При пиролизе этана преимущественной
является реакция дегидрирования, а в процессе пиролиза
пропана и высших углеводородов преобладают реакции
расщепления. Оба типа реакций проходят с увеличением
объема и поглощения тепла, а, следовательно, им
благоприятствуют низкие давления и высокие температуры.

5.

К вторичным – нежелательным реакциям относятся:
• дальнейшее разложение образовавшихся
олефинов;
• гидрирование и дегидрирование олефинов с
образованием парафинов, диенов, ацетилена и его
производных;
• конденсация отдельных молекул с образованием
более высокомолекулярных углеводородов, а также
более стабильных структур (ароматических
углеводородов, циклодиенов и др.)

6.

• Протекающие при пиролизе вторичные реакции
более многочисленны и разнообразны. Объединяет
их то, что в противоположность реакциям
расщепления, все эти реакции идут с уменьшением
объема и выделением тепла, поэтому их
протеканию благоприятствуют невысокие
температуры и повышенное давление.
• Таким образом, на конечный состав продуктов
пиролиза углеводородов влияет Состав продуктов
пиролиза температура, время контакта и
парциальное давление паров исходного сырья.
Рассмотрим эти зависимости.

7.

• Влияние температуры. С увеличением температуры выход
пропилена и этилена повышается, причем выход пропилена
своего максимума достигает при более низкой температуре,
нежели выход этилена. Таким образом, изменяя температуру,
можно регулировать соотношение выхода этилена и
пропилена.
• Влияние времени контакта. Выход этилена начинает
возрастать при увеличении времени контакта, достигает своего
максимума, и начинает снижаться. Выход пропилена своего
максимума достигает значительно раньше. Таким образом,
можно подобрать время контакта для получения требуемого
соотношения этилена и пропилена.
• Влияние давления. При понижении давления исходного
пропана выход этилена растет. Поэтому обычно процесс
пиролиза производится при давлении, приближенном к
атмосферному, ну а парциальное давление паров исходного
сырья снижают, разбавляя его водяным паром. С возрастанием
соотношения водяной пар: пропан выход кокса резко
снижается, а выход этилена напротив возрастает.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

• Катализаторы пиролиза углеводородного сырья
должны обладать высокими активностью и
селективностью, иметь высокую стабильность и
прочность, низкую коксуемость для возмож- ности
длительной работы без регенерации. Эти свойства
обеспечиваются не только активными
компонентами, но и природой носителей
катализаторов. В качестве носителей могут
применяться глины, активные оксиды алюминия,
оксиды редкоземельных элементов, различные
силикагели, цеолиты, керамика и др.

17.

• На начальном этапе поиска катализаторов пиролиза были
исследованы различные метал- лы (никель, железо, медь,
алюминий и др.) и их оксиды . Данные катализаторы оказались
неэффективными, т. к. давали большой выход метана и кокса. В
дальнейшем использовались соединения многих элементов
периодической системы, в большинстве случаев оксиды
металлов переменной валентности (например, ванадия, индия,
марганца, хрома, молибдена и др.), оксиды и алюминаты
щелочных и щелочноземельных металлов (большей частью
кальция и магния) и редкоземельных элементов, а также
кристаллические или аморфные алюмосиликаты. Обычно
активные вещества наносят на носители, в качестве которых
применяют пемзу, различные модификации оксида алюминия
или циркония, некоторые алюмосиликаты.

18.

• Из множества разработанных и предложенных катализаторов
пиролиза в наибольшей степени исследованы и дают лучшие
результаты метаванадат калия, оксид индия, оксиды кальция и
магния, некоторые цеолиты; интерес представляют также
железохромовые катализаторы с добавлением оксида калия.
Разработаны катализаторы пиролиза прямогонного бензина,
рафината риформинга, крекинга бензинов на основе хлорида
бария. В последнее время очень широко исследуются
высококремнеземные цеолиты в связи с их уникальными
каталитическими свойствами, позволяющими, в частности,
использовать их в качестве катализаторов при получении
олефиновых и ароматических углеводородов из низкокачественного углеводородного сырья.

19.

20.

21.

22. Литература

• Мухина Т. Н. Пиролиз углеводородного
сырья [Текст] / Т. Н. Мухина,
Н. Л. Барабанов, С. Е. Бабаш — М.: Химия,
1987. — 240 с.
• Nakamura D. N. Global ethylene capacity
increases slightly in 2006 [Ежегодный отчет] /
D. N. Nakamura // Oil and Gas Journal. —
2007. — v. 105. — № 27.