Технико-экономическая характеристика сырья для получения аренов

В меньшей степени они образуются придегидроциклизациипарафиновых

УВ (рис. 3в). Рис.

3. Схемы протекающих при реформинге реакций (пояснения в тексте) Выход и состав продуктов риформинга зависит от природы используемого катализатора, состава исходного сырья, а также параметров процесса. Как видно из рис. 4, превращение циклогексана в бензол термодинамически возможно уже при температуре 520−570 К (250−300 °С), причем при дальнейшем ее повышении равновесие реакции в значительной степени смещается вправо.Рис. 4. Температурная зависимость изобарно-изотермического потенциала (ΔG0) образования углеводородов из простых веществ. Термодинамические данные показывают, что равновесие данной изомеризации при высокой температуре неблагоприятно для образования циклогексана. Однако, благодаря последующему дегидрированию и превращению циклогексана в бензол, циклогексан непрерывно выводится из системы, и это способствует высокой степени конверсии метилциклопентана. Первоначально процесс риформинга проводился на алюмосиликатном катализаторе, способствовавшему дегидрированию. Выход ароматических углеводородов был низким (25−30%). Затем перешли к использованию платиновых катализаторов на алюмооксидных носителях (платформинг). Это привело к увеличению доли реакции дегидроциклизации парафиновых углеводородов и повышению выхода ароматических углеводородов до 35−40%. В последнее время стали использовать платинорениевый катализатор на носителе кислотного типа (рениформинг).

Состав смеси, образующейся при каталитическомриформинге на алюмоплатиновых и платинорениевых катализаторах, значительно отличается от состава исходной смеси. Процесс каталитического риформинга осуществляют в двух вариантах: 1) с целью получения высокооктанового бензина; 2) для получения ароматических углеводородов. В первом случае в качестве сырья используют бензиновые фракции прямой перегонки (фракции, выкипающие в интервале 80—180 °С), во втором—более узкие фракции:

бензольную (60—85 °С), толуольную (85—105 °С), ксилольную (105—140 °С), из которых получают соответственно бензол, толуол, ксилолы. Условия проведения процесса зависят от химического состава сырья: если в сырье преобладают парафины, то процесс проводят под давлением водорода 1,5—2,0 МПа при 470—520 °С, а если нафтены, то при 3,0—4,0 МПа и той же температуре. Объемная скорость подачи жидкого сырья обычно составляет 1—3 ч-1.В последние годы в промышленности стали использовать новые, полиметаллические катализаторы, в состав которых наряду с платиной входят такие металлы, как рений, иридий, магний, осмий, золото и др. Применение катализаторов этого типа для проведения каталитического риформинга позволило снизить давление процесса до 0,7—1,0 МПа и перерабатывать сырье с содержанием парафинов до 90%.Таким образом, в процессе каталитического риформингапроют реакции дегидрирования, циклизации, гидрирования, изомеризации и гидрокрекинга (с образованием газообразныхпродуктов). Термодинамические расчеты показывают, что любаяэтих реакций возможна и преимущественное протекание одной из них будет определяться типом катализатора. Процесс ароматизации относится к числу эндотермических процессов (= 335—485 кДж/моль), теплота реакции зависит от преобладающего направления взаимопревращений углеводородов. Наряду с реакциями распада с образованием более низкокипящих углеводородов протекают и реакции уплотнения, которые приводят к образованию смолистых продуктов и кокса, отлагающихся на поверхности катализатора. Отложение продуктов уплотнения на катализаторе приводит к снижению его активности, срока службы и к усложнению технологического оформления процесса.

Осуществление процесса каталитического риформинга под давлением водорода создает лучшие условия для работы катализатора — удлиняется срок его службы и уменьшается время, необходимое для регенерации. В заключение отметим, что полного превращения всех углеводородов в ароматические не происходит, поэтому после риформинга необходимо выделить ароматические соединения. Для этого применяется жидкостная экстракция. Освоенные промышленностью процессы экстракции продуктов риформинга различаются природой применяемых растворителей. Наибольшее применение в промышленности в качестве экстрагентов получили гликоли, сульфолан (тетрагидротиофендиоксид), диметилсульфоксид (ДМСО), N-метилпирролидон (в смеси с этиленгликолем и водой). Первоначально в больших количествах использовали диэтиленгликоль, который в последнее время заменяется триэтиленгликолем и тетраэтиленгликолем. Заключение

Исторически первым сырьем для получения аренов является каменный уголь. Получаемые при коксовании угля каменноугольная смола и «сырой бензол» подвергаются многостадийной переработке и очистке На 1 т. сухого угля выход каменноугольной смолы равен 32−34 кг, а выход «сырого бензола» — 10−11 кг., то есть около 3−4% и 1% соответственно. Причем фракция бензола и гомологов в каменноугольной смоле составляет около 0,6%, а в сыром бензоле — 60−80%. Следовательно, выход ароматических углеводородов по углю составляет порядка 0,5%.Впослевоенные годы в производстве бензола и его гомологов на первое место выдвинулась нефтехимическая промышленность. Так, в процессе кратковременного крекинга нефти с целью получения этилена, на каждые 1000 кг этилена приходится 600−900 кг жидких продуктов, в которых в среднем содержится около 60−70% различных ароматических УВ (~20−40% бензола, 15−20% толуола, 10−15% ксилолов), разделяемых в основном посредством дистилляции. Наиболее распространенным на сегодняшний день способом получения аренов (порядка 90% от удельного производства) является каталитический реформинг циклогексана и метилциклопентана, выделяемых из нефти. При помощи этого процесса можно получить из 1 т перерабатываемой нефти 4,5 кг бензола, 5,0 кг толуола и 1,2—1,3 кг ксилолов и этилбензола. В заключение отметим, что в последние годы в связи с истощением мировых запасов нефти возникает проблема нехватки энергосырьевых ресурсов для химической промышленности, в том числе и сырья для производства ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы).

К сожалению предлагаемые на данный момент сырье и способы производства аренов (например, из ацетилена), экономически нецелесообразны. Сырье, способное заменить нефть, до сих пор не найдено. Вероятнее всего, в ближайшие десятилетия будет происходить усовершенствование коксохимического метода получения аренов, так как запасов угля на нашей планете, по многим оценкам, должно хватить на тысячу лет. Список использованной литературы

Бочкарев В. В. Теория химико-технологических процессов органического синтеза. Гетерофазные и гетерогенно-каталитические реакции. Учеб.

пособие. — Томск: ТПУ, 2005. — 118 с. Гайле А. А., Сомов В. Е., Варшавский О. М. Ароматические углеводороды: Выделение, применение, рынок. Справочник.

— СПб: Химиздат, 2000. — 544 с. Капкин В. Д., Савинецкая Г. А., Чапурин В. И. Технология органического синтеза. Учебник для ВУЗов. — М.: Химия, 1987.

— 400 с. Получение бензола[Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/12_obshchie_svedeniya/6124

Соколов В.З., Харлампович Г. Д. Производство и использование ароматических углеводородов. М: Химия, 1990 г. — 336с. Соколов Р. С. Химическая технология. Том 1. Учеб.

пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000.— 368 с.