ИХТ / ХТОСА / Технология энергоемких материалов(Юдин) / Еще некоторые материалы / УВ из нефти и кокса

сдвигается в сторону увеличения концентрации ароматических углеводородов в экстракте. Чтобы в процессе экстракции образовались две фазы, используют обводненный растворитель (5-20% воды). Применение легкого парафинового рециркулята основано на возрастании растворимости неароматических углеводородов в гликолях с понижением температуры их кипения. Вследствие этого легкокипящие парафиновые углеводороды вытесняют из экстракта более тяжелые неароматические углеводороды, а сами занимают их место. Затем парафиновый рециркулят отгоняют от экстрактного раствора в специальной колонне. Разница между температурами раствора в специальной колонне. Разница между температурами кипения сырья и парафинового рециркулята должна быть возможно больше, чтобы их можно было легко отделить друг от друга. В качестве парафинового рециркулята используют н-пентан, н-гептан, изооктан, петролейный эфир или парафиновую фракцию с температурами кипения 70-90 0С.

При использовании ароматического рециркулята не нужно устанавливать дополнительную колонну, как с парафиновым рециркулятом. Однако расход его должен быть значительно больше, чем парафинового, вследствие хорошей растворимости в гликолях ароматических углеводородов. Для извлечения легких ароматических углеводородов из бензиновых фракций и газоконденсатов применяют как ароматический, так и парафиновый рециркулят; из керосино-газойлевых фракций – парафиновый; экстракцию в последнем случае проводят безводным гликолем.

Температура экстракции в зависимости от растворяющей способности растворителя, избирательности и характера сырья составляет 20-75 0С. С утяжелением сырья температуру экстракции необходимо повышать. Кратность растворителя к сырью возрастает по мере повышения температурных пределов выкипания сырья и может составлять от 4:1 до 12:1.

6.3. Использование ароматических углеводородов в органическом синтезе

83

4. Хлорирование:

5. Нитрование и сульфирование:

85

7. ПАРАФИНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ, ИХ ИСТОЧНИКИ, ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Углеводороды парафинового ряда, используемые в качестве исходных продуктов в промышленности органического синтеза, можно условно разделить на низшие (С1-С5), получаемые обычно в индивидуальном виде и высшие (С10-С40), представляющие собой жидкие или твёрдые смеси гомологов.

Главными источниками низших парафинов являются природный и попутные газы.

Природный газ удобно использовать в качестве источника метана. Попутный и газы стабилизации являются ценным сырьём для получения парафинов С3-С5.

Методы выделения индивидуальных углеводородов:

1)Конденсационно-ректификационный (сжижение и ректификация газов).

2)Адсорбционноректификационный – разделение адсорбцией на активированном угле с последующей десорбцией при нагревании (на пример паром).

3)Абсорбционноректификационный метод заключается в абсорбции углеводородов под давлением 1,5-2 МПа и при охлаждении специальным маслом с последующей отгонкой растворённых газов, их конденсацией и ректификацией. С помощью данного метода получают этан, пропан-бутановую

фракцию и смесь пентанов.

Источниками высших парафинов служат различные фракции первичной атмосферной и вакуумной перегонки нефти (газойлевая, керосиновая), которые содержат до 30% парафинов нормального строения.

Основными путями первичной переработки парафинов являются: изомеризация (получение изобутана и изопентана):

Процесс ведут при катализе комплексом AlCl3-HCl или на каталитических контактах риформинга.

86

дегидрирование в олефины и диены – полупродукты в производстве синтетического каучука:

алкилирование для получения «алкилата» - высокооктановой добавки к моторному топливу:

хлорирование для получения растворителей и полупродуктов:

окислением в карбоновые кислоты:

окислительный аммонолиз:

RH + NH3 + O2 RCN + H2O

нитрование:

RH + HNO3 RNO2

87

8. ОЛЕФИНЫ. ИХ ИСТОЧНИКИ, ПРИМЕНЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ

Наибольшее значение в качестве исходных веществ в промышленности органического синтеза имеют этилен и пропилен. Кроме них большой интерес представляют бутилены, бутадиен, в меньшей степени интересны высшие (С6-С18) олефины и изоамилен.

Выделение олефинов из газовых смесей основано на их растворимости в органических растворителях (ацетоне, фурфуроле) и способности сорбироваться твёрдыми носителями значительно лучше, чем парафины. Кроме того, они взаимодействуют с водными растворами медно-аммиачных комплексов.

При экстрактивной перегонке специально добавляемый компонент вступает в диполь-дипольное взаимодействие с олефином, снижая летучесть последнего, что позволяет отгонять из смеси парафин близкой молекулярной массы.

Основным источником олефинов являются пиролиз и термический крекинг различных нефтяных фракций и газообразных парафинов. Побочно они получаются также при каталитическом крекинге.

Представляет интерес и реакция диспропорционирования олефинов:

Такие реакции идут под давлением 1-4 МПа, при температурах 200400 оС и катализе оксидами молибдена и вольфрама, нанесёнными на оксид алюминия или оксид кремния.

Основные направления переработки низших олефинов являются: хлорирование:

H2O

Cl2

CH2Cl-CH2OH

88

гидратация:

окисление:

O2 CH3-CHO

CH2 CH2

O2

CH2-CH2

O

алкилирование ароматических соединений:

H2O

CnH2n+1COOH

Колоссальное значение имеет полимеризация этилена и пропилена с целью получения высокомолекулярных твёрдых пластиков и, отчасти, олигомеров.

Высшие олефины главным образом подвергаются сульфатированию, полученные алкилсульфаты используются как анионогенные ПАВ:

H2SO4

CnH2n CnH2n+1OSO3H

89

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Характеристика нефтей по химическому составу.

2.Подготовка нефти к переработке: сепарация, обезвоживание, обессоливание.

3.Первичная перегонка нефти, фракции, получаемые при первичной перегонке, их использование.

4.Общая характеристика и типы вторичных процессов переработки нефтяного сырья.

5.Термодинамические закономерности термических процессов деструктивной переработки нефти и газа.

6.Механизм реакций термического крекинга и пиролиза нефтяных фракций.

7.Химизм превращений различных углеводородов при термическом крекинге и пиролизе.

8.Условия проведения термических деструктивных процессов переработки нефти, их влияние на состав продуктов.

9.Принцип работы основного реакционного аппарата в процессах крекинга и пиролиза нефтяного сырья.

10.Технологическая схема пиролиза бензина.

11.Механизм каталитического крекинга. Роль катализатора.

12.Химизм превращений углеводородов различных классов при каталитическом крекинге.

13.Основные процессы протекающие при риформинге, механизмы

реакций.

14.Катализаторы процесса риформинга.

15.Технологическая схема риформинга нефтяных фракций.

16.Состав каменных и бурых углей и основные направления переработки каменного угля.

17.Коксование углей, технология, свойства продуктов коксования.

18.Технологическая схема конденсации и улавливания летучих продуктов коксования.

19.Процесс газификации угля, методы газификации, принципиальная схема работы газогенератора.

90

20. Гидрогенизация твёрдого топлива, принцип, условия проведения процесса.

21. Выделение ароматических углеводородов из продуктов коксования.

22. Состав синтез-газа и методы его получения.

23. Химические процессы с использованием синтез-газа. 24. Синтезы на основе оксида углерода.

25. Методы получения водорода и его использование в промышленности органического синтеза.

26. Ацетилен, свойства, хранение, транспортировка и правила работы с ним.

27. Методы получения ацетилена.

28. Синтезы на основе ацетилена.

29. Источники ароматических углеводородов, механизмы их образования в различных процессах переработки ископаемого сырья.

30. Выделение ароматических углеводородов из различных источников.

31. Использование ароматических углеводородов в промышленности органического синтеза.

32. Источники парафиновых углеводородов, выделение индивидуальных веществ.

33. Основные направления переработки парафиновых углеводородов в полупродукты и продукты органического синтеза.

34. Источники олефинов, методы выделения из продуктов переработки ископаемого сырья.

35. Использование олефинов в промышленности органического синтеза.

91

Заключение

Впромышленности органического синтеза используется обширный круг соединений – субстратов для многочисленных процессов, приводящих к продуктам самого разного назначения. Это и топлива для двигателей (моторные и ракетные), смазочные материалы, гидравлические жидкости, химические средства защиты растений, пластмассы самого разного назначения, медикаменты и многое другое.

Таким образом, любое химическое производство невозможно без исходных продуктов: парафинов, олефинов, аренов, оксида углерода, водорода и некоторых других. Понимание этого неразрывно связано со знанием состава, происхождения и основных путей переработки ископаемого сырья как важнейшего источника соединений углерода.

Внастоящем пособии приведены сведения об основных методах переработки нефти и ископаемых углей с целью получения исходных веществ для наиболее важных процессов органического синтеза и производства биологически активных препаратов.

Рассмотрены также методы синтеза таких важнейших промежуточных продуктов как ацетилен, оксид углерода, водород и синтез газ.

Поскольку материл пособия основывается на классической органической химии, её знание и повторение будет весьма полезным при изучении и закреплении сведений, представленных выше.

92