Разделение газа пиролиза
Существуют многочисленные схемы разделение ректификации. Они различаются, во-первых, получаемыми фракциями и их чистотой: обычно выделяют метановодородную, этиленовую, этановую, пропиленовую и С4-фракцию. Нередко получают чистый метан, а пропиленовую фракцию отделяют от содержащегося в ней пропана.
Во-вторых, может различаться порядок выделения фракций, например, первоначально отделяют углеводороды C3 - C4 или, наоборот, метановодородную фракцию. И, наконец, используют разное давление (0,15- 7,0 МПа), определяющее, в свою очередь, градиент холода, необходимый для создания флегмы при ректификации.
Чаще всего разделение ведут при давлении 3-4 МПа, что для отделения метановодородной фракции требует температуры -100°C. Она создается этиленовым холодильным циклом, кот. может работать лишь при наличии пропиленового (реже аммиачного) холодильного цикла. Пропилен при сжатии и охлаждении водой способен конденсироваться и при дросселировании до разных давлений может создать температуры от 0 до -40 °С. При такой температуре конденсируют компримированный этилен, за счет чего при дросселировании до разных давлений создается температура от -60 до -100 °С.
Ввиду высокой стоимости создания такого холода на современных установках применяют разнообразные меры по его экономии. Прежде всего, утилизируют холод и давление получаемых фракций за счет их дросселирования. Используют также раздельный ввод газа и конденсата по высоте колонн в места, соответствующие их составу.
Концентрирование и разделение фракций олефинов
Этиленовая фракция, полученная при разделении газов пиролиза, часто содержит до 2-3 % метана и этана, а без очистки от ацетилена до 1-2 % этого углеводорода. На современных установках качество этилена значительно выше, поскольку для его полимеризации в полиэтилен требуется чистота 99,9 % и более.
Пропиленовая фракция в зависимости от источника ее получения может содержать разные количества пропана и пропилена. Так,
При выделении этих фракций из крекинг-газов содержание пропилена достигает лишь 30-40 % (об.), а при пиролизе углеводородных газов – 60-80% (об.);
При пиролизе бензина в ней содержится до 90-95 % (об.) пропилена.
Примесями пропиленовой фракции явл. С2 (0,2—2,0% об.) и C4 (0,3—2,0 % об.). При отсутствии гидроочистки содержание метилацетилена и пропадиена равно 0,5—2,0 % (об.). Нередко эти пропиленовые фракции используют для синтезов без дополнительной очистки, что особенно относится к получению газа при пиролизе бензина. Получают и пропан высокой чистоты (99,9 %), необходимый для производства полипропилена.
Бутеновые фракции в зависимости от источника их получения могут различаться не только относительным содержанием бутенов и бутанов, но и соотношением их разных изомеров, а также бутадиена-1,3 (в % масс.):
Разделение бутеновой фракции обычной ректификацией не возможно ввиду близких летучестей ее компонентов. Поэтому приходится прибегать к специальным методам, основанным на экстрактивной дистилляции, хемосорбций и различиях в реакционной способности олефинов.
При переработке
C4-фракции
пиролиза для выделения бутадиена-1,3
распространен метод хемосорбции водными
растворами аммиачных комплексов ацетата
одновалентной меди:
Такие комплексы с бутадиеном-1,3 более стойки, чем комплексы с олефинами, и при обработке фракции поглотительным раствором при -10 – 0°С извлекается в основном бутадиен-1,3. При нагревании до 40 °С происходит десорбция связавшихся олефинов с некоторой частью бутадиена-1,3; при 70-75°С выделяют чистый бутадиен-1,3, а поглотительный раствор после охлаждения возвращают на сорбцию. Процесс проводят в противоточном каскаде аппаратов с мешалками: каждый аппарат снабжен сепаратором и насосом. Свежий поглотительный раствор подают в первый аппарат, а бутеновую фракцию — в последний, чем создают наиболее благоприятные условия для сорбции разбавленной фракции свежим поглотительным раствором, а концентрированную фракцию абсорбируют уже насыщенным раствором.
Пентеновая фракция имеет еще более сложный состав, примерно соответствующий таким данным (в % масс.):
Наибольшее значение из этих соединений имеют изобутен, изопрен и циклопентадиен, а также изопентен. Для выделения циклопентадиена разработан способ его димеризации:
Пентеновую фракцию выдерживают под давлением при 100—120°C после чего остальные углеводороды отгоняют от более высококипящего димера. Последний можно затем деполимеризовать нагреванием до 200°C с получением циклопентадиена. Этот углеводород и его димер являются ценным сырьем для ряда синтезов.
Изопрен из С5-фракции пиролиза бензина извлекают только экстрактивной дистилляцией, комбинированной с частичной отгонкой примесей и ректификацией сырой фракции, т.к. хемосорбция меди аммиачными растворами в данном случае недостаточно селективна.
Практика №5 (14 мар. 2023)