Технико-экономическая характеристика сырья для получения аренов

В меньшей степени они образуются придегидроциклизациипарафиновыхУВ (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.ЗаключениеИсторически 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 литературыБочкарев 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/6124Соколов 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.