ВУЗ:
Составители:
щенных веществ. Температура противоположным образом влияет на равновесие и скорость; кроме того, ее повышение спо-
собствует усиленной полимеризации олефина и уносу фосфорной кислоты с носителя. Поэтому гидратацию этилена прово-
дят при 260 – 300 °С, когда для поддержания нужной концентрации Н
3
РО
4
в поверхностной пленке катализатора требуется вы-
сокое парциальное давление водяного пара (2,5 – 3,0 МПа). Чтобы повысить степень конверсии водяного пара, получить не
слишком разбавленный спирт и этим снизить расход энергии, работают при некотором избытке этилена (1,4…1,6) : 1. Это
предопределяет выбор общего давления 7 – 8 МПа, когда равновесная степень конверсии этилена равна 8 – 10 %. Однако
фактическую степень конверсии поддерживают на уровне 4 %, что позволяет работать при достаточно высоких объемной ско-
рости (2000 ч
–1
) и удельной производительности катализатора по спирту 180 – 220 кг/(м
3
· ч), получая после конденсации эта-
нол 15 %.
Разбавление олефина инертными примесями неблагоприятно сказывается на равновесии и скорости реакции. Поэтому,
в отличие от сернокислотной гидратации, исходный олефин должен быть достаточно концентрированным (97 – 99 %). При
его рециркуляции инертные примеси постепенно накапливаются, причем предельно допустимой считается концентрация
олефина в рециркулирующем газе 85 %. Для ее поддержания необходимо отдувать часть рециркулирующего газа.
Реакция проводится в гидрататоре непрерывного действия. Он представляет собой полую стальную колонну диаметром
1,5 и высотой 10 м. Во избежание коррозии под действием фосфорной кислоты выкладывают корпус и днище листами крас-
ной меди. Катализатор насыпают в реактор высоким слоем на опорный перфорированный конус. Смесь олефина и паров
воды, предварительно нагретая до температуры реакции, поступает сверху, проходит слой катализатора и выводится из
нижней части гидрататора. Ввиду малой степени конверсии и небольшой теплоты реакции не нужно иметь в аппарате спе-
циальных устройств для охлаждения.
В процессе гидратации происходит постепенный унос фосфорной кислоты с поверхности носителя, и через 400 – 500 ч
катализатор теряет активность. Для удлинения этого срока рекомендовано в процессе синтеза подпитывать катализатор
фосфорной кислотой. Однако и в этом случае катализатор со временем требуется заменять, так как на его поверхности появ-
ляются смолистые отложения, а носитель становится чрезмерно хрупким. Свежий катализатор готовят пропиткой носителя
фосфорной кислотой 60 – 65 % с последующей сушкой при 100 °С. Он содержит 35 % свободной фосфорной кислоты.
Производство этанола. Из-за малой степени конверсии реагентов и высоких температуры и давления при прямой гид-
ратации этилена важнейшее значение имеют вопросы рециркуляции веществ и экономии энергии. Существующие схемы
процессов заметно различаются, в особенности происхождением водяного пара, требуемого для синтеза, и степенью очистки
целевого продукта. Водяной пар соответствующих параметров нередко берут со стороны или получают на этой же установке
в трубчатой печи. В последнем случае можно организовать водооборот технологической воды. Схема такого процесса изо-
бражена на рис. 32.
Рис. 32. Технологическая схема получения этанола:
1, 2 – компрессоры; 3 – трубчатая печь; 4 – теплообменник; 5 – реактор;
6 – солеотделитель; 7 – холодильник; 8, 10 – сепараторы; 9 – абсорбер;
11 – колонна отгонки легкой фракции; 12 – колонна отгонки этанола;
13 – установка ионообменной очистки оборотной воды; 14 – насос;
15 – дроссельный вентиль; 16 – конденсаторы
Свежий и рециркулирующий этилен сжимают до 8 МПа в компрессоре 1 и циркуляционном компрессоре 2, смешивают
с рециркулирующим водным конденсатом и нагревают в теплообменнике 4 горячими реакционными газами. Затем смесь
дополнительно нагревают до 280 – 330 °С в трубчатой печи 3 и подают в реактор 5. Реакционные газы содержат пары фос-
форной кислоты, и их прежде всего нейтрализуют, впрыскивая водный раствор NaOH. Образующиеся фосфаты отделяют в
солеотделителе 6. Тепло газов утилизируют в теплообменнике 4 и после дополнительного охлаждения в водяном холодиль-
нике 7 разделяют жидкую и газовую фазы в сепараторе 8 высокого давления. Газы еще содержат пары спирта, которые улав-
ливают водой в абсорбере 9. Освобожденный от спирта газ рециркулируют с помощью компрессора 2, но часть его сбрасы-
вают в линию топливного газа, чтобы избежать чрезмерного накопления инертных примесей. Водный конденсат после сепа-
ратора 8 и жидкость из абсорбера 9 дросселируют и в сепараторе 10 низкого давления отделяют от растворенных газов, ко-
торые используют как топливо. Из сепаратора 10 вытекает 15 %-ный водный раствор этанола, содержащий диэтиловый
эфир, ацетальдегид и низкомолекулярные полимеры этилена. Этот раствор подвергают ректификации в колоннах 11 и 12. В
первой отгоняют наиболее летучие диэтиловый эфир и ацетальдегид, а во второй – этанол (в виде азеотропной смеси, содер-
жащей 95 % спирта и 5 % воды), причем обогрев осуществляют острым паром. В кубе колонны 12 остается вода, которую
очищают на ионообменной установке 13 от солей и возвращают на смешение с этиленом и гидратацию, организуя замкну-
тый водооборот технологической воды.
Отходящий газ
Легкая
фракция
Газ
Спирт
NaOH
H
2
O
C
2
H
4
1
Пар Пар
2
3
14
6
4
5
13
7
8
9 16 16
12
11
10
15
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- …
- следующая ›
- последняя »
