Способ получения этилена Советский патент 1992 года по МПК C07C5/48 C07C11/04 C07C2/82 

Изобретение относится к органической химии, в частности к получению низших оле- финов, которые используются в качестве исходного сырья для синтеза полимеров.

Известен способ получения этилена из этана в присутствии кислорода и сложных катализаторов на основе хлорида меди, лития и редкоземельных элементов с добавками HCI.

Выход этилена - 83%, конверсия эта- на-92%.

Использование катализаторов и добавок HCI приводит к усложнению процесса, что обусловлено необходимостью применения специальной аппаратуры и коммуникаций, устойчивых к агрессивной среде.

Известен способ получения этилена и этана в присутствии кислорода и твердого катализатора (смешанных окислов Zn, Pb, Na) при температуре 770°С и соотношении С2Н6:02 1:0,4.

Выход этилена составляет 30%, а селективность по этилену - 85%.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокий выход и селективность по целевому продукту, достигаемые при высоких температурах в присутствии катализаторов, что ведет к усложнению процесса.

Известен способ аутермического дегидрирования этана в присутствии кислорода при температуре 880-900°С и пониженном давлении 350-400 мм рт.ст.

Способ подразумевает предварительный нагрев компонентов и разбавления ре- акцио.нной смеси инертным газом в целях безопасности проведения процесса, что в сочетании с высокой температурой самого процесса дегидрирования ведет к его усложнению.

При этом селективность по этилену невелика и составляет 54%.

сл С

ч

сл 1

чэ

00

Цель изобретения - повышение селективности по этилену и упрощение процесса,

Поставленная цель достигается превращением смеси этана и метэна в присутствии кислорода при температуре 450-480°С в двухсекционном реакторе, первая секция которого заполнена насадкой в виде системы колец с плоскостями, перпендикулярными направлению потока, при соотношении этан:метан:кмслород - (0,1-1,5):(1,9-0,5):1 и давлении 300 Торр.

Предварительно установлено, что наиболее реакционноспособной является смесь углеводорода и кислорода в соотношении 2:1. Вне заявляемого предела уменьшения содержания углеводорода в смеси приводит к снижению выхода этилена и се- лективности процесса.

Первая секция двухсекционного реактора заполнена насадкой в виде системы колец с плоскостями, перпендикулярными направлению потока. В первой секции идет образование метилпероксидных радикалов, которые активируют процесс превращения этана,

В реакторе без насадки, т.е. в односек- ционном, селективность по целевому продукту низкая.

Проведение процесса при температурах ниже 450°С не обеспечивает достаточной степени превращения исходных углеводородов.

Проведение процесса при температурах выше 480°С приводит к снижению селективности по целевому продукту.

В интервале 300-500 Торр существенного изменения селективности по целевому продукту не наблюдается. Ниже 300 Торр степень превращения исходных углеводородов падает.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Контактирование реакционной смеси проводят в кварцевом реакторе общей длины 9,4 см, d 4 см, который делится на две секции. Секция I - система концентрических колец 1,3, изготовленных из кварцевых трубок. Кольца вставляли одно в другое и крепили с помощью кварцевых мостиков 2. Диаметр колец подбирали так, чтобы зазор между кольцами сохранялся постоянным. Высота колец - 10 мм, суммарная поверхность Si 122 см2, Vi 20 см3, Si/Vi 6,6, . Систему колец помещали в основание кварцевой трубки перпендикулярно газовому потоку,

Исходную смесь реагентов в соотношении 1:1:1, перемешанную при комнатной

температуре, со скоростью газового потока 43 см /мин, подают в реактор. Пройдя систему колец, смесь попадает в основной объем (секция II), который представляет собой продолжение кварцевой трубки: I 7 см, V2 70 см, S2/V2 1,2 , где при 460°С и общем давлении 300 Торр идет превращение этана.

Реактор обогревается электрической печью4. В обеих секциях процесс протекает при одной и той же температуре - 460°С.

Анализ продуктов реакции проводили хроматографическим методом.

Селективность по этилену - 94%. Кон- версия этана - 33%. Выход этилена - 31 %. Для смеси реагентов в соотношении 1:1:1 продукты реакции (на 100 объемов исходной смеси) имеют следующий состав, об.%:

Этилен10,3

Окись углерода4

Двуокись углерода1,8

Окись этилена0,7

Ацетальдегид0,1

Метанол0,8

Формальдегид0,3

Водород0,5

Вода3,3

Сз и выше углевод.0,2

В смеси продуктов присутствуют:

Этан22

Метан29

Кислород27

Баланс по углероду 99%.

В таблице приведены результаты опытов с разными составами исходной смеси и температуры проведения процесса.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает повышение селективности по целевому продукту и значительное упрощение процесса за счет снижения температуры.

Формула изобретения

Способ получения этилена путем контактирования потока этана с кислородом при повышенной температуре и пониженном давлении, отличающийся тем, что,

с целью повышения селективности процесса, контактирования осуществляют в присутствии метана в двухсекционном реакторе, первая секция которого заполнена насадкой в виде системы колец с плоскостями, перпендикулярными к направлению потока, при молярном соотношении этан:метан:кислород (0,1-t,5):(0.5-1,9):1, при температуре 450-480°С и давлении 300 Торр.

а

Выход

Вход

Изобретение касается производства олефинов, в частности получения этилена, используемого в полимерной промышленности. Цель - повышение селективности процесса. Его ведут контактированием потока этана с кислородом в присутствии метана в двусекционном реактору первая секция которого заполнена насадкой в виде колес с плоскостями, перпендикулярными направлению потока. Молярное соотношение этана, метана и кислорода (0,1-1.5);(0,5- 1,9):1, температуре 450-480°С и давлении 300 Торр. Упрощение процесса достигается за счет повышения селективности по углероду (до 99% против 54%) и снижения температур с 880-900 до 450-480°С. 1 ил., 1 табл,