Способ совместного получения этилена и пропилена Советский патент 1992 года по МПК C07C5/48 C07C11/04 C07C11/06 

Изобретение относится к органической химии, а именно к производству монооле- финов - пропилена и этилена, и может быть использовано в нефтехимии.

Известен способ получения пропилена и этилена окислением пропана кислородом при 800°С.

Селективность по этилену и пропилену составляет соответственно 41,5 и 19% при конверсии пропана 75%.

Известны также способы прямого пиролиза пропана и нефтепродуктов в пропилен и этилен, в том числе и каталитические.

Наиболее близким к предложенному является способ получения пропилена и этилена путем окисления пропана кислородом при мольном соотношении пропанжислород (1-10):1 в двухсекционном реакторе при температуре 320°С в первой секции и 390- 460°С - во второй.

Селективность по сумме моноолефинов составляет 80% при конверсии пропана 11,25%.

Недостатком известного способа является низкая конверсия пропана.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения этилена и пропилена путем окисления пропана кислородом в двухсекционном реакторе при мольном соотношении пропан: кислород - (3-8): 1 процесс проводят при температуре в первой секции, равной 320-450°С, а во второй - 600-850°С.

В первой секции реактора образующиеся при более низкой температуре в результате медленной реакции радикалы типа R02 и R проходят во вторую секцию, где при более высокой температуре подвергаются направленному превращению, с образованием пропилена и этилена по реакции

СзН 02 СзНб+Н02

СзН - С2Н4 + СНз

При повышенных температурах алкил- перекисные радикалы не образуются из-за смещения равновесия в реакции СзН + 02; влево.

СП

с

VI о

00

ел

М о

В результате образование пропилена по реакции затруднено. Алкильные радикалы в этих условиях в основном подвергаются распаду с образованием этилена.

Проведение реакции в первой секции при относительно низких температурах позволяет перевести алкильные радикалы в соответствующие перекисные радикалы . Пё реходя вТПзторую секцию, т.е. в зону высокой температуры, перекисные радикалы распадаются с.образованием пропилена СзНе. - Ґ

Понижение температуры в первой секции реактора ниже 320°С приводит кумень- шению скорости медленной реакций, вместе с тем уменьшается и концентрация радикалов. Это обстоятельство отрицательно сказывается на ход процесса во второй секции реактора.

Повышение температуры в первой секции выше 450°С приводит к увеличению концентрации кислородсодержащих продуктов и уменьшению селективности процесса.

Повышение температуры процесса окислительного пиролиза во второй секции более 850°С приводит к усилению вторичных реакций, в результате чего образуются метэн, смола и т.д., а следовательно, к по- нижению селективности по моноолефинам.

Понижение температуры процесса ниже 600°С приводит к понижению конверсии.

С обогащением исходной смеси кислородом, т.е. при соотношении пропана к кислороду меньше 3 происходит глубокое окисление пропана с образованием кислородсодержащих продуктов, таких как СО, СОа, НаО и т.д.

При соотношениях СзНа:02 9 уменьшается скорость реакции и падает конверсия .пропана. В этих условиях для повышения скорости реакции необходимо поднять температуру, что приводит к понижению селективности по моноолефинам.

Проведение процесса окисления в двухсекционном реакторе при соотношении пропан:кислород (3-8):1 и заданных тем- пературах отличает предлагаемое техническое решение от прототипа и позволяет сделать вывод о соответствии его критерию новизна.

Признаки, отличающие заявляемое тех- ническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, и следовательно, соответствуют в за- являемомрешениикритерию

существенные отличия.

На чертеже представлена схема реакционного узла, в котором проводится превращение пропана. (Узел имеет электропечь 1, первую и вторую зоны реактора 2, термопары 3, штуцер 4 для отбора газов для анализа).

Газовый поток из баллонов последовательно проходит через обе секции реактора. В первой секции протекает предварительная подготовка процесса, а во второй - основной процесс. Секции разделены узкой перемычкой, в которой скорость газового потока высокая и превышает скорость распространения пламени. Подогрев двух секций производится раздельно, а заданные температуры поддерживаются терморегуляторами. Реактор снабжен боковыми и тор- цевыми штуцерами, через которые в реактор вводятся термопарные зонды, а также производится отбор пробы на анализ продуктов реакции.

П р и м е р 1. Исходную смесь при молярном соотношении пропана к кислороду, равном 4:1, через реометр и смеситель при атмосферном давлении подают в первую секцию реактора, температура которой составляет 450°С. Время контакта в первой секции 2,15 с. Далее смесь поступает во вторую секцию, где при 640°С подвергается дальнейшему превращению. Время контакта во второй секции составляет 1,29 с. Расходы пропана и кислорода соответственно равны 292 л/ч и 73 л/ч.

Селективность по сумме моноолефинов составляет 72% (по массе), по пропилену - 33,5 при конверсии пропана 61,5%.

Состав продуктов реакции следующий, об.%:

С2Нб2; СзНе 13,9; СгН4 25,4 СНзОН 0,3; СНзСНО 0,6; СаЩО 0,8; Н2 7,0; СЩ 18,5; СО 10,8; С02 2,2; ChteO 0,3; СзНв 17,5; 02 0,7

П р и м е р 2. В условиях примера 1 проведено окисление пропана кислородом при соотношении СзНе:02 8:1, TI 380°С, Т2 825°С, гк 4с

Состав продуктов реакции следующий, об.%;

С2Не2,8; СзНе 13; СзНа 14,1; 020,5; С2Н« 28; Н211;СН421,2;С05,5; С021,9 Селективность по моноолефинам70,8

пропилену28,3

при конверсии75,4

В таблице приведены результаты экспериментов при различных соотношениях пропанжислород и различных температурах в первой и во второй секциях реактора.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое решение обеспечивает повышение селективности как по сумме моноолефинов, так и по пропилену при достаточно высокой конверсии пропана. Формула изобретения Способ совместного получения этилена и пропилена путем окисления пропана кислородом в двухсекционном реакторе при повышенной температуре и молярном соотношении пропанжислород (3-8): 1, отличающийся тем, что, с целью повышения конверсии, процесс проводят при температуре в первой секции 320- 450°С, а во второй 600-850°С.

10

Сущность изобретения: пропан окисляют кислородом при мольном соотношении пропанжислород (3-8):1 в двухсекционном реакторе при температуре в первой секции 320-450°С, а во второй 600-850°С. 1 табл., 1 ил.