Атрыманне этылену

Этылен або этэн - гэта бескаляровы гаручы газ, які валодае слабым мушкатовым і салодкім пахам. Яго хімічная формула C2H4. Этэн з'яўляецца найпростым алкена (ненасычаныя вуглевадароды, якія маюць адну двайную сувязь паміж суседнімі атамамі вугляроду). Малярная маса - 28,05 г / моль. Тэмпература плаўлення - -169,2 ° С, тэмпература кіпення - -103,7 ° С. Тэмпература запальвання - -136 ° С, самазагарання - 542,8 ° С. У 1680 г. І. Берхером (нямецкі лекар і хімік) з віннага спірту пры ўздзеянні на яго купарваснай алеем (так у той час называлася серная кіслата) было ўпершыню ажыццёўлена атрыманне этылену з этылавага спірту. Структурную формулу этылену ў 1860 годзе ўсталяваў руская хімік А.М. Бутлер ў выніку рэакцыі ёдзістага пазначаў з меддзю. Гэты газ крыху лягчэй паветра, ён дрэнна раствараецца ў вадзе, у арганічных растваральніках - добра.

Атрыманне этылену і вывучэнне яго уласцівасцяў, пачатак якога ставіцца да сярэдзіны 19 стагоддзя, прывяло сёньня да таго, што этылен з'яўляецца самым запатрабаваным арганічным злучэннем. Яго сусветная вытворчасць дасягнула ў 2006 годзе больш за 109 мільёнаў тон. Сёння атрыманне этылену працягвае развівацца. Да 2010 года яго выпускалі не менш 117 кампаній у 55 краінах. Этылен ўжываюць у якасці сыравіны ў вытворчасці поліэтылене высокага і нізкага ціску, сэвилена і іншых палімерных матэрыялаў, атрыманых у працэсе сополимеризации з рознымі сомономерами. Таксама яго выкарыстоўваюць для атрымання этилбензола і стыролу, вокісу этылену, вінілхларыду, вінілацэтату, воцатнай кіслаты, этылавага спірту і этиленгликоля.

Чым выкліканы рост вытворчых магутнасцяў, накіраваных на атрыманне этылену? Галоўным чынам пашырэннем рынку палімерных матэрыялаў. Поліэтылен розных тыпаў спажываюць больш за палову сусветнага вытворчасці этылену. Гэты палімерны матэрыял з'яўляецца самым выкарыстоўваным у свеце пластыкам. З яго вырабляюць плёнкі рознага прызначэння. Лінейныя альфа-алефіны, атрыманыя шляхам олигомеризации (фарміраванне кароткіх ланцугоў палімераў) выкарыстоўваюцца ў якасці прэкурсораў, мыйных сродкаў, пластыфікатараў, сінтэтычных змазачных матэрыялаў, прысадак, а таксама ў якасці сомономеров ў вытворчасці поліэтылене. Іншае важнейшы напрамак выкарыстанне этылену - гэта яго акісленне з мэтай атрымання вокісу этылену, якая з'яўляецца асноўным сыравінай ў вытворчасці павярхоўна-актыўныя рэчываў і мыйных сродкаў. Вокіс этылену падвяргаецца гідратацыі, у выніку атрымліваюць этиленгликоль. Ён шырока выкарыстоўваецца ў якасці аўтамабільнага антыфрызу.

Сёння атрыманне этылену ажыццяўляецца ў асноўным у выніку піролізу прамагоннага бензіну або шырокай фракцыі лёгкіх вуглевадародаў. У Расеі і былых рэспубліках СССР дзейнічаюць ўстаноўкі рознай магутнасці, пабудаваныя як па айчынных (Гипрокаучук, ВНИПИНефть, Башгипронефтехим), так і па замежных тэхналогіях (Linde AG). Дзеючыя вытворчасці можна падзяліць на тры групы: невялікі магутнасці (30 і 60 тыс. Тон этылену ў год), сярэдняй (100 і 200 тыс. Тон у год) і высокай (300 і 450 тыс. Тон этылену ў год). Зараз у свеце эксплуатуюцца ўстаноўкі з значна большай магутнасцю: ад 400 да 500 і нават да 800 тысяч тон этылену ў год. Такі рост вытворчасці дазваляе скарачаць ўдзельныя матэрыяльныя, энергетычныя і капітальныя выдаткі.

Атрыманне этылену ажыццяўляецца на хімічных вытворчасцях, якія ўключаюць ўстаноўку піролізу, ўстаноўку газоразделения, ўстаноўку химводоочистки. Сыравіна - бензін або іншая светлая фракцыя нафтаздабычы або нафтаперапрацоўкі ў сумесі з вадзяным парай (для зніжэння працэсу адукацыі коксу ў трубах печаў). Сыравіна паступае ў печы піролізу, дзе пры тэмпературы ад 750 да 900 ° С утворыцца пирогаз, складаецца з вадароду і вуглевадародаў, у малекулах якіх утрымліваецца ад аднаго (метан) да дваццаці вугляродных атамаў. Цяпло пирогаза утылізуецца ў спецыяльных апаратах, дзе выпрацоўваецца з химочищенной вады пар высокага ціску, а астуджаны пирогаз паступае на ўстаноўку выдзялення смалы пиролизной (цяжкай) і пироконденсата. Пасля гэтага пирогаз, які змяшчае ў асноўным вуглевадароды ад С1 да С4, падаецца на турбакампрэсар (турбіны прыводзяцца ў дзеянне парай высокага ціску), адкуль пад ціскам падаецца на рэктыфікацыйныя калоны ўстаноўкі газоразделения. Тут адбываецца вылучэнне такіх асноўных прадуктаў, як этылен і прапілен (выхад яго, у параўнанні з этыленам, заўсёды ў 2 разы меней), а таксама пабочных прадуктаў: вадарод, метан, этан, прапан, бутылен-бутадыенавай фракцыі, смала пиролизная лёгкая або кампаненты автмобильных бензінаў.

Магчыма таксама атрыманне этылену каталітычным піролізу. У прамысловых маштабах гэты метад не рэалізаваны, хоць ягоныя выпрабаванні ў нашай краіне ў свой час ладзіліся не толькі на лабараторных усталёўках, але і ў прамысловых умовах. Перавагай яго з'яўляецца магчымасць зніжэння тэмпературы піролізу за кошт прымянення каталізатараў. У выніку павышэння выбіральнасці (селектыўнасці) працэсу падвышаецца, у параўнанні з тэрмічным піролізу, выхад этылену і прапілену, скарачаецца адукацыя пабочных прадуктаў, а таксама коксу. У цяперашні час даследчыкі ў розных краінах працуюць у кірунку пошуку эфектыўнага каталізатара і апаратурныя афармлення працэсу.