Главная -> Словарь

Производства акрилонитрила

требует исключительно большого количества энергии. В течение длительного времени эта задача решалась пропусканием смеси углеводородов через вольтову дугу. На химических заводах в Хильсе таким путем производилось около 80 000 ml год ацетилена. Чем выше число углеродных атомов в парафиновом углеводороде, тем меньше энергии необходимо затратить при пиролизе для получения ацетилена. Когда исходным материалом служит метан, расчетная потребность в энергии на 1 Jit3 ацетилена составляет 11—12 квтп-ч. Если среднее число углеродных атомов на молекулу составляет от 1,4 до 1,5, что имеется при наличии в газовой смеси некоторого количества этана и пропана, то расход энергии на производство 1 м3 ацетилена составляет уже 8—9 квпг-ч. При получении ацетилена методом дугового крекинга в качестве побочного продукта всегда образуется этилен в количестве 20% вес. от ацетилена. В табл. 50 приведен состав исходного материала и продукта пиролиза дуговой установки для производства ацетилена в Хюльсе.

Процесс Захсе является в настоящее время простейшим промышленным процессом производства ацетилена, основанным на переработке природного газа. Для получения 1 кг ацетилена необходимы следующие исходные продукты: 4,3 кг парафиновых углеводородов, 4,9 кг водяного пара и 1,2— 2,0 квт-ч электроэнергии, расходуемой для работы компрессоров.

На каждые 50 м3 газа образуется примерно 1 кг сажи. Очень целесообразна комбинация производства ацетилена с получением аммиака или циан-амидных продуктов. Необходимый для получения аммиака или цианамида кальция чистый азот может получаться из жидкого воздуха. Освобождающийся при этом кислород может быть использован для получения ацетилена. Выходящие из печи газы после охлаждения и очистки от сажи сжимаются примерно до 10,5 am. При последующей абсорбционной очистке из газа выделяются высшие ацетилены и, наконец, абсорбцией диметил-

В первую очередь к ним принадлежит окислительный пиролиз углеводородов, который протекает в присутствии кислорода, при этом часть углеводорода сжигается и теплота горения используется для процесса пиролиза. Окислительный пиролиз применяют для получения этилена из этана или пропана'И для производства ацетилена по методу Саксе. Сюда же следует отнести окисление метана за счет его частичного сожжения для производства смесей окиси углерода и водорода. Эти процессы еще будут подробно обсуждаться как в первом, так и во втором томах, и здесь нужно лишь кратко упомянуть о важном процессе Саксе.

Данный метод служит прежде всего для производства ацетилена и синтез-газа из сырой нефти . Обогащенное кислородом пламя горит подслоем нефти в реакторе. Образующиеся при ~1500 СС в результате частичного сгорания и крекинга горячие газы тут же резко охлаждаются тяжелым маслом, температура которого 250 СС. Основное количество образующейся сажи улавливается тяжелым маслом и вместе с жидкими продуктами подается в погружную горелку.

Метод перхлорирования пропилена и других подобных углеводородов был изучен для того, чтобы разработать дешевый и не зависящий от производства ацетилена способ получения перхлор-этилена — весьма перспективного растворителя.

Катализ. Было сделано много попыток получить гомогенный или гетерогенный катализатор для производства ацетилена из метана. Гсс-сольс и другие испытали в качестве катализатора серу, кислород il хлор, а также их водородные соединения. Полученный эффект был незначительным. Гэнтингтон и Лю добились аналогичных результатов, используя хлористый метил. Никакого эффекта на реакцию не оказали добавки водяного пара, двуокиси углерода , тетрахлорида титана и хлористого водорода .

Несмотря на то, что положительные катализаторы для производства ацетилена из метана неизвестны, многие вещества обладают отрицательным влиянием на выходы ацетилена. Эти вещества, по-видимому, промо-тируют разложение метана на углерод и водород. К таким веществам относятся обычно металлы! железо, никель, кобальт, медь, платина и палладий . Отсюда следует, что аппаратура для термического крекинга метана не должна включать такие металлы или их окислы.

В другом процессе, где источником кислорода также является воздух, применяются такие псевдоожиженные термостойкие материалы, как окиси алюминия, магния или кремния. Этуэлл нагревал термостойкий материал до 1093° С, продувая воздух для выжигания остаточного углерода, отложившегося на термостойком материале во время последующих операций, и добавочный топочный газ. Горючий твердый материал поступает затем в псевдоожиженный слой никелевого катализатора вместе с предварительно нагретым метаном, паром и двуокисью углерода. Это тепло горячего термостойкого материала используется для эндотермической конверсии метана в синтез-газ. Способ отделения никелевого катализатора от термостойкого материала основан на разнице в размерах их частиц . Частицы термостойкого материала «выдуваются» из слоя катализатора, состоящего из более крупных частиц. При этом возникает другая трудная технологическая задача — транспортировка горячего твердого материала, тем более, что при необходимости работать при 30 am уменьшение скорости реакции обусловит потребность в более высоких температурах для данной конверсии. Гомогенное частичное окисление метана кислородом представляет интерес для промышленности с точки зрения производства ацетилена и в качестве побочного продукта синтез-газа . Для термического процесса необходима температура около 1240° С или выше, чтобы получить требуемую конверсию метана . Первичная реакция является сильно экзотермической вследствие быстрой конверсии части метана до двуокиси углерода и водяного пара . Затем следует эндотермическая медленная реакция остаточного метана с двуокисью углерода и водяным паром. Для уменьшения расхода кислорода на единицу объема синтез-газа в- Германии для эндотермической ч*асти реакции применяются активные никелевые катализаторы. В Соединенных Штатах Америки приняты некаталитические реакции как часть гидроколь-процесса для синтеза жидких углеводородов из природного газа.

Наиболее благоприятным сырьем для производства метанола является синтез-газ с ацетиленовых установок. Однако этот источник ограничен масштабами производства ацетилена методом термоокислительного пиролиза углеводородов. Кроме того, как показывают проектные расчеты, количество синтез-газа, получаемого на типовой ацетиленовой установке, недостаточно для организации крупного современного производства метанола. Поэтому при использовании синтез-газа установок термоокислительного пиролиза до 30%/Ср-водородной смеси получают каталитической конверсией Mej*aiia\ Вследствие этого себестоимость синтез-газа несколько црвыйае

Так как и синильная кислота и ацетилен могут получаться из метана, то, очевидно, метан можно рассматривать как основное сырье для производства акрилонитрила.

В 1960 г. американская фирма Sohio ввела в строй первую промышленную установку для производства акрилонитрила по данному методу. При этом получали и акролеин в промышленном масштабе.

Постоянно растущий спрос на акрилонитрил — сырье для получения высококачественного полимера пербунана N — вызвал многочисленные исследования по созданию промышленного экономичного метода производства акрилонитрила.

составляет в США 8—10%. В конце 1962г. выпуск акрилонитрила в США составлял 227 000 т/год. В Европе и Японии в это же время производилось ежегодно 100 000 т. Приведенные ниже данные характеризуют быстрый рост производства акрилонитрила в США:

Одним из наиболее распространенных промышленных способов производства акрилонитрила является старый способ взаимодействия ацетилена с синильной кислотой в присутствии катализаторов :

В новейших схемах производства акрилонитрила реализована эффективная система утилизации тепла с получением пара , обеспечивающего все потребности самой установки . Одна из таких схем изображена на рис. 126.

Объем производства акрилонитрила

Рис. 9.3. Схема производства акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена:

Промышленное производство акрилонитрила. Ниже описан процесс производства акрилонитрила в том виде, в каком он осуществлялся на заводах фирмы И. Г. Фарбениндустри .

Взаимодействие этиленхлоргидрина с цианистым натрием приводит к получению этиленциангидрина — полупродукта в одном из технических процессов производства акрилонитрила и акрилатов :

Акролеин, получаемый каталитическим окислением пропилена в газовой фазе , вскоре станет доступным в промышленности как дешевый исходный продукт для различных химических синтезов. Реакцию акролеина с аммиаком и воздухом можно использовать для производства акрилонитрила: