Изучение процесса очистки этилена от примеси пропилена
Исследование процесса гидрохлорирования пропилена в смеси с этиленом. Рассмотрение хром-кремниевого катализатора и установка валентного состояния хрома на поверхности силикагеля. Очистка этилена от примесей пропилена в широком интервале температур.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.01.2021 |
| Размер файла | 96,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Изучение процесса очистки этилена от примеси пропилена
Джаббарова Н.Э., Асадова И.Б.
Аннотация
Джаббарова Нателла Эйюбовна - кандидат химических наук, доцент;
Асадова Ирада Беюкага кызы - кандидат химических наук, доцент, кафедра химии и технологии неорганических веществ, химико-технологический факультет, исследован процесс гидрохлорирования пропилена в смеси с этиленом, который может использоваться с целью очистки этилена от примесей пропилена. Установлено, что чистота этилена после очистки достигает 99,9 %. Спектральными методами (ИК- и УФ-спектры ) изучен хром-кремниевый катализатор и установлено валентное состояние хрома на поверхности силикагеля. Замена хрома на железо в тех же весовых концентрациях на силикагеле не позволяет вести очистку этилена, так как при этом наблюдается гидрохлорирование этилена в широком интервале температур.
Ключевые слова: гидрохлорирование, очистка этилена, катализатор, спектральные методы.
гидрохлорирование пропилен этилен хром
Abstract
STUDING THE PROCESS OF PURIFICATION ETHYLENE FROM THE IMPURITE OF PROPYLENE Jabbarova N.E.1, Asadova I.B.2
Jabbarova Natella Eyubovna - Candidate of chemistry, Associate Professor;
2Asadova Irada Beyukaga gizi - Candidate of chemistry, Associate Professor, DEPARTMENT OF NON-ORGANIC SUBSTANCES,
CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL FACULTY,
AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND INDUSTRY,
BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
we have investigated the process of purification ethylene from the impurities of propylene. It was investigated that the purity of ethylene after cleaning is up 99,97 %. The chromium-silicon catalyst has been studied by spectral methods (IR- and UV-spectrs) and valence state of chromium on the surface of silica gel has been determined. Replacing chromium with iron in the same weight concentration on silica gel does not allow for the purification of ethylene as in this case observation of hydrochlorination of ethylene is realise in wide temperature range.
Keywords: hydrochlorination, purification ethylene, catalyst, spectral methods.
Основная часть
Известно, что при получении этилена в газах пиролиза после ректификации содержатся примеси сопутствующих углеводородов, в частности пропилена. В настоящее время в промышленности для очистки этилена от примесей пропилена используется концентрированная серная кислота, которая необратимо абсорбирует пропилен, что затрудняет утилизацию отработанной кислоты и приводит к значительному её расходу. В этой связи разработка нового способа очистки олефинов взамен абсорбционного представляет несомненный интерес.
Ранее нами была установлена повышенная активность и селективность хром- кремний-оксидной системы в образовании изопропилхлорида парофазным гидрохлорированием пропилена. Также выявлено, что исследуемый катализатор не проводит гидрохлорирование этилена. Поэтому нами была сделана попытка разработать каталитический способ очистки этилена от примесей пропилена путем гидрохлорирования последнего в потоке. Настоящая работа посвящена изучению закономерностей данного процесса и спектральных особенностей селективного катализатора.
Для выбора оптимальных условий протекания процесса температуру варьировали в пределах 293-493 К, время контакта 1-50 с, содержание пропилена в смеси с этиленом 1-10 об.%. Полученные результаты представлены в таблице 1 и на рис. 1, 2.
Таблица 1 Степень превращения пропилена из смеси с этиленом
|
Содержание пропилена в смеси об. % |
Объемная скорость, час'1 |
Конверсия пропилена. % |
Содержание этилена после очистки. % |
|
|
1 |
1211 |
85,7 |
99,90 |
|
|
3,3 |
372 |
98,9 |
99,97 |
|
|
5,0 |
480 |
94,8 |
99,93 |
|
|
10,0 |
132 |
84,2 |
99,91 |
Как видно, увеличение температуры от 393-473 К резко увеличивает степень очистки, наиболее удовлетворительные результаты достигаются в пределах 373- 423 К при временах контакта 10-30 с. Увеличение времени контакта более 10 с. очень мало влияет на степень очистки этилена, поэтому с точки зрения производительности процесса дальнейшее увеличение времени контакта нецелесообразно.
Как видно, в пределах варьируемых концентраций и времени контакта степень превращения пропилена в изопропилхлорид изменяется в пределах 80-100%.
Рис. 1 Влияние температуры на степень отчистки этилена (т=18 с,Сс3н6 =3,3%)
Рис. 2 Зависимость степени отчистки этилена г\ от времени контакта реакционной среды ^= 1 °С)
При временах контакта 7 - 10 с достигается практически полное извлечение пропилена из смеси с этиленом. Чистота этилена после очистки составляет 99,97% и может быть увеличена за счет рециркуляции. При содержании хрома в катализаторе более 1 масс. % наблюдается протекание побочных реакций, кроме того происходит унос активной фазы с поверхности катализатора. Следует подчеркнуть, что используемый хром-кремний-оксидный катализатор практически не теряет своей активности в этом процессе.
С целью выявления характера изменений, происходящих на поверхности катализатора в результате реакции гидрохлорирования пропилена в смеси с этиленом проведены спектральные исследования образцов до и после работы при различных температурах в течение 6 часов.
УФ-спектр диффузного отражения исходного катализатора, содержащего 0,5 % хрома, характеризуется интенсивной сложной полосой поглощения с максимумом в интервале 350-450 нм. Эта полоса ответственна за перенос электрона в тетраэдре СгО42'. Перегиб при 400 нм и слабую полосу с максимумом при 550- 630 нм относят к переносу электрона ^- d-переход) в Сг(Ш), имеющему октаэдрическое окружение. Судя по интенсивности полос поглощения в УФ спектре и цвету исходного катализатора (желтый) на поверхности изучаемой системы, хром стабилизируется в шестивалентной форме в структуре СгО42', что соответствует литературным данным [1].
В спектре ЭПР исходного катализатора, содержащего 0,5 % хрома, сигнал ионов Сг3+ не обнаруживается. Можно предположить, что ответственным за появление перегиба при 440 нм и слабой полосы при 570-630 нм в УФ спектре отражения является искажение хромат-иона СгО42' в результате взаимодействия с гидроксильными группами поверхности силикагеля или адсорбированной воды. После работы катализатора в процессе гидрохлорирования пропилена в его УФ спектре наблюдается поглощение при 670-720 нм, указывающее на образование Сг3+ на поверхности.
В таблице 2 сравниваются ширина и интенсивность линий резонансного поглощения катионов Сг3+ в спектре ЭПР катализаторов. Из нее видно, что при 298 К ширина линии резонансного поглощения (АН) катиона Сг3+ катализатора после работы составляет 18000-18800 А/м. Охлаждение образца приводит к сужению линии до 9600- 10400 А/м. При этом интенсивность У) сигнала возрастает неодинаково. При комнатной температуре отношение линий резонансного поглощения для катализаторов после работы в процессе гидрохлорирования пропилена при 473 и 373 К равно 1, а при температуре жидкого азота - 1,4. По-видимому, на поверхности изучаемого катализатора Сг3+ образует различные по составу и структуре аквакомплексы, в связи с чем эффекты, вносимые в спектры ЭПР тепловым движением молекул воды, становятся заметными при охлаждении катализаторов.
Совокупность рассмотренных данных позволяет заключить, что на исходном катализаторе 5% Сг^Ю2 катионы Сг3+ и Сг6+ относятся к структуре декахромата хрома.
Таблица 2 Параметры сигнала Сг3+ в спектре ЭПР катализатора ,5 Cr/SiO2
|
Катализатор |
g-фактор |
АН, А/м |
J, отн. ед. |
|||||
|
77К |
293К |
77К |
293К |
77К |
293К |
|||
|
1. |
Исходный |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
2. |
После работы при 373К |
2,03 |
2,03 |
9600 |
18000 |
156 |
70 |
|
|
3 |
После работы при 473 К |
2,03 |
2,03 |
10400 |
18800 |
210 |
68 |
Заключение
В результате реакции гидрохлорирования пропилена при 373 К превращение активной массы приводит к неоднородности по координационному окружению хрома. Наблюдаемые различия в спектральных проявлениях, исходного и отработанного катализаторов, вероятно, объясняются образованием бихромата и хромата хрома, а также поверхностных структур [2-5]. Понижение температуры фазовых превращений хромого ангидрида на SiO2, по видимому связано с воздействием пропилена в кислой среде.
В результате проведенного исследования установлено, что селективность катализатора в процессе гидрохлорирования пропилена из смеси с этиленом определяется состоянием хрома в структуре кислоты. Замена хрома на железо в тех же весовых концентрациях на силикагеле не позволяет вести очистку этилена, так как при этом наблюдается гидрохлорирование этилена в широком интервале температур.
Список литературы /References
1. Роде Т.В. Кислородные соединения хрома и хромовые катализаторы. М.: Изд-во АН СССР, 1962.
2. Джаббарова Н.Э. Республиканская Научная конференция «Физико-химический анализ и неорганическое материаловедение». Баку, 2004. С. 258.
3. Джаббарова Н.Э. Республиканская Научная конференция «Физико-химический анализ и неорганическое материаловедение». Баку, 2004. С. 261.
4. Джаббарова Н.Э. Известия ВУЗов Азербайджана. № 4 (38). Баку, 2005. С. 21.
5. Джаббарова Н.Э. Материалы Международной Конференции «Нефть и газ, нефтепереработка и нефтехимия». Баку. № 5-6, 2010. С. 258.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физико-механические, химические свойства и молекулярное строение полипропилена - полимера пропилена (пропена), выпускающегося в виде порошка белого цвета или гранул. Химизм получения полипропилена кислотной полимеризацией пропилена. Вид катализатора.
реферат [142,9 K], добавлен 13.12.2011Физико-химические характеристики окиси пропилена. Промышленные методы получения этого соединения. Схема производства окиси пропилена хлоргидринным методом. Пероксидная и кумольная технологии получения. Совместное производство окиси пропилена и стирола.
курсовая работа [343,7 K], добавлен 16.07.2015Окислительный аммонолиз пропилена и окислительное хлорирование этилена. Основные особенности процессов окисления в псевдоожиженном слое катализатора. "Воздушный" и "кислородный" процессы. Рециркуляционные технологии. Кинетика и механизм реакций.
реферат [194,5 K], добавлен 26.01.2009Понятие пиролиза или термического разложения органических соединений, протекающего при высоких температурах. Способы получения низших олефинов - этилена и пропилена. Условия проведения и химизм процесса. Инициирование - распад углеводородов на радикалы.
презентация [163,9 K], добавлен 19.02.2015Пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающих технологических аппаратов. Полимеризация этилена и пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилаллюминия в бензине и циклогексане.
курсовая работа [43,9 K], добавлен 06.01.2014Описание процесса производства изопропилового спирта методом сернокислой гидратации пропилена. Характеристика сырья и готовой продукции. Расчет холодильника, материального и теплового баланса колонны. Технико-экономические показатели работы установки.
дипломная работа [202,5 K], добавлен 27.11.2014Расчет полезного объема реактора и определение направлений оптимизации технологического процесса по приготовлению катализатора гидрохлорирования ацетилена. Составление материального и теплового баланса процесса и его технико-экономическое обоснование.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.12.2013Описание физико-химических свойств окиси этилена – одного из самых реакционноспособных органических соединений, который относится к циклическим простым эфирам. Процесс синтеза оксида этилена. Выбор катализатора. Технологическая схема реакционного узла.
контрольная работа [19,7 K], добавлен 13.12.2011Окись этилена - один из наиболее крупнотоннажных продуктов органического синтеза. Физические и химические свойства вещества. Строение молекулы. Производство оксида этилена: синтез через этиленхлоргидрин, окисление этилена. Применение оксида этилена.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 24.06.2008Окись этилена как крупнейший по масштабу производства продукт нефтехимического синтеза. Термодинамический анализ вероятности протекания процесса, сведения о механизме и кинетике протекающих реакций. Анализ промышленных технологий синтеза оксида этилена.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 07.06.2014Влияние кислорода на полимеризацию с катализаторами. Особенности образования соединений ванадия высшей валентности. Зависимость эффективных констант скорости полимеризации этилена. Порядок подачи компонентов катализатора и кислорода в реакционную зону.
статья [362,6 K], добавлен 22.02.2010Комплексы никеля - самые распространенные катализаторы олигомеризации олефинов. Линейные производные этилена. Распределение продуктов олигомеризации этилена. Группы никелевых катализаторов. Процесс полимеризации этилена с образованием линейного продукта.
статья [860,6 K], добавлен 03.03.2010Ознакомление с операцией гидролитического осаждения примесей железа, алюминия, кобальта и кадмия. Рассмотрение процесса получения медно-кадмиевого кека в результате одностадийной цементации. Особенности проведения химической очистки цинковых растворов.
презентация [76,0 K], добавлен 16.02.2012Процесс алкилирования фенола олефинами. Термодинамический анализ. Зависимость мольной доли компонентов от температуры. Адиабатический перепад температур в реакторе. Протонирование олефина с образованием карбкатиона. Окислительный аммонолиз пропилена.
курсовая работа [159,9 K], добавлен 04.01.2009Характеристика твердых отходов процесса хромирования. Титрование сульфатом железа и перманганатом. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов твердых отходов процесса хромирования. Колометрические методы определения хрома.
курсовая работа [23,9 K], добавлен 31.05.2009Физико-химические основы процесса окисления. Материальный и энергетический баланс узла синтеза. Расчет конструктивных размеров аппарата, выбор материала для его изготовления. Выбор средств контроля и автоматизации. Специфические вредности в производстве.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.11.2010Распространение хрома в природе. Особенности получения хрома и его соединений. Физические и химические свойства хрома, его практическое применение в быту и промышленности. Неорганические пигменты на основе хрома, технология и способы их получения.
курсовая работа [398,7 K], добавлен 04.06.2015Обзор вариантов промышленного получения этиленгликоля из окиси этилена. Описание технологической схемы и сырья, используемого в производстве многотонажного синтеза этиленгликоля (окись этилена, вода), побочных продуктов (этиленгликоль, диэтиленгликоль).
курсовая работа [38,0 K], добавлен 06.04.2010Электронная формула и степень окисления хрома, его общее содержание в земной коре и космосе. Способы получения хрома, его физические и химические свойства. Взаимодействие хрома с простыми и сложными веществами. Особенности применения, основные соединения.
презентация [231,9 K], добавлен 16.02.2013Электрохимические методы формных процессов и исследование процесса электрохимического осаждения хрома. Оценка его значения в полиграфическом производстве. Приготовление, корректирование и работа хромовых ванн. Проверка качества и недостатки хромирования.
реферат [24,2 K], добавлен 09.03.2011
