Двухстадийное дегидрирование изопентана в изопрен

Дегидрирование предельных углеводородов, и в частности изопентана, является последовательной обратимой эндотермической реакцией:

CH3 CH3

2-Метилбутен-2

При этом образуются три изомера изопентенов: 2-метилбутен-1, 3-метилбутен-1 и 2-метилбутен-2. Последний метилбутен (триметилэтилен) обра-зуется в количестве около 65%.

Кроме этих реакций протекает также большое число побочных реакций, причем по мере усложнения строения молекул количество побочных реакций при каталитическом дегидрировании возрастает. Наиболее важными побочны-ми реакциями являются следующие:

- изомеризация с миграцией двойной связи в изопентенах

2-метилбутен-1 3-метилбутен-1 2-метилбутен-2;

- изомеризация с миграцией двойной связи в н-пентенах

CH3—CH2 CH3 CH3—CH2

цис-Пентен-2 транс-Пентен-2

- крекинг исходных, промежуточных и целевых продуктов;

- более глубокое дегидрирование, сопровождающееся циклизацией, аро-матизацией и образованием соединений с тройными связями;

- взаимодействие олефинов и диеновых углеводородов с водяным паром с образованием кислородсодержащих соединений;

- коксообразование.

При дегидрировании изопентана в изоамилены кроме целевого продукта образуются также легкие углеводороды С1-С4, тяжелые углеводороды С6 и вы-ше, а также СО, СО2, кокс. Получение изопрена из изопентана по сравнению с получением бутадиена из бутана осложняется тем, что при дегидрировании изопентана образуется значительно больше изомеров, чем при дегидрировании н-бутана.

Общие сведения о технологии дегидрирования изопентана в изопен-тены. В промышленности разработаны различные технологические варианты дегидрирования изопентана в изоамилены: дегидрирование в адиабатическом реакторе с движущимся слоем катализатора, дегидрирование в "кипящем слое" пылевидного катализатора.

Дегидрирование изопентана осуществляют обычно на алюмохромовом катализаторе, промотированном К2О. Алюмохромолитиевый, алюмохромос-винцовый и алюмохромоцинковый катализаторы обладают более низкой ак-тивностью, чем алюмохромовый катализатор, промотированный оксидом ка-лия. Принципиальная технологическая схема (рис. 4.5) дегидрирования изопен-тана в "кипящем слое" пылевидного катализатора разработана и осуществлена в полупромышленном масштабе в Научно-исследовательскоминституте мономе-ров для синтетического каучука (г. Ярославль, Россия).

Рис. 4.5. Принципиальная

Технологическая схема дегид-

Рирования изопентана в ки-

"

пящем слое" пылевидного

Катализатора

1 – перегревательная печь; 2 –

реактор; 3 – регенератор; 4 –

котел-утилизатор;

5 – электрофильтр; 6 – топка.

Потоки: I – изопентан; II –

топливо; III – воздух под дав-

лением; IV – воздух для

транспортировки катализатора; V

– контактный газ; VI – паровой

конденсат; VII – пар; VIII – азот

для транспортировки ка-

тализатора

Ниже приведены

основные показатели процесса

в "кипящем слое":

Температура верха "кипящего слоя", К …….… 813- 863

Давление над "кипящим слоем", МПа …… ...…0,13-0,15

Объемная скорость сырья, нм33

/мкат.ч… ………100-180

Плотность кипящего слоя в реакторе, кг/м3…….. 750

Суммарный выход изопрена и изопентена

на пропущенную фракцию изо-С5, % (масс.)……28-32

Суммарный выход изоамиленов и изопрена

на разложенную фракцию изо-С5, % (масс.)…… 68-71

Дегидрирование изопентенов в изопрен. Дегидрирование изопентенов в изопрен

изо-C5H10 изо-C5H8 + H2 + DН

является обратимой эндотермической реакцией.

Теплота реакции DН зависит от структуры исходного изоамилена: при де-гидрировании 2-метилбутена-2 она составляет 137,830 кДж/моль, 3-метил-бутена-1 – 123,513 кДж/моль, а 2-метилбутена-1 – 131,248 кДж/моль.

В табл. 4.4 приведены равновесные составы смеси при дегидрировании изоамиленов при атмосферном давлении.

Таблица 4.4. Состав равновесной смеси при дегидрировании изопентенов при ат-

Мосферном давлении

Влияние разбавления равновесной смеси изопентенов инертным разбави-телем на равновесную глубину дегидрирования иллюстрируется следующими данными:

Равновесная глубина

дегидрирования, %…….. 11,4 15,4 20,9 24,8 27,9 31,8

При одинаковых условиях равновесные глубины дегидрирования изо-амилена и н-бутилена различаются незначительно.

Промышленное дегидрирование изоамиленов осуществляют на твердых катализаторах, содержащих, как правило, в качестве каталитически активных компонентов оксиды железа и хрома. Ниже приведен типичный состав хромже-лезоцинкового катализатора, ( в % (мол.)).

CrO3 - 0,5; Cr2O3 - 5-6; ZnO - 2-4; Fe2O3 - 15-17; ZnCr2O4 - 45-50; FeCr2O4 - 20-25.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: