Отримання етилену
Етилен або етен - це безбарвний горючий газ, що володіє слабким мускатним і солодким запахом. Його хімічна формула C2H4. Етен є найпростішим алкенами (Ненасичені вуглеводні, мають одну подвійну зв`язок між сусідніми атомами вуглецю). Молярна маса - 28,05 г / моль. Температура плавлення - -169,2 ° С, температура кипіння - -103,7 ° С. Температура спалаху - -136 ° С, самозаймання - +542,8 ° С. У 1680 році І. Берхером (німецький лікар і хімік) з винного спирту при впливі на нього купоросним маслом (так в той час називалася сірчана кислота) було вперше здійснено отримання етилену з етилового спирту. Структурну формулу етилену в 1860 році встановив російський хімік А. М. Бутлеров в результаті реакції йодистого метилена з міддю. Цей газ трохи легший за повітря, він погано розчиняється у воді, в органічних розчинниках - добре.
Отримання етилену і вивчення його властивостей, початок якого відноситься до середини 19 століття, призвело сьогодні до того, що етилен є найбільш затребуваним органічною сполукою. Його світове виробництво досягло в 2006 році більше 109 мільйонів тонн. Сьогодні отримання етилену продовжує розвиватися. До 2010 року його випускали не менше 117 компаній в 55 країнах. Етилен застосовують в якості сировини у виробництві поліетиленів високого і низького тиску, Севіля та інших полімерних матеріалів, отриманих в процесі кополімеризації з різними сомономером. Також його використовують для отримання етилбензолу і стиролу, окису етилену, вінілхлориду, вінілацетату, оцтової кислоти, етилового спирту і етиленгліколю.
Чим викликаний зростання виробничих потужностей, націлених на отримання етилену? Головним чином розширенням ринку полімерних матеріалів. Поліетілен різних типів споживають більше половини світового виробництва етилену. Цей полімерний матеріал є самим використовуваним в світі пластиком. З нього виготовляють плівки різного призначення. Лінійні альфа-олефіни, отримані шляхом олігомеризації (формування коротких ланцюгів полімерів) використовуються в якості прекурсорів, миючих засобів, пластифікаторів, синтетичних мастильних матеріалів, присадок, а також в якості сомономером у виробництві поліетиленів. Інше найважливіше напрям використання етилену - це його окислення з метою отримання окису етилену, що є основною сировиною у виробництві поверхнево-активні речовин і миючих засобів. Окис етилену піддається гідратації, в результаті отримують етиленгліколь. Він широко використовується в якості автомобільного антифризу.
Сьогодні отримання етилену здійснюється в основному в результаті піролізу прямогонного бензину або широкої фракції легких вуглеводнів. У Росії і колишніх республіках СРСР діють установки різної потужності, побудовані як за вітчизняними (Гіпрокаучук, ВНІПІНефть, Башгіпронефтехім), так і по закордонних технологіях (Linde AG). Діючі виробництва можна розділити на три групи: невеликої потужності (30 і 60 тис. Тонн етилену на рік), середньої (100 і 200 тис. Тонн в рік) і високою (300 і 450 тис. Тонн етилену на рік). Зараз в світі експлуатуються установки з набагато більшою потужністю: від 400 до 500 і навіть до 800 тисяч тонн етилену на рік. Таке зростання виробництва дозволяє скорочувати питомі матеріальні, енергетичні і капітальні витрати.
Отримання етилену здійснюється на хімічних виробництвах, що включають установку піролізу, установку газоразделенія, установку хімводоочищення. Сировина - бензин або інша світла фракція нафтовидобутку або нафтопереробки в суміші з водяною парою (для зниження процесу утворення коксу в трубах печей). Сировина надходить в печі піролізу, де при температурі від 750 до 900 ° С утворюється пірогазу, що складається з водню і вуглеводнів, в молекулах яких міститься від одного (метан) до двадцяти вуглецевих атомів. Тепло пірогазу утилізується в спеціальних апаратах, де виробляється з хімочіщенной води пар високого тиску, а охолоджений пірогазу надходить на установку виділення смоли піролізної (важкої) і піроконденсата. Після цього пірогазу, що містить в основному вуглеводні від С1 до С4, подається на турбокомпресор (турбіни приводяться в дію парою високого тиску), звідки під тиском подається на ректифікаційні колони установки газоразделенія. Тут відбувається виділення таких основних продуктів, як етилен і пропілен (вихід його, в порівнянні з етиленом, завжди в 2 рази менше), а також побічних продуктів: водень, метан, етан, пропан, бутилен-бутадиеновая фракція, смола пиролизная легка або компоненти автмобільних бензинів.
Можливо також отримання етилену каталітичним піролізом. У промислових масштабах цей метод не реалізований, хоча його випробування в нашій країні свого часу проводилися не тільки на лабораторних установках, а й в промислових умовах. Перевагою його є можливість зниження температури піролізу за рахунок застосування каталізаторів. В результаті підвищення вибірковості (селективності) процесу підвищується, в порівнянні з термічним пиролизом, вихід етилену і пропилену, скорочується утворення побічних продуктів, а також коксу. В даний час дослідники в різних країнах працюють в напрямку пошуку ефективного каталізатора і апаратурного оформлення процесу.
