«Оценка возможностей использования принципов " зеленой химии" в производстве этилена» - Реферат

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Применение этилена 5

2 Пиролиз этилена 8

3. Способы получения этилена 13

3.1 Непрерывный контактный пиролиз во взвешенном слое твердого теплоносителя. 13

3.2 Непрерывный пиролиз в движущемся слое твердого теплоносителя. 15

3.3 Каталитическое гидрирование ацетилена в этилен 17

3.4 Окислительный пиролиз 19

3.5 Пиролиз в трубчатых печах 22

4. Принципы зеленой химии 24

5 Современное технологическое оформление схемы получения этилена с использованием принципов зеленой химии 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32

Введение

Этилен - химически активное вещество. Так как в молекуле между атомами углерода имеется двойная связь, то одна из них, менее прочная, легко разрывается, и по месту разрыва связи происходит присоединение, окисление, полимеризация молекул.

Модели молекулы этилена приведены на рис. 1.

Рисунок 1 - Модели пространственного строения молекулы этилена: а - тетраэдрическая; б - шаростержневая; в - по Бриглебу

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с "горючим воздухом", т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием "маслородного газа", так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости - хлористого этилена ("масло голландских химиков").

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена.

Этилен (другое название - этен) - химическое соединение, описываемое формулой С2H4. В природе этилен практически не встречается. Это бесцветный горючий газ со слабым запахом. Частично растворим в воде (25,6 мл в 100 мл воды при 0°C), этаноле (359 мл в тех же условиях). Хорошо растворяется в диэтиловом эфире и углеводородах.

Этилен является простейшим алкеном (олефином). Содержит двойную связь и поэтому относится к ненасыщенным соединениям. Играет чрезвычайно важную роль в промышленности, а также является фитогормоном.

Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0°С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350°С этилен частично разлагается на метан и ацетилен:

3С2Н4 = 2СН4 + 2С2Н2

При температуре около 1200°С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород:

С2Н4 = С2Н2 + Н2

Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти.

Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час.

Выдержка из текста работы

Все вышеперечисленные процессы пиролиза изобретены давно. В настоящее время существует много разработок, которые позволяют увеличить выход целевых продуктов, улучшить качество продукции, а также снизить затраты.

В данной работе приведем несколько разработок с использованием принципов зеленой химии.

Вышеперечисленные процессы предполагают многостадийные процессы, в результате которых из исходных веществ получаются продукты. Но схемы и механизмы реакций, подходящие для лаборатории, совершенно не годятся для крупнотоннажных процессов. Если на каждой стадии реакция идёт с выходом, далеким от 100%, то при переносе на большой масштаб вместе с нужным продуктом получаются огромные количества ненужных веществ. В цепочке реакций используют вспомогательные вещества, часто после кислотной или щелочной нейтрализации образуются неорганические соли (хлорид натрия, сульфат натрия, сульфат аммония). Что касается потерь, то в многоступенчатых процессах они бывают выше, чем конечный выход продукта. Эту проблему химических и фармацевтических производств отчасти помогают решить катализаторы, которые существенно уменьшают выход нежелательных побочных продуктов.

Заключение

В данной работе были проанализированы возможности использования принципов «зеленой химии» в производстве этилена.

В работе рассмотрены основные способы производства этилена, в качестве основной выбран пирозил углеводородного сырья.

Схема пиролиза была проанализирована с точки зрения использования принципов «зеленой химии». В результате сделано несколько разработок.

В первом случае целью изобретения является увеличения выходов всех низших олефиновых углеводородов при относительно более низких рабочих температурах процесса пиролиза без добавления в зону реакции водяного пара, что заметно повысит экологическую чистоту процесса за счет исключения загрязненных стоков и снизит удельные энергозатраты на нагревание разбавителя при проведении пиролиза нефтяного сырья. Во втором случае целью предлагаемого изобретения является разработка способа получения олефинов с использованием отходов производства и одновременным уменьшением коксообразования в процессе пиролиза. Также изложены методы достижения этих целей.

Отдельно рассматривалась схема пиролиза, сточки зрения использования принципов зеленой химии. Здесь стало возможным применить закалочно-испарительные аппараты (ЗИА), представляющие собой газотрубные котлы-утилизаторы, с использованием вторичного тепла.

Список литературы

1. Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчёты по технологии органического синтеза. – М.: Химия, 1988.

2. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985.

3. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988.

4. Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. – М.:Химия,1962

5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию./ Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия,1991.

6. Справочник нефтехимика./ С.К. Огородников. В 2-х т. – Л.: Химия,1978