CC BY
23винилового спирта и кремнегеля взаимодействуют между собой с образованием водородных связей. Ионы металлов могут взаимодействовать с гидро-ксильными группами ПВС, в частности, по до-норно-акцепторному механизму. В этом случае атомы кислорода, имеющие неподеленные электронные пары, являются донорами, а ионы металлов, имеющие вакантные ^орбитали - акцепторами электронных пар. В результате этого взаимодействия осуществляется хемосорбция ионов металлов модифицированным кремнегелем.
В работе изучена также сорбционная способность кремнегеля, обработанного фосфатом натрия. Однако такая обработка не дает значительного увеличения степени очистки воды. Поэтому было осуществлено модифицирование кремнегеля с использованием ПВС и фосфата натрия. Это привело к увеличению степени очистки
Кафедра химии
воды для всех ионов при разных начальных концентрациях.
Таким образом, кремнегель может применяться для очистки производственных сточных вод от ионов меди, никеля, железа(Ш), хрома(У1). Одним из путей получения эффективных сорбентов на основе кремнегеля является его модифицирование с применением органических и неорганических соединений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Яковлев А.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат. 1979. 320 с.
2. Яковлев С.В. и др. Обработка и утилизация осадков призводственных сточных вод. М.: Химия. 1999. 448 с.
3. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия. 1982. 168 с.
4. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. Киев.: Наукова думка. 1981. 207 с.
УДК 665.65
Г.Г. Гарифзянова, Г.Г. Гарифзянов
ПОЛУЧЕНИЕ ЭТИЛЕНА С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ АЦЕТИЛЕНА ИЗ ПИРОГАЗА
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
(Казанский государственный технологический университет) E mail: [email protected]
Предложен способ получения этилена трехфазным гидрированием ацетилена, содержащегося в пирогазе, полученном плазмохимическим пиролизом природного газа.
Современный нефтехимический синтез базируется на низших ненасыщенных ациклических углеводородах. Промышленным методом получения одного из этих соединений - этилена является пиролиз газообразных парафинов при температурах 800-870°С и длительности контактирования до 1 с. Пиролизу подвергают также легкие нефтяные фракции.
Важной характеристикой нефтехимического производства является превращение сырья в этилен. Исходным пунктом для этого служат природные ресурсы. Несмотря на ограниченность ресурсов, потребность в сырье быстро растет [1].
В качестве сырья в производстве этилена предлагается природный газ - метан, запасов ко-
торого по прогнозам хватит на 200 лет добычи. К качеству этилена предъявляются высокие требования, одним из которых является содержание в нем ацетилена. Очистить этилен от ацетилена можно двумя путями: селективным гидрированием ацетилена или с помощью экстрактивной дистилляции. Способ очистки этилена определяется конкретными условиями размещения установок, региональной потребностью в продукте. В нашем случае было выбрано гидрирование ацетилена.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве сырья использовали природный газ, следующего химического состава, % масс.: метан - 89,14, этан - 4,44, пропан - 1,04, бутана -0,65, пентана - 0,43, азота - 4,3.
Пиролиз природного газа проводили при следующих параметрах: полезная мощность плазмотрона - 0-12 кВт; расход водорода, подаваемого в плазмотрон, 3-4 м3/ч; ток дуги (постоянный) 150-200 А; расход воды на охлаждение - 0,5 м3/ч.
Использовали реактор, футерованный графитом (^нутр=20 мм, Н=870 мм). Ввод подачи сырья осуществляли на расстоянии 315 мм от верха реактора.
Расход природного газа (без азота) составил 2,39 кг/ч, а с азотом 2,5 кг/ч при давлении 0,30,4 МПа и температуре 20-25 °С. Для закалки пи-рогаза использовали пропан в соотношении С3Н8:СН4 = 1:5. Температура в реакторе составляла 1500 К при Р=0,3-0,4 МПа. Температура на выходе из реактора - 50°С, давление 0,7 ати.
На рисунке приведена технологическая схема получения этилена из природного газа.
Рис. Технологическая схема получения этилена из природного газа: реактор-1, узел гидрирования-2, узел газоразделения-3, природный газ-4, СН4+Н2-5, пирогаз-6, этиленсодержащий газ-7, этилен-8, этан-9, дизтопливо-10, легкие газы-11. пропан-12. Fig. The technological scheme of ethylene obtaining from natural gas: reactor-1, hydrogenation unit -2, unit of gas separation -3, natural gas-4, СН4+Н2-5, pyro-gas-6, ethylene-containing gas -7, ethylene-8, ethane-9, diesel oil-10, light gases -11, propane-12.
Гидрирование осуществляли в реакторе в две стадии, т.к. одностадийное гидрирование не позволяет снизить содержание ацетилена в пиро-газе перед газоразделением [2].
Жидкофазное гидрирование проводится в непрерывном режиме с неподвижными (стационарными) катализаторами, используемыми в виде гранул достаточно крупных, чтобы их не уносили потоки жидкости и газа. Этот вариант наиболее приемлем, так как исключается стадия последующей фильтрации гидрогенизата.
Устройство реакционного узла зависит от способа отвода тепла. Реактор гидрирования разделен на две секции. На нижней секции загружен катализатор «никель на кизельгуре», а на верхней секции катализатор «палладий на оксиде алюминия». В нижней части I и II секции реактора имеются насадки из колец Рашига. Пирогаз прямотоком вводится в нижнюю часть реактора. Благода-
ря наличию насадки продольное перемешивание незначительно и непрерывно. Катализатор «никель на кизельгуре» загружали в количестве 555 г, высота слоя в реакторе составляла - 60 см.
Катализатор «палладий на оксиде алюминия» загружали в количестве 385 г, высота слоя катализатора в реакторе составляет - 60 см.
Катализатор «никель на кизельгуре» перед пуском гидрирования восстановили водородом до металлического никеля.
Режимы гидрирования:
I секция - Т=150-200°С, объемная скорость по дизельному топливу - 10 ч-1 .
II секция - Т=110-120°С, объемная скорость - 10 ч-1.
Температуру во II секции поддерживали дополнительной подачей дизельного топлива наверх реактора насосом.
Под давлением осуществляется пиролиз природного газа в водородсодержащей плазме. В реакторе часть тепла отбирается для пиролиза пропана, что исключает дегидрирование этилена и позволяет дополнительно получить этилен. Пиро-газ после охлаждения до температуры 320 К проходит стадию гидрирования ацетилена в этилен.
На этой стадии ацетилен подвергается трехфазному каталитическому гидрированию. Водород для гидрирования берется из самого пиро-газа. Перед гидрированием содержание ацетилена колеблется в пределах 4-6%, масс.
Состав пирогаза определяли методом газожидкостной хроматографии, использовали хроматограф "Цвет-500" (насадка колонки - окись алюминия, модифицированная 8 % гидрокарбонатом натрия). После гидрирования получен следующий состав пирогаза (без учета азота и плаз-мообразующего водорода), % масс.: этилен - 82,0; этан - 1,1; метан - 6,64; водород - 10,25; ацетилен - 0,01.
Таким образом, проведены эксперименты по гидрированию ацетилена в смеси газов с преимущественным получением этилена с использованием промышленных катализаторов «никель на кизельгуре» и «палладий на оксиде алюминия». Достигнута степень гидрирования ацетилена до 99.99%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Свинухов А.Г. и др. //Нефтепереработка и нефтехимия. 1990. № 2. С. 39-41.
2. Гарифзянов Г.Г. и др. Патент РФ № 2169755 от 12.11.99.
