Эта́н
(лат. Ethanum), C2H6 - органическое соединение, второй член гомологического ряда алканов. природе содержится в составе природного газа, нефти и других углеводородах. По сравнению с метаном и пропаном более пожаро- и взрывоопасен. Малотоксичен. Обладает наркотическим действием, которое ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности - четвёртый.
Атомов углерода во фракции
Ранее традиционный тест на алкоголь для измерения уровня алкоголя через дыхательный воздух использовал реакцию с дихроматом. Для этой цели стеклянную трубку, заполненную дихроматом калия, «заливали». Обычно он использовался полицией в движении. Таким образом, спирт окисляется до альдегида, а затем часто до кислоты. Дихромат - очень сильный окислитель.
Выделение пропилена из нефтезаводских газов и крекинг-газов
Это окисление этанола дихроматом калия происходит в присутствии серной кислоты, которая находится в пористом материале носителя, который дополнительно содержится в пробирках. Этанол окисляется до уксусной кислоты. Молодой, умерший, в конце Чарльстона.
- 1 Свойства
- 1.1 Физические свойства
- 1.2 Химические свойства
- 1.3 Физиологическое действие
- 2 Получение
- 2.1 промышленности
- 2.2 лабораторных условиях
- 3 Применение
- 4 Интересные факты
- 5 Примечания
- 6 Литература
Свойства
Физические свойства
Этан при н. у. - бесцветный газ, без запаха и вкуса. Молярная масса - 30,07. Температура плавления −182,81 °C, кипения −88,63 °C. Плотность ρгаз.=0,001342 г/см³ или 1,342 кг/м³ (н. у.), ρжидк.=0,561 г/см³ (T=-100 °C). Давление паров при 0 °С - 2,379 МПа.
Этот процесс в целом включает дегидрирование этанола с помощью нового каталитического материала в соответствующих условиях температуры и давления. Были предложены различные каталитические процессы дегидрирования многих веществ, в том числе спиртов, и исследователи в этом поле обычно устанавливали, что для достижения желаемого результата необходимо контролировать многие переменные факторы. Некоторыми из наиболее примечательных из этих переменных являются условия температуры и давления, обрабатываемого материала и его степень чистоты, используемый катализатор и даже способ получения катализатора.
Химические свойства
Химическая формула C2H6 (рациональная СН3СН3). Наиболее характерны реакции замещения водорода галогенами, проходящие по свободно радикальному механизму.
Термическое дегидрирование этана при 550-650 °С приводит к этилену, при температурах свыше 800 °С - к ацетилену (образуются также бензол и сажа). Прямое хлорирование при 300-450 °С - к этилхлориду, нитрование в газовой фазе дает смесь (3:1) нитроэтана и нитрометана.
Ввиду вышеизложенного будут очевидны преимущества процесса, который является простым и удобным, и в котором вышеупомянутые факторы могут быть в наибольшей степени изменены без ущерба для процесса. Основными объектами моего изобретения являются предоставление простого и удобного способа получения ацетальдегида из этанола и создание нового и улучшенного катализатора для использования в этом процессе.
Финов в углеводородах, полученных
Катализатор, который делает возможным новый процесс, включает восстановленную металлическую медь вместе с небольшим количеством хрома, нанесенного на инертный носитель. Однако точная форма, в которой она присутствует, неизвестна. Можно получить катализатор путем пропитки инертного носителя или носителя раствором растворимых солей меди и хрома в желаемом соотношении, а затем обжариванием и восстановлением пропитанного материала. Процесс дегидрирования этанола проводят путем пропускания этанола над катализатором в подходящих условиях температуры и давления, конденсации выпускающих продуктов и отделения ацетальдегида и неизмененного этанола от собранного конденсата.
Физиологическое действие
Обладает слабым наркотическим действием (ослаблено за счет низкой растворимости в жидкостях организма).
Получение
В промышленности
В промышленности получают из нефтяных и природных газов, где он составляет до 10 % по объёму. России содержание этана в нефтяных газах очень низкое. США и Канаде (где его содержание в нефтяных и природных газах высоко) служит основным сырьём для получения этилена.
Этот процесс одновременно производит водород исключительной чистоты. Ниже приведено описание одного из способов осуществления изобретения и проиллюстрировано на прилагаемом схематическом чертеже. Преобразователь представлял собой вертикальную трубку, по существу, с катализатором и электрически нагретую. Конденсат из охлажденного соляным раствором конденсатора собирали во второй приемник, и газы пропускали в башню, содержащую лоток, где они были очищены водой. Вода из скруббера была собрана в третьем приемнике, и газы были выпущены в газовый держатель через ряд низкотемпературных ловушек, охлажденных рассолом и твердым диоксидом углерода.
В лабораторных условиях
Получают из иодметана по реакции Вюрца, из ацетата натрия электролизом по реакции Кольбе, сплавлением пропионата натрия с щелочью, из этилбромида по реакции Гриньяра, гидрированием этилена (над Pd) или ацетилена (в присутствии никеля Ренея).
Применение
Основное использование этана в промышленности - получение этилена.
Содержимое трех приемников затем подвергали фракционной перегонке для выделения неизмененного этанола и ацетальдегида. Газы, собранные в газодержателе, состояли в основном из водорода. Ниже приведено описание предпочтительного метода для. образуя катализатор.
Пропитанную стружку затем высушивали и обжигали в струе воздуха, нагретого до примерно 600 ° С, до тех пор, пока не прекратилась эволюция паров оксида азота, в этом случае в течение примерно 2 часов. Новый процесс успешно работает при температуре от примерно 225 до примерно 350 ° С и при давлении от 5 атм до абсолютного давления до х 5 атмосфер. В этой связи можно сказать, что атмосферное давление является предпочтительным и что этот процесс, как представляется, не работает также при повышенных давлениях, как при более низких давлениях.
Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано-этановой смеси.
Примечания
- Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, нбутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
- Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 197.
- ЭТАН - Химическая энциклопедия на ХиМиК.Ру
Литература
- Тутурин Н. Н.,. Этан // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890-1907.
| Углеводороды | |
|---|---|
| Алканы | Метан Этан Пропан Бутан Пентан Гексан Гептан Октан Нонан Декан Ундекан Додекан Тридекан Тетрадекан Гексадекан Гептадекан Октадекан Нонадекан Эйкозан Докозан Гектан |
| Алкены | Этилен Пропен Бутены Пентены Гексены Гептены Октен |
| Алкины | Ацетилен Пропин Бутин |
| Диены | Пропадиен Бутадиен Изопрен Циклобутадиен |
| Другие ненасыщеные | Винилацетилен Диацетилен Каротин |
| Циклоалканы | Циклопропан Циклобутан Циклопентан Циклогексан Декалин Индан Инден |
| Ароматические | Бензол Толуол Диметилбензолы Этилбензол Пропилбензол Кумол Стирол Фенилацетилен Индан Дифенил Дифенилметан Трифенилметан Тетрафенилметан Инден |
| Полициклические | Нафталин Антрацен Бензантрацен Пентацен Фенантрен Пирен Бензпирен Азулен Хризен |
Cтраница 1
Одной из наиболее выгодных особенностей процесса, описанного здесь, является тот факт, что в качестве сырья не требуется использовать этанол с предельной чистотой. На процесс не влияет использование этанола, содержащего до 6% воды, и этанол, который содержит альдегиды в виде примесей или денатурирующих веществ, может быть использован без необходимости полного отделения этанола от альдегидов.
Во всех прилагаемых пунктах формулы изобретения процентное отношение количества хрома, как указано, будет означать, что хром присутствует в расчете на элемент, и в расчете на массу присутствующей меди. Способ получения ацетальдегида, который включает пропускание паров этанола над катализатором при температуре от примерно 225 до примерно 350 ° С, причем указанный катализатор состоит из восстановленной меди вместе с примерно от 1% до 5% хрома в форме оксида, нанесенного на инертный носитель.
Дегидрирование этана в этилен достигается чисто термическим путем в отсутствии катализатора, причем крекинг его до метана и другие побочные реакции почти исключены.
| Зависимость равновесия гидриро.| Равновесный состав продуктов.| Равновесный состав продуктов дегидрирования изопентана при абсолютном давлении 1 / 6 ат (127 мм рт. ст.. |
Для дегидрирования этана со степенью превращения 50 % (без образования ацетилена) температуру необходимо повысить до 727 С. Однако дегидрирование пропана и более тяжелых углеводородов протекает при значительно более низкой температуре. Так, для пропана степень превращения 50 % достигается при 605 С. С другой стороны, для получения значительных выходов аллена (диен Сз) необходима температура 760 - 815 С.
Способ получения ацетальдегида, который включает пропускание паров этанола над катализатором при температуре от примерно 225 до примерно 350 ° С и при абсолютном давлении от примерно 5 до примерно 5 атмосфер, причем указанный катализатор состоит из восстановленной меди вместе с примерно 1-5% хрома в виде оксида, нанесенного на инертный носитель.
Способ получения ацетальдегида, который включает пропускание паров этанола над катализатором при температуре около 250 ° С и при атмосферном давлении, причем указанный катализатор состоит из восстановленной меди вместе с примерно 1% до 5% хрома в форме оксида, нанесенного на инертный носитель.
Процесс дегидрирования этана, кнк и других углеводородов, необходимо проводить при возможно более низком давлении. Понижение давления уменьшает протекание вторичных реакций и способствует смещению равновесии обратимой реакции, протекаю - 1Дей с увеличением объема, в сторону образования олефипа.
Процессы дегидрирования этана и пропана подчиняются тем же закономерностям, что и их пиролиз, поэтому для их осуществления необходимо поддерживать высокую температуру и низкое давление. Для понижения парциального давления исходную смесь разбавляют перегретым водяным паром или инертным газом.
Способ получения ацетальдегида, который включает пропускание паров этанола над катализатором при температуре около 250 ° С и при атмосферном давлении, причем указанный катализатор состоит из восстановленной меди вместе с примерно 1% -5% хрома в форме оксида и по существу идентичен катализатор, полученный пропиткой инертного носителя смесью из нитратов меди и хрома, обжаривание воздуха пропитанным материалом при температуре около 600 ° С и уменьшение количества обжаренного материала по существу в условиях использования.
Катализатор дегидрирования, состоящий из восстановленной меди вместе с примерно 1% до 5% хрома в форме оксида, нанесенного на инертный носитель. Катализатор дегидрирования, состоящий из восстановленной меди вместе с 5% хрома в форме оксида, нанесенного на инертный носитель.
Печи для дегидрирования этана сложены из керамических довольно сложных деталей, вверху они шире, чем внизу. Устройство днища печи обеспечивает наиболее равномерное распределение газовых потоков, поступающих в печь снизу. Печь целиком заполняется фарфоровыми шарами.
В результате дегидрирования этана получается смесь газоз приблизительно следующего состава: этан - 28 %; Н2 - 30 %; метан - следы; СО - 8 %; этилен - 31 %; С02 - 1.5 %; ацетилен - 1 %; пары высших углеводородов - 0 5 % объемн.
В щелочном растворе они быстро окисляются, за исключением присутствия пирогаллола. Обратимое восстановление бензохинона к гидрохинону осуществляется поэтапно: получинон сначала формируется одноэлектронным переходом, а гидрохиноновый анион или фенолят, который поглощает два протона с образованием гидрохинона, образуется еще одним одноэлектронным переходом. Обратная реакция, дегидрирование гидрохинона на хинон, инициируется диссоциацией гидрохинона в анион гидрохинона высвобождением двух протонов; затем окисляется на две ступени путем отвода электрона.
Для реакции дегидрирования этана благоприятны пределы емпера-туры 600 - 850; так, при пиролизе этана при 800 получено водорода 35 9 %, этилена 33 1 %, этана 25 7 %, метана 3 9 % и фракций выше С2 1 4 % объемп.
Большую роль играет дегидрирование этана и бутана в этилен и бутилен. Дегидрирование пропана в промышленном масштабе осуществляется незначительно, так как пропилеи, образующийся совместно с другими углеводородами при других процессах, в частности при пиролизе, полностью покрывает потребность в данном продукте в большинстве промышленных стран.
Аналогичным образом можно описать другие дегидрирования, Например, дегидрирование этанола до ацетальдегида через алкоксид в качестве промежуточного соединения. Химическая реакция, которая обычно проводится в газовой фазе при температуре между 540 ° С и 820 ° С, представляет собой сильно эндотермическую равновесную реакцию, конверсии которой термодинамически ограничены и зависят от конкретных парциальных давлений и температуры. Реакция дегидрирования стимулируется низкими парциальными давлениями углеводородов и высокими температурами.
Как известно, дегидрирование этана, пропана и бутанов-позволяет получить олефины и водород высокой степени чистоты с достаточной полнотой их извлечения.
Касаясь исследования процесса дегидрирования этана с применением принципа супероптимальности, следует отметить, что здесь также получены совершенно новые результаты, представляющие большой практический интерес.
Кроме того, образуются продукты крекинга, которые осаждаются как отложения углерода на катализаторе и приводят к дезактивации катализатора, так что катализатор должен циклически регенерироваться во время технической эксплуатации. Если дегидрирование проводят в адиабатически управляемом слое катализатора, эндотермическая реакция уменьшает температуру по длине слоя катализатора. Таким образом, конверсия в слое катализатора ограничена, так что для желаемых высоких преобразований необходимы несколько слоев катализатора, и за каждым слоем катализатора должно происходить новое нагревание.
Как известно, реакция дегидрирования этана эндотермична, поэтому повышение температуры (требующее небольшой продолжительности реакции) ограничивается условиями теплопередачи.
Считают, что при дегидрировании этана количество необходимого тепла составляет 32 ккал / моль. При работе в промышленном масштабе для полного превращения 1 кг бутана нужно затратить примерно 550 ккал. Из сказанного следует, что для этого сильно эндотермического процесса проблема нагрева является очень серьезной. В настоящее время возможны три решения этой проблемы. Во-первых, расположенный в трубах катализатор можно подвергать нагреву извне при помощи газа. Во-вторых, можно использовать тепло, накопившееся при регенерации катализатора. Наконец, третий путь решения заключается и том, что в печь вместе с дегидрируемым газом в качестве носителя тепла вводят перегретый водяной пар.
Однако каталитическое дегидрирование парафинов в олефинах также можно проводить в нагретом или изотермическом слое катализатора. Катализатор циклически регенерируют. При нагревании слоя катализатора или в режиме изотермического вождения в слое катализатора могут быть достигнуты очень высокие преобразования. Однако невыгодно, что такие очень высокие превращения могут быть достигнуты только при высоких температурах из-за положения термодинамического равновесия, что уменьшает селективность.
Преимущество описанного режима движения в присутствии водяного пара заключается в том, что парциальное давление углеводородов уменьшается и, следовательно, увеличивается. Однако добавление больших количеств пара является невыгодным, поскольку происходит большой объем газового потока, что приводит к дополнительным инвестиционным затратам и экономической эффективности процесса. Кроме того, риск парового риформинга углеводородов также увеличивается, что приводит к потере продукта или уменьшению выхода.
Считают, что при дегидрировании этана количество необходимого тепла составляет 32 ккал / молъ. При работе в промышленном масштабе для полного превращения 1 кг бутана нужно затратить примерно 550 ккал. Из сказанного следует, что для этого сильно эндотермического процесса проблема нагрева является очень серьезной. В настоящее время возможны три решения этой проблемы. Во-первых, расположенный в трубах катализатор можно подвергать нагреву извне при помощи газа. Во-вторых, можно использовать тепло, накопившееся при регенерации катализатора. Наконец, третий путь решения заключается в том, что в печь вместе с дегидрируемым газом в качестве носителя тепла вводят перегретый водяной пар.
Количество пара, которое может быть добавлено без описанных проблем, зависит от абсолютного давления, при котором проводят реакцию, а также от используемого катализатора дегидрирования. По меньшей мере, один частичный поток полученного продукта подвергают постдегидрированию, чтобы обезвоживать непрореагировавшие парафины, а также предлагается повторная циркуляция частичного потока на первый этап.
Недостаток этих двух методов заключается в том, что добавление кислорода и экзотермического избирательного окисления водорода может привести к очень высоким температурам, которые уменьшают селективность каталитического дегидрирования. Проблема перегрева самого окисления водорода и дальнейшего дегидрирования может быть решена путем снижения температуры на входе во второй слой катализатора путем промежуточного охлаждения перед селективным окислением водорода. Например, предлагается такой промежуточный хладагент, который может осуществляться как косвенно, так и напрямую.
