Каталитическое дегидрирование пропана
При получении пропилена путем дегидрирования пропана необходимо применение специальных катализаторов для того, чтобы в кратчайшее время преодолеть сравнительно высокую энергию
связи С—Н (87,3 ккал/моль). Эффективный катализатор существенно ускоряет процесс дегидрирования. При этом количество нежелательных побочных продуктов становится незначительным, так как побочные реакции протекают медленнее. Ниже приводятся условия процесса и состав продуктов, получаемых при каталитическом (I) и термическом (II) дегидрировании пропана:
TOC \o "1-3" \h \z і и і и
Параметры процесса: Выход, мол. %:
Температура, -°С... . 592 600 Водород ............................. 18,5- 50,0
Давление, мм рт. ст. . . 600 760 Метан.................................. 33,5 1,0
Время контакта, с. . 252- 2,7 Этан.................................... 7,2 0,0
Конверсия, вес. % . . 25,0 25,0 Этилен................................................ 20,2 0,0
Пропилен................................. 20,5 49,0
/ При некз^алитическом процессе высокую энергию связи С—Н можно преодолеть, увеличив время контакта при высоких температурах, что, однако, ведет к убыстрению реакций разложения.
Для каталитического дегидрирования пропана применяются катализаторы: Cr203, Мо03, V205, Ті02 и Се02 [42]. Из них наилучшим образом зарекомендовал себя Сг203, который используется для уменьшения рекристаллизации на носителе y-A1203. В промышленности работаю1^ при температурах, превышающих 500 °С. їіиже указан выход йропилена (в объемн. %), полученный при 600 °С, нормальном давлении и разном времени пребывания про - панКна катализаторе (90% Сг203, 10% А1203) [13]:
""" 2,7 с 8,9 с 17,5 с 36,0 с
Водород................................................. 20,5 24,0 27,5 29,0
Метан.............................. ,..................... 0,5 3,0 13,5 19,0
Этан....................................................... 0,0 5,0 7,5 29,0
Этилен. ........................................................... 0,0 0,3 0,2 1,0
Пропан........................................................... 59,0 41,0 32,0 6,0
Пропилен............................................... 20,0 21,0 14,0 9,0
Отсюда следует, что дегидрирование без побочных реакций возможно лишь при низких значениях конверсии и коротком времени пребывания пропана на катализаторе.
Протекание реакции С3Н8 С3Нв + Н2, сопровождающееся увеличением объема, указывает на окончание процесса дегидрирования. Поэтому понижение давле. ния способствует образованию пропилена при дегидрировании, заканчивающемся реакцией равновесия. Приведенные ниже данные характеризуют влияние давления на процесс дегидрирования бутана в бутен при 527 °С [43]:
Давление, кгс/сма...................................... 0,01 0,1 1 10 100
Конверсия бутана в бутен, вес. % 97 80 38,5 13 4
Новаковский [44] на основании обстоятельного изучения каталитического дегидрирования пропана рекомендует применение катализатора следующею состава: 93,5% А1203, 5% Сг203 и 15% К20. При работе в кварцевом реакторе и объемной производительности катализатора 300 л/ч (в расчете на пропан) он рекомендует температуру реакции 610—660 °С, а при1 работе в металлическом реакторе и объемной производительности катализатора 400—700 л/ч оптимальной температурой будет 570—600 °С.
Для приготовления катализаторов А1203 пропитывают водным раствором Cr03, Cr(NOs)3, (NH4)2Cr207 или (NH4)2Cr04 [45]. Особенно активны совместно осажденные катализаторы Сг203 — А1203 [46].
Катализатор с Сг203 при 575 °С дает 95% пропилена, выход остается постоянным в широком диапазоне, однако конверсия составляет только 25,8% [47].
