Технологическая схема реакционного узла

В присутствии твердого фосфорнокислотного катализатора в промышленности полимеризуют пропилен, изобутилен, смеси бутиленов с пропиленом и бутиленов с амиленами – для производства триммера и тетрамера пропилена, диизобутилена, сополимера пропилена и т. д.

Обычно кислотной полимеризации подвергают фракции углеводородов С3 и С4, выделенные из газов крекинга (пропан – пропиленовая и бутан – бутиленовая фракции).

На полимеризацию благоприятно влияет повышение давления. Это обусловлено не только термодинамическими факторами, но и значительным ускорением процесса и возможностью работы без регенерации катализатора. При низком давлении на катализаторе постепенно сорбируются высшие продукты полимеризации и осмоления; при повышении давления часть продуктов полимеризации конденсируется, увлекая за собой в жидкую фазу (вымывая) соединения, дезактивирующие катализатор. Обычно работают при 30 – 60 ат, что обеспечивает длительный срок службы катализатора без регенерации.

Немаловажным обстоятельством при промышленном осуществлении процесса является необходимость поддержания оптимальной температуры при высокой экзотермичности реакции: пропилен полимеризуют при 180 - 240°С. Часть тепла аккумулируется избыточным олефином, но этого оказалось недостаточно. Были предложены трубчатые реакторы, в трубах которого находится катализатор, а через межтрубное пространство циркулирует хладоагент. Однако наибольшее распространение получили камерные реакторы, не имеющие поверхностей теплообмена: в них для отвода тепла вводят сжиженный газ (остающийся после полимеризации пропан и часть пропилена), за счет испарения которого достигается отвод тепла реакции.

Жидкая фракция С3 вместе с рециркулятом из низших полимеров насосом 1 передается под давлением в теплообменник 2, где подогревается паро-газовой смесью, выходящей из реактора. Пары сырья после добавления небольшого количества воды поступают в реактор 3 с несколькими слоями катализатора на специальных полках. В пространство между полками для отвода тепла полимеризации подают сжиженный газ из депропанизатора 4. Горячая паро-газовая смесь из реактора охлаждается в теплообменнике 2 и направляется на разделение.

Метод с применением фосфорной кислоты в качестве катализатора был разработан американской фирмой Universal Oil Products Co. Производство приобрело широкий размах во время второй мировой войны с целью получения ценного горючего для самолетов. В качестве катализатора применяется фосфорная кислота (62— 65% Р2О5) на диатомовой земле или на асбесте.

Катализатор приготавливается нагреванием 74—76%-ной H3PO4 до 200 °С (смесь орто- и пирофосфорной кислот 65 : 35.) и наносится на асбест методом пропитки.

Асбест – группа минералов, имеющих волокнистое строение. По химическому составу асбестовые минералы представляют собой различные водные силикаты магния, железа, кальция и натрия.

Малогидратированный (голубой) асбест обладает высокой жаропрочностью, легко подвергается обработке, устойчив к химическим воздействиям, имеет развитую поверхность (до 150 м2/г). Перед пропиткой его очищают от нежелательных примесей.

Пропитка носителя в общем случае состоит из следующих стадий: 1) эвакуация газа из пор носителя; 2) обработка носителя раствором; 3) удаление избытка раствора; 4) сушка и прокаливание.