CS233817B1

CS233817B1 - Způsob výroby ethylénu

Info

Publication number: CS233817B1
Application number: CS192083A
Authority: CS
Inventors: Josef Pola; Josef Vitek; Vaclav Chvalovsky
Original assignee: Josef Pola; Josef Vitek; Vaclav Chvalovsky
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1983-03-21
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Vynález ae týká způsobu výroby ethylénu θθ2 laserem fotosenzibilovaným rozkladem n-alkanů. Podstata vynálezu spočívá v indukci uvedené reakce fokusovaným zářením kontinuálního CO2 laseru pracujícího na vlnové délce 10,5 až 10,8/im s výkonem alespoň 5 V v přítomnosti fluoridu sírového jako aenzibilátoru infračerveného záření. Popsaným způsobem lze při jednoduchém experimentálním uspořádání a při dosažení vysokých konverzí v krátkém reakčním čase vyrábět ethylén ve výtěžcích vyšších a zároveň produkovat nežádoucí methan ve výtěžcích mnohem nižších než při konvenčních středněteplotníeh pyrolýzách n-alkanů.

Description

Vynález se týká způsobu výroby ethylénu C0₂ laserem fotosenzibilovaným rozkladem n-alkanů,

Je známo, že ethylén lze vyrábět středněteplotní (do 900°C, Neftekhimia 12, 706 (1972), Acta Chim. (Budapest) 79, 259 (1973), Ropa Uhlie 18, 126 (1976), Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 18, 30 (1979)) a vysokoteplotní (nad 1000°C, Neftekhimia 10, 656 (1970)) pyrolýzou n-alkanů. Nevýhodou těchto konvenčních pyrolýz je současná produkce značnoho množství nežádoucího methanu (v závislosti na stupni konverze 0,8 až 1,3 molu methanu na mol rozloženého n-alkanu) a koksu, přičemž výtěžky ethylénu těmito postupy se pohybují mezi 1 až 1,7 molu ethylénu na mo! rozloženého n-alkanu. Distribuce lehčích produktů, ale i tvorba aromatických sloučenin a koksu při těchto pýrolýzách závisí na materiálu horkých stěn tubulárních reaktorů (Ind. Eng. Chem. Proč. Des. Dev. 17, 377 (1978)), nebot četná reakční stadia pyrolýz jsou bud iniciována nebo významně ovlivňována těmito horkými stěnami. V případě ředění n-alkanů vodní parou.se horké stěny navíc účastní pyrolytického procesu tím, že na nich dochází k oxidaci vodní parou, redukci oxidem uhelnatým, či sulfidaci sirovodíkem a organickými sloučeninami síry. Koksování a tyto reakce spojitě mění charakter stěn a tím i složení směsi produktů pyrolýzy.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby ethylénu C0₂laserem fotosenzibilovaným rozkladem n-alkanů, který zcela eliminuje stadia pyrolýzy probíhající na horkých stěnách rea^ktorů.

Způsob výroby ethylénu podle vynálezu umožňuje provedení rozkladu n-alkanů převážně na ethylén v homogenní plynné fázi a dosažení podstatně vyšších výtěžků ethylénu a podstatně nižších výtěžků nežádoucího methanu než při středněteplotních konvenčních pyrolyzách n-alkanů. Způsob výroby též minimalizuje úbytek materiálu karbonizací, který u středněteplotních pyrolýz činí několik pro233 cent. Jeho podstata spočívá v tom, že se pyrolýza n-alkanů indukuje fokusovaným zářením kontinuálního CO 2 laseru pracujícího na vlnové délce 10,5 až 10,8 pm s výkonem vyšším než 5 W v přítomnosti fluoridu sírového, jako vhodného senzibilátoru infračervené ho záření.

Podle vynálezu lze výrobu ethylénu fotosenzibilovaným rozI kladem n-alkanů C0₂ laserem uskutečnit ozařováním plynné směsi n-alkanů se senzibilátorem ve statickém nebo průtokovém zařízení, přičemž velikost horké části objemu reaktoru i maximální teplota této části objemu jsou regulovatelné volbou poměru n-alkan(y): senzibilátor a volbou výkonu laseru. Typický laser poskytující uspokojivé výsledky je kontinuální CC^-^-He laser o výkonu vyšším než 5 W pracujícím na vlnové délce 10,5 až 10,8 pm, jehož záření je fokusováno. Plynná směs n-alkanů se senzibilátorem o celkovém tlaku menším než 103 kPa, ev. při vhodných průtokových rychlostech, je ve vhodné kovové nebo skleněné nádobě opatřené vstupním okénkem z materiálu propouštějícího záření laseru (NaCl, Ge, ZnSe) exponována záření C0₂ laseru, přičemž probíhá laserem indukovaná homogenní pyrolýza vedoucí v krátkém reačkním čase k vysokým konverzím a vysokým výtěžkům ethylénu a nízkým výtěžkům methanu. Tento způsob výroby dlouhodobě zaručuje konstantní reakč ní podmínky a též minimalizuje výtěžky aromatických sloučenin a koksu.

Uvedený způsob výroby ethylénu fotosenzibilovaným rozkladem alkanů je významný především tím, že může být alternativou středněteplotních pyrolýz uhlovodíků, které patří k základním procesům petrochemického průmyslu.

Příklad

Kovová nádoba válcového tvaru o délce 11 cm a vnitřním průměru 36 mm vybavená NaCl okénky byla napuštěna směsí fluoridu sírového (2,4 kPa) a n-heptanu (7,2 kPa) a ozařována fokusovaným zářením (ohnisková vzdálenost germaniové čočky 25 cm) kontinuálního C0₂ laseru pracujícího na vlnočtu 931 cm (P(34) linie 10,6 pm přechodu s výkonem 6,5 W. Analýza reakční směsi pomocí plynové chromatografie prokázala, že téměř 100^%ní konverze bylo dosaženo po 100 s s výtěžky hlavních produktů (mol:mol rozloženého n-heptanu): ethylén (2,2), propen (0,41), methan (0,24), ethan (0,15) a buten (0,10).

V případě ozařování směsi fluoridu sírového (6 kPa) s n-pen233 817

Η taném ¢13 kPa) ve stejném uspořádání bylo dosaženo 90^%ní konverze po 160 s, a hlavními produkty fotosenzibilovaného rozkladu n-pentanu byly (mol:mol rozloženého n-pentanu, : ethylén (1,4), propen (0,5), methan (O,0#J) a ethan (0,10).

Claims

Způsob výroby ethylénu fotosenzibilovaným rozkladem n-alkanů, vyznačený tím, že rozklad n-alkanů se indukuje fokusovaným infračerveným zářením kontinuálního CO2 laseru o vlnové délce 10,5 až 10,8 jim v přítomnosti fluoridu sírového jako senzibilátoru infračerveného záření.