Принципы в технологии гидратации низших олефинов в спирты

Охрана окружающей среды в производстве низших спиртов

Производство спиртов с точки зрения ООС и рационального использо-вания природных ресурсов является достаточно совершенным, что прежде всего определяется высокой степенью использования сырья (при проведении процесса на высокоэффективных катализаторах она достигает 95 %) Синтез на высокоэффективных катализаторах характеризуется существенным снижением потребления воды на охлаждение.

В производстве этилового спирта наиболее совершенной (с точки зрения охраны окружающей среды) является схема с испарением химически очищенной воды, получаемой из фузельной воды, и подогревом циркулирующей парогазовой смеси в трубчатой печи. Этим достигается существенное снижение сточных вод на установке ректификации спирта.

Сернокислотная гидратация олефинов по сравнению с прямой гидратацией менее совершенна, так как получаемая разбавленная серная кислота является отходом и её трудно утилизировать или концентрировать.

Отходами в производствах спиртов являются также продувочные газы; их количество тем больше, чем больше инертных примесей в сырье. Для улучшения показателей необходимо использовать сырье с минималь-ным содержанием примесей. Выделяемые на стадии ректификации фракции следует максимально утилизировать и возвращать в процесс (и только в крайнем случае подвергать термическому обезвреживанию или очистке перед выбросом в атмосферу и сливом в водоемы).

Так, в производстве метилового спирта выделенный на стадии ректификации диметиловый эфир после дополнительной очистки используется для производства диметиламина или диметилсульфата. На стадии очистки выделяются фракции изобутилового спирта и высших спиртов, которые также могут быть использованы. И только фракции, которые не могут быть использованы, сжигают (с утилизацией тепла). Образующиеся на стадии очистки метилового спирта сточные воды направляют на биохимическую очистку совместно со сточными водами других производств и города.

В производстве этилового спирта продувочные газы возвращают на получение этилена, газы из колонны отгонки эфиров направляют на сжигание и только наименее токсичные газы со второй колонны, содержащие небольшое количество этанола, отводят в атмосферу. Сточные воды, загрязненные небольшим количеством спирта и полимеров, направляют на биохимическую очистку.

Технологии сернокислотной и прямой гидратации олефинов имеют принципиальные различия. Тем не менее, с точки зрения реализации принципов химической технологии они имеют и некоторые общие черты. В частности, технологии относятся к непрерывным и малостадийным — технология прямой гидратации одностадийна по химической составляю-щей так же, как и технология сернокислотной гидратации пропилена, а технология сернокислотной гидратации этилена имеет две стадии (без учета подсистемы концентрирования серной кислоты, которую можно рассматривать как регенерацию катализатора). В обоих технологических решениях интенсивно используется принцип рециркуляции.

При прямой гидратации он направлен на полное использование исходного сырья (этилена), обеспечивая высокую суммарную его конверсию при низкой степени превращения за один проход. При сернокислотной гидратации рециркуляция направлена на многократное использование серной кислоты катализатора процесса. Общим для технологических решений является рецикл, связывающий подсистемы разделения и реакционную. Он дает возможность не только полностью использовать воду как химический реагент, но и реализовать принцип реализации технологии с минимальным расходованием воды и использованием ее кругооборота.

В обеих технологиях используется доступное и дешевое сырье — этилен, они имеют высокую (95-98 %) селективность по целевому продукту. Оба технологических решения можно рассматривать как сопряженные технологии, поскольку образующийся технический эфир (диэтиловый или изопропиловый) выделяется в качестве товарного продукта. Однородная структура подсистемы разделения продуктов гидратации олефинов также характеризуется единством используемых принципов. В частности, обеспечивает полноту выделения продуктов из реакционной смеси (этиловый или изопропиловый спирты, соответствующие простые эфиры и вода).

В то же время технологические решения, имеющие различные реакционные подсистемы, обладают и отличиями в реализации принципов. Например, технологию совместного получения этанола и изопропанола в большей степени, чем остальные способы, рассмотренные в настоящей главе, можно отнести к сопряженным (из одного сырья этан-этилен-пропан-пропиленовой фракции получается четыре продукта: этанол, изопропанол и соответствующие эфиры). Сернокислотная гидратация в отличие от прямой является технологией, обеспечивающей высокие конверсии за один проход. В технологии сернокислотной гидратации этилена целесообразно использовать организационный принцип кооперирования и комбинирования различных производств, так как это дает возможность за счет продажи разбавленной серной кислоты предприятиям-производителям минеральных удобрений избежать энергоемкого и экологически небезопасного процесса концентрирования H₂SO₄.

Кроме того, при прямой гидратации удается более полно использовать энергию системы, поскольку пар, вырабатываемый в процессе, имеет более высокие энергетические параметры. В этом случае легче за счет более простого реакторного оборудования может быть реализован принцип применения аппаратов и технологических линий большой единичной мощности

Дата добавления: 2014-01-11