СПОСОБ ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Известен способ дегидрирования углеводородов в паровой фазе при температуре 300-700°С в присутствии элементарного йода на катализаторе, например платиновой сетке, способствующем превращению HI в I.

Предлагаемый способ относится к дегидрированию углеводородов с помощью йода, отличительной чертой которого является то, что, реакцию проводят в присутствии одного или нескольких веществ, связывающих йодистый водород, тем самым сдвигая равновесие реакции в сторону образования дегидрированного углеводорода.

В качестве таких веществ предложено использовать соли, окислы или гидроокиси одного или нескольких следующих металлов: кальция, никеля, цинка, кадмия, индия, олова, железа, кобальта, марганца. Дополнительно к ним вводят соединения щелочных и щелочноземельных металлов для предотвращения побочных реакций. Реакцию проводят в контактном аппарате при избыточном количестве йода. Давление атмосферное, температура в пределах 300-700°С, предпочтительно 400-600°С.

Для повышения эффективности реакции вещества для связывания йодистого водорода помещают на инертный носитель в виде тонкоизмельченного порошка. Остающийся после реакции непрореагировавший йод связывается таким углеводородом, продукт дегидрирования которого может быть легко отделен от целевых продуктов. Йод восстанавливают из йодидов путем воздействия на них кислородом или кислородсодержащим газом.

Пример 1. Дегидрированию подвергают бутан в кварцевой трубке длиной 25 см и площадью поперечного сечения 0,9 см². Трубку помещают в электропечи вертикально и на 10 см заполняют Fe₂O₃, пропитанного 2,8 г Kj (7,2 г Fe₂O₃). Смесь имеет зерна размером 0,5-2 мм. Сверху трубу заполняют кусочками фарфора.

Температура Fe₂O₃ 530°С. Через трубку в течение 50 мин пропускают смесь, состоящую из 0,77 л бутана, 245 л азота и 4,4 г йода. Смесь поступает в трубку при температуре 300°С и затем в фарфоре нагревается до 530°С.

Анализ выходящей газовой смеси показал, что 18% бутана превращается в бутен, 29% - в бутадиен, 41% остается в прежнем состоянии, 8% подвергается крекингу, 4% превращается в СО, СO₂ и воду.

После нагрева дна трубки потоком воздуха при температуре 600°С весь содержащийся в нем йод оказался восстановленным.

Пример 2. Трубку на высоту 20 см заполняют 25 г СаО в кусочках 0,5-2 мм. Температура в донной части в среднем составляет 520°С. Через трубку в течение 62 мин пропускают смесь из 0,93 л бутана, 2,5 л азота и 16 г йода. Йод полностью связан СаО в виде CaJ₂. 8% бутана превращается в бутен и 72% в бутадиен, 15% не претерпевает изменений, 2% расщеплены и 3% превращаются в СО, СO₂ и воду.

Пример 3. Реактором служит кварцевая трубка объемом 200 мл и длиной 25 см. Реактор помещают в ванну с расплавленными солями, температура которых может регулироваться. Реактор наполняют 18,1 г NiO, нанесенных на 80,1 г пемзы. Температура изменяется от 450 до 540°С. В каждом цикле в течение 52 мин пропускают 3,8 л бутана и 58,3 г йода.

39% бутана превращается в бутен, 48% - в бутадиен, 9% не изменяется, 2% подвергается расщеплению, 2% окисляется.

Пример 4. Трубку заполняют 13 г Mn₃O₄. нанесенных на 93 г пемзы. Температура в реакторе 515°С. За 9 мин пропускают смесь, содержащую 1,4 л бутана, 4,1 л азота и 24,2 г йода. Йод полностью связан Mn₃O₄. 11% бутана превращается в бутен, 51% - в бутадиен, 32% не претерпевает изменений, 2% подвергается крекингу и 4% превращается в смолистые вещества, СО, СO₂ и воду.

Восстановление ведут воздухом при той же температуре, что и дегидрирование.