Практикум по химической технологии - Тихвинская М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
При этом протекают различные (гетеролитические) реакции. Первичные и9 них следующие:
1. Реакции разложения (деструкции) парафиновых углеводородов с образованием предельных и непредельных углеводородов, которые в свою очередь могут расщепляться на более простые молекулы (реакции собственно крекинга):
С ra+n H2(m+n)+2 -*¦ Cn H2m + С„Нї/на
2. Реакции дегидрирования:
CnH2n+2 =** CnH3n +H2
3. Реакции изомеризации парафиновых углеводородов!
CH8
CH8 — CH2 - CH2 —CH3 ч± CH3 — CH — CH3
4. Деалкилирование и дегидрирование нафтеновых углеводородов:
CH2 — (СН2)4 - CH —CH8 — CH8-v CH2 — (СН2)4 — CH2 + C3H4
CH2 - (CH2), -CH2-C4H10 + H2 I-1
5. Деалкилирование ароматических углеводородов:
C9Hs — CH2 — CH2 — CH3 —*¦ C8Hr — CH8 + C2H4
6. Перераспределение или диспропорционирование водорода (отщепление его от соединений, вступающих в реакции конденсации с постепенным образованием кокса (на катализаторе), и присоединение отщепляющегося водорода к непредельным соединениям). В результате этих реакций происходит закоксовывание катализатора, а жидкие продукты крекинга почти не содержат олефинов.
Особенно характерна для каталитического крекинга высокая реакционная способность олефинов и малая парафинов. Вторичные реакции каталитического крекингаї 1. Полимеризация олефинов:
"CnH2n ICnH2nIn
2. Деструктивная конденсация:
3C8H6 C6Hi0 + CH4 + C2H4
3. Алкилирование ароматических углеводородов алкенами:
C6H6+CnH2n -¦-C6H8-CnH2n+1
4. Реакции циклизации — взаимодействие олефинов с диенами:
CH2 = CH — CH = CH2 + CH2 = CH2 -> C6H6 + 2H2
5. Образование кокса на катализаторе (реакции необратимого катализа) за счет адсорбции на катализаторе и крекинга конденсированных карбоциклических углеводородов.
Цель работы. Определить эффективность каталитического крекинга, сравнить состав жидких продуктов крекинга и исходного керосина. Ознакомиться с оптимальными условиями проведения крекинга керосина путем изучения влияния скорости подачи сырья и температуры (УИРС).
Реактивы: керосин (товарный), поглотительное масло, концентрированная серная кислота, щелочной раствор перманганата калия, хлорид калия (безводный).
Оборудование: установка каталитического крекинга (рис. 28), делнтедьные воронки на 100 мл, мерные цнлнндры на 25 и 50 мл (3 шт.).
Рис. 28. Установка для крекинга или пиролиза:
I — влектрбпечь, реактор; 2 — гальванометр; S — термопара; 4 — капельная воронка; 6 — кран; 6 — холодильник-конденсатор; 7 — приемник: 8 — сатуратор; * — газометр; 10 — манометр; 11, 12 — краны газометра; 18 — кран для подачи воды; /4 — кран для подачи воды к холодильнику; 15 — кран для вывода газа.
Порядок выполнения работы. Знакомство с установкой каталитического крекинга и подготовка ее к работе. Главным аппаратом установки каталитического крекинга (рис. 28) является реактор / (электропечь с внутренней кварцевой трубкой можно взять керамическую или стальную) диаметром 3 • 10~2 м, длиной 0,6 м, снабженный термопарой 3 с гальванометром 2. Во время опыта в электропечи поддерживается постоянная температура или автоматически терморегулятором, или латром. Внутрь в среднюю часть реактора 1 загружается катализатор (алюмосили-катный или цеолитовый) в объеме 20-=-40 мл. Подачу керосина ведут из капельной воронки или бюретки 4 через кран 5. Жидкие продукты охлаждаются в холодильнике 6 и собираются в колбе 7, помещенной в охладительной смеси. Газообразные продукты проходят поглотительную склянку с маслом 8 (абсорбер легкого бензина) и собираются в газометре 9, снабженном дифманометром 10 для измерения вакуума (разряжения) в системе.
Перед началом опыта взвешивают колбу с пробкой и абсорбер с поглотительным маслом 8. Затем собирают всю установку и проверяют ее на герметичность. Для этого сначала полностью заполняют газометр водой (закрывают краны 5, 11, 15 и при открытом кране 12 постепенно открывают кран 13). Затем закрывают краны 13, 12 и открывают 11. Если из крана // перестает вытекать вода, а на дифманометре 10 устанавливается постоянное показание вакуума, то установку можно считать герметичной. При отсутствии герметичности необходимо проверить краны и соединения отдельных узлов.
После проверки на герметичность всей собранной установки включают электропечь и нагревают до определенной температуры. Если изучают влияние температуры на процесс, то крекинг проводят при трех-четырех температурах в пределах 723—796 К- Включают подачу воды на холодильник, заполняют газометр водой, охлаждают приемник (смесью воды со льдом). Затем в воронку ) заливают 25—30 мл керосина, очищенного от предельных и ароматических соединений.
Очистку керосина проводят путем обработки его сначала концентрированной серной кислотой в делительной воронке (на 100 мл нефтепродукта 15 мл H2SO4), встряхивают растворы --5 мин, сливают нижний слой и очистку повторяют дважды. Затем керосин промывают щелочным раствором перманганате калия и водой. Сушат керосин безводным хлоридом кальция, встряхивая его в колбе, н затем фильтруют через складчатый фильтр.
